Giải nhanh các bài tập Hóa học áp dụng định luật bảo toàn là một trong những kĩ năng mà học sinh cần phải có nhưng nó lại là bài toán khó với nhiều học sinh, kể cả học sinh khá, giỏi. Với mong muốn giúp các em học sinh hiểu được những kiến thức cơ bản và thấy yêu thích môn Hóa hơn, bản thân người giáo viên luôn cố gắng tìm tòi những phương pháp dạy học phù hợp với nội dung kiến thức, với từng đối tượng học sinh, đặc biệt là những đối tượng học sinh trung bình, yếu, kém; đồng thời giáo dục tư tưởng, ý thức, thái độ và lòng ham muốn học tập môn Hóa của các em. Mời quý thầy cô tham khảo sáng kiến “Rèn luyện tư duy học sinh để giải nhanh các bài tập áp dụng định luật bảo toàn”.
Trang 1
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
RÈN LUYỆN TƯ DUY HỌC SINH ĐỂ GIẢI NHANH CÁC
LUẬT BẢO TOÀN
Trang 26 Phạm vi nghiên cứu và thời gian nghiên cứu 6
Trang 3Cử nhân Chính quy Hóa học Toán học Tiếng Anh B
Sơ cấp
Trang 4Việc lựa chọn phương pháp thích hợp để giải bài tập lại càng có ý nghĩa quan trọng hơn Mỗi bài tập có thể có nhiều phương pháp giải khác nhau Nếu biết lựa chọn phương pháp hợp lý, sẽ giúp học sinh nắm vững hơn bản chất của các hiện tượng hoá học
Để đáp ứng yêu cầu đổi mới phương pháp kiểm tra, đánh giá kết quả học tập và thi theo hình thức trắc nghiệm khách quan đòi hỏi học sinh phải có kĩ năng giải nhanh và chính xác bài tập trong thời gian ngắn nhất Muốn làm được điều
đó học sinh cần phải nắm vững những kiến thức cơ bản và áp dụng thành thạo vào các bài tập
Giải nhanh các bài tập hóa học áp dụng định luật bảo toàn là một trong những kĩ năng mà học sinh cần phải có nhưng nó lại là bài toán khó với nhiều học sinh, kể cả học sinh khá, giỏi Với mong muốn giúp các em học sinh hiểu được những kiến thức cơ bản và thấy yêu thích môn Hóa hơn, bản thân người giáo viên luôn cố gắng tìm tòi những phương pháp dạy học phù hợp với nội dung kiến thức, với từng đối tượng học sinh, đặc biệt là những đối tượng học sinh trung bình, yếu, kém; đồng thời giáo dục tư tưởng, ý thức, thái độ và lòng ham muốn học tập môn Hóa của các em
2 Cơ sở thực tiễn
Khi làm các bài tập áp dụng các định luật bảo toàn, học sinh phải nắm vững được những kiến thức cơ bản về các định luật bảo toàn như nội dung định luật, phạm vi áp dụng định luật… Tuy nhiên trong quá trình giảng dạy và trao đổi với các đồng nghiệp khác trong tổ chuyên môn khi dạy phần kiến thức này, tôi nhận thấy rất nhiều các em học sinh ở những lớp khác nhau nhưng mắc những sai lầm giống nhau khi giải các bài tập đó thậm chí có cả học sinh khá, giỏi
Trang 5
Những hạn chế mà học sinh thường gặp phải như: chưa biết cách áp dụng từng định luật bảo toàn vào các dạng bài tập nào; Giải sai hoặc tính toán nhầm do
kỹ năng giải bài tập chưa thuần thục Nguyên nhân là do:
Phần lớn học sinh của trường thuộc 7 xã miền núi, kinh tế gia đình còn nhiều khó khăn, ngoài giờ lên lớp thì các em phải làm việc phụ giúp gia đình nên các em không có thời gian để học bài ở nhà và cũng không có tiền để mua các loại sách tham khảo hay vào mạng internet để xem về các phương pháp giải toán hóa học nhanh
Lời giải các bài tập trong sách giáo khoa và sách bài tập cũng không áp dụng các phương pháp giải nhanh mà chỉ là các phương pháp thông thường, cơ bản
Thời lượng các tiết học trên lớp về mảng kiến thức này còn hạn chế
Những dạng bài tập nâng cao hơn thì hầu như rất ít khi được đưa vào do hạn chế về thời lượng số tiết dạy theo phân phối chương trình và đối tượng học sinh khá, giỏi chiếm tỷ lệ rất ít
Không đồng đều về nhận thức của học sinh trong một lớp nên gần như các tiết dạy chính trên lớp tập trung vào những kiến thức cơ bản cho các em, còn phần mở rộng hay những bài tập dạng nâng cao hơn thì để vào các giờ bài tập, ôn tập hay các giờ tự chọn theo chủ đề
Chính vì vậy mà các em chưa có điều kiện tìm hiểu rõ cũng như chưa nắm vững các định luật hoá học để đưa ra phương pháp giải nhanh các bài tập hóa học
NGHIỆM
Đầu năm học 2011 - 2012, khi giảng dạy môn Hóa khối 12 ở 3 lớp 12A7, 12A8, 12A9 của trường THPT Ba Vì, tôi nhận thấy rất nhiều học sinh còn lúng túng và bị động với việc giải bài tập Các lỗi giống nhau này không chỉ xảy ra ở những lớp tôi giảng dạy mà còn ở các lớp khác của đồng nghiệp
Những kiến thức cơ bản về các định luật bảo toàn học sinh đã được học từ bậc THCS nên trong quá trình làm bài tập áp dụng phần kiến thức này, tôi cho các em làm theo cách của các em và từ đó tôi hướng dẫn các em tư duy để giải nhanh được bài tập hóa học
Một khó khăn nữa mà tôi cũng gặp trong quá trình giảng dạy trên đó là việc dạy học phân hóa theo từng đối tượng học sinh Những lớp tôi nhận nhiệm
vụ giảng dạy, học sinh trung bình, yếu, kém là đa số, còn học sinh khá, giỏi là rất
ít nên các giáo án, các ví dụ và bài tập của tôi hướng chủ yếu vào học sinh trung bình và yếu, kém còn những bài tập nâng cao áp dụng các định luật bảo toàn chỉ mang tính giới thiệu
Trang 6
III MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Với mong muốn giúp học sinh nhận ra và khắc phục những hạn chế trong quá trình giải bài tập áp dụng các định luật bảo toàn, giúp các em nắm vững, nắm chắc những kiến thức cơ bản về mảng kiến thức này, có thể tự mình giải quyết những bài tập cơ bản trong sách giáo khoa và sách bài tập hoặc những bài tập nâng cao hơn một chút để các em thấy say mê hơn với môn Hóa, tôi mạnh dạn
viết sáng kiến kinh nghiệm : “Rèn luyện tư duy học sinh để giải nhanh các bài
tập áp dụng định luật bảo toàn” áp dụng cho các khối lớp ở trường THPT Ba Vì
trong năm học 2011 - 2012 với đối tượng chủ yếu là học sinh trung bình, yếu, hy vọng phần nào giúp các em làm được những bài tập hóa học một cách nhanh nhất
và chính xác nhất để đáp ứng cho quá trình kiểm tra và thi theo hình thức trắc nghiệm
1 Nhiệm vụ
Giúp học sinh rèn luyện tư duy thông qua hệ thống các bài tập áp dụng định luật bảo toàn
2 Yêu cầu
- Giúp học sinh nhận dạng bài toán
- Giúp học sinh nắm được cách giải nhanh bài tập hóa học liên quan một cách thành thạo
Học sinh khối 12 của trường THPT Ba Vì trong năm học 2011-2012 Cụ
thể là các lớp 12A7, 12A8, 12A9
- Đọc kỹ tài liệu sách giáo khoa, sách bài tập Hóa học 10, 11, 12; sách giáo viên và một số tài liệu tham khảo khác
- Dạy học và trắc nghiệm trên 3 đối tượng: Giỏi - Khá - Trung bình, yếu, kém trong đó nội dung dạy học, phương pháp thực hiện và kết quả thu được đánh giá chủ yếu đối với đối tượng học sinh trung bình, yếu, kém
- Đưa ra bàn luận trước tổ, nhóm chuyên môn để tham khảo ý kiến và cùng thực hiện
- Tham khảo ý kiến các trường bạn, ý kiến đóng góp của các thầy cô dạy lâu năm đã có nhiều kinh nghiệm
- Dự giờ, kiểm tra, đánh giá chất lượng của học sinh
- Dạy thực nghiệm trên 3 lớp 12 của trường là: 12A7, 12A8, 12A9
Trang 7
VII PHẠM VI NGHIÊN CỨU VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu về các định luật bảo toàn và các bài tập áp dụng
- Thời gian làm trắc nghiệm trong một năm
- Kinh nghiệm của bản thân trong quá trình giảng dạy
VIII ĐIỀU TRA CƠ BẢN BAN ĐẦU
Kết quả khảo sát đầu năm học 2011-2012:
Lớp
(Sĩ số)
Số lượng
Đây là 3 lớp của khối 12 mà đối tượng học sinh chủ yếu là trung bình, yếu, học sinh khá, giỏi rất ít Vì thế yêu cầu kiến thức đưa ra cũng phải phù hợp với nhận thức và khả năng của các em, không gây sự chán nản, học chống đối để các
em có thể nắm chắc kiến thức cơ bản, giải thành thạo một số dạng bài tập áp dụng định luật bảo toàn và ngày càng say mê, hứng thú với bộ môn Hóa hơn
B - GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
Để giải tốt các dạng bài tập dùng các định luật bảo toàn đòi hỏi học sinh phải nắm vững các điểm lí thuyết quan trọng của các định luật bảo toàn, đồng
thời ứng dụng linh hoạt những lí thuyết đó vào từng dạng bài toán cụ thể
* Các định luật bảo toàn:
1 Định luật bảo toàn nguyên tố:
a Nội dung
Trong một quá trình phản ứng, tổng số mol nguyên tố tham gia bằng tổng
số mol nguyên tố tạo thành hoặc tổng khối lượng nguyên tố tham gia bằng tổng khối lượng nguyên tố tạo thành
b Các bài toán thường dùng định luật bảo toàn nguyên tố:
- Bài toán đốt cháy hợp chất hữu cơ với điều kiện biết rõ có thể tính số mol bên tham gia phản ứng và bên sản phẩm
Trang 8
- Bài toán nhiệt nhôm
- Bài toán CO2 tác dụng với dụng dịch kiềm
- Bài toán cho một số liệu liên quan đến các nguyên tố
2 Định luật bảo toàn khối lượng:
Hệ quả 2: Khi cation kim loại kết hợp với anion phi kim để tạo ra các hợp
chất ta luôn có: Khối lượng chất = khối lượng cation + khối lượng anion Khối lượng của cation hoặc anion ta coi như bằng khối lượng của nguyên tử cấu tạo thành
b Các bài toán thường dùng định luật bảo toàn khối lượng:
- Bài toán hỏi khối lượng
- Bài toán chỉ cho khối lượng
- Bài toán oxit kim loại, muối cacbonat của kim loại tác dụng với axit (HCl, H2SO4 loãng)
- Bài toán axit tác dụng với kiềm
- Bài toán hỗn hợp các chất hữu cơ tác dụng với Br2
3 Định luật bảo toàn electron:
a Nội dung
Trong các phản ứng oxi hóa khử , tổng số mol electron do các chất oxi hóa nhận luôn bằng tổng số mol electron do các chất khử nhường
Khi vận dụng định luật bảo toàn electron cần lưu ý:
+ Trong phản ứng hoặc một hệ phản ứng chỉ cần quan tâm đến trạng thái đầu và trạng thái cuối mà không cần quan tâm đến trạng thái trung gian
+ Nếu có nhiều chất oxi hóa và chất khử thì số mol electron trao đổi là
tổng số mol của tất cả các chất nhường hoặc chất nhận electron
+ Số mol electron = số mol chất x chênh lệch số oxi hóa
b Bài toán thường dùng định luật bảo toàn electron : Kim loại tác dụng
với HNO3, H2SO4 đặc nóng
4 Định luật bảo toàn điện tích:
a Nội dung
Trang 9b Các bài toán thường dùng định luật bảo toàn điện tích:
- Bài toán cho các ion trong dung dịch
- Bài toán tính khối lượng của muối
- Bài toán nước cứng
* Phương pháp giải:
Để giải nhanh bài toán hóa nói chung và bài toán áp dụng các định luật bảo toàn nói riêng luôn có 3 bước cơ bản:
- Bước 1: Tóm tắt bằng sơ đồ phản ứng (yêu cầu phải nhớ lí thuyết)
- Bước 2: Tư duy : Đề bài cho gì? Đề hỏi gì? Mối quan hệ giữa cho và hỏi ?
- Bước 3 : Tính toán kết quả
1 Phương pháp bảo toàn nguyên tố
Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X trong dung dịch HCl dư thu được dung dịch Y Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch Y thu được dung dịch T và kết tủa Z Lọc kết tủa Z, rửa sạch cẩn thận rồi nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được chất rắn E có khối lượng là :
A 128 gam B 64 gam C 40 gam D 80 gam
Hướng dẫn giải
* Phân tích: Thông thường khi làm bài tập này các em học sinh thường viết đầy
đủ các phương trình hóa học (8 phương trình), sau đó tính số mol của Fe2O3 được tạo thành Tuy nhiên nếu các em nhanh ý phát hiện ở đây tổng số mol nguyên tố
Fe được bảo toàn thì việc giải bài toán trở nên đơn giản hơn nhiều
Bước 2: (Tư duy trong đầu):
+ Đề cho: số mol 3 oxit sắt
+ Đề hỏi: khối lượng sắt (III) oxit
Trang 10
+ Mối quan hệ giữa cho và hỏi là nguyên tố Fe → bảo toàn nguyên tố Fe
Bước 3: Tính toán kết quả
Theo phương pháp bảo toàn nguyên tố ta có:
nFe trong hỗn hợp X = nFe trong E
→ nFe trong E = 0,2 + 0,4 2 + 0,2 3 = 1,6 mol hay nFe O (E)2 3 =1,6
2 = 0,8 mol Vậy mFe O2 3 = 0,8 160 = 128 gam → Đáp án A đúng
N2 (các thể tích khí đo ở đktc) và 10,125 gam H2O Công thức phân tử của X là:
¾ ¾ ¾® í
ïïïïîBước 2:
+ Đề cho: số mol các nguyên tố CO2, H2O, N2
+ Đề hỏi: công thức amin
+ Mối quan hệ giữa cho và hỏi là các nguyên tố C, H, N → bảo toàn
nguyên tố C, H, N Vì amin đơn chức nên bảo toàn nguyên tố N trước Bước 3:
Bảo toàn nguyên tố N ta có: a = 2 0,0625 = 0,125 mol
Bảo toàn nguyên tố C ta có : 0,125x = 0,375 → x= 3
Vì chỉ có đáp án B có số nguyên tử C = 3 → chọn B là đáp án đúng
Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol một axit cacboxylic đơn chức cần vừa đủ
V(lít) O2 (đktc) thu được 0,3 mol CO2 và 0,2 mol H2O Tính V
ïïî
Bước 2:
Trang 112 Phương pháp bảo toàn electron
Ví dụ 1: Hòa tan hoàn toàn m (g) Al trong HNO3 dư thu được 13,44 lít (đktc) hỗn hợp khí gồm NO, N2O và N2 với tỉ lệ VNO : VN2O : VN2 = 3:2:1 và dung dịch A(không chứa muối NH4NO3) Tính m
+ Đề cho: số mol các khí (sản phẩm khử)
+ Đề hỏi: khối lượng Al (chất khử)
+ Mối quan hệ giữa cho và hỏi: bảo toàn electron
Trang 12
ml NxOy (sản phẩm khử duy nhất ở điều kiện tiêu chuẩn) có tỉ khối so với H2 là
ïïïïîBước 2:
+ Đề cho: số mol khí (sản phẩm khử)
+ Đề hỏi: khối lượng kim loại (chất khử)
+ Mối quan hệ giữa cho và hỏi: bảo toàn electron
Bước 3:
+ Chất khử: M0 → M+n Þ ne khử = 3,024n
M+ Chất oxi hóa: N+5 → N+1 (N2O) Þ ne oxi hoá =
Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn 14,4 gam hỗn hợp gồm Fe, Cu, Mg bằng dung dịch
HNO3 vừa đủ thu được 0,1 mol NO2; 0,2 mol NO và dung dịch Y (không có
NH4NO3) Cô cạn dung dịch Y thu được m(g) muối Giá trị của m là:
Trang 13
+ Đề hỏi: khối lượng muối (chất khử)
+ Mối quan hệ giữa cho và hỏi: muối được tạo thành kim loại và gốc NO3-
Þ Đáp án A đúng
dung dịch X và 1,344 lít (đktc) hỗn hợp khí Y gồm N2O và N2 Tỉ khối của Y so với H2 là 18 Cô cạn dung dịch X thu được m (g) chất rắn khan Giá trị của m là:
ìïï í ïïî
Trang 143 Phương pháp bảo toàn khối lượng
Ví dụ 1: Cho m gam hỗn hợp 3 kim loại Fe, Cu, Al vào một bình kín chứa 1 mol
O2 Nung nóng bình một thời gian cho đến khi thể tích oxi giảm 3,5% thì thu được 2,12 gam chất rắn Tính m
Hướng dẫn giải
* Phân tích: Có rất nhiều em học sinh khi làm bài tập này đã viết đầy đủ 3
phương trình rồi đặt ẩn và giải Thực tế là ta không biết được có bao nhiêu % mỗi kim loại đã phản ứng với oxi nên việc giải hệ phương trình là không thể thực hiện được Dễ dàng nhận thấy tổng khối lượng hỗn hợp sau phản ứng bằng khối lượng kim loại ban đầu cộng với khối lượng oxi đã phản ứng Cho nên chỉ việc tính khối lượng oxi đã phản ứng là bao nhiêu, sau đó lấy khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng trừ đi khối lượng oxi đã phản ứng ta sẽ tính được khối lượng các kim loại ban đầu
* Bài giải:
Bước 1: Sơ đồ phản ứng:
o
t 2
Fe
Cu + O 2,12 g Al
ìïïïï ¾ ¾®
íïïïïî
chất rắn
Bước 2:
+ Đề cho: số mol O2 phản ứng → khối lượng O2 phản ứng, cho khối lượng chất rắn
+ Đề hỏi: khối lượng kim loại
+ Mối quan hệ giữa cho và hỏi: bảo toàn khối lượng
dung dịch H2SO4 0,1M (vừa đủ) Cô cạn dung dịch sau phản ứng thì khối lượng muối khan thu được là:
A 6,81 g B 4,81 g C 5,81 g D 7,81 g
(Trích Đề thi Đại học khối A năm 2007) Hướng dẫn giải
Trang 15+ Đề hỏi: khối lượng muối
+ Mối quan hệ giữa cho và hỏi: bảo toàn khối lượng
Ví dụ 3: Trung hòa 5,48 gam hỗn hợp gồm axit axetic, phenol và axit benzoic
cần dùng 600 ml dung dịch NaOH 0,1 M Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu
được m gam hỗn hợp rắn Giá trị của m là:
+ Đề hỏi: khối lượng muối
+ Mối quan hệ giữa cho và hỏi: bảo toàn khối lượng
Trang 16
mhỗn hợp + mNaOH = mmuối + mH O2
Þ m = 5,48 + 0,06.40 – 0,06.18 = 6,8 g Þ Đáp án D đúng
sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y Dẫn Y qua bình Br2 dư còn lại 0,448 lít hỗn hợp khí Z (đktc) Tỉ khối của Z so với O2 là 0,5 Khối lượng bình Br2 tăng
+ Đề hỏi: khối lượng bình tăng
+ Mối quan hệ giữa cho và hỏi: bảo toàn khối lượng
4 Phương pháp bảo toàn điện tích
a Kết hợp bảo toàn điện tích với bảo toàn khối lượng
SO42- Cô cạn dung dịch A thu được m(g) muối Tính m
Hướng dẫn giải
Bước 1:
Trang 174
íïïïïïïîBước 2:
+ Đề cho: số mol các ion
+ Đề hỏi: khối lượng muối
+ Mối quan hệ giữa cho và hỏi: bảo toàn điện tích và bảo toàn khối lượng
Ví dụ 2: Dung dịch A gồm 0,1 mol Na+ ; 0,2 mol Ca2+ ; a mol Cl- ; b mol NO3-
Cô cạn dụng dịch A thu được 36 g muối Tính a và b
Hướng dẫn giải
Bước 1:
Sơ đồ:
+ 2+
cô can -
3
+ Đề cho: số mol các ion dương ; cho khối lượng muối
+ Đề hỏi: số mol các ion âm
+ Mối quan hệ giữa cho và hỏi: bảo toàn điện tích và bảo toàn khối lượng
36 = 0,1.23 + 0,2.40 + 35,5a + 62b
35,5a + 62b = 25,7 (2)
Û
