Đối với một số dạng bài tập nếu học sinh chỉ áp dụng theo phương pháp thôngthường thì mất rất nhiều thời gian làm bài, hơn nữa lại trình bày dài dòng và khóhiểu; hơn nữa để giải nhanh bà
Trang 1-MỤC LỤC
A ĐẶT VẤN ĐỀ 2
I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI.
II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
B NỘI DUNG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 4
I TỔNG QUAN
II PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG
III PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ
IV KẾT HỢP HAI PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG VÀ BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ
V BÀI TẬP ÁP DỤNG
C KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 23
I THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
II ĐIỀU KIỆN ÁP DỤNG.
III ĐỀ XUẤT, KIẾN NGHỊ.
IV KẾT LUẬN CHUNG
A ĐẶT VẤN ĐỀ I- Lí do chọn đề tài
1 Cơ sở lí luận.
Hóa học là bộ môn khoa học quan trọng trong nhà trường phổ thông Môn
hóa học cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến thức phổ thông cơ bản và thiết
- 1
Trang 2-thực đầu tiên về hóa học, giáo viên bộ môn hóa học cần hình thành ở các em một kĩnăng cơ bản, phổ thông và thói quen học tập và làm việc khoa học làm nền tảngcho việc giáo dục xã hội chủ nghĩa, phát triển năng lực nhận thức, năng lực hànhđộng Có những đức tính cẩn thận, kiên trì, trung thực, tỉ mỉ, chính xác, yêu chân líkhoa học, có ý thức trách nhiệm với bản thân, gia đình và xã hội, có thể hòa nhậpvới môi trường thiên nhiên chuẩn bị cho học sinh học lên hoặc đi vào cuộc sống laođộng
Đối với một số dạng bài tập nếu học sinh chỉ áp dụng theo phương pháp thôngthường thì mất rất nhiều thời gian làm bài, hơn nữa lại trình bày dài dòng và khóhiểu; hơn nữa để giải nhanh bài tập nhất là bài tập trắc nghiệm định lượng cần đòihỏi phải tiết kiệm thời gian mà đề thi trắc nghiệm trong các bài kiểm tra định kìchiếm khoảng từ 20% đến 50%, thi Đại học 100% Xuất phát từ thực tế giảngdạy, nhiều năm ôn thi học sinh giỏi cấp huyện, cấp tỉnh tôi thấy giải nhanh bài tậphóa học có ý nghĩa rất quan trọng:
Thứ nhất: Học sinh tìm ra phương pháp giải nhanh rất hiệu quả đặc biệt trong dạng
bài tập trắc nghiệm khách quan
Thứ hai: Đòi hỏi học sinh không những nắm rõ bản chất, kĩ năng tính toán mà còn
tìm hướng giải quyết nhanh, ngắn gọn, tiết kiệm thời gian
Thứ ba: Trong thời gian ngắn nhất đưa ra kết quả chính xác nhất và đó chính là
mục tiêu chung của giáo viên học sinh sẽ tận dụng tốt thời gian kiểm tra, thi cử
Thứ tư: Học sinh có cách kiểm tra nhanh kết quả rèn luyện tư duy cho học sinh
đích đến, điểm đến
Vậy để nâng cao chất lượng giáo dục, tập trung mũi nhọn đội tuyển thi học
sinh giỏi cấp huyện, cấp tỉnh Tôi mạnh dạn đưa và chọn đề tài “ Vận dụng định luật bảo toàn khối lượng và định luật bảo toàn nguyên tố giải nhanh bài tập định lượng hóa học THCS”
2 Cơ sở thực tiễn
a Thực trạng chung
Khi chuẩn bị thực hiện đề tài, năng lực giải các bài toán hóa học của học sinhtrong trường tôi còn rất yếu Mặc dù đa số các em đều có sách tham khảo thậm chímột số em có rất nhiều sách tham khảo nhưng các em lại chưa biết lựa chọn mua
Trang 3-các loại sách phù hợp, chủ yếu là sử dụng -các sách “Học tốt hoặc bài tập nâng cao”.Việc giáo viên mở rộng kiến thức cho học sinh đặc biệt là kiến thức khó trong cácgiờ học còn hạn chế Học sinh thường rất lúng túng khi gặp phải các bài tập phứctập như: các dạng có dữ kiện không cơ bản (tổng quát), hoặc các bài tập quá nhiềuphản ứng, hoặc các bài tập dữ kiện đề cho không rõ…
b Điểm mới của đề tài
- Học sinh nắm được bản chất của phản ứng hóa học nên các em cảm thấy
dễ hiểu, hiểu sâu sắc vấn đề, giải thích được nguyên nhân dẫn đến các trường hợpcủa bài toán
- Sử dụng linh hoạt định luật bảo toàn khối lượng, đinh luật bảo toàn nguyên
c Điểm hạn chế của đề tài
- Đề tài khó áp dụng vào việc giảng dạy trực tiếp trên lớp mà chủ yếu ápdụng vào việc bồi dưỡng, phụ đạo học sinh ngoài giờ hoặc bồi dưỡng đội tuyểnHSG
- Đề tài chỉ đề cập tới một số phương pháp giải nhanh cơ bản
II MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
1 Mục đích :
- Nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy – học hóa học
- Giúp cho học sinh nắm chắc được phương pháp làm nhanh một số dạng bàitập Từ đó rèn kĩ năng giải nhanh một số dạng bài tập hóa học
- Phát huy tính tích cực và tạo hứng thú cho học sinh trong học tập đặc biệt
là trong giải bài tập hóa học
- Là tài liệu rất cần thiết cho việc ôn HSG khối 9 và giúp giáo viên hệ thốnghóa được kiến thức, phương pháp dạy học
2 Nhiệm vụ:
- Nêu được những cơ sở lí luận về phương pháp giải nhanh các bài toán hóa
- 3
Trang 4- Một số bài tập minh họa.
III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Để hoàn thành tốt đề tài này, tôi đã vận dụng các phương pháp nghiên cứu khoahọc như:
- Phân tích lí thuyết, điều tra cơ bản, tổng kết kinh nghiệm sư phạm và sửdụng một số phương pháp thống kê toán học trong việc phân tích kết quả thựcnghiệm sư phạm v.v…
- Nghiên cứu kĩ SGK hóa học 9 và các sách nâng cao về phương pháp giảibài tập, tham khảo các tài liệu đã được biên soạn và phân tích, hệ thống các dạngbài toán hóa học theo nội dung đã đề ra
- Đúc rút kinh nghiệm của bản thân trong quá trình dạy học
- Tham khảo, học hỏi kinh nghiệm một số đồng nghiệp
- Áp dụng đề tài vào chương trình giảng dạy đối với học sinh lớp 9 đại trà và
đề bài cho ở dạng tổng quát hoặc không rõ, hoặc thiếu nhiều dữ kiện…tưởng chừngnhư không bao giờ giải được Muốn giải chính xác và nhanh chóng các bài toánloại này thì phải chọn một phương pháp phù hợp nhất (phương pháp giải thông
minh) Vì vậy học sinh phải biết nhận dạng bài tập, xác định hướng giải có phù
Trang 5-hợp với phương pháp bảo toàn khối lượng, phương pháp bảo toàn nguyên tố hay không? Đây là khâu quan trọng nhất của quá trình giải bài tập Để làm được điều
đó học sinh đọc kĩ bài, tóm tắt được đầu bài theo sơ đồ tư duy: điều đã biết, điều
chưa biết, sử dụng phương pháp nào nhanh và hiệu quả nhất.Trong đề tài này tôi
khai thác định luật bảo toàn khối lượng khi có n chất nếu biết định lượng n-1 chất, n-2, n-3… chất thì qua mối quan hệ tỉ lệ hệ số phương trình vẫn khai thác được định luật bảo toàn khối lượng.
Trong phạm vi của đề tài này, tôi xin được trình bày 2 phương pháp giảinhanh các bài tập hóa học
1 Phương pháp áp dụng định luật bảo toàn khối lượng
2 Phương pháp áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố
II Phương pháp bảo toàn khối lượng
1 Nội dung định luật bảo toàn khối lượng
- Trong phản ứng hóa học, tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng luôn bằng tổng khối lượng các sản phẩm tạo thành.
- Tổng khối lượng các chất đem phản ứng luôn bằng tổng khối lượng các chất sản phẩm.
- Trong phản ứng của kim loại với dung dịch axit: Khối lượng muối thu được bằng
tổng khối lượng kim loại cộng khối lượng gốc axit tạo muối.
- Tổng khối lượng dung dịch sau phản ứng bằng tổng khối lượng của dung dịch trước phản ứng cộng khối lượng chất tan vào dung dịch trừ đi khối lượng chất kết tủa, chất bay hơi.
3 Một số chú ý :
a Kim loại + axit không có tinh oxi hóa mạnh như HCl, H 2 SO 4 loãng
- 5
Trang 6-+ Số mol HCl phản ứng = 2 số mol H2 sinh ra
+ Số mol H2SO4 phản ứng = số mol H2 sinh ra
+ Khối lượng muối = khối lượng kim loại + khối lượng gốc axit
b Oxit kim loại + axit không có tính oxi hóa mạnh như HCl, H 2 SO 4 loãng
+ Số mol HCl phản ứng = 2 số mol H2O sinh ra
+ Số mol H2SO4 phản ứng = số mol H2O sinh ra
+ Số mol O trong oxit = số mol H2O sinh ra
c Oxit kim loại + CO kim loại + CO 2
+ Số mol O trong oxit = số mol CO = số mol CO2
(tương tự cho oxit kim loại tác dụng với H2, C, …)
d Kim loại + H 2 O dd bazơ kiềm + H 2
+ Số mol OH = 2 số mol H2 thoát ra
Nếu kim loại hóa trị I thì: số mol kim loại = số mol OH
Nếu kim loại hóa trị II thì: số mol kim loại = số mol H2
4 Các ví dụ minh họa
Bài 1: Cho 0,52 gam hỗn hợp hai kim loại Mg và Fe tan hoàn toàn trong dung dịch
H2SO4 loãng, dư thấy thoát ra 0,336 lít khí (đktc) Tính tổng khối lượng muốisunfat thu được sau phản ứng?
Phân tích:
- Dạng toán hỗn hợp ( hai kim loại Mg và Fe cùng tác dụng với HCl)
- Biết khối lượng hỗn hợp, số mol khí → tính được số mol Mg, Fe → tínhđược tổng khối lượng hai muối theo phương trình
Cách 1:
Phương trình hóa học:
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 (1)
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 (2)
Đặt số mol của Mg; Fe lần lượt là x, y (mol) (x, y > 0)
Theo bài ra ta có: mMg + mFe = 0,52 hay 24x + 56y = 0,52 (*)
Trang 74 , 22
336 , 0
Nếu hai kim loại trong bài toán trên chưa cho biết cụ thể thì học sinh sẽ gặp khó khăn khi giải toán! Từ bài toán 1 ta phát triển thành bài toán sau:
Bài 2: Cho 0,52 gam hỗn hợp hai kim loại A và B đều có hóa trị (II) tan hoàn toàn
trong dung dịch H2SO4 loãng, dư thấy thoát ra 0,336 lít khí (đktc) Tính tổng khốilượng muối sunfat thu được sau phản ứng?
Hướng dẫn:
* Học sinh làm theo cách 1
- 7
Trang 8-Phương trình hóa học:
A + 2HCl → ACl2 + H2 (1)
B + 2HCl → BCl2 + H2 (2)
Đặt số mol của Mg; Fe lần lượt là x, y (mol) (x, y > 0)
Theo bài ra ta có: mA + mB = 0,52 hay MA x + MB y = 0,52 (*)
4 , 22
336 , 0
Theo phương trình (1) và (2): x + y = 0,015(mol) (**)
) ( 585 , 1 3 , 0 5 , 35 52 , 0 ) 2 2 ( 5 , 35
2
m
* Học sinh làm theo cách 2; cách 3 tương tự như bài tập 1
Nhận xét: Đối với cách 1 yêu cầu rất nặng về kĩ năng vì học sinh phải tư duy để
nhóm ẩn như thế nào cho thích hợp trong khi đề toán yêu cầu chỉ cần tính được tổng khối lượng hai muối là đủ nếu làm vậy sẽ mất nhiều thời gian làm bài, hơn nữa khả năng tư duy của học sinh sẽ giảm đi!
Trong bài toán 2, nếu học sinh chưa rõ hóa trị của kim loại thì tất nhiên học sinh làm theo cách 1 càng khó khăn hơn vì trong quá trình nhóm ẩn có tới 4 ẩn trong khi đó đề bài chỉ cho 2 số liệu về định lượng (thiết lập được hệ hai phương trình hai ẩn) Ta phát triển thành bài toán sau:
Bài 3: Cho 0,52 gam hỗn hợp hai kim loại A và B chưa rõ hóa trị tan hoàn toàn
trong dung dịch H2SO4 loãng, dư thấy thoát ra 0,336 lít khí (đktc) Tính tổng khốilượng muối sunfat thu được sau phản ứng?
Nhận xét: Nếu học sinh làm theo cách 2 hoặc 3 thì lời giải rất ngắn gọn:
336 , 0
Theo phương trình (1) và (2): n HCl 2n H2 0 , 03 (mol)
Theo định luật bảo toàn khối lượng:
Trang 9-g
m m m
- Qua các ví dụ trên với cách giải truyền thống như cách giải trong bài 1 thì
bài toán 2 và 3 mức độ khó hơn nhưng bản chất không thay đổi thì cách giải 2 và 3
sẽ chiếm ưu thế vượt trội.
- Để giải bài toán nhanh hơn, hạn chế được viết phương trình ta có thể gọi
M là kim loại đại diện cho hai kim loại A và B và giải tương tự như trên.
Từ cách giải trên, cách 2 hoặc cách 3 khi áp dụng định luật bảo toàn khối lượng một cách linh hoạt ta dễ dàng giải bài toán sau.
Bài 4: (Trích đề thi HSG huyện Gia Lộc năm 2006 – 2007)
Để xác định thành phần hỗn hợp 2 kim loại Al và Mg người ta tiến hành cácthí nghiệm sau:
*Thí nghiệm 1: Cho a g hỗn hợp vào 600ml dung dịch HCl nồng độ X mol/l sau
phản ứng thu được dung dịch A, khí B; đem cô cạn thu được 27,9 g muối khan
*Thí nghiệm 2: Cho a g hỗn hợp vào 800ml dung dịch HCl có cùng nồng độ với
dung dịch ở thí nghiệm 1, sau phản ứng thu được dung dịch C, khí B; đem cô cạnthu được 32,25 g muối khan
a)Xác định thành phần % theo khối lượng của hỗn hợp 2 kim loại nếu a = 7,5 g b)Tính thể tích khí B (ở đktc) ở thí nghiệm 2 và nồng độ X mol/l Giả thiết khảnăng phản ứng của Mg và Al với HCl là như nhau ở cùng điều kiện
Phân tích:
- Khi cho hỗn hợp hai kim loại cùng tác dụng với dung dịch axit (cùng nồng độmol/l); thể tích axit tăng lên thu được lượng muối khác nhau Vậy điểm mấu chốtvấn đề ở đây là làm thế nào chứng minh được rằng hỗn hợp hai kim loại trong TN1
và TN2 tan hết hay không?
- Nếu trong P1 hỗn hợp hai kim loại chưa tan hết thì tính nồng độ mol/l như thếnào?
- Phát hiện vấn đề: n HCl n H2
- Giải quyết vấn đề: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng
HD:
- 9
Trang 10Theo phương trình (1) và (2): n HCl 2 n H2
Gọi số mol HCl phản ứng là b (mol) số mol H2 là 0,5 b(mol)
Theo định luật bảo toàn khối lượng:
M C
mol b
b b
m m
m m
HCl M
KL muoi
H HCl
1 6 , 0
6 , 0 )
( 6 , 0
5 , 7 9 , 27 2 2 5 , 36
) (
b)Giả sử ở TN2 kim loại vẫn còn dư
TN1: a g hỗn hợp tác dụng với 600ml dd HCl thu được 27,9 g muối khan
Vậy a g hỗn hợp tác dụng với 800 ml dd HCl sẽ thu được 37 , 2 32 , 25
600
9 , 27 800
Do đó ở thí nghiệm 2 dung dịch HCl vẫn còn dư, khi đó Mg và Al tan hết
Gọi số mol của Mg, Al lần lượt là x, y mol ( x, y > 0)
) ( 1 , 0 ) ( 2 , 0 5
, 7 27 24
25 , 32 5 , 133 95
x y x
Bài 5: ( Bài 103 – T 105 – Bồi dưỡng hóa học THCS – nhà xuất bản giáo dục)
Hỗn hợp gồm CaCO3 lẫn Al2O3 và Fe2O3 trong đó Al2O3 chiếm 10,2% còn
Fe2O3 chiếm 9,8% Nung hỗn hợp này ở nhiệt độ cao thu được chất rắn có khốilượng bằng 67% lượng hỗn hợp ban đầu Tính % theo khối lượng chất rắn tạo ra
Phân tích:
- Đây là dạng toán quy về 100
- Khi phân hủy CaCO3 vẫn còn dư
- Phát hiện vấn đề: Khối lượng chất rắn giảm là khối lượng CO2 bay lên
- Giải quyết vấn đề: Sử dụng định luật bảo toàn khối lượng
HD:
Coi lượng hỗn hợp ban đầu là 100 gam thì lượng Al2O3 = 10,2 gam ; lượng
Fe2O3 = 9,8 gam và lượng CaCO3 = 100 g
Trang 11-CaCO3 CaO + CO2
Theo định luật bảo toàn khối lượng: m CO2 m hh ban dau m ran 100 67 33 (g)
) ( 75 , 0 44
Bài 6 (Đề khảo sát HSG hóa học 8 huyện Ninh giang năm 2010 – 2011)
Cho luồng khí hiđro đi qua ống thuỷ tinh chứa 20 gam bột đồng(II) oxit ở 4000C.Sau phản ứng thu được 16,8 gam chất rắn
a) Nêu hiện tượng phản ứng xảy ra?
b) Tính hiệu suất phản ứng?
c) Tính thể tích khí hiđro (ở đktc) đã tham gia khử đồng(II) oxit trên?
Phân tích:
- Phát hiện vấn đề: Phản ứng khử oxit kim loại số mol CO luôn bằng số mol CO2
- Giải quyết vấn đề: Dựa vào định luật bảo toàn khối lượng
HD:
a) CuO màu đen chuyển dần sang kim loại màu đỏ
b) CuO + H2 Cu + H2O
Gọi a là số mol H2 phản ứng n H2O n H2 a(mol)
Theo định luật bảo toàn khối lượng: m H2O m H2 20 16 , 8 3 , 2 (g) a 0 , 2 (mol)
Theo phương trình: mCuO = 16(g) 100 % 80 %
Nhận xét: Trong bài tập 6 và bài tập 4, phản ứng có thể xảy không hoàn toàn thì
việc áp dụng giải dạng toán hỗn hợp này rất hiệu quả.
Bài 7: Cho 12 gam hỗn hợp hai kim loại Fe, Cu tác dụng vừa đủ với dung dịch
HNO3 63% Sau phản ứng thu được dung dịch A và 11,2 lít khí NO2 duy nhất(đktc) Tính nồng độ phần trăm các chất trong dung dịch A
Phân tích:
- 11
Trang 12- Phát hiện vấn đề: Số mol HNO3 bằng 2 lần số mol NO2
- Giải quyết vấn đề: Dựa vào định luật bảo toàn khối lượng tính khối lượng
dung dịch muối
HD:
Phương trình phản ứng:
Fe + 6HNO3 Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
Cu + 4HNO3 Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
4 , 22
2 , 11
100 63 1 12
2 3
g
m m
x
y
x
% 12 , 21 89
% 100 188 1 , 0
%
% 19 , 27 89
% 100 242 1 , 0
Bài 8: (Đề thi HSG tỉnh Thanh hóa 2009 – 2010)
Khi thực hiện phản ứng chuyển hóa metan thành axetilen (ở 15000C và điềukiện thích hợp) thu được hỗn hợp khí X gồm metan, axetilen và hidro Đốt cháyhoàn toàn hỗn hợp X thu được 26,4 gam CO2 Tính khối lượng hỗn hợp X đã đemđốt
Phân tích:
- Đề bài chỉ cho khối lượng CO2 thu được sau phản ứng Tính khối lượng X dựavào đâu?
- Phát hiện vấn đề: Điểm mấu chốt của bài toán phải khai thác từ CH4; CH4
chuyển hóa thành hỗn hợp X các chất khác nhau thì ta luôn có m X m CH4
- Giải quyết vấn đề: Sử dụng định luật bảo toàn khối lượng
HD:
Cách 1:
Trang 13Nhận xét: Nếu học sinh làm cách 2 áp dụng định luật bảo toàn khối lượng thu
được hiệu quả cao nhất, lời giải ngắn gọn, dễ hiểu, giảm bớt các bước tính toán của học sinh.
Bài 9: Hỗn hợp X gồm hiđro và một hiđrocacbon Nung nóng 14,56 lít hỗn hợp X
(ở đktc), có bột Ni làm chất xúc tác đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu đượchỗn hợp Y có khối lượng 10,8 gam Biết tỉ khối của Y so với metan là 2,7 và Y cókhả năng làm mất màu dung dịch brom Tìm công thức phân tử của hiđrocacbon HD:
) (
, 10
)
( 8 ,
C
H 2 O
