Phân loại và giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 (phần Dẫn xuất chứa oxi) theo một phương pháp chung góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học ở trường trung họ[170910]

Gần đây trong cuốn sách “ Phương pháp chung giải các bài toán hóa học Trung học phổ thông”  2 tác giả đã hệ thống hóa và đưa ra một phương pháp chung để giải các bài toán hóa học, đó l

7

MỤC LỤC

Trang Lời cảm ơn

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 5

1.1 Cơ sở lí luận của việc nâng cao chất lượng, hiệu quả quá

trình dạy và học môn hóa học THPT

1.2.1 Ý nghĩa, tác dụng của bài tập hóa học 8

1.2.2 Lựa chọn và phân loại bài tập hóa học 9

1.2.3 Thực trạng viẹc sử dụng bài tập hóa học ở trường THPT

hiện nay

11

1.3 Phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT 12

1.3.1 Các công thức cần thiết khi giải bài toán hóa học 12

1.3.2 Quan hệ giữa số mol các chất phản ứng 13

1.3.3 Phương pháp chung giải bài toán hóa học trung học phổ

thông

14

1.3.4 Kết hợp các định luật bảo toàn và phương pháp chung để

giải nhanh các bài toán hóa học

21

8

Chương 2: LỰA CHỌN PHÂN LOẠI CÁC BÀI TOÁN HOÁ

HỌC HỮU CƠ LỚP 11 (PHẦN DẪN XUẤT CHỨA OXI) VÀ

GIẢI THEO MỘT PHUƠNG PHÁP CHUNG GIẢI BÀI TOÁN

HÓA HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

24

2.1 Tổng quan về chương trình hóa học hữu cơ lớp 11 ( phần

dẫn xuất chứa oxi )

24

2.2 Hệ thống các bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 (phần dẫn

xuất chứa oxi) lựa chọn, phân loại và giải theo phương pháp

chung giải bài toán hóa học trung học phổ thông

25

2.2.2 Bài toán chương Anđehit - Xeton, Axit cacboxylic 58

2.3 Sử dụng hệ thống bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 (phần dẫn

xuất chứa oxi) theo các mức độ nhận thức tư duy trong quá

trình dạy học môn Hóa học lớp 11 THPT

83

2.3.1 Sử dụng hệ thống bài toán hóa học theo các mức độ nhận

thức tư duy trong việc hình thành kiến thức mới

83

2.3.2 Sử dụng hệ thống bài toán hóa học theo các mức độ nhận

thức tư duy để vận dụng, củng cố kiến thức, kĩ năng

83

2.3.3 Sử dụng hệ thống bài toán hóa học theo các mức độ nhận

thức tư duy nhằm kiểm tra, đánh giá mức độ vận dụng kiến thức,

kĩ năng của học sinh

85

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 87

3.1.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 87

3.1.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 87

3.2 Quá trình tiến hành thực nghiệm sư phạm 87

3.2.1 Chuẩn bị cho quá trình thực nghiệm 87

9

3.2.4 Xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm 89

4

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

5

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.2 Tổng hợp kết quả bài kiểm tra đầu vào tại các lớp

TN và ĐC - Bài số 1

90

Bảng 3.3 Tổng hợp kết quả thực nghiệm sư phạm 90 Bảng 3.4 Tỉ lệ % số học sinh đạt điểm X i trở xuống 91 Bảng 3.5 Tổng hợp phân loại kết quả học tập 91 Bảng 3.6 Giá trị của các tham số đặc trưng 95 Bảng 3.7 Bảng thống kê các tham số đặc trưng - của hai

đối tượng TN và ĐC

95

6

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 3.1 Phân loại kết quả học tập qua bài kiểm tra số 2 93

Biểu đồ 3.2 Phân loại kết quả học tập qua bài kiểm tra số 3 93

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ

Đồ thị 3.1 Đồ thị biểu diễn đường lũy tích bài kiểm tra số 2 92

Đồ thị 3.2 Đồ thị biểu diễn đường lũy tích bài kiểm tra số 3 92

10

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Trong việc dạy và học môn hóa học ở trường phổ thông, bài tập hóa học

có vai trò quan trọng trong việc củng cố nâng cao và phát triển khả năng nhận thức tư duy của học sinh Để nâng cao chất lượng dạy học, người thầy luôn quan tâm, tìm tòi, lựa chọn các câu hỏi, các bài toán và các cách giải hay, đơn giản, để phục vụ cho việc giảng dạy Còn học sinh cũng rất mong muốn có được những bài toán, những câu hỏi có lời giải hay, dễ hiểu để nâng cao hiệu quả học tập của mình

Tuy nhiên hiện nay trong các tài liệu tham khảo số lượng bài toán hoá học rất phong phú và đa dạng, các cách giải đưa ra lại nhiều, làm cho học sinh

và ngay cả một số giáo viên cũng cảm thấy lúng túng trong việc lựa chọn và phân loại các bài toán hóa học Gần đây trong cuốn sách “ Phương pháp chung giải các bài toán hóa học Trung học phổ thông”  2 tác giả đã hệ thống hóa và đưa ra một phương pháp chung để giải các bài toán hóa học, đó là phương pháp giải dựa vào quan hệ giữa số mol của các chất phản ứng và dựa vào các công thức biểu thị quan hệ giữa số mol chất với các đại lượng thường gặp như khối lượng, thể tích, nồng độ… của chất Quan hệ giữa số mol của các chất phản ứng dễ dàng thiết lập được khi đã viết được các phương trình hóa học, còn số công thức cần thiết phải nhớ khi giải các bài toán hóa học không nhiều (khoảng 4,5 công thức chính) Vì vậy, việc giải các bài toán hóa học theo phương pháp trên là đơn giản và dễ dàng tiếp thu đối với học sinh Với mong muốn áp dụng phương pháp chung nêu trên để giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 phần dẫn xuất chứa oxi nhằm nâng cao chất lượng

dạy và học, chúng tôi đã lựa chọn đề tài : "Phân loại và giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi) theo một phương pháp chung góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học ở trường trung học phổ

thông”

11

2 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

2.1 Khách thể nghiên cứu

Chương trình hóa học ở Trung học phổ thông,

2.2 Đối tượng nghiên cứu

Các bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi) trong chương trình hóa học THPT

3 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

3.2 Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu ý nghĩa, tác dụng của bài tập hóa học trong quá trình dạy và học môn hóa học ở THPT

Nghiên cứu tài liệu, sách giáo khoa, sách tham khảo có liên quan đến đề tài, lựa chọn và phân loại các bài toán hữu cơ lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi)

Điều tra tình hình sử dụng bài toán hóa học của giáo viên THPT và việc giải các bài toán hóa học của học sinh hiện nay

Nghiên cứu phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT và áp dụng phương pháp chung để giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi)

Thực nghiệm sư phạm, đánh giá chất lượng, hiệu quả thực tế của đề tài

4 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc nâng cao chất lượng hiệu quả của quá trình dạy học môn hóa học THPT Cơ sở lựa chọn phân loại các bài toán hóa học, phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT và áp dụng với các bài toán hữu cơ lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi)

12

Thời gian bắt đầu nghiên cứu: tháng 1 năm 2012

Thời gian thực nghiệm sư phạm: từ tháng 01 năm 2012 đến tháng 11 năm 2012

5 Câu hỏi nghiên cứu

- Cơ sở để lựa chọn phân loại, các bài toán hoá học hữu cơ là gì?

- Phương pháp chung để giải các bài toán hóa học trung học phổ thông là phương pháp nào?

6 Giả thuyết nghiên cứu

Việc lựa chọn, phân loại và việc sử dụng tốt phương pháp chung giải các bài toán hóa học để giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi) sẽ góp phần nâng cao chất lượng dạy và học ở trường THPT

7 Phương pháp nghiên cứu

7.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Nghiên cứu phần cơ sở lý luận của việc nâng cao chất lượng dạy học môn hóa học THPT, ý nghĩa của bài tập hóa học, phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT

7.2.Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Quan sát khách quan

Điều tra thăm dò: Trò chuyện, đàm thoại với học sinh và giáo viên tại cơ

sở thực nghiệm Lập phiếu thăm dò trắc nghiệm học sinh và giáo viên một số trường trên địa bàn

Thực nghiệm sư phạm: áp dụng các biện pháp đã đề xuất vào quá trình dạy học hóa học ở lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi) Đánh giá hiệu quả của các biện pháp đã đề xuất

8 Đóng góp của đề tài

Đề tài tiến hành lựa chọn, phân loại và giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 phần dẫn xuất chứa oxi theo một phương pháp chung giải các bài toán hoá học THPT Đây là nguồn tư liệu hữu ích cho giáo viên và học sinh tham khảo, góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học môn hoá học THPT

13

9 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung luận văn được trình bày trong 3 chương :

Chương 1 : Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài

Chương 2 : Lựa chọn, phân loại các bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi) và giải theo phương pháp chung giải các bài toán hoá học THPT

Chương 3 : Thực nghiệm sư phạm

14

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Cơ sở lí luận của việc nâng cao chất lượng, hiệu quả quá trình dạy và học môn hóa học THPT

1.1.1 Quá trình dạy học

Quá trình dạy học nói chung và quá trình dạy học hóa học nói riêng gồm hai hoạt động cơ bản, gắn bó chặt chẽ với nhau là: hoạt động dạy và hoạt động học

Hoạt động dạy : Đó là toàn bộ hoạt động của thầy trong quá trình dạy học nhằm truyền thụ kiến thức đến học sinh, làm học sinh nắm vững kiến thức và kĩ năng, trên cơ sở đó phát triển năng lực nhận thức, tư duy hình thành thế giới quan khoa học cho học sinh

Hoạt động học: Đó là toàn bộ hoạt động của trò nhằm tiếp thu các kiến thức từ thầy, dưới sự tổ chức, điều khiển của thầy nhằm tìm hiểu, khám phá, lĩnh hội kiến thức, để từ đó hình thành quan điểm duy vật biện chứng, đạo đức và nhân cách học sinh

Các thành tố của quá trình dạy học

Các thành tố của quá trình dạy học bao gồm: Mục tiêu dạy học; Nội dung dạy học; phương tiện dạy học; kiểm tra đánh giá kết quả học tập Các thành tố này có mối quan hệ tác động qua lại lẫn nhau, muốn nâng cao chất lượng dạy học thì phải đổi mới từng thành tố của quá trình dạy học

Các bước của quá trình dạy học phải được tiến hành một cách tuần tự: Xuất phát từ mục tiêu dạy học để lựa chọn nội dung dạy học Từ mục tiêu và nội dung dạy học, thì ta sẽ lựa chọn được phương pháp và phương tiện hỗ trợ cho việc dạy học Cuối cùng để đánh giá mức độ đạt được ta phải chọn cách đánh giá cho phù hợp

Xu thế phát triển của quá trình dạy học

Xu thế phát triển của QTDH trong thời đại mới :

1.1.2 Chất lượng dạy học

Chất lượng giáo dục

Chất lượng là những đặc tính khách quan của con người, sự vật, sự việc được biểu hiện ra bên ngoài thông qua các thuộc tính Chất lượng liên kết các thuộc tính của con người, sự vật, sự việc lại thành một tổng thể, bao quát toàn

bộ con người, sự vật và không thể tách rời con người, sự vật đó

Trong giáo dục, chất lượng giáo dục không phải được biểu hiện qua việc người học đọc được bao nhiêu cuốn sách, làm được bao nhiêu bài tập mà điều quan trọng nhất là thông qua quá trình giáo dục, người học thay đổi được gì

về mặt nhận thức, về động cơ học tập, thái độ và hành vi học tập Như vậy chất lượng giáo dục sẽ được biểu hiện tập trung nhất ở nhân cách của người học, người được đào tạo, được giáo dục

Chất lượng dạy học

Chất lượng dạy học là một bộ phận hợp thành quan trọng của chất lượng giáo dục Chất lượng dạy học là chất lượng giảng dạy của người dạy và chất lượng học tập của người học xét cả về mặt định lượng, định tính so với các mục tiêu của môn học cũng như góp phần vào quá trình hình thành và phát triển nhân cách của người học

Chất lượng dạy học được đánh giá thông qua giờ học hoặc thông qua một quá trình dạy học và chủ yếu được căn cứ vào kết quả giảng dạy học tập của giờ học hay quá trình học đó cả về mặt định lượng (khối lượng tri thức mà

Lý luận dạy học hiện đại đã chỉ ra rằng: Người học trong quá trình đào tạo không chỉ là đối tượng của hoạt động dạy mà còn là chủ thể của hoạt động lĩnh hội tri thức, kỹ năng, kỹ xảo Trong các hình thức tổ chức học thì việc tự học có một vai trò quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng dạy học Tự học là khâu quan trọng không thể tách rời quá trình đào tạo ở nhà trường Đó

là hoạt động cần thiết để người học biết tri thức của nhân loại thành hiểu biết

và năng lực của riêng mình Bồi dưỡng cho người học phương pháp luận khoa học, phương pháp nghiên cứu và phương pháp tự hoc sẽ giúp người học phát triển những phẩm chất và năng lực hoạt động sáng tạo, chính là dạy phương pháp nhận thức để tìm ra tri thức Như vậy năng lực tự học của người học vừa

là yêu cầu, vừa là điều kiện cho chất lượng đào tạo, chất lượng dạy học Tổ chức được hoạt động tự học một cách khoa học, hợp lý và đạt hiệu quả cao chính là việc làm góp phần thiết thực vào việc nâng cao chất lượng dạy học Đây không chỉ là trách nhiệm của người dạy mà quan trọng hơn là ý thức học tập của bản thân mỗi cá nhân người học

1.1.3.Một số biện pháp để nâng cao chất lưọng dạy học

Chất lượng, hiệu quả của quá trình dạy học hóa học phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nội dung chương trình đào tạo, hệ thống sách giáo khoa, điều kiện

cơ sở vật chất phục vụ quá trình dạy và học, đổi mới các phương pháp dạy học…Trong phạm vi bản luận văn này chúng tôi chỉ đề cập đến tầm quan trọng của bài tập hóa học trong giảng dạy môn hóa học, trong đó tập trung vào việc lựa chọn, phân loại và phương pháp giải bài tập hóa học để góp phần nâng cao hiệu quả của việc dạy và học môn hóa học

17

1.2 Bài tập hóa học

Bài tập hóa học là một dạng bài làm gồm những câu hỏi, những bài toán, hoặc đồng thời cả câu hỏi, bài toán và mà sau khi hoàn thành học sinh nắm được một tri thức hay kĩ năng nhất định

1.2.1.Ý nghĩa, tác dụng của bài tập hóa học

Ý nghĩa trí dục :

Bài tập hóa học giúp học sinh hiểu sâu hơn các khái niệm, kiến thức đã học đồng thời củng cố kiến thức đã học một cách thường xuyên và hệ thống Bài tập hóa học giúp học sinh ôn tập, hệ thống hóa kiến thức một cách tích cực, đào sâu, mở rộng sự hiểu biết một cách sinh động, làm tăng tính hứng thú học tập của học sinh

Bài tập hóa học thúc đẩy thường xuyên sự rèn luyện các kỹ năng, kỹ xảo cần thiết cho học sinh khi học tập môn hóa học

Bài tập hóa học tạo điều kiện cho học sinh phát triển năng lực tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa, hệ thống hóa, suy luận

Ý nghĩa đức dục:

Thông qua việc giải bài tập hóa học, học sinh được rèn luyện phẩm chất nhân cách như: tính kiên nhẫn, trung thực, và độc lập sáng tạo khi sử lí các câu hỏi mà bài tập đặt ra

Việc tự làm, tự giải các bài tập hóa học còn rèn luyện cho học sinh tinh thần kỉ luật, tính kiên nhẫn khắc phục khó khăn, và kích thích hứng thú học tập của các em

Ý nghĩa giáo dục kĩ thuật tổng hợp:

Các bài tập hóa học có nội dung lien quan đến thực tiễn đời sống hằng ngày như các loại vật liệu hóa học, đồ gia dụng,màu thực phẩm…sẽ đưa môn hóa học gần gũi hơn với các học sinh Qua đó giúp các em yêu thích và có định hướng nghề nghiệp cho mình sau này

18

1.2.2 Lựa chọn và phân loại bài tập hóa học

Hiện nay số lượng câu hỏi và bài toán hóa học trong các sách giáo khoa

và sách tham khảo rất phong phú và đa dạng Để phục vụ tốt cho việc dạy và học môn hóa học cần phải lựa chọn những bài tập bám sát nội dung chương trình, mục tiêu của môn học, những bài tập có nội dung phong phú, nặng về bản chất hóa học, không lắt léo đánh đố về mặt toán học Bên cạnh những bài tập cơ bản cần có những bài tập tổng hợp sâu sắc, khơi dậy tính thông minh, sáng tạo, niềm say mê hứng thú học tập của học sinh Ngoài những bài tập có hướng dẫn giải cần phải có các bài tập tự luyện, giúp học sinh tự học, phát huy tính chủ động sáng tạo của học sinh Sau khi đã lựa chọn được các bài tập thì việc phân loại chúng có ý nghĩa rất quan trọng

Có nhiều cách phân loại bài tập hóa học dựa theo các tiêu chí khác nhau :

- Dựa vào khối lượng kiến thức: chia thành bài tập dạng cơ bản, bài tập dạng tổng hợp

- Tính chất bài tập: bài tập định tính và định lưọng

- Hình thái hoạt động của học sinh: bài tập lý thuyết và bài tập thực nghiệm

- Dựa vào kiểu bài hoặc dạng bài: bài tập xác định CTPT của hợp chất; tính thành phần phần trăm của hỗn hợp; nhận biết; tách các chất ra khỏi hỗn hợp; điều chế…

- Cách tiến hành giải: bài tập trắc nghiệm, bài tập tự luận…

Trong đề tài này, chúng tôi đưa ra cách phân loại bài toán hóa học theo trình độ nhận thức, tư duy của học sinh dựa trên thang bậc của nhận thức Thang cấp độ nhận thức tư duy đã được nhiều tác giả nghiên cứu, thí dụ trên thế giới có giáo sư Benjamin Bloom, Lorin Andersen… ở Việt Nam có cố giáo sư Nguyễn Ngọc Quang….Các quan điểm này đã đựoc trình bày khá chi tiết và đầy đủ trong các tài liệu và trong nhiều luận văn trước đây

19

Sau khi nghiên cứu và đánh giá các quan điểm trên, thấy có những điểm tương đồng và phù hợp với nền giáo dục Việt Nam, Bộ giáo dục và đào tạo đã đưa ra cách phân loại bài tập hoá học theo các mức độ:

- Các bài tập dạng vận dụng:

Các bài tập dạng vận dụng yêu cầu học sinh cần phải có khả năng vận dụng kiến thức để xử lí tình huống khoa học cụ thể hay tình huống mới, tình huống trong đời sống thực tiễn Ở đây, tư duy học sinh đã được nâng lên một trình độ cao hơn đó là tư duy hệ thống (suy luận tương tự, so sánh, khái quát hoá) Kĩ năng tương ứng mà học sinh cần đáp ứng là kĩ năng đổi mới (không

bị lệ thuộc vào mâu thuẫn, có sự đổi mới, hoàn thành kĩ năng nhịp nhàng không phải hướng dẫn)

Trong dạng vận dụng có vận dụng sáng tạo, đây là dạng vận dụng được

nâng lên trình độ cao hơn Ở trình độ này, học sinh có năng lực nhận thức là phân tích, tổng hợp đánh giá và phải có tư duy trừu tượng (suy luận các vấn

đề một cách sáng tạo, ngoài khuôn khổ qui định) Kĩ năng tương ứng là kĩ năng có sáng tạo, đạt tới trình độ cao, sáng tạo ra một qui trình hoàn toàn mới, nguyên lí mới, tiếp cận mới, tách ra khỏi mẫu ban đầu

Trong luận văn này chúng tôi sử dụng cách phân loại bài toán hoá học theo chủ đề (bám sát cấu trúc, nội dung chương trình môn học đối với từng chương cụ thể của môn học) và các bài toán hoá học đuợc sắp xếp theo 3 mức

20

độ nhận thức tư duy theo cách phân loại của Bộ giáo dục và đào tạo với cả 2 hình thức tự luận và trắc nghiệm khách quan

1.2.3 Thực trạng việc sử dụng bài tập hóa học ở trường THPT hiện nay

Để đánh giá thực trạng việc sử dụng bài tập hóa học trong trường phổ thông, chúng tôi đã tiến hành điều tra thực tế thông qua phiếu điều tra (Phụ lục 1) dành riêng cho giáo viên (32 giáo viên) và học sinh (534 học sinh) ở trường THPT Trần Nguyên Hãn và THPT Lý Thường Kiệt - thành phố Hải Phòng

Kết quả khảo sát cho thấy:

- Đối với giáo viên:

+ 91% giáo viên đều đồng ý với quan điểm sử dụng bài toán hóa học trong việc nâng cao hiệu quả dạy học là rất cần thiết Tuy nhiên mục đích

sử dụng bài toán hóa học chủ yếu là đáp ứng yêu cầu kiểm tra và thi (41%), rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức và các kĩ năng hóa học cho học sinh Mục đích rèn khả năng tự học và tạo niềm vui hứng thú học tập cho học sinh rất ít được chú ý (12%) Giáo viên cũng rất ít sử dụng bài tập hóa học khi lên lớp trong các bài truyền thụ kiến thức mới (6%)

+ 94% giáo viên giải các bài toán hóa học không theo phương pháp chung mà theo nhiều phương pháp khác nhau tùy từng loại bài toán

+ Phần lớn giáo viên đã chủ động tiếp cận công nghệ thông tin để tìm kiếm nguồn bài toán hóa học, tuy nhiên, việc tự xây dựng bài mới vẫn còn nhiều hạn chế

- Đối với học sinh

+ Hầu hết các em cho rằng, bài toán hóa học giải khó Các em giải thích với nhiều lí do, trong đó, có một vấn đề là do các em được giáo viên đưa

ra nhiều cách giải, với mỗi bài lại giải khác nên không nắm được bản chất Do

đó, các em lúng túng, không có định hướng cụ thể cũng như không linh hoạt

trong giải bài toán hóa học

21

Qua kết quả điều tra thực tế cho thấy, quá trình giải bài toán ở trường THPT còn nhiều khó khăn Vì vậy yêu cầu đặt ra là cần phải có một phương pháp đơn giản và thống nhất để học sinh có thể sử dụng dễ dàng và có hiệu quả khi giải các bài toán hóa học Mục đích của luận văn là nhằm đóng góp một phần vào giải quyết nhiệm vụ nêu trên

1.3 Phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT

Để giải các bài toán hóa học, trước hết cần phân tích nội dung của bài toán và biểu thị nội dung đó bằng các PTHH Khi đã viết và cân bằng được các PTHH, dễ dàng thiết lập được mối quan hệ giữa số mol của các chất đã tham gia hay hình thành sau phản ứng, nhờ đó tính được số mol của “ các chất cần tính toán” khi biết số mol của “các chất có số liệu cho trước” Tuy nhiên, trong bài toán hóa học các số liệu cho trước thường không phải là số mol của các chất mà là khối lượng, thể tích, nồng độ, của các chất và mục đích của bài toán hóa học cũng không phải là xác định số mol “ các chất cần tính toán ”

mà là xác định khối lượng, thể tích, nồng độ,… của các chất đó Như vậy, để giải các bài toán hóa học, ngoài quan hệ giữa số mol của các chất phản ứng, còn cần phải dựa vào một số công thức chuyển đổi khối lượng, thể tích, nồng

độ, v.v… của chất ra số mol và ngược lại

1.3.1 Các công thức cần thiết khi giải bài toán hóa học

Để chuyển đổi các đại lượng như nồng độ, thể tích, khối lượng của chất ra số mol chất, ta sử dụng 4 công thức chính:



M

nC

V

22

4

ct dd ct

m

mm.100%

Trong đó, các công thức 1, 2, 3, 4 biểu thị:

- Quan hệ giữa khối lượng (m), khối lượng mol (M), số mol (n) của chất

- Quan hệ giữa thể tích khí ở điều kiện tiêu chuẩn (Vo) với số mol khí

- Quan hệ giữa nồng độ mol (CM), số mol chất tan (nct), thể tích dung dịch (V)

- Quan hệ giữa nồng độ phần trăm (C%), khối lượng chất tan (mct) và khối lượng hay thể tích dung dịch (mdd, V)

Dựa vào hệ thức này ta có thể xác định đuợc số mol của một số chất bất

kì khi biết số mol của các chất khác đã tham gia hay hình thành sau phản ứng:

Ví dụ 3: Cho hỗn hợp A gồm ancol etylic và một axit hữu cơ đơn chức

chia làm hai phần bằng nhau

- Phần 1: đốt cháy hoàn toàn bằng oxi thu được khí CO2 và H2O

- Phần 2: cho tác dụng với Na dư thu được khí H2

Thiết lập quan hệ giữa số mol các chất CO2, H2O, O2, H2 với số mol các chất trong hỗn hợp A

Các phương trình (a), (b), (c), (d) biểu thị các quan hệ cần tìm

Nhận xét: Qua các thí dụ trên, nhận thấy khi đã viết và cân bằng được

các PTHH thì dễ dàng thiết lập được quan hệ giữa số mol của các chất phản ứng Dựa vào các quan hệ này và các công thức đã nêu ở mục 1.3.1 có thể giải quyết được các bài toán hóa học Điều này sẽ được trình bày cụ thể trong phần tiếp theo

1.3.3 Phương pháp chung giải các bài toán hóa học

Các bài toán hóa học có thể chia làm 2 loại là các bài toán hỗn hợp và

các bài toán không hỗn hợp

- Các bài toán liên quan đến các phản ứng của 1 chất qua 1 giai đoạn hay

1 dãy biến hóa, gọi là các bài toán “không hỗn hợp” (như ví dụ 1, 2 ở trên)

- Các bài toán liên quan đến các phản ứng của một hỗn hợp chất, gọi là các bài toán hỗn hợp (như ví dụ 3 ở trên)

■ Loại bài toán "không hỗn hợp"

Phương pháp giải các bài toán loại này là lập biểu thức tính đại lượng

mà bài toán đòi hỏi rồi dựa vào quan hệ giữa số mol của "chất cần tính toán" với số mol của "chất có số liệu cho trước" trong phương trình hóa học và dựa vào các công thức để giải

Ví dụ 1: Để trung hòa 6,72 gam một axit cacboxylic Y (no, đơn chức)

cần dùng 200 gam dung dịch NaOH 2,24% Xác định CTPT của Y ?

Ví dụ 2: Cho 6,6 gam một anđehit X đơn chức, mạch hở, phản ứng với

lượng dư AgNO3 trong dung dịch NH3 đun nóng Lượng Ag sinh ra cho phản ứng hết với HNO3 loãng thấy thoát ra 2,24 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, đktc) Xác định công thức cấu tạo của X

■ Loại bài toán hỗn hợp

Phương pháp giải: Đặt ẩn số, lập phương trình và giải phương trình để suy ra các đòi hỏi của bài toán

- Ẩn số thường đặt là số mol của các chất trong hỗn hợp

- Các phương trình được thiết lập bằng cách biểu thị mối quan hệ giữa các số liệu cho trong bài (sau khi đã đổi ra số mol chất, nếu có thể được) với các ẩn số

- Giải các phương trình sẽ xác định được các ẩn số, rồi dựa vào đó suy

ra các đòi hỏi khác nhau của bài toán

Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm hiđro, một ankan và một ankin có cùng số

nguyên tử Cacbon Đốt cháy hoàn toàn 100 ml hỗn hợp X, thu được 210 ml

Với hỗn hợp các chất khí, thì ẩn số có thể đặt là thể tích thay cho số mol

Cụ thể, đặt thể tích của ankan, ankin, hiđro lần lượt là V1, V2, V3 Ta có:

1 Nhiều bài toán hỗn hợp có số phương trình lập được ít hơn số ẩn

Trong trường hợp này để giải các hệ phương trình vô định có 2 phương pháp chính đó là:

a Giải kết hợp với biện luận, dựa vào điều kiện của ẩn số

Thí dụ:

- Nếu ẩn số là số mol của các chất thì điều kiện phải luôn dương

- Nếu ẩn số là số nguyên tử cacbon (n) trong các chất hữu cơ thì điều kiện của n là nguyên và dương

- Với hiđrocacbon là chất khí: n  4; Ancol chưa no n  3…

- Dựa vào các điều kiện như vậy ta có thể giải được hệ phương trình vô định, từ đó giải được bài toán

b Giải dựa vào việc tính khối lượng mol trung bình của hỗn hợp

là với các bài toán hỗn hợp các chất liên tiếp nhau trong dãy đồng đẳng, hỗn hợp muối của các kim loại liên tiếp nhau trong một nhóm của bảng tuần hoàn ,

2 Với bài toán hỗn hợp của các chất cùng loại, có phản ứng xảy ra tương tự nhau, hiệu suất phản ứng như nhau,… thì có thể thay thế hỗn hợp

đó bằng một chất có công thức phân tử trung bình để giải

Khi đó, số ẩn số của bài toán giảm xuống, việc giải bài toán sẽ gọn nhẹ và dễ dàng hơn Đây cũng là một phương pháp hiệu quả để giải các bài toán hỗn hợp (các chất cùng loại) có số phương trình lập được ít hơn số ẩn

28

Ví dụ 4: 2,05 gam hỗn hợp 2 ancol no đơn chức, liên tiếp nhau trong dãy

đồng đẳng, tác dụng với Na dư thu được 0,448 lít H2 (đktc)

Xác định CTPT hai ancol và phần trăm khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp

Cách 1: Từ phương trình (a)  14n.(x + y) + 18.(x + y) + 14y = 2,05

Thay x + y = 0,04 thu được y = 1,33 - 0,56n

14Với điều kiện: 0 < y < 0,04 ; n nguyên, dương và 0,56n < 1,33 hay n < 2,375 Với n = 1; y = 0,05  Loại

Với n = 2 ; y = 0,015  Thỏa mãn

Vậy n = 2 ; y = 0,015 ; x = 0,025 ; hai ancol là C2H5OH và C3H7OH

Phần trăm của hai ancol:

Vì n phải nguyên nên chỉ có n = 2 thỏa mãn

 hai ancol là C2H5OH và C3H7OH

Thay n = 2 vào (a) và giải phương trình (a) va (b) thu được

29

x = 0,025 ; y = 0,015 Từ đó tính được phần trăm khối lượng mỗi ancol như ở cách 1

Cách 3: Có thể giải bài toán nhanh gọn hơn bằng cách đặt CTPTTB của 2

ancol là C Hn 2n + 1OH, với số mol là a (mol)

Giải thu được: n = 2,375  hai ancol là C2H5OH và C3H7OH

Gọi số mol 2 ancol tương ứng là b và c ta có:

chung giải các bài toán hóa học

Hiện nay, hình thức thi trắc nghiệm ngày càng phổ biến mà đặc điểm của loại hình kiểm tra này là số lượng câu hỏi nhiều, vì thế mà thời gian làm bài rất ngắn Để có kết quả cao trong các kỳ thi, đặc biệt là kỳ thi tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học, Cao đẳng, đòi hỏi học sinh phải biết vận dụng linh hoạt, sáng tạo kiến thức đã học Ngoài việc áp dụng phương pháp chung

giải các bài toán hóa học THPT, cần kết hợp, vận dụng hợp lý các định luật sẵn có trong hóa học như: Định luật bảo toàn khối lượng; định luật bảo

30

toàn electron ; định luật bảo toàn nguyên tố ; định luật bảo toàn điện tích

để giải nhanh các bài toán hóa học

Đối với các bài toán hóa học hữu cơ, hai định luật được sử dụng phổ biến

là định luật bảo toàn khối lượng và định luật bảo toàn nguyên tố

■ Định luật bảo toàn khối lượng

“Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng các chất tạo thành sau phản ứng”

Ví dụ:: Cho 15,6 gam hỗn hợp 2 ancol đơn chức, kế tiếp nhau trong dãy

đồng đẳng tác dụng hết với 9,2 gam Na, thu được 24,5 gam chất rắn Xác định CTPT 2 ancol

0,3

 CTPT hai ancol : C2H5OH (M = 46) và C3H7OH (M = 60)

■ Định luật bảo toàn nguyên tố

"Trong các phản ứng hóa học, các nguyên tố luôn được bảo toàn, nghĩa là tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố bất kì trước và sau phản ứng luôn bằng nhau"

Ví dụ:

Đốt cháy hoàn toàn một thể tích khí thiên nhiên gồm metan, etan, propan bằng oxi không khí (trong không khí, oxi chiếm 20% thể tích) thu

3 Thực trạng của việc sử dụng bài tập hóa học ở trường phổ thông

4 Phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT

Đây là những cơ sở lý luận và thực tiễn định hướng cho chúng tôi nghiên cứu lựa chọn, phân loại và vận dụng phương pháp chung nêu trên để giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi) trung học phổ thông

32

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHÂN LOẠI CÁC BÀI TOÁN HOÁ HỌC HỮU CƠ LỚP 11 (PHẦN DẪN XUẤT CHỨA OXI) VÀ GIẢI THEO

PHUƠNG PHÁP CHUNG GIẢI BÀI TOÁN HÓA HỌC

TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

2.1 Tổng quan về chương trình hóa học hữu cơ lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi)

Chương trình hóa học hữu cơ lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi) được phân

bố 2 tiết/tuần với chương trình chuẩn, 3 tiết/tuần với chương trình nâng cao, bao gồm các chương với nội dung như sau:

Chương Chương trình chuẩn Chương trình nâng cao

hóa học, điều chế và ứng dụng

Bài 42 luyện tập : Dẫn xuất halogen, ancol, phenol

33

glixerol và phenol

Bài 57 Thực hành tính chất của một vài dẫn xuất halogen, ancol và phenol

Bài 61 Axit cacboxylic : Tính chất hóa học, điều chế và ứng dụng

Bài 62 Luyện tập Axit cacboxylic

Bài 63 Thực hành tính chất của anđehit và axit cacboxylic

2.2 Hệ thống các bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi) được lựa chọn, phân loại và giải theo phương pháp chung giải các

bài toán hóa học THPT

Để thuận tiện cho quá trình dạy học, chúng tôi sắp xếp các bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi) theo 2 chương Mỗi chương tách thành 2 phần Mỗi phần có các bài toán đựơc sắp xếp theo các mức độ nhận thức, tư duy dưới hai hình thức là tự luận và trắc nghiệm khách quan

2.2.1 Bài toán chương Ancol – Phenol

■ Bài toán phần Ancol

a Một số kiến thức cần nắm vững

nancol = nanken = nnước

mancol = manken + mnước

- Tách H2O tạo ete :

140 C,H SOo 2 4 đ

2

2ROH   R O R H O

Ancol bậc 1  anđehit CuO,to

Ancol bậc 2  Xeton CuO,to

Ancol bậc 3  coi như không bị oxi hóa CuO,to

nancol nCuO nO  mCuO

16



35

(với mCuO là độ giảm khối lương bình đựng CuO)

b Bài toán hoá học theo các mức độ nhận thức tư duy và giải theo phương pháp chung

Dạng Biết:

● Phần tự luận Bài 1 : Cho 3,91 gam ancol no, đơn chức, mạch hở (X) phản ứng hết với

Natri kim loại thấy thoát ra 0,0425 mol hiđro Xác định công thức của X

36

2

ancol H O H

Bài 3: Oxi hoá hoàn toàn một ancol A đơn chức bằng oxi không khí, sau đó

dẫn sản phẩm qua bình (1) đựng H SO2 4 đặc, rồi dẫn tiếp qua bình (2) đựng dung dịch KOH, thấy khối lượng bình (1) tăng 0,72 gam; bình (2) tăng 1,32 gam Tìm CTPT và khối lượng của A

  ancol no, đơn chức

Gọi công thức của X là : C Hm 2m 2 O,số mol là a

Bài 4 : Đun một hỗn hợp 2 ancol no, đơn chức, mạch hở liên tiếp nhau trong

dãy đồng đẳng với H SO ở 1402 4 oC, thu được 72 gam hỗn hợp 3 ete với số mol bằng nhau Khối lượng H2O tách ra trong quá trình hình thành ete là 21,6 gam Xác định CTCT của 2 ancol

37

Câu 1 : Khi cho 0,1 mol ancol X mạch hở tác dụng hết với natri cho 2,24 lít

khí hiđro (đktc) X là ancol :

A Đơn chức B.Hai chức C.Ba chức D Đa chức

Giải : Gọi CTTQ của ancol X là : R(OH)m

R(OH)m mNa R(ONa)m mH2

38

Bài 1 : Cho 87 gam hỗn hợp 3 ancol : ancol X đơn chức, ancol Y hai chức,

ancol Z ba chức tác dụng hết với Natri thu được 5,6 lít khí H2 (đktc) và m

gam muối Tính m ?

Giải :

Gọi CTPTTB của 3 ancol là : R(OH) m

R(OH)m mNa R(ONa)m mH2

Bài 2 : Đốt cháy hoàn toàn 15,4 gam hỗn hợp hai ancol no, mạch hở có cùng

số nguyên tử cacbon trong phân tử, thu đựơc 13,44 lít CO2 (đktc) và 16,2 gam

trong dãy đồng đẳng tác dụng hết với Natri dư thu được 5,6 lít khí hiđro Công thức phân tử của 2 ancol đó là ;

Câu 2 : Đun nóng hỗn hỗn hợp A gồm 2 ancol đơn chức, mạch hở, kế tiếp

nhau trong dãy đồng đẳng với H SO đặc ở 2 4 140 Co Sau khi các phản ứng kết thúc thu được 6 gam hỗn hợp gồm 3 ete và 1,8gam H O2 CTCT của 2 ancol trên là :

C H OH (M = 46)0,2

1,3 atm được thể tích 1,56 lít Cho lượng hỗn hợp ancol này tác dụng với Kali

dư thu được 1,232 lít khí Hiđro (đktc) Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn lượng hỗn hợp ancol trên thu được 7,48 gam khí CO2 Xác định CTCT và khối lượng mỗi ancol biết rằng số nhóm chức trong B nhiều hơn A một đơn vị

CTPT của 2 ancol C H OH3 7 và C H (OH)2 4 2

Khối lượng mỗi ancol :

a Xác định CTPT, tên gọi 2 ancol

b Tính phần trăm khối lượng mỗi ancol

Bài 3 : Trong 1 bình kín dung tích 16 lít chứa hỗn hợp hơi ba ancol đơn chức

A, B, C và 13,44 gam O2, nhiệt độ và áp suất trong bình là 109,2 C và 0,98 o

atm Bật tia lửa điện đốt cháy hết ancol, sau đó đưa nhiệt độ bình về 136,5 C, o

áp suất trong bình lúc này là P

42

Cho tất cả khí trong bình sau khi đốt cháy lần lượt đi qua bình 1 đựng

H SO đặc và bình 2 đựng KOH đặc Sau thí nghiệm thấy khối lượng bình 1

tăng 3,78 gam, còn bình 2 tăng 6,16 gam

a Tính áp suất P

b Xác định CTPT của các ancol A, B, C biết rằng B,C có cùng số nguyên tử

cacbon, và số mol của A bằng 5

3 tổng số mol của các ancol B và C

Bài 4 : Một hỗn hợp X gồm ancol metylic và ancol D thuộc cùng dãy đồng

đẳng được chia làm 3 phần bằng nhau

- Phần 1 : Tác dụng với Na dư giải phóng 0,672 lít khí (đktc)

- Phần 2 : Sau khi chuyển hoàn toàn thành anđehit cho sản phẩm tác dụng với lượng dư AgNO3 trong NH3 được 19,44 gam Ag

- Phần 3 : Đem đốt cháy hoàn toàn, sản phẩm thu được trung hòa vừa đủ 0,5 lít dung dịch NaOH 0,6M

Xác định CTPT của X và % theo số mol mỗi ancol trong hỗn hợp X