Khóa luận tốt nghiệp_Sử dụng phương pháp bảo toàn electron kết hợp một số phương pháp khác để giải một số bài toán trong chương trình hóa học phổ thông

Bên cạnh đó nó còn kết hợp với một số phương pháp khác để giải các bài toán.Tuy nhiên, để giải tốt các bài tập đó đối với học sinh là một điều khó khăn, do khốilượng kiến thức quá nhiều

MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ 2

1 Lý do chọn đề tài 2

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 3

4 Đối tượng nghiên cứu 3

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 4

1.1 Bài tập hoá học 4

1.1.1 Khái niệm về bài tập hóa học 4

1.1.2 Tác dụng của bài tập hóa học 4

1.2 Bài tập trắc nghiệm khách quan 5

1.2.1 Khái niệm 5

1.2.2 Ưu điểm và nhược điểm của bài tập trắc nghiệm khách quan 5

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7

2.1 Phương pháp bảo toàn electron 7

2.1.1 Nguyên tắc của phương pháp 7

2.1.2 Công thức 7

2.1.3 Một số dấu hiệu, chú ý thương gặp 7

2.2 Một số phương pháp khác 8

2.2.1 Phương pháp bảo toàn khối lượng 8

2.2.2 Phương pháp bảo toàn nguyên tố 9

2.2.3 Phương pháp bảo toàn điện tích 10

2.2.4 Phương pháp trung bình 11

2.2.5 Phương pháp sơ đồ đường chéo 12

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ELECTRON VÀ KẾT HỢP MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP KHÁC 14

3.1 Chỉ sử dụng phương pháp bảo toàn electron 14

3.2 Bảo toàn electron kết hợp với bảo toàn khối lượng 27

3.3 Bảo toàn electron kết hợp với bảo toàn nguyên tố 29

3.4 Bảo toàn electron kết hợp với bảo toàn điện tích 31

3.5 Bảo toàn electron kết hợp với phương pháp trung bình 31

3.4 Bảo toàn electron kết hợp với phương pháp đường chéo 33

ĐẶT VẤN ĐỀ

1 Lý do chọn đề tài

Hóa học là một môn khoa học lý thuyết và thực nghiệm, do đó trong quá trìnhhọc tập đòi hỏi học sinh nắm vững lý thuyết để áp dụng vào bài tập Việc giải bài tậphóa học sẽ giúp học sinh hoạt động tự lực để củng cố và trau dồi kiến thức, tạo điềukiện để phát triển tư duy, tính tích cực và sáng tạo cho học sinh Do đó bài tập hóa học

sẽ góp phần làm tăng niềm say mê, hứng thú học tập cho học sinh Vì vậy, bài tập hóahọc vừa là mục đích, vừa là nội dung và là một phương pháp dạy học hiệu quả

Có rất nhiều phương pháp để giải bài toán hóa học trong chương trình hóa họcphổ thông Trong đó phương pháp bảo toàn electron là phương pháp phổ biến và quantrọng Bên cạnh đó nó còn kết hợp với một số phương pháp khác để giải các bài toán.Tuy nhiên, để giải tốt các bài tập đó đối với học sinh là một điều khó khăn, do khốilượng kiến thức quá nhiều mà thời lượng của tiết học lại quá ít nên giáo viên không thểgiới thiệu đến học sinh được các phương pháp do đó đòi hỏi các em phải nắm vữngkiến thức và các phương pháp giải cũng như tư duy học tập thích hợp để giải bài toán

Hiện nay đã có nhiều công trình nghiên cứu về sử dụng các phương pháp để giảibài tập trong chương trình hoá học phổ thông nhưng rất ít tài liệu đi sâu vào phươngpháp bảo toàn electron kết hợp một số phương pháp khác một cách sâu sắc Xuất phát từnhững yêu cầu cấp thiết trên, nhằm giúp giáo viên nâng cao chất lượng dạy học và giúphọc sinh có thể nắm vững kiến thức và phương pháp giải bài toán một cách chi tiết

chúng tôi đã chọn đề tài nghiên cứu: “ Sử dụng phương pháp bảo toàn electron kết

hợp một số phương pháp khác để giải một số bài toán trong chương trình hóa học

phổ thông ”.

2 Mục tiêu nghiên cứu

Xây dựng hệ thống bài tập bằng phương pháp bảo toàn electron kết hợp một sốphương pháp khác để giải bài toán hóa học nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy vàhọc môn hóa học cho học sinh phổ thông và học sinh ôn thi đại học

3 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Hiện nay việc giải bài tập hóa học là vấn đề được giáo viên và học sinh đầu tưnghiên cứu kĩ lưỡng để phục vụ cho quá trình dạy và học môn hóa Đã có nhiều côngtrình nghiên cứu nhằm xây dựng hệ thống các dạng bài tập bằng phương pháp bảo toànelectron và một số phương pháp khác giúp học sinh có cái nhìn tổng quát và mở rộnghơn về kĩ năng giải bài tập hóa học của mình, hoàn thành tốt các kì thi, kiểm tra Một

số cuốn sách có thể sử dụng đề phục vụ cho quá trình dạy và học của mình như cuốn

“Phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa vô cơ” của tác giả Đỗ Xuân Hưng, cuốn “Giải nhanh các vấn đề thường gặp” của Đỗ Xuân Hưng…

Trong quá trình nghiên cứu, trên cơ sở tham khảo và tiếp thu có chọn lọc một sốtài liệu chúng tôi đưa ra cơ sở lí thuyết cũng như áp dụng các phương pháp bảo toànelectron kết hợp một số phương pháp khác giả nhanh để giải bài toán hóa học dướidạng trắc nghiệm trong chương trình hóa học phổ thông

4 Đối tượng nghiên cứu

Phương pháp bảo toàn electron kết hợp một số phương pháp khác để giải nhanhcác bài toán trong chương trình hóa học phổ thông

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Bài tập hoá học

1.1.1 Khái niệm về bài tập hóa học

Bài tập hóa học là bài ra cho học sinh để vận dụng những kiến thức hóa học đã họcnhằm giải quyết những dạng bài tập đó Bài tập hóa học còn là một kênh thông tintruyền thụ kiến thức cho học sinh, con đường lĩnh hội đào sâu kiến thức cho học sinh.Đặc biệt bài tập hóa học là phương tiện tốt nhất để hệ thống hóa kiến thức và kích thíchkhả năng tư duy của học sinh Theo các nhà lý luận dạy học của Liên Xô cũ cho rằng:

“Bài tập hóa học là một dạng bài làm gồm những bài toán, những câu hỏi hay đồngthời cả bài toán và cả câu hỏi, mà trong khi hoàn thành chúng, học sinh nắm được mộttri thức hay kỹ năng nhất định hoàn thiện chúng”

Nội dung của bài tập hóa học thông thường bao gồm những kiến thức chính yếutrong bài giảng Nó có thể là những bài tập lý thuyết đơn giản, yêu cầu học sinh táihiện các kiến thức đã học, cũng có thể là bài toán hóa học, đòi hỏi ở học sinh sự tư duy,sáng tạo Giải bài tập hóa học cũng có nghĩa là học sinh đã tự củng cố và trau dồi kiếnthức hóa học của mình

1.1.2 Tác dụng của bài tập hóa học

Bài tập hóa học là một trong những phương tiện hiệu nghiệm cơ bản nhất để dạy họcsinh vận dụng các kiến thức đã học vào thực tế cuộc sống, sản xuất và nghiên cứu khoahọc, biến những kiến thức đã tiếp thu được qua bài giảng thành những kiến thức củachính mình Kiến thức sẽ nhớ lâu khi được vận dụng thường xuyên như M.A Đanilôpnhận định: “Kiến thức sẽ được nắm vững thực sự, nếu học sinh có thể vận dụng thànhthạo chúng vào việc hoàn thành những bài tập lí thuyết và thực hành”

1.1.2.3 Tác dụng giáo dục kĩ thuật tổng hợp

Những vấn đề thực tế, những số liệu kĩ thuật của sản xuất hóa học được thể hiệntrong nội dung của bài tập hóa học, giúp học sinh hiểu kĩ hơn các nguyên tắc kĩ thuậttổng hợp, gắn kiến thức lí thuyết với thực tế sản xuất gây cho học sinh nhiều hứng thú

1.2.2 Ưu điểm và nhược điểm của bài tập trắc nghiệm khách quan

1.2.2.1 Ưu điểm

- Số lượng câu hỏi nhiều, bao quát được kiến thức của chương trình Học sinh phải

- HS phải tự giác, chủ động, tích cực học tập Điều này tránh được tình trạng học tủ,học lệch trong HS.

- Hạn chế được tình trạng quay cóp và sử dụng tài liệu có tác dụng rèn luyện kỹ năngnhanh nhẹn, phát triển tư duy cho HS

- Người chấm ít tốn công và kết quả chấm là khách quan vì không bị ảnh hưởng tâm

- Việc soạn câu hỏi là công việc thực sự khó khăn, nó yêu cầu người soạn phải cóchuyên môn khá tốt, có nhiều kinh nghiệm và phải có thời gian

- Khó soạn được một bài trắc nghiệm khách quan hoàn hảo và tốn kém trong việc soạnthảo, in ấn đề kiểm tra và học sinh cũng mất nhiều thời gian đọc câu hỏi

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Phương pháp bảo tồn electron

2.1.1 Nguyên tắc của phương pháp

- Trong các quá trình oxi hĩa – khử thì tổng số electron các chất khử nhường bằng tổng

số electron các chất oxi hĩa nhận

- Khi cĩ nhiều chất oxi hĩa hoặc chất khử trong hỗn hợp phản ứng (nhiều phản ứnghoặc phản ứng qua nhiều giai đoạn) thì tổng số mol electron mà các phân tử chất khửcho phải bằng tổng số mol eletron mà chất oxi hĩa nhận

2.1.2 Cơng thức

Trong các phản ứng oxi hĩa – khử thì :



số electron nhường số electron nhận

hay số mol electron nhườngsố mol electron nhận

2.1.3 Một số dấu hiệu, chú ý thương gặp

- Chủ yếu áp dụng cho bài tốn oxi hĩa khử các hợp chất vơ cơ

- Cĩ thể áp dụng phương pháp này cho một sơ đồ nhiều phương trình

- Xác định chính xác chất nhường nhận electron Nếu xét cho một quá trình, chỉ cần

- Khi áp dụng phương pháp này cần phải nhận định đúng trạng thái đầu trang thái cuốicủa các chất oxi hĩa và các chất khử, nhiều khi khơng cần quan tâm tới việc cân bằngphản ứng hĩa học xảy ra.

Ví dụ: Hịa tan 7,84 gam Fe vào 200 ml dung dịch hỗn hợp hai acid HCl 0,15M và

H2SO4 0,25M thấy thốt ra V lít khí H2 (đktc) Giá trị của V là:

2.2.1 Phương pháp bảo tồn khối lượng

2.2.1.1 Nguyên tắc của phương pháp

- Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các chất tạo thànhsau phản ứng

Hay : Tổng khối lượng các chất trước phản ứng bằng tổng khối lượng các chất sauphản ứng

- Trong bài tốn xảy ra nhiều phản ứng, khơng nhất thiết phải viết phương trình phảnứng mà chỉ cần lập sơ đồ phản ứng để cĩ được quan hệ tỉ lệ mol giữa các chất

2.2.1.2 Cơng thức

msản phẩm tạo thành msản phẩm tạo thành

 Hệ quả:

- Gọi mT là tổng khối lượng các chất trước phản ứng, ms là tổng khối lượng các chất

sau phản ứng Dù cho phản ứng xảy ra vừa đủ hay cĩ chất dư, hiệu suất phản ứng nhỏhơn 100% thì vẫn cĩ:

 dung dịch sau phản ứng  đem trộn kết tủa

2.2.1.3 Một số dấu hiệu khi giải bài tập

- Phản ứng cĩ n chất và ta biết được khối lượng của (n-1) chất.

- Phản ứng cho các số liệu ở dạng khối lượng, cĩ thể cho trực tiếp minh họa hoặc giántiếp

Ví dụ: Hịa tan hồn tồn 20 gam hỗn hợp Mg và Fe vào dung dịch axit dư thấy cĩ

11,2 lít khí thốt ra ở đktc và dung dịch X Cơ cạn dung dịch X thì thu được bao nhiêugam muối khan?

Hướng dẫn giải :

Áp dụng BTKL ta cĩ: mmuối = m kim loại + mion = 20 + 71.0,5 = 55,5 gam

 Đáp án A.

2.2.2 Phương pháp bảo toàn nguyên tố

2.2.2.1 Nguyên tắc phương pháp

- Trong các phản ứng hóa học thông thường, các nguyên tố luôn được bảo toàn Điều

này có nghĩa là : Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố X bất kỳ trước và sau phảnứng luôn bằng nhau

- Phương pháp này thường được áp dụng cho các bài toán xảy ra nhiều phản ứng và đểgiải nhanh ta chỉ cần thiết lập sơ đồ mối quan hệ giữa các chất

2.2.2.2 Một số dạng bài tập thường gặp

- Hỗn hợp các oxit tác dụng với axit.

- Hỗn hợp kim loại và các oxit tác dụng với chất khử như CO,C, H2,…

- Đốt cháy kim loại trong không khí

Ví dụ: Khử hoàn toàn hỗn hợp gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 và sắt kim loại bằng khí CO,

thu được 5,6 lít CO2 (đktc) Thể tích khí CO (đktc) đã tham gia phản ứng là:

2.2.3 Phương pháp bảo toàn điện tích

2.2.3.1 Nguyên tắc của phương pháp

- Trong một dung dịch nếu tồn tại đồng thời các ion dương và ion âm thì theo định luậtbảo toàn điện tích : Tổng số điện tích dương bằng tổng số điện tích âm

- Từ đó suy ra tổng số mol điện tích dương bằng tổng số mol điện tích âm

- Phương pháp này thường được áp dụng cho các bài toán về chất điện ly Dựa vào mốiquan hệ giữa các ion trong dung dịch ta xác định các đại lượng như khối lượng, số mol,

… theo yêu cầu của đề bài

2.2.3.2 Công thức

Khi dung dịch tồn tại đồng thời các ion với số mol tương ứng như sau :

+ Cation : a mol ion Mm

và b mol ion Nn.+ Anion : c mol Xx

và d mol Yy

Theo định luật bảo toàn điện tích ta có :

2.2.4.1 Nguyên tắc của phương pháp

- Đối với hỗn hợp bất kì ta luôn có thể biểu diễn chính qua một đại lượng tương đương,thay thế cho cả hỗn hợp, là đại lượng trung bình (như khối lượng mol trung bình, sốnguyên tử trung bình, số nhóm chức trung bình, số liên kết  trung bình,…)

- Điểm mấu chốt của phương pháp là phải xác định đúng trị số trung bình liên quantrực tiếp đến việc giải bài toán Từ đó dựa vào dữ kiện đề bài suy ra giá trị trung bình

để đưa ra kết luận cần thiết

Ví dụ: Cho 1,67 gam hỗn hợp hai kim loại ở hai chu kỳ liên tiếp thuộc nhóm IIA( phân

nhóm chính nhóm II) tác dụng hết với dung dịch HCl dư, thoát ra 0,672 lít khí H2(ởđktc) Hai kim loại đó là:

2.2.5 Phương pháp sơ đồ đường chéo

2.2.5.1 Nguyên tắc của phương pháp

- Sử dụng trong các bài toán trộn lẫn dung dịch có cùng chất tan, cùng nồng độ hoặctrộn lẫn các chất khí không tác dụng với nhau

- Phương pháp này thường được áp dụng cho các bài toán hỗn hợp chứa 2 thành phần

mà yêu cầu của bài toán là xác định tỉ lệ giữa 2 thành phần đó

2.2.5.2 Công thức

- Đối với nồng độ % về khối lượng :

2 1

- Chất rắn coi như dung dịch có C = 100%

- Dung môi coi như dung dịch có C = 0%

- Khối lượng riêng của H2O là D = 1 g/ml

Ví dụ: Hỗn hợp gồm hai khí CO2 và N2 có tỉ khối với H2 là 18 Vậy thành phần %

theo khối lượng của hỗn hợp là:

Áp dụng công thức:

2

2 2

CO

CO N

3.1 Chỉ sử dụng phương pháp bảo toàn electron

Câu 1 Dẫn luồng khí CO đi qua hỗn hợp gồm CuO và Fe O2 3 nung nóng, sau một thờigian thu được chất rắn X và khí Y Cho Y hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ba(OH)2

dư, thu được 29,55 gam kết tủa Chất rắn X phản ứng với dung dịch HNO3 dư thu được

V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) Giá trị của V là :

Quá trình nhường electron :

5 0

3

3 3 4

3 2 2 2 0,54g

Quá trình nhường electron :

0 3

2

AlO NaO H

6, 72( )

Na N O

H lít

Câu 5 Cho hỗn hợp chứa 0,05 mol Fe và 0,03 mol Al tác dụng với 100 ml dung dịch

Y gồm AgNO3 và Cu(NO )3 2 có cùng nồng độ mol Sau phản ứng thu được chất rắn Zgồm 3 kim loại Cho Z tác dụng với axit HCl dư thu được 0,035 mol khí Nồng độ molcủa mỗi muối trong Y là :

2 2 4 3 0

FeFe

Quá trình nhường electron :

Câu 7 Chia hỗn hợp X gồm Mg, Al, Zn thành 2 phần bằng nhau :

- Phần 1 : tác dụng với HCl dư được 0,15 mol H2

- Phần 2 : cho tan hết trong dung dịch HNO3 dư được V lít NO (sản phẩm khử duynhất) V có giá trị là :

 Đáp án A.

Câu 8 Cho 18,4 gam hỗn hợp X gồm Cu S2 , CuS, Fe S2 và FeS tác dụng hết với HNO3

NO

dịch Y Cho toàn bộ Y vào một lượng dư dung dịch BaCl2, thu được 46,6 gam kết tủa,

còn khi cho toàn bộ Y tác dụng với dung dịch NH3 dư thu được 10,7 gam kết tủa Giátrị của V là :

2 0

BaCl

4 0

6

NO :VCu

Cu

hh X Fe

dd Y Fe BaSO :46,6gamS

 Đáp án A.

Câu 9 Đốt cháy hỗn hợp gồm 1,92 gam Mg và 4,48 gam Fe với hỗn hợp khí X gồmClo và Oxi, sau phản ứng chỉ thu được hỗn hợp Y gồm các oxit và muối clorua (khôngcòn khí dư) hòa tan Y bằng một lượng vừa đủ 120 ml dung dịch HCl 2M, thu được

dung dịch Z Cho AgNO3 dư vào dung dịch Z thu được 56,69 gam kết tủa Phần trămthể tích của Clo trong hỗn hợp X là :

hh X O HCl2M:120ml AgNO

3

2 3 3 3

Câu 10 Đốt 16,2 gam hỗn hợp X gồm Al và Fe trong khí Cl2 thu được hỗn hợp chấtrắn Y Cho Y vào nước dư, thu được dung dịch Z và 2,4 gam kim loại Dung dịch Z tácdụng được với tối đa 0,21 mol KMnO4 trong dung dịch H SO2 4 (không tạo ra SO2).Phần trăm khối lượng của Fe trong hỗn hợp X là :

2

ClAlCl

Fe : 2, 4(gam)

ddraén

27a 56b 16, 2 2, 4 13,8 (1)

Dựa vào sơ đồ ta có :

Quá trình nhường electron :

Câu 11 Hòa tan toàn toàn 13,00 gam Zn trong dung dịch HNO3 loãng, dư thu đượcdung dịch X và 0,448 lít khí N2 (đktc) Khối lượng muối trong dung dịch X là :

A 18,90 gam B 37,80 gam C 39,80 gam D 28,35 gam

( Trích đề thi tuyển sinh Cao đẳng năm 2011)

Câu 12 Hòa tan hoàn toàn 14,6 gam hỗn hợp X gồm Al và Sn bằng dung dịch HCl dư,

thu được 5,6 lít H2 (ở đktc) Thể tích khí O2 (ở đktc) cần để phản ứng hoàn toàn với14,6 gam hỗn hợp X là

Khi cho Al, Sn phản ứng với dd HCl thì Al, Sn là chất khử, HCl là chất oxi hóa:

20,5 0, 2

Câu 15 Trộn 5,6 gam bột sắt với 2,4 gam bột lưu huỳnh rồi nung nóng (trong điều

kiện không có không khí), thu được chất rắn M Cho M tác dụng với lượng dư dungdịch HCl, giải phóng hỗn hợp khí X và còn lại một phần không tan G Đốt cháy hoàntoàn X và G cần vừa đủ V lit khí O2 (ở đktc).V có giá trị là:

0

H SFeS