CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ĐỀ TÀI “CÂN BẰNG PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ DỰA VÀO SỰ THAY ĐỔI SỐ OXI HÓA” Quảng Bình, tháng 1[.]
Trang 1CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
ĐỀ TÀI:
“CÂN BẰNG PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG OXI HÓA - KHỬ
DỰA VÀO SỰ THAY ĐỔI SỐ OXI HÓA”
Quảng Bình, tháng 1 năm 2019
Trang 2CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
ĐỀ TÀI:
“CÂN BẰNG PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG OXI HÓA - KHỬ
DỰA VÀO SỰ THAY ĐỔI SỐ OXI HÓA”
Họ và tên: Trần Xuân Diễn Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn Đơn vị công tác: Trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh – Quảng Ninh - Quảng Bình.
Quảng Bình, tháng 1 năm 2019
Trang 3I PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài
bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế” Mục tiêu đối với giáo dục phổ thông, tập trung phát triển trí tuệ, thể chất,
hình thành phẩm chất, năng lực công dân, phát hiện và bồi dưỡng năng khiếu,định hướng nghề nghiệp cho học sinh Nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện,chú trọng giáo dục lý tưởng, truyền thống, đạo đức, lối sống, ngoại ngữ, tin học,năng lực và kỹ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn Phát triển khảnăng sáng tạo, tự học, khuyến khích học tập suốt đời Nhằm cụ thể hóa mục tiêutrên mỗi một giáo viên không ngừng học tập, sáng tạo trong dạy học đáp ứngvới sự phát triển của xã hội, qua thực tiễn dạy học nắm bắt những vấn đề trọngtâm của bộ môn Hóa học và những điểm yếu mà học sinh thường gặp nhất làviệc cân bằng các phản ứng hóa học nói chung và cân bằng phương trình phảnứng oxi hóa khử nói riêng Cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử là mộttrong những dạng bài tập lý thuyết cơ bản của chương trình hóa học Trong thực
tế số học sinh không làm được loại bài tập này còn chiếm một tỷ lệ khá cao.Hơn nữa, hiện nay phương pháp kiểm tra- đánh giá kết quả học tập môn hóa họcbằng trắc nghiệm khách quan với lượng bài tập rất đa dạng và phong phú Muốnđạt kết quả cao trong giảng dạy, chúng ta phải cải tiến cả nội dung và phươngpháp dạy học Vì vậy để học sinh ít tốn thời gian cho loại bài tập liên quan đếncân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử thì ta cần có một phương pháp cânbằng phương trình nhanh, dễ hiểu, có hệ thống
Theo tôi nguyên nhân khiến các em cân bằng phương trình phản ứng oxihóa khử không đúng và nếu có đúng thì thường mất rất nhiều thời gian là dochưa có một phương pháp dễ hiểu, đơn giản Vì vậy, với mong muốn của bảnthân để giúp các em có một phương pháp cân bằng đúng, nhanh các phản ứngoxi hóa khử và nhất là tạo tiền đề cho việc phát triển tư duy của các em ở các
Trang 4lớp trên nên tôi đã chọn đề tài: “cân bằng phương trình phản ứng oxi
hóa-khử dựa vào sự thay đổi số oxi hóa’’
1.2 Điểm mới của đề tài
- Tạo nên sự hứng thú học tập cho học sinh trong các giờ học Hóa học
- Rèn luyện khả năng cân bằng nhanh phương trình hóa học cho học sinh đểgiải quyết các bài tập có liên quan
- Giúp học sinh có thêm kiến thức về phản ứng oxi hóa khử
- Thực nghiệm sư phạm tại một số lớp mình đang dạy để khẳng định hướng
đi đúng đắn và cần thiết của đề tài trên cơ sở lí luận và thực tiễn Đồng thời sosánh với việc cân bằng “truyền thống” việc áp dụng và nhân rộng ở những lớptôi dạy góp phần đổi mới PPDH và nâng cao hiệu quả quá trình dạy học Hóa họcnói riêng và các bộ môn ở bậc THPT nói chung
1.3 Đối tượng nghiên cứu
- Các dạng phương trình phản ứng oxi hóa- khử
- Nghiên cứu sẽ được thực hiện trên 2 lớp 10A (lớp thực nghiệm) và 10B (lớpđối chứng) tại trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh- Tỉnh Quảng Bình Học sinh(lớp thực nghiệm) sẽ được học cách cân bằng phương trình hóa học bằngphương pháp tăng giảm số oxi hóa ở tiết học “phản ứng oxi hóa khử” Nhóm(lớp đối chứng) được học cùng giáo viên nhưng với phương pháp thăng bằngelectron, theo sách giáo khoa
1.4 Phương pháp nghiên cứu
Trong quá trình viết kinh nghiệm này tôi đã vận dụng các phương phápsau:
- Phương pháp so sánh: Giữa lớp có áp dụng phương pháp này với lớp không
Trang 5Kết quả được đo thông qua việc so sánh độ chênh lệch về kết quả tiếp thukiến thức, kỹ năng, thái độ sôi nổi của học sinh trong giờ học.
1.5 Giới hạn phạm vi nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu các bước lập phương trình phản ứng oxi hóa khử từ đơngiản đến phức tạp, dựa vào sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tử nguyên tốhóa học trong phương trình, đặc biệt là tập trung vào cách tìm hệ số chính củaphương trình hóa học một cách nhanh nhất
Trang 6II PHẦN NỘI DUNG 2.1 Thực trạng của vấn đề cần nguyên cứu
2.1.1 Cơ sở lí luận của vấn đề
Trong hoá học, nhiều phản ứng xảy ra theo các cơ chế và chiều hướng rấtphong phú và đa dạng Nhưng xét về nguyên tắc chung để cân bằng một phươngtrình hoá học thì phải làm sao cho số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phươngtrình trước và sau phản ứng phải bằng nhau
Như chúng ta đã biết, để cân bằng được phương trình phản ứng oxi hóakhử thì đầu tiên học sinh phải xác định được thế nào là phản ứng oxi hóa khử,học sinh phải nắm chắc các quy tắc xác định số oxi hóa và các bước lập phươngtrình hóa học của phản ứng oxi hóa khử Khi học sinh nắm được các kiến thức
cơ bản về phản ứng oxi hóa khử rồi thì học sinh sẽ được cung cấp thêm cácphương pháp cân bằng khác và các dạng phản ứng oxi hóa khử, trong đó có
phương pháp“cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử dựa vào sự thay
đổi số oxi hóa’’ Từ đó sẽ giúp cho học sinh biết cân bằng các phản ứng từ đơn
giản đến phức tạp, tạo nền tảng cho học sinh làm các bài tập hóa học nhanh gọn
2.1.2 Thuận lợi
- Như chúng ta biết, có rất nhiều sách và tài liệu viết về các phương pháp cân
bằng phản ứng oxi hóa khử, đó là nguồn tư liệu quý giá mà tôi tham khảo
- Học sinh nhiệt tình, thích thú và say mê học môn hóa học
2.1.3 Khó khăn
- Các em học sinh lớp 10 được trang bị kiến thức hóa học còn ít, mơ hồ.
- Các em có tâm lý sợ phản ứng oxi hóa khử dài và phức tạp
- Đaị bộ phận học sinh của trường đều có học lực yếu, khả năng phân tích tổng
hợp kiến thức còn nhiều hạn chế do đó việc dạy học như thế nào để vừa ngắngọn, cô động được kiến thức cho học sinh vừa mang lại hiệu quả là vấn đề màtôi cần giải quyết
- Trong chương trình hóa học THPT việc nghiên cứu, vận dụng và mở rộng
phản ứng oxi hóa- khử là rất quan trọng là chìa khóa mở ra cho học sinh nắmvững bản chất vấn đề từ đó vận dụng để làm các bài tập trong các kỳ thi nhất là
Trang 7kì thi THPT quốc gia và hơn hết là giúp các em vận dụng giải thích được nhiềuvấn đề trong cuộc sống
2.2 Các biện pháp đã tiến hành để giải quyết vấn đề
2.2.1 Cân bằng phản ứng oxi hóa khử dựa vào sự thay đổi số oxi hóa
* Nguyên tắc : Nguyên tắc chung để cân bằng phản ứng oxi hóa khử là số
điện tử cho của chất khử phải bằng số điện tử nhận của chất oxi hóa hay số oxihóa tăng của chất khử phải bằng số oxi hóa giảm của chất oxi hóa
* Các bước thực hiện:
Bước 1: Xác định số oxi hóa các nguyên tố trong phương trình, tìm
nguyên tố có thay đổi số oxi hóa
Chú ý: Việc xác định số oxi hóa của các nguyên tố là việc làm rất quan trọng
quyết định đến các bước tiếp theo trong quá trình cân bằng Do đó cần phải nhấnmạnh lại qui tắc xác định tắc tính số oxi hóa
+ Tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tử trong một phân tử bằng 0.+ Tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tử trong một ion bằng điện tíchcủa ion đó
+ Trong hợp chất thường số oxi hóa của hidro là +1; của oxi là -2, củakim loại là điện tích của ion đơn nguyên tử của kim loại đó
Dựa vào sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử trong phản ứng oxi hóa –khử mà ta xác định được sự cho, nhận electron
Bước 2: Vẽ một mũi tên biễu diễn sự tăng số oxi hóa và ghi ngay trên đógiá trị tăng của số oxi hóa (lấy số oxi hóa lớn ở phía sản phẩm trừ số oxi hóa bé
ở chất tham gia) và một mũi tên biễu diễn sự giảm số oxi hóa và ghi ngay trên
đó giá trị giảm của số oxi hóa (lấy số oxi hóa lớn ở chất tham gia trừ số oxi hóa
bé ở phía sản phẩm), thực ra ở bước này học sinh chỉ cần tính nhẫm, không cầnvẽ
Lưu ý: Đối với các chất tham gia, nếu nguyên tố thay đổi số oxi hóa cónhiều nguyên tử trong cùng một chất thì ta phải nhân số lượng nguyên tử đótrước khi xác định giá trị tăng, giảm
Trang 8Bước 3: Tìm hệ số nhân vào làm cho số tăng bằng số giảm, đặt hệ số nhânnày trong ngoặc đơn
Bước 4: Đưa những hệ số nhân này vào phương trình bằng cách: số nhânnào thì đưa vào trước và sau mũi tên đó (trừ khi nguyên tố có nhiều sự thay đổi
số oxi hóa trong phương trình đó hoặc 2 mũi tên xuất phát cùng một nơi hoặcđến cùng một điểm)- thực chất là nhân chéo : Vị trí tăng nhân với số giảm vàngược lại
Bước 5: Đếm và kiểm tra lại theo thứ tự: Kim loại – Phi kim (kiểm tra
Phi kim khác, sau đó đến H và cuối cùng là kiểm tra O)
2.2.2 Áp dụng phương pháp cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử dựa vào sự thay đổi số oxi hóa
Dạng 1: Dạng phản ứng oxi hóa – khử thông thường ( có thể có axit, kiềm haynước tham gia phản ứng là chất môi trường) :
ngoài vai trò oxi hóa khử chúng còn tham gia tạo muối nên chưa nhân hệ số mà
O từ 0 tới -2 giảm = 2( 0-(-2))= 4 (vì O2 nên nhân 2)
- Ta vẽ 1 mũi tên thể hiện sự tăng, ghi 5 trên mũi tên và 1 mũi tên thể hiện sựgiảm, ghi 4 trên mũi tên
- Làm cho tăng và giảm bằng nhau ( thường là nhân chéo) : mũi tên ghi 5 tanhân 4, còn mũi tên ghi 4 ta nhân 5
O có ở nhiều chất)-nghĩa là : những phân tử liên quan đến tăng 5 thì ta nhân 4
và ngược lại vị trí giảm 4 ta nhân 5
Trang 9
- Ta vẽ mũi tên tăng 2 và mũi tên giảm 3 ( như phương trình)
- Làm cho tăng và giảm bằng nhau : 2 (x3) còn 3 (x2)
- Đưa hệ số vào phương trình : đưa số 3 vào vị trí Mg, đưa số 2 vào NO, riêng
Ví dụ 3: Cân bằng phản ứng oxi hóa khử
- Sau khi xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong phương trình ta thấy
Cl từ -1 tới 0 tăng 2 (vì Cl2 nên nhân 2)
Mn từ +7 tới +2 giảm 5
- Ta vẽ mũi tên tăng 2 và mũi tên giảm 5 ( như phương trình)
- Làm cho tăng và giảm bằng nhau : 2 (x5) còn 5 (x2)
chất môi trường ( HCl) chưa nhân số
Trang 10Dạng 2 : Phản ứng oxi hóa – khử nội phân tử
Với dạng này, vì 2 mũi tên thể hiện sự tăng và giảm xuất phát cùng một chất nên
ta chưa nhân hệ số ở vị trí xuất phát chung đó, mà sẽ đếm ở bước cuối
Ví dụ 1: Cân bằng phản ứng oxi hóa khử sau
- Sau khi xác định số oxi hóa
O từ -2 tới 0 tăng 4 (vì O2 nên nhân 2)
và N từ +5 tới +4 giảm 1
- Ta vẽ mũi tên tăng 4 và mũi tên giảm 1 ( như phương trình)
- Làm cho tăng và giảm bằng nhau :4(x1) còn 1 (x4)
- Đưa hệ số vào phương trình : đưa số 4 vào vị trí , đưa số 1 vào ,
Ví dụ 2: Cân bằng phản ứng oxi hóa khử sau
- Sau khi xác định số oxi hóa
O từ -2 tới 0 tăng 4 (vì O2 nên nhân 2)
và N từ +5 tới +4 giảm 1
- Ta vẽ mũi tên tăng 4 và mũi tên giảm 1 ( như phương trình)
Trang 11- Làm cho tăng và giảm bằng nhau :4(x1) còn 1 (x4)
- Đưa hệ số vào phương trình : đưa số 4 vào vị trí , đưa số 1 vào ,
- Sau khi xác định số oxi hóa
O từ -2 tới 0 tăng 4 (vì O2 nên nhân 2)
và Cl từ +5 tới -1 giảm 6
- Ta vẽ mũi tên tăng 4 và mũi tên giảm 6 ( như phương trình)
- Làm cho tăng và giảm bằng nhau :4(x3) còn 6 (x2)
Trang 12- Tương tự các bước thực hiện như các ví dụ trên, riêng là điểm chung cho 2mũi tên nên ta không nhân hệ số;
Ví dụ 3: Cân bằng phản ứng oxi hóa khử sau
- Sau khi xác định số oxi hóa
Mn từ +6 tới +7 tăng 1
và Mn từ +6 tới +4 giảm 2
- Ta vẽ mũi tên tăng 1 và mũi tên giảm 2 ( như phương trình)
- Làm cho tăng và giảm bằng nhau :1(x2) còn 2 (x1)
- Đưa hệ số vào phương trình : đưa số 2 vào vị trí , đưa số 1 vào ,
riêng chưa nhân hệ số ( vì nó là điểm chung cho 2 mũi tên)
Trang 13- Đếm, kiểm tra làm cho các nguyên tử 2 vế bằng nhau theo thứ tự : Kim loại(Mn, K), hidro, oxi.
Dạng 4 : phản ứng oxi hóa – khử có số oxi hóa là phân số
Với dạng này, cần lưu ý nhân làm sao cho số nguyên tử (của nguyên tố có thayđổi số oxi hóa) ở 2 vế bằng nhau trước khi xác định tăng giảm số oxi hóa
Ví dụ 1: Cân bằng phản ứng oxi hóa khử sau
3Fe3O4 + 28HNO3 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O
Ví dụ 2: Cân bằng phản ứng oxi hóa khử sau
KOH
- Với chất hữu cơ ta chuyển về công thức phân tử:
C3H6 + KMnO4 + H2O C3H8O2 + 2MnO2 + KOH
Trang 14Dạng 5 : Phản ứng oxi hóa – khử có nhiều chất khử
Đối với dạng này, ta vẽ một mũi tên thể hiện sự tăng số oxi hóa ở từng thànhphần khử, sau đó cộng tổng lại thành 1 quá trình tăng chung
Ví dụ 1: Cân bằng phản ứng oxi hóa khử sau
- Số oxi hóa của Cu tăng = 2.(+2) – 2.(+1) =2; còn S tăng = (+6) – (-2)= 8 nên
Ví dụ 2: Cân bằng phản ứng oxi hóa khử sau
- Số oxi hóa của Fe tăng = (+3) – (+2) =1; còn S tăng = 2(+6) – 2(-1)= 14 nên
Tương tự, ta cũng nhân tạm thời cho các nguyên tố coa thay đổi số oxi hóa ở 2
vế bằng nhau Và xác định tăng giảm như số bình thường
Ví dụ 1: Cân bằng phản ứng oxi hóa khử sau
Trang 15Sau khi nhân ta được:
- Đếm, kiểm tra làm cho các nguyên tử 2 vế bằng nhau theo thứ tự: Kim loại(Fe), phi kim (N, H, O)
3FeaOb + (12a-2b)HNO3 → 3a Fe(NO3)3+ (3a-2b)NO +(6a-b)H2O
Ví dụ 2: Cân bằng phản ứng oxi hóa khử sau
Sau khi nhân ta được:
- Đếm, kiểm tra làm cho các nguyên tử 2 vế bằng nhau theo thứ tự: Kim loại(Fe), phi kim (N, H, O)
Ví dụ 3: Cân bằng phản ứng oxi hóa khử sau
Trang 16Sau khi nhân ta được:
- Đếm, kiểm tra làm cho các nguyên tử 2 vế bằng nhau theo thứ tự: Kim loại(Fe), phi kim (S, H, O)
Dạng 7 : phản ứng oxi hóa – khử có só oxi hóa tăng giảm ở nhiều mức
Đối với dạng này, ta cho tỉ lệ các chất mà đề cho vào phương trình trước khi cânbằng
Ví dụ 1: Cân bằng phản ứng oxi hóa khử sau
Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO + N2O + H2O ( VNO : VN2O = 3 : 2)
Al + HNO3 → Al(NO3)3 + 3NO + 2N2O + H2O
- Số oxi hóa của Al tăng = (+3) – (0) =3; còn N giảm =(5-2).3 + (5-1).4= 25, và
Ví dụ 2: Cân bằng phản ứng oxi hóa khử sau
(Biết tỉ lệ số mol NO2 : NO = a : b )
FeO + HNO3 → Fe(NO3)3 + aNO2 + bNO + H2O
- Số oxi hóa của Fe tăng = (+3) – (+2) =1;
Trang 172.2.3 Kết quả thực hiện có so sánh đối chứng
Đối với đề tài này, sau khi nắm vững phương pháp cân bằng thì học sinh
sẽ cân bằng đúng và nhanh các phương trình hóa học, không còn sợ việc cânbằng loại phản ứng này nữa, học sinh không bị áp lực tâm lý khi gặp các phảnứng phức tạp.Việc sử dụng phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử dựavào sự tăng giảm số oxi hóa đã làm tăng kết quả học tập của học sinh, phát triểnđược tư duy sáng tạo, yêu thích môn hóa hơn
Thực tế giảng dạy cho thấy các lớp không hoặc ít áp dụng so với lớp ápdụng phương pháp này thường xuyên có sự khác nhau rõ rệt
liệu cụ thể theo bảng sau:
dụng đề tài
ThờigianCB
Khôngkhí lớphọc
Kết quả bài kiểm tra khảo sátGiỏi
(%)
Khá(%)
TB(%)
yếu(%)
Kém(%)
- Bài dạy được tiến hành trong 1 tiết, các HS luân chuyển cho nhau hợp lí
- Sản phẩm các nhóm trong các mảnh ghép được trưng bày trên bảng, các nhómnhận xét và bổ sung
- Bài học kiến thức đơn giản, có ứng dụng thực tế nhiều, HS nắm bắt kiến thứctốt
Trang 18- Đa số các em HS đều cho rằng phương pháp này rất hay, bổ ích, phát huy tính
tích cực, chủ động, sáng tạo của người học, giúp cho các em được tranh luận,thảo luận và rèn khả năng nói trước đám đông
- Dựa trên các kết quả thực nghiệm sư phạm và thông qua việc xử lý số liệu thựcnghiệm sư phạm thu được, tôi nhận thấy chất lượng học tập của HS ở lớp thựcnghiệm (theo kĩ thuật mảnh ghép có sự đổi mới) cao hơn ở lớp đối chứng.( dạytheo phương pháp kĩ thuật mảnh ghép)