Việc học Hoá không chỉ đơn thuần là viết phơng trình phản ứng hay nắm một số tính chất hoá học, định luật cơ bản, mà phải hiểu đợc bản chất vấn đề, để có thể suy đoán, suy diễn hợp lý cá
Trang 1A - Đặt vấn đề
Trong công cuộc đổi mới chung của đất nớc, cải cách giáo dục là một vấn
đề đợc đa lên hàng đầu Muốn đa xã hội tiến lên cần phải có những con ngời có tri thức, có trình độ, có khả năng t duy sáng tạo trên mọi lĩnh vực Chính vì vậy "
việc dạy" và " việc học" là hai việc luôn đợc xã hội quan tâm.
Trong các môn học cấp THCS thì Hoá học là môn học khá mới mẻ, chỉ bắt
đầu từ lớp 8 và đối với học sinh việc học tập còn khá khó khăn, điều này không chỉ đúng với nhiều học sinh mà ngay cả học sinh khá giỏi cũng gặp nhiều lúng túng
Việc học Hoá không chỉ đơn thuần là viết phơng trình phản ứng hay nắm một số tính chất hoá học, định luật cơ bản, mà phải hiểu đợc bản chất vấn đề, để
có thể suy đoán, suy diễn hợp lý các khả năng có thể xảy ra Có nh vậy học sinh mới có thể phân tích, hiểu và giải đợc các dạng bài tập nhất là những bài tập hỗn hợp, phức tạp Vậy khi dạy Hoá nhất là mảng bài tập ngời giáo viên cần giúp học sinh có các hớng t duy, tự đặt ra các khả năng có thể xảy ra, suy diễn vấn đề từ phơng trình đầu đến phơng trình cuối một cách logic, hợp lý
Nói thì nh vậy, nhng suy diễn, lập luận một vấn đề một cách có logic quả là rất rộng và không hề đơn giản ở đây tôi chỉ xin đề cập đến một khía cạnh rất
nhỏ là: Rèn phơng pháp t duy logic qua việc giải một số dạng bài tập " D
thừa" ( phần vô cơ)
Trang 2B- Giải quyết vấn đề : I- Cơ sở lý luận và cơ sở thực tiễn:
1- Cơ sở lý luận:
Hoá học là một khoa học thực nghiệm Nói đến hoá là nói đến sự biến đổi
từ chất này thành chất khác và bài toán hoá cũng không nằm ngoài bản chất đó
Để giải một bài toán từ đơn giản đến phức tạp cần vận dụng nhiều kiến thức
về toán học, lý học và cơ bản là nắm đợc sự biến đổi của một chuỗi các phản ứng hoá học có trong bài, dự đoán các khả năng có thể xảy ra
Chính vì vậy nếu không có phơng pháp t duy hợp lý, chặt chẽ thì bài tập sẽ dẫn đến phức tạp hoá vấn đề hoặc lại đơn giản hoá vấn đề và sẽ dẫn đến bế tắc Yêu cầu cơ bản để có thể giải đợc các bài toán
+ Nắm vững tính chất các đơn chất, hợp chất để dự đoán phản ứng
+ Nắm vững các loại phản ứng quan trọng: Phản ứng trung hoà, phản ứng TĐ, phản ứng ôxi hoá khử
+ Có phơng pháp t duy hợp lý, đúng đắn từ đó tìm ra cách tính toán thích hợp
Trong 3 yêu cầu trên, yêu cầu nào cũng rất quan trọng nếu không nắm vững tính chất hoá học các đơn chất, hợp chất -> không nắm đợc các loại phản ứng -> không viết phơng trình hoá học -> không giải đợc bài toán
Nhng nếu đạt 2 yêu cầu trên: Viết đợc phơng trình phản ứng mà không có khả năng t duy tốt thì việc giải bài tập gặp nhiều khó khăn
Đối với học sinh khá giỏi việc nắm vững lý thuyết cha đủ mà phải có khả năng t duy nhất định Muốn vậy ngời giáo viên cần trang bị vốn kiến thức, rèn phơng pháp t duy hợp lý cho học sinh để giúp học sinh có những định hớng nhất
định khi giải bài tập
Trong các dạng bài tập phức tạp thì bài tập về " d thừa" là một trong những dạng bài tập đợc cho là khó khăn đối với học sinh Kể cả học sinh khá và giỏi
Để giải quyết những dạng bài tập nh vậy cần rèn cho học sinh phơng pháp t duy logic, hợp lý Có nh vậy thì vấn đề phức tạp sẽ dần đợc tháo gỡ trở nên đơn giản hơn
2- Cơ sở thực tiễn:
Thực ra dạng bài tập "d thừa" đã đợc giới thiệu ở chơng trình hoá học lớp 8 nhng chỉ dừng lại ở nấc thứ nhất, có nghĩa là cho 2 chất tham gia phản ứng và tính khối lợng các chất có trong sản phẩm thu đợc Trên thực tế khi tham gia giảng dạy học sinh giỏi, tôi nhận thấy một điều khi gặp một số dạng bài tập phức tạp hơn, có thể là
Trang 3- Các chất có trong sản phẩm của phản ứng (1) lại là nguyên liệu của các phản ứng tiếp theo
- Nhiều chất phảnứng với một chất
- Phản ứng xảy ra không hoàn toàn -> các chất tham gia phản ứng đều d + Học sinh rất lúng túng và sự t duy thờng máy móc, các em tự cho rằng 2 chất tham gia phản ứng hết với nhau Hoặc khá hơn thì cũng phát hiện đợc một chất d sau phản ứng
+ Học sinh cha có khả năng móc nối kiến thức qua nhiều phơng trình phản ứng xảy ra trong bài Hoặc nếu có thể móc nối đợc thì lại dẫn đến phức tạp hoá vấn đề Cha biết tận dụng các định luật, thuật toán - giải bài toán hoá Thông th-ờng các em quen giải bài tập nh sau:
+ Viết phơng trình phản ứng
+ Tìm mối liên hệ giữa các phơng trình ( tự quy chụp các phản ứng xảy ra hoàn toàn)
+ Tìm ra hệ phơng trình đại số nhiều ẩn
Chính vì vậy đứng trớc những bài tập phức tạp học sinh thờng bị rối và t duy trở nên máy móc Do vậy cần định hớng và rèn phơng pháp t duy cho học sinh ngay từ những bài tập đơn giản để khi gặp các bài tập khó các em có thể suy nghĩ, chứng minh một cách logic biến vấn đề phức tạp trở nên dơn giản hơn Thông qua việc hớng dẫn học sinh giải một số bài tập " thừa thiếu" giáo viên có thể rèn chọn học sinh phơng pháp t duy logic trên cơ sở đó mà các em có thể phát triển đợc kỹ năng t duy nhanh, sắc và chính xác
II- Nội dung thực hiện :
1- Làm thế nào để phát hiện ra dạng bài tập " d - thừa"
Câu hỏi này tởng là đơn giản nhng đối với học sinh nhất là hoặc THCS thì không hề đơn giản Do các em mới tiếp cận bộ môn nên khi làm bài tập, t duy thờng máy móc và thờng quy chụp cho rằng phản ứng xảy ra hoàn toàn Vì vậy không lờng các khả năng có thể xảy ra dẫn đến viết thiếu phơng trình phản ứng -> Không hiểu đợc bản chất những hiện tợng tiếp theo -> Suy diễn sai
Chính vì vậy việc phát hiện ra dạng bài tập là rất quan trọng nó có vai trò
định hớng cho khả năng t duy tiếp theo của học sinh có đúng đắn hay không?
Để giải quyết vấn đề này giáo viên cần hớng dẫn cho học sinh lu ý khi cho
2 chất tác dụng với nhau không phải lúc nào mA gam A cũng phản ứng hết với mB gam B
+ Để giúp học sinh hình dung đợc các kỹ năng phản ứng
Giáo viên có thể đa ra một bài tập nh sau:
Trang 4Đặt 1 ngọn nến trong một bình kín chứa 1 lợng O2 cho trớc Sau một thời gian :
a- Nến bị tắt
b- Nến cháy hết
c- Nến bị đổ không cháy nữa
(Biết rằng nến cháy trong O2 tạo thành CO2 và H2O)
Xét sau từng trờng hợp trong bình có những chất nào
a- Giáo viên có thể hỏi học sinh tại sao nến bị tắt
+ Học sinh rút ra đợc do trong bình không còn O2 nữa
=> Sản phẩm sau phản ứng ( O2; H2O ; nến d )
b- Nến cháy hết
Giáo viên hỏi : Nến cháy hết trong những điều kiện nào?
Học sinh trả lời đợc :
+ Điều kiện lợng O2 vừa đủ để cung cấp cho nến cháy có thể O2 d
=> Trong bình ngoài các sản phẩm CO2; H2O còn có thể O2 d
c- Trờng hợp 3:
Học sinh phát hiện ra => phản ứng xảy ra cha toàn toàn,
=> Sau phản ứng ngoài H2O và CO2 còn có thể có nến ( d) và O2 d
Nh vậy qua ví dụ này giúp cho học sinh bớc đầu hình dung đợc khi 2 chất tham gia phản ứng thì sẽ có nhiều khả năng có thể xảy ra Bớc đầu có t duy nh vậy sẽ giúp học sinh định hớng tốt hơn trong các bớc t duy tiếp theo
+ Bớc tiếp theo giáo viên có thể đa một só dạng bài tập cơ bản về d thừa để học sinh xác định
Giáo viên có thể đa ra một ví dụ:
Cho sơ đồ phản ứng A + B -> C + D
a- a gam chất A tác dụng vừa đủ với 1 lợng chất B
b- Cho a gam chất A tác dụng với b gam chất B
Trong môi trờng hợp sau phản ứng có những chất nào?
a-Trờng hợp học sinh sẽ dễ dàng phát hiện ra A và B phản ứng hết với nhau -> sản phẩm chỉ có C và D
Giáo viên có thể hỏi a gam A có phản ứng hết với b gam B không? => Học sinh suy nghĩ và trả lời có thể có hoặc có thể không
=> Sản phẩm có C, D và có: + A d sau phản ứng
+ Hoặc B d sau phản ứng
Trang 5Nh vậy từ đó học sinh hiểu đợc đối với những bài toán cho biết trớc lợng 2 chất tham gia -> yêu cầu tính sản phẩm thì trong số 2 chất tham gia khả năng sẽ
có 1 chất phản ứng hết và 1 chất còn lại có thể hết hoặc còn d
Từ việc phát hiện ra các bài tập d thừa đơn giản học sinh sẽ có t duy rộng hơn để phát hiện ra các dạng phức tạp hơn từ đó có một duy nghĩ tổng thể và hợp logíc
2- Dạng bài tập d thừa :
2.1- Dạng bài tập cho 2 lợng chất tham gia phản ứng trong đó có một chất d:
* Định hớng chung :
Có phơng trình phản ứng: aA + bB -> cC + dD
Cho mA gam chất A tác dụng với mB gam chất B Tính khối lợng các chất thu đợc sau phản ứng :
Bớc 1: Xác định đây là dạng bài tập d thừa, biết trớc số gam 2 chất A và B tham gia phản ứng cha biết chất nào d sau phản ứng
Bớc 2: Lập tỷ lệ số gam ( hoặc tỷ lệ số mol) của từng chất theo đề bài và phơng trình:
Số gam A (theo đề bài) = mA hoặc Số monl A (theo đề bài = nA
Số gam B (theo đề bài) = mB hoặc Số monl B (theo đề bài = nB
Nếu :
mA > mB hoặc nA > nB Chất A d sau phản ứng
mB > mA hoặc nB > nA Chất B d sau phản ứng
Bớc 3 tính toán : - Tính KL sản phẩm theo lợng đã phản ứng hết
- Tính KL các chất đã tham gia phản ứng
- Tính KL chất còn d
Ví dụ1: Cho dung dịch chứa 50 g NaOH tác dụng với dung dịch chứa 36,5g HCl Tính khối lợng các chất có trong dung dịch sau phản ứng
Đây hoàn toàn là kiểu bài tập tính theo phơng trình đơn giản nhng cũng cần hớng học sinh một cách t duy chính xác
Trang 6Bớc 1: Yêu cầu học sinh xác định dạng bài tập:
Học sinh sẽ thấy bài cho sẵn khối lợng 2 chất tham gia phản ứng vậy sản phẩm thu đợc khả năng sẽ có 1 chất còn d sau phản ứng
Bớc 2: + Lập tỷ lệ và so sánh => chất nào d
+ Tính KL sản phẩm theo KL chất đã phản ứng hết + Tính KL chất còn d sau phản ứng
Giải :
nNaOH =
40
50= 1,25mol ; nHCl =
5 , 36
5 , 36
= 1mol
Phơng trình phản ứng : NaOH + HCl - > NaCl + H2O
1mol 1mol 1mol
Lập tỷ số :
nNaOH ( bài cho) 1,25
nNaCl ( PT ) 1 1,25 > 1
nHCl ( bài cho) 1
nHCl ( PT ) 1
=>NaCl d sau phản ứng => tính sản phẩm theo HCl
Theo phơng trình ta có :
nNaOH (phản ứng) = nHCl = nNaCL = 1 mol
=>nNaOh d = 1,25 - 1 = 0,25mol
=> Học sinh tính đợc khối lợng NaCl NaOH d
Ví dụ 2: Cho 15,5 g P cháy trong bình chứa 16g O2 tính khối lợng các chất
có trong bình sau phản ứng
Nhận xét: Với bài tập nh thế này học sinh thờng hay mắc lỗi sai nh sau:
4P + 5O2 ->2P2O5
áp dụng ĐLBTKL: mP 2 O 5 = mO 2 + Mp = 105,5+16 = 31,5g
Nguyên nhân: học sinh cha đọc kỹ đề bài vội vàng và không xem xét sau phản ứng trong bình có những chất nào
+ Giáo viên cần lu ý học sinh cần xác định xem bài tập này có phản là bài tập d tha hay không? -> Học sinh thấy rằng bài toán cho trớc lợng 2 chất tham gia phản ứng => Có thể có khả năng 1 chất d sau phản ứng
+ Từ đó học sinh sẽ hiểu => khối lợng 31,5 g là tổng khối lợng của P2O5 và
1 chất P hoặc O2 d sau phản ứng
+ Học sinh tiếp tục lập tỷ lệ - So sánh => rút ra đợc : + Chất d sau phản ứng
+ Chất phản ứng hết
=
=
Trang 7+ Tính Kl sản phẩm theo lợng đã phản ứng hết 2.2- Chất A, B cùng phản ứng với 1 chất A khác
* Định hớng chung :
Đây là dạng BT khó yêu cầu đặt ra các khả năng có thể chất C d hoặc không d
Bài tập thờng xảy ra trong trờng hợp cho trớc hỗn hợp 2 kim loại tác dụng với dung dịch a xít
Với dạng bài tập này giáo viên hớng dẫn học sinh chú ý đây khả năng cũng
là dạng d thừa vì cho trớc tổng khối lợng 2 chất A và B và khối lợng chất C Vậy làm thế nào để biết C có phản ứng hết với A và B không hay còn d => Giáo viên hớng dẫn học sinh theo các bớc sau:
Ví dụ:
Bớc 2: Đặt ẩn số cho số mol các chất đã tham gia phản ứng
Giả sử gọi x và y lần lợt là số mol A và B (x, y>0)
Bớc 3: Từ tổng khối lợng 2 chất đã cho rút ra bất phơng trình:
A (x+ y) < Ax + By < B (x+ y)
=>
A
m y x B
m nn < + < hh
Bớc 3: Tính số mol C theo x và y, xác định giá trị cực đại và cực tiểu của
nc
Từ giá trị
A
m y x B
m < + < => tìm đợc giá trị cực đại và cực tiểu của nC
Nmin < nC < nmax Bớc 4: So sánh giá trị nC thực tế với 2 giá trị nmin và nmax
Nếu nC < nmin => C phản ứng hết A, B d
Nếu nC > nmâx => C d sau phản ứng A, B tác dụng hết
Ví dụ 1: Cho 3,87g hỗn hợp khối lợng gồm Mg và Al tác dụng với 258 gam dung dịch HCl 7,3%
a- Cho biết tròng sản phẩm thu đợc có những chất nào?
b- Cho VB = 4,368 l ( đktc) Tính thành phần % mỗi Kl có trong hỗn hợp Nhận xét: Với bài tập này học sinh dễ dàng bị nhầm với dạng toán 3,87 g hỗn hợp tác dụng hết với 258 g dung dịch HCl
Học sinh sẽ theo phơng pháp đặt ẩn -> hệ PT đại số
=> giải PT -> vô nghiệm
- Giáo viên cần lu ý học sinh :
Trang 8+ Xác định đây là dạng bài tập " d thừa".
+ Lập luận Mg; Al có d không?
+ Để chứng minh đợc HCl d hay không -> cần hớng dẫn học sinh t duy nh sau?
+ Giả sử Mg và Al tác dụng hết với dung dịch HCl
Bớc 1: Viết các phơng trình phản ứng
Mg + 2 HCl2 - > MgCl2 + H2↑ (1)
x (mol) 2x (mol) x(mol) x ( mol)
2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2 (2)
y(mol) 3y(mol) y(mol) 15y(mol)
Bớc 2: Đặt x và y lần lợt là số mol Mg và Al có trong hỗn hợp (x, y>0)
=> mMg = 24x ; mAl = 27y
=> 24x + 27y = 3,78
Từ phát triển của mhh => Bất phơng trình
24x (x+y) < (24 x + 27y)
<=> 24 (x+y) < 3,78 < 27 (x+y)
Bớc 3: Tính số mol HCl theo x và y:
Từ PT (1) và (2) => nHCl = 2x + 3y
Bớc 4: Tìm giá trị cực đại và cực tiêu của nHCL:
2(x+y) < 2x + 3y < 3 (x + y)
<=> 20,14 < nHCl < 30,16 <=> 0,28 < nHCl < 0,48 thế mà theo bài ra:
nHCl =
5 , 36 100
3 , 7 250
= 0,5> 0,98
=> HCl d sau phản ứng
=> Trong dung dịch A có AlCl3; MgCl2; HCl d sau phản ứng
b- Dựa vào dữ kiện mAl +mMg = 3,87g và VH2 = 4,368l => học sinh dễ dàng lập hệ 2 phơng trình 2 ẩn tìm đợc nAl nMg
Nh vậy sau khi xác định đợc axit HCl không phản ứng hết với hỗn hợp kim loại X, học sinh sẽ dễ dàng suy diễn tiếp câu b
Ví dụ 2:
Cho 1 hỗn hợp X gồm Al và Fe nặng 22 gam cho hỗn hợp X tác dụng với 2l dung dịch HCl 0,3M
a- X có tan hết trong dung dịch HCl không?
Trang 9Tính nồng độ % các chất tan trong dung dịch Z thu đợc Biết rằng trong 2 kim loại chỉ có 1 kim loại tan
Nhận xét:
Học sinh xác định đây là dạng bài tập 2 kim loại cùng phản ứng với một axít Khi học sinh đã làm quen với dạng bài tập ở ví dụ 1 thì học sinh dễ dàng có
sự t duy lô gíc nh sau:
Bớc 1: Viết các PTPT
2Al + 6HCl -> 2 AlCl2 + 3H2 (1)
Fe + 2HCl -> FeCl2 + H2 (2)
Bớc 2: Đặt ẩn: Gọi x, y lần lợt là số mol Al và Fe trong hỗn hợp theo bài ra
ta có: mhh = mAl + mFe = 22g
=> 27x + 56y = 22
Bớc 3: Tìm khoảng xác định của (x + y)
Ta có: 27 (x+ y) < 27x + 56y < 56 (x+y)
<=> 27 (x + y) < 22 <56 (x+y)
<=> 0,39 < x+ y < 0,8
Bớc 3: Tính số mol HCl theo x, y và xác định giá trị và nmax của nHCl Phơng trình phản ứng: 2Al + 6HCl -> 2 AlCl3 + 3 h2 (1)
x ( mol ) 3x ( mol)
Fe + 2 HCl - > FeCl2 + H2 (2)
y ( mol) 2y ( mol)
nHCl = 3 x + 2 y
=>2 ( x+ y) < 3x + 2y < 3 ( x+ y )
2 0,39 < nHCl < 3.0,8
nmin = 0,78 < nHCl < 2,4 = nmax
Bớc 4: So sánh số mol HCl thực tế với 2 giá trị nmin và nmax
Theo bài ra : nHCl = 2.0,3 = 0,6 < nmin =0,78
=> HCl không phản ứng hết với hỗn hợp X
Ví dụ 3 :
Cho 9,96g hỗn hợp Al và Fe tác dụng với dung dịch 1,175 lít dung dịch HCl 1 M thu đợc dung dịch A, Sau khi thêm 800 g dung dịch NaOH vào dung dịch A lọc thu đợc kết tủa nung ngoài không khí đến khối lợng không đổi đợc chất rắn có khối lợng 13,65 g
Tính khối lợng của Al và Fe trong hỗn hợp
Nhận xét 1: ở bài này học sinh cũng rất dễ nhầm lẫn và cho rằng 9,96 g hỗn hợp Al và Fe tan hết trong dung dịch HCl
Trang 10=> Học sinh cần đọc kỹ đề bài và phải đặt ra cho bản thân câu hỏi:
+ Liệu hỗn hợp Al và Fe có tan hết trong dung dịch HCl hay không
+ Từ đó các em dễ dàng theo các bớc :
Bớc 1 :Viết PTPT: Al và Fe tác dụng với dung dịch HCl
Al + 6 HCl -> 2AlCl3 + 3H2 (1)
x (mol) 3x (mol)
Fe + 2 HCl -> FeCl2 + H2 (2)
y(mol) 2 y(mol)
Bớc 2: Đặt ẩn và tìm giá trị cực đại, cực tiểu của (x+ y)
Gọi x, y lần lợt là số mol Al và Fe có trong 9,96g hỗn hợp ban đầu (x, y> o)
mhh = mAl + mFe = 27x + 56 y = 9,96g
Ta có: 27 (x+ y) < 27x + 56y < 56 (x+ y)
<=> 27 (x+y) < 9,96 < 56 ( x + y)
<=> 0,178 < x+ y < 0,369
Bớc 3: Tìm số mol HCl theo x, y, xác định nmin, nmax của nHCL
Từ PT (1) và (2) => nHCl = 3x + 2y
2( x+ y) < 3x + 2y < 3( x+ y)
2 0,178 < nHCl < 3.0,369
nmin = 0,356 < nHCl < 1,107 = nmax
Trong khi đó bài ra : nHCl = 1,175 mol > nmax.
=> HCl d sau phản ứng => Fe và Al tan hết trong dung dịch HCl
- Từ đó học sinh có t duy rất logic, hợp lý để giải các phần tiếp theo
Nhận xét 2: Trong ví dụ này cần chú ý học sinh ở một điểm nữa
Dung dịch A gồm: AlCl3; FeCl2; HCl d
Khi đã làm quen với dạng d thừa nh ở trên thì khi đọc đến phần tiếp theo : Thêm 800 g dung dịch NaOH vào dung dịch A thu đợc :
HCl d + NaOH -> NaCl + H2O (3)
AlCl3 + 2NaOH - > 3NaCl + Al (OH)3↓ (4)
FeCl2 + 2NaOH -> 2NaCl+ Fe ( OH)2↓ (5)
Đến đây học sinh sẽ phải tự đa ra câu hỏi :
+ Liệu Al(OH)3 có phản ứng hết với NaOH không hay còn d trong kết tủa lọc đợc?
T duy để đa ra đợc câu hỏi này ra theo tôi đối với học sinh là khó nếu nh học sinh cha đợc làm quen với các bài tâp " d - thừa"