SKKN phân dạng bài tập về sắt và sắt oxit giúp học sinh lớp 12 trường PTDT nội trú THCSTHPT bắc hà làm bài tập hóa học tốt hơn’

Để giúp học sinh giải quyết tốt các bài toán về hỗn hợp sắt một cách nhanh chúng tôi đã phân dạng bài tập về sắt và sắt oxit để các em học sinh lựa chọn, vận dụng các định luật bảo toàn

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO LÀO CAI TRƯỜNG PTDT NỘI TRÚ THCS&THPT BẮC HÀ

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SƯ PHẠM

Người thực hiện : Vũ Thành Thông

Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn

Tổ chuyên môn: Sinh – Hóa - Địa – TD - MT

Bắc Hà, tháng 5 năm 2014

MỤC LỤC

Trang

I Tóm tắt 3

II Giới thiệu 1 Hiện trạng 5

2 Giải pháp thay thế 5

3 Vấn đề nghiên cứu 5

4 Giả thiết nghiên cứu 6

III Phương pháp 7

1 Khách thể nghiên cứu 7

2 Thiết kế 7

3 Quy trình nghiên cứu 8

4 Đo lường và thu thập dữ liệu 8

IV Phân tích dữ liệu và bàn luận kết quả 9

1 Trình bày kết quả 9

2 Phân tích dữ liệu 9

3 Bàn luận 9

4 Hạn chế 10

V Kết luận và khuyến nghị 1 Kết luận 11

2 Khuyến nghị 11

Tài liệu tham khảo 12

Phụ lục 13

3

I TÓM TẮT

Trong học tập hoá học, việc giải bài tập có một ý nghĩa rất quan trọng Ngoài việc rèn luyện kỹ năng vận dụng, đào sâu và mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động; bài tập hoá học còn được dùng để ôn tập, rèn luyện một số kỹ năng về hoá học Thông qua giải bài tập, giúp học sinh rèn luyện tính tích cực, trí thông minh, sáng tạo, bồi dưỡng hứng thú trong học tập.

Việc 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.

Từ thực tế giảng dạy nhiều năm, tôi thấy học sinh khá lúng túng trong việc giải bài toán về sắt và sắt oxit Đây là một trong những dạng bài tập mà học sinh hay gặp trong các kỳ thi mà đặc biệt là thi Đại Học Thông thường những bài tập

về sắt và các oxit thường khá phức tạp và xảy ra theo nhiều phương trình phản ứng khác nhau Để giúp học sinh giải quyết tốt các bài toán về hỗn hợp sắt một cách nhanh chúng tôi đã phân dạng bài tập về sắt và sắt oxit để các em học sinh lựa chọn, vận dụng các định luật bảo toàn phù hợp Đó là nội dung mà bài viết này tôi muốn đề cập

Chính vì vậy, tôi viết đề tài: “Phân dạng bài tập về sắt và sắt oxit giúp học sinh lớp 12 trường PTDT nội trú THCS&THPT Bắc Hà làm bài tập hóa học tốt hơn’’ Thông qua đó tôi muốn giới thiệu với các thầy cô giáo và học sinh

một trong những cách thức phân dạng bài tập về sắt và sắt oxit qua đó sẽ lựa chọn phương pháp giải bài tập hoá học phù hợp rất có hiệu quả Vận dụng được cách phân dạng này sẽ giúp cho quá trình giảng dạy và học tập môn hoá học được thuận lợi hơn rất nhiều, nhanh chóng có kết quả để trả lời câu hỏi TNKQ.

Chuyên đề này giới thiệu phương pháp sử dụng các định luật bảo toàn áp dụng vào các dạng cụ thể của bài tập phần sắt và sắt oxit Các phương pháp nêu trên sẽ giúp cho học sinh giải các bài tập một cách dễ dàng hơn

Nghiên cứu được tiến hành trên hai nhóm tương đương: 35 học sinh lớp 12A và 34 học sinh lớp 12B đang học chương trình hóa học cơ bản của trường PTDT Nội Trú THCS&THPT Bắc Hà Nhóm học sinh lớp 12B là nhóm thực nghiệm, nhóm học sinh lớp 12A là nhóm đối chứng Nhóm thực nghiệm thực hiện giải pháp thay thế Kết quả cho thấy điểm kiểm tra trung bình của nhóm thực nghiệm là: 7,16 Nhóm đối chứng: 6,46 Kết quả kiểm chứng t-test độc lập cho

thấy p = 0,0336669 < 0,05 có nghĩa là đã có sự khác biệt giữa nhóm thực nghiệm

và nhóm đối chứng Các số liệu đó minh chứng rằng: khi hướng dẫn các em phân dạng bài tập về sắt và oxit sắt, các em học sinh thì các em tiếp thu rất tốt Đa số học sinh thích được giáo viên hướng dẫn phân dạng như trên để các em dễ dàng lựa chọn phương pháp giải phù hợp để tiết kiệm được thời gian, lời giải ngắn gọn

và giúp nâng cao kết quả học tập.

5

II GIỚI THIỆU

1 Hiện trạng:

Xu thế chung hiện nay và trong tương lai là việc kiểm tra đánh giá học sinh bằng hình thức trắc nghiệm Hình thức trắc nghiệm dần dần thay cho hình thức tự luận Hiện tại, đối với môn hóa học, các kỳ kiểm tra lớp 12, TN THPT, tuyển sinh ĐH-CĐ 100% là trắc nghiệm Điều này đồi hỏi học sinh phải tìm ra những cách giải nhanh nhất có thể.

Việc 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.

Trong quá trình tìm tòi, nghiên cứu nhiều dạng bài toán hoá học khác nhau

về các loại chất khác nhau vô cơ cũng như hữu cơ, tôi nhận thấy rằng bài tập hỗn hợp gồm sắt và oxit sắt là một trong những dạng bài tập mà học sinh hay gặp trong các kỳ thi mà đặc biệt là kì thi Đại học, Cao đẳng, do sắt là một kim loại phổ biến có thể tạo ra nhiều hợp chất ứng với nhiều mức oxi hoá khác nhau Thông thường những bài tập về sắt và các oxit thường khá phức tạp và xảy ra theo nhiều phương trình phản ứng khác nhau Giải theo phương pháp tự luận truyền thống, viết phương trình phản ứng , lập tỉ lệ mol, lập hệ phương trình sẽ mất nhiều thời gian Đặt biệt các bài toán phản ứng xảy ra phức tạp, nhiều phản ứng song song thì phương pháp truyền thống sẽ rất lâu ra kết quả và có thể bế tắc không giải ra được Để giúp học sinh giải quyết tốt các bài toán về hỗn hợp sắt một cách nhanh tôi giới thiệu cách phân dạng bài tập về sắt và oxit sắt qua đó các

em dễ dàng nhận dạng được dạng bài tập để lựa chọn phương pháp giải nhanh phù hợp

2 Giải pháp thay thế:

Trong phạm vi chương trình Hóa học 12, học kì II, chúng ta có thể hướng dẫn các em phân dạng bài tập về sắt và sắt oxit để các em dễ dàng nhận dạng được dạng bài tập qua đó sử dụng các phương pháp giải nhanh phù hợp như phương pháp bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, phương pháp bảo toàn electron,… và có thể kết hợp với nhiều phương pháp khác.

3 Vấn đề nghiên cứu

Phân dạng bài tập về sắt và sắt oxit có nâng cao chất lượng học tập của học sinh lớp 12 trường PTDT nội trú THCS&THPT Bắc Hà không ?

4 Giả thiết nghiên cứu

Phân dạng bài tập về Sắt và Sắt oxit sẽ nâng cao chất lượng học tập của học sinh lớp 12 trường PTDT nội trú THCS&THPT Bắc Hà.

7

B ng so sánh i m trung bình c a b i ki m tra tr ảng so sánh điểm trung bình của bài kiểm tra trước tác động điểm trung bình của bài kiểm tra trước tác động ểm trung bình của bài kiểm tra trước tác động ủa bài kiểm tra trước tác động ài kiểm tra trước tác động ểm trung bình của bài kiểm tra trước tác động ước tác động c tác điểm trung bình của bài kiểm tra trước tác độngộng ng

03

Đối chứng 02

Không phân dạng bài tập về Sắt

và Sắt oxit để áp dụng các phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm trong dạy học

04

Dùng phép kiểm chứng T-test độc lập.

3 Quy trình nghiên cứu

a Sự chuẩn bị bài của giáo viên:

- Lớp 12A (lớp đối chứng): Dạy theo phương pháp thông thường.

- Lớp 12B (lớp thực nghiệm): Tôi đã biên soạn tài liệu về cách phân dạng bài tập về Sắt và Sắt oxit để áp dụng các phương pháp giải nhanh bài tập trắc hóa học và hướng dẫn cụ thể phương pháp và cách làm, sau đó lên lớp giảng dạy cho học sinh nội dung bài tập, ra bài tập cho các em tự làm để nắm vững phương pháp

b Tiến hành dạy thực nghiệm:

Tiến hành dạy thực nghiệm có phân dạng bài tập về Sắt và Sắt oxit trong các tiết dạy chính khóa cũng như các tiết dạy phụ đạo buổi 2.

Sau khi dạy thực nghiệm, tiến khảo sát 2 lớp trên với đề kiểm tra giống nhau

4 Đo lường và thu thập dữ liệu

- Bài kiểm tra trước tác động là bài kiểm tra học kỳ I lớp 12 năm học

2013-2014 Bài kiểm tra trước tác động do các giáo viên trong tổ thống nhất ra đề

- Bài kiểm tra sau tác động là bài kiểm tra 1 tiết số 4 Bài kiểm tra này cũng do các giáo viên trong tổ thống nhất ra đề (Có 4 mã đề tương đương nhau)

(xem phụ lục).

- Tiến hành kiểm tra và chấm bài

9

Nhóm thực nghiệm

Nhóm đối chứng

Nhóm thực nghiệm Trước tác động S au tác động

Trước tác động Nhóm đối chứng Trước tác động Nhóm thực nghiệm

Sau tác động Nhóm đối chứng Sau tác động Nhóm thực nghiệm

IV PHÂN TÍCH DỮ LIỆU VÀ BÀN LUẬN KẾT QUẢ

1 Trình bày kết quả

Bảng so sánh điểm trung bình của bài kiểm tra sau tác động

2 Phân tích dữ liệu

Biểu đồ so sánh điểm trung bình trước tác động và sau tác động

của nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng

Như trên đã chứng minh: kết quả 2 nhóm trước tác động là tương đương Sau tác động kiểm chứng chênh lệch điểm trung bình bằng t-test cho kết quả p= 0,0336669<0,05, đây là kết quả rất có ý nghĩa, tức là sự chênh lệch kết quả điểm trung bình nhóm thực nghiệm cao hơn nhóm đối chứng không phải do ngẫu nhiên

- Phép kiểm chứng T-test điểm trung bình bài kiểm tra sau tác động của hai lớp 12A và 12B là p= 0,0336669<0,05 Kết quả này khẳng định sự chênh lệch điểm trung bình của hai nhóm không phải do nhẫn nhiên mà do kết quả tác động.

4 Hạn chế

Ban đầu các em hơi bỡ ngỡ nhưng giải qua vài lần các em sẽ thuần thục.

Để có thể áp dụng được phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm này đòi hỏi học sinh phải tìm tòi và tự học tự nghiên cứu dựa trên sự hướng dẫn của giáo viên Để có thể giải nhanh được các bài tập trắc nghiệm đòi hỏi học sinh phải có

kĩ năng và kiến thức vững vàng Giáo viên phải hướng dẫn các em một cách cẩn thận và tỉ mỉ.

11

V KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ

Đối với giáo viên:

- Thường xuyên tự học, tự bồi dưỡng để nâng cao trình độ chuyên môn,

- Phân dạng bài tập hóa học phù hợp tương ứng với các nội dung bài học

để tăng sự hứng thú học tập từ đó nâng cao chất lượng dạy học.

- Dạy học kết hợp các phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm để tạo cho học sinh thói quen làm bài tập theo các phương pháp giải nhanh

Đối với học sinh

- Đọc kĩ tài liệu, học bài và làm bài theo sự hướng dẫn của giáo viên.

- Nắm vững được các phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm, thường xuyên áp dụng vào bài tập

- Trao đổi với giáo viên về những vấn đề còn chưa rõ trong các phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm

Bắc Hà, tháng 5 năm 2014

Vũ Thành Thông

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Bộ Giáo Dục và Đào Tạo: Tài liệu tập huấn nghiên cứu khoa học sư phạm ứng dụng Dự án Việt- Bỉ,

2 Các phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm - Nguyễn Ngọc Sơn

3 Phương pháp giải bài tập trắc nghiệm Hóa học – Phạm Đức Bình và Lê Thị Tam (NXB Giáo Dục)

4 Chuyên Đề Luyện Thi Đại Học - Môn Hóa (Hóa đại cương và vô cơ) –

Ngô Ngọc An (NXB Giáo Dục)

5 16 phương pháp và kĩ thuật giải nhanh bài tập trắc nghiệm môn hoá học

- Phạm Ngọc Bằng (chủ biên) –NXB ĐH Sư Phạm

6 Sách giáo khoa lớp 10,11,12 – NXB Giáo Dục

7 Sách bài tập Hóa học lớp 11 (cơ bản và nâng cao) –NXB Giáo Dục

13

PHỤ LỤC CỦA ĐỀ TÀI

PHỤ LỤC 1 Phân dạng bài tập về sắt và sắt oxit rồi hướng dẫn học sinh sử dụng phương

pháp giải nhanh phù hợp để làm bài tập hóa học

1 Nội dung

Bài tập hỗn hợp gồm sắt và oxit sắt là một trong những dạng bài tập mà học sinh haygặp trong các kỳ thi mà đặc biệt là thi Đại Học Thông thường những bài tập về sắt và các oxitthường khá phức tạp và xảy ra theo nhiều phương trình phản ứng khác nhau Để giúp học sinhgiải quyết tốt các bài toán về hỗn hợp sắt một cách nhanh chóng tôi thường giới thiệu phươngpháp vận dụng các định luật bảo toàn để sử dụng hợp lý vào từng dạng bài tập cụ thể

1.1 Định luật bảo toàn khối lượng:

Nội dung định luật: Khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng khối lượng các chất

được tạo thành sau phản ứng

Trong đó chúng ta cần vận dụng các hệ quả

Hệ quả1: Gọi mT là tổng khối lượng các chất trước phản ứng, ms là khối lượng các chấtsau phản ứng Dù phản ứng xảy ra với hiệu suất bất kỳ ta đều có: mT = mS

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 của cation+khối lượng anion Khối lượng của cation hoặcanion ta coi như bằng khối lượng của nguyên tử cấu tạo thành

1.2 Định luật bảo toàn nguyên tố

Nội dung định luật: Tổng khối lượng một nguyên tố trước phản ứng bằng tổng khốilượng của nguyên tố đó sau phản ứng Nội dung định luật có thể hiểu là tổng số mol của mộtnguyên tố được bảo toàn trong phản ứng

1.3 Định luật bảo toàn electron

Trong phản ứng oxi hóa khử: Số mol electron mà chất khử cho đi bằng số mol electron

mà chất oxi hóa nhận về

Khi vận dụng định luật bảo toàn electron vào dạng toán này cần lưu ý:

- Trong phản ứng hoặc một hệ phản ứng chỉ cần quan tâm đến trạng thái đầu và trạngthái 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 củatất cả chất nhường hoặc nhận electron

Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan Tính m ?

Phân tích đề: Ta coi như trong hỗn hợp X ban đầu gồm Fe và O Như vậy xét cả quá trình

chất nhường e là Fe chất nhận e là O và NO3 

Nếu chúng ta biết được số tổng số mol Fe trong

X thì sẽ biết được số mol muối Fe(NO3)3 trong dung dịch sau phản ứng Do đó chúng ta sẽ giảibài toán này như sau:

Giải: Số mol NO = 0,06 mol.

Gọi số mol Fe và O tương ứng trong X là x và y ta có: 56x + 16y = 11,36 (1)

2 3

Tổng electron nhường: 3x (mol) Tổng electron nhận: 2y + (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x = 2y + (2)

2y y

0,060,18

0,180,18

y

Như vậy n Fe n Fe NO( 3 3) 0,16mol vậy m = 38,72 gam.

Với bài toán này ta cũng có thể quy về bài toán kinh điển: Đốt m gam sắt sau phản ứngsinh ra 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 Hỗn hợp này phản ứng hết với dungdịch HNO3 loãng (dư), thu được 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc)

Chúng ta sẽ tính m rồi từ suy ra số mol Fe và từ đó tính số mol của sắt

Phát triển bài toán:

Trường hợp 1: Cho nhiều sản phẩm sản phẩm khử như NO2, NO ta có vẫn đặt hệ bình thườngtuy nhiên chất nhận e bây giờ là HNO3 thì cho 2 sản phẩm

Trường hợp 2: Nếu đề ra yêu cầu tính thể tích hoặc khối lượng của HNO3 thì ta tính số moldựa vào bảo toàn nguyên tố N khi đó ta sẽ có:

2.2 Dạng đốt cháy Sắt trong không khí rồi cho sản phẩm phản ứng với chất oxi hóa

Đề bài 1: Nung nóng 12,6 gam Fe ngoài không khí sau một thời gian thu được m gam hỗn hợp

X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 Hỗn hợp này phản ứng hết với dung dịch H2SO4 đặc nóng(dư), thu được 4,2 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) Tính m?

Như vậy: + Khối lượng oxit sẽ là tổng của khối lượng sắt và oxi

+ Cả quá trình chất nhường e là Fe chất nhận là O và H2SO4

Giải:Ta có nSO2 = 0,1875 mol , nFe = 0,225 mol

Gọi số mol oxi trong oxit là x ta có:

Tổng electron nhường: 0,675 mol Tổng electron nhận: 2x + 0,375 (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 0,675 = 2x + 0,375   x = 0,15

Mặt khác ta có: m m Fem O2  nên: m = 12,6 + 0,15x16 = 15 (gam)

ĐS: 15 gam.

Đề Bài 2: Nung nóng m gam bột sắt ngoài không khí, sau phản ứng thu được 20 gam hỗn hợp

X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 Hòa tan hết X trong dung dịch HNO3 loãng thu được 5,6 líthỗn hợp khí Y gồm NO và NO2 có tỉ khối so với H2 là 19 Tính m và thể tích HNO3 1M đãdùng?

Phân tích đề: sơ đồ phản ứng

3 2

2

3 4 ( )

+ Hỗn hợp X gồm Fe và O trong oxit.

+ Xét cả quá trình ta thấy chỉ có Fe nhường e, Chất nhận e là Oxi và HNO3

+ HNO3 nhận e để cho NO và NO2

+ Số mol HNO3 ban đầu bằng số mol HNO3 trong muối và chuyển về các khí

Giải: Theo đề ra ta có: nNO  nNO2  0,125 mol

Gọi số mol Fe và O tương ứng trong X là x và y ta có: 56x + 16y = 20 (1)

2 2 5

2 1 3

Tổng electron nhường: 3x mol Tổng electron nhận: 2y + 0,125+ 0,125x3 (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x = 2y + 0,5 (2)

Như vậy nFe = 0,3 mol vậy m = 16,8 gam

Theo định luật bảo toàn nguyên tố ta có:

Trong trường hợp này xét quá trình đầu và cuối ta thấy chất nhường e là CO, chất nhận

e là HNO3 Nhưng nếu biết tổng số mol Fe trong oxit ta sẽ biết được số mol Fe2O3 Bởi vậy tadùng chính dữ kiện bài toán hòa tan x trong HNO3 đề tính tổng số mol Fe

Giải: Theo đề ra ta có: nNO2  0,195 mol

Gọi số mol Fe và O tương ứng trong X là x và y ta có: 56x + 16y = 10,44 (1)

Quá trình nhường và nhận e:

Chất khử Chất oxi hóa

2y y

0,1250,125 3x

y

0,1250,125