SKKN xây dựng nhiều cách giải cho một số bài toán hóa học THCS

Trong dạy học Hóa học, chúng ta có thể nâng cao chất lượng dạy học và phát triển năng lực nhận thức của học sinh bằng nhiều biện pháp và nhiều phương pháp khác nhau, mỗi phương pháp đều

1 - PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 – Lý do chọn đề tài

Trong sự nghiệp đổi mới hiện nay của đất nước nhằm đưa đất nước thoát khỏi nghèo nàn, lạc hậu, hội nhập với thế giới thì việc nâng cao chất lượng giáo dục là một trong những nhiệm vụ trọng tâm của mỗi nhà trường nói chung và của mỗi giáo viên nói riêng, nó xuyên suốt quá trình dạy học và là việc làm thường xuyên không thể một sớm một chiều

Trong những năm lại đây, Bộ Giáo dục - Đào tạo cũng như các đơn vị giáo dục địa phương và gần gủi nhất là các đơn vị trường học đã ráo riết tìm các biện pháp hữu hiệu nhằm nâng cao chất lượng giáo dục đại trà cho học sinh Trong dạy học Hóa học, chúng ta có thể nâng cao chất lượng dạy học và phát triển năng lực nhận thức của học sinh bằng nhiều biện pháp và nhiều phương pháp khác nhau, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm riêng, nên đòi hỏi giáo viên phải biết lựa chọn, phối hợp các phương pháp một cách thích hợp để chúng bổ sung cho nhau, nhằm giúp học sinh phát huy tối đa khả năng tư duy độc lập, tư duy logic và tư duy sáng tạo của mình

Trong quá trình dạy học, việc sử dụng các bài tập sẽ mang lại hiệu quả cao, học sinh tiếp thu kiến thức một cách nhanh chóng, hứng thú học tập,…Tuy nhiên, trong thực tế, việc sử dụng bài tập Hóa học để bồi dưỡng năng lực tự học và phát triển tư duy cho học sinh còn hạn chế nên hiệu quả chưa cao

Chính vì lý do trên tôi chọn đề tài “Xây dựng nhiều cách giải cho một số bài toán hóa học THCS” làm SKKN của mình để góp phần nhỏ nhằm khắc phục tình

trạng trên của học sinh, giúp học sinh phát huy tính sáng tạo của bản thân, đồng thời qua đó giúp giáo viên đánh giá cũng như học sinh tự đánh giá kết quả học tập của mình

1.2 – Điểm mới của đề tài

Đề tài này đối với giáo viên THCS hiện nay chưa có ai nghiên cứu Đề tài này đưa ra nhiều cách giải cho một bài toán hóa học trong dạy học và kiểm tra đánh giá nhằm nâng cao được năng lực tư duy của học sinh, khả năng làm việc độc lập và tự lực, năng lực vận dụng linh hoạt và sáng tạo kiến thức

1.3 – Phạm vi và đối tượng nghiên cứu

* Đối tượng nghiên cứu:

- Giáo viên giảng dạy bộ môn hóa học và học sinh khối 8, 9

* Phạm vi nghiên cứu:

Phạm vi nghiên cứu là chủ yếu nghiên cứu các dạng bài tập ở sách giáo khoa

và các bài tập cơ bản để giải quyết vấn đề

2 – PHẦN NỘI DUNG 2.1 – Thực trạng của nội dung cần nghiên cứu

2.1.1 – Về phía giáo viên

Nâng cao chất lượng dạy học nói chung và chất lượng dạy học Hóa học nói riêng là nhiệm vụ quan trọng nhất hiện nay của giáo viên Hóa học ở các trường phổ thông

Trong thực tế, việc sử dụng bài tập Hóa học để bồi dưỡng năng lực tự học và phát triển tư duy cho học sinh còn hạn chế nên hiệu quả chưa cao Ngoài ra, quá trình

tổ chức phong trào thiết kế, xây dựng các loại bài tập Hóa học, nhất là bài tập có nhiều cách giải trong tổ chuyên môn không được thường xuyên và không mang tính cập nhật

Hiện nay giáo viên giảng dạy bộ môn Hóa học đã được tập huấn về đổi mới phương pháp dạy học Đặc biệt là đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát huy năng lực người học nhằm giúp học sinh tự tìm tòi, khám phá kiến thức, tuy nhiên phòng học còn bố trí theo phương pháp dạy học cũ nên giáo viên khó khăn trong hướng dẫn học sinh Trong phạm vi 45 phút của một tiết học, giáo viên cũng không thể hướng dẫn học sinh nhiều cách giải cho một bài toán

2.1.2 – Về phía học sinh

Nhiều học sinh chưa năng động, tích cực trong các hoạt động giáo viên tổ chức Việc nắm bắt kiến thức hoạt động học tập của các em còn phụ thuộc nhiều vào sách giáo khoa và chưa khai thác hiệu quả các nguồn tài liệu khác

Tư tưởng học tập của học sinh vẫn còn chưa tiến bộ, chưa có ý thức tự giác, tích cực trong các hoạt động học tập để có thể tìm tòi ra các cách giải khác nhau của một bài toán

Khảo sát thực tế tại một trường THCS về các bài toán hóa học có nhiều cách giải (chưa áp dụng sáng kiến) có kết quả như sau:

2.2 – Các giải pháp

2.2.1 – Giải pháp 1: Xây dựng các cách giải khác nhau cho một bài toán

Xây dựng các cách giải khác nhau của một bài toán hóa học Và đây là một số phương pháp cụ thể:

- Phương pháp bảo toàn khối lượng

- Phương pháp tăng giảm khối lượng

- Phương pháp nhóm nghiệm

- Phương pháp sơ đồ đường chéo

- Phương pháp biện luận

- Phương pháp trung bình

- Phương pháp đại số

Sau đây, tôi đưa ra ví dụ cụ thể về một số bài toán vô cơ và hữu cơ Trong mỗi bài toán tôi xây dựng 2 cách giải trở lên

2.2.1.1 - Bài toán vô cơ

Bài 1 : Hòa tan hoàn toàn 2,17 gam hỗn hợp X gồm 2 kim loại Fe, Al trong dung dịch HCl dư thu được 1,68 lít khí H 2 (đktc) và dung dịch Y Cô cạn dung dịch Y thu được m gam hỗn hợp 2 muối khan Tính m.

Hướng dẫn:

Cách 1: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng.

Ta có:

2 1,68 0,075 22,4

H

=> m H2  0,075.2 0,15  gam

Phương trình hóa học:

Fe + 2HCl -> FeCl2 + H2 (1)

mol 1 2 1 1

2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2 (2)

mol 1 6 1 1,5

Theo phương trình 1,2: n HCl 2n H2 0,075.2 0,15 mol

Do đó: m HCl 0,15.36,5 5,475 gam

Theo định luật bảo toàn khối lượng :

=> m m  X  mHCl  mH2 = 2,17 + 5,475-0,15=7,495gam

Cách 2: Phương pháp tăng giảm khối lượng.

Ta có: Ta có:

2 1,68 0,075 22,4

H

Phương trình hóa học:

Fe + 2HCl -> FeCl2 + H2 (1)

mol 1 2 1 1

2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2 (2)

mol 1 6 1 1,5

Theo phương trình 1,2: n HCl 2n H2 0,075.2 0,15 mol

0,15

Cl HCl

Nên: mCl = 0,15 35,5 = 5,325 mol

Ta thấy: m muoái m X m Cl 2,17 5,325 7,495  g

Cách 3: phương pháp lập hệ phương trình.

Ta có: Ta có:

2 1,68 0,075 22,4

H

Gọi a, b lần lượt là số mol Fe và Al tham gia phản ứng Phương trình hóa học:

Fe + 2HCl -> FeCl2 + H2 (1)

mol a a a

2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3 H2 (3)

mol b b 1,5b

Theo bài ra ta có:   

2 1,5 0,075

H

Ta lại có: mX = a.56 + b.27 = 2,17 (2)

Giải hệ phương trình 1 và 2 ta được : a = 0,022 ; b = 0,036 Khối lượng muối khan tạo thành:

.127 13,5 7, 495(g)

Bài 2: Trộn 60 gam dung dịch NaOH 20% với 40gam dung dịch NaOH 15%, thu được dung dịch có nồng độ % là bao nhiêu?

Hướng dẫn:

Cách 1: Phương pháp đại số:

Ta có: mct1 = 60.20 12

100  g ; mct2 = 40.15 6

100  g Khối lượng chất tan trong dung dịch sau khi trộn là:

mct3 = mct2 + mct1 = 12 + 6 = 18 g

3

18

100

Cách 2: Áp dụng sơ đồ đường chéo:

Gọi C là nồng độ % của dung dịch sau khi trộn

60g dung dịch NaOH 20% C-15

C 40g dung dịch NaOH 15% 20 - C

=> 60 15

40 20

C

C







=> C= 18%

Bài 3: Hòa tan hoàn toàn 12,1 gam hỗn hợp bột CuO và ZnO cần 100ml dung dịch HCl 3M

a Viết phương trình hóa học.

b Hãy tính thành phần phần trăm theo khối lượng mỗi oxít sắt trong hỗn hợp ban đầu

(Bài 7 - trang 19 SGK Hóa học 9)

Hướng dẫn:

Cách 1:

Ta có: nHCl = 3.0,1 = 0,3 mol

Gọi a là số mol Fe2O3 và b là số mol Fe3O4

Phản ứng: CuO + 2HCl CuCl2 + H2O (1)

mol a 2 a

ZnO + 2HCl ZnCl2 + H2O (1)

mol b 2b

Theo bài ra ta có hệ phương trình:







HCl

hh CuO ZnO

 



Giải hệ ta được a = 0,05; b = 0,1

 n CuO  0,05(mol)  mCuO  0,05.80 4  g

Vậy %  4 .100% 33,06%

12,1

CuO

m

ZnO

%m 100% %m CuO 100% 33,06% 66,94%

Cách 2:

Ta có: nHCl = 3.0,1 = 0,3 mol

Phản ứng: CuO + 2HCl CuCl2 + H2O (1)

mol

2

a

a

ZnO + 2HCl ZnCl2 + H2O (1)

mol

2

0,3  a

0,3 - a

Gọi số mol HCl dùng ở phản ứng 1 là a => (0,3 – a ) là số mol HCl dùng ở phản ứn 2

 80

2

a

+ 81.(0,3

2

a



) = 12,1 => a = 0,1

Từ 1 => n CuO 0,05(mol)

0,05.80 

12,1

CuO

m

ZnO

%m 100% %m CuO 100% 33,06% 66,94%

Cách 3:

Gọi khối lượng của CuO trong hỗn hợp đầu là: a gam



80

CuO

a

n  mol

Do đó (12,1 – a)g là khối lượng của ZnO  12,1

81

ZnO

a

n   mol

Ta có: nHCl 0,1.3 0,3 mol

Phản ứng: CuO + 2HCl CuCl2 + H2O (1)

mol

80

a

40

a

ZnO + 2HCl ZnCl2 + H2O (1)

mol 1

81

2,1  a

2.1

81 2,1  a

Từ (1) và (2)   nHCl  nHCl/ 1   nHCl/ 2 

12,1 

a

4

a

 

Vậy %m CuO 12,14 .100% 33,16%

%m ZnO 100% 33,16% 66,94%

2.2.1.2 Bài toán hữu cơ

Bài 1: Đốt cháy 4,5 gam một hợp chất hữu cơ A thu được 6,6 gam CO2 và 2,7 gam H2O Biết khối lượng phân tử của A là 60 đvC.

Xác định công thức phân tử của chất hữu cơ.

(Bài 6 – trang 168, SGK Hóa học 9)

Hướng dẫn:

2

CO

m và

2

H O

m tìm được mC và mH ; dựa vào định luật bảo toàn khối lượng sẽ suy ra

trong A có nguyên tố Oxi hay không (vì đốt A    CO2 + H2O nên trong A có thể

có oxi)

Cách 1:

nC = n CO2 = 6,6 : 44 = 0,15 (mol).

mC = 0,15 12 = 1,8 (g)

nH = 2n H O2 = 2 2,7 : 18 = 0,3 (mol)  mH = 0,3(g)

Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:

mA = mC + mH + mO  mO = 4,5 – 1,8 – 0,3 = 2,4 (g)

Công thức phân tử của A : CxHyOz

12 16 60

4,5

H

m m m 

1,8 0,3 2,4 4,5

Giải phương trình trên ta được x = 2 ; y = 4 ; z = 2

Công thức phân tử của A là : C2H4O2

Cách 2:

Lập tỉ lệ : x : y : z = : : 1,8 0,3 2,4: : 0,15 : 0,3: 0,15 1: 2 :1

12C 1 16H O 12 1 16

Công thức đơn giản nhất của A là : (CH2O)n

Mặt khác ta có : Phân tử khối của A là 60 đvC nên n = 2 thỏa mãn

Vậy công thức phân tử của A là C2H4O2

Cách 3:

Đốt 4,5 gam A tạo ra 6,6 g CO2 và 2,7 gam nước

Nếu đốt cháy 1mol (60g) A tạo ra x g CO2 và y gam H2O

2

2

2

H H O

Vậy trong 1 mol A có 2 mol C, 4 mol H

Công thức phân tử của A là : C2H4Oz

2.12 + 4 + 16.z = 60 => z = 2

Vậy công thức phân tử của A là C2H4O2

Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 3 gam hợp chất Y chứa các nguyên tố C, H, O thu được 2,24 lít CO2 (đktc) và 1,8 gam nước Biết 1 gam chất Y chiếm thể tích 0,3733 lít (đktc) Xác định công thức phân tử hợp chất Y.

Hướng dẫn:

Ta có My = 1 22,4 60 / 

0,3733 0,3733 22,4

g mol

Cách 1:

Khối lượng cacbon trong (Y): mc = n CO2 12 = 2,24.12 1,2 

Khối lượng H trong (Y): 2 1,8.2 0,2 

18

H H O

Khối lượng O trong (Y): mO = 3 – (mc + mH) = 3 – (1,2 + 0,2) = 1,6 (gam).

Gọi công thức tổng quát của Y là: CxHyOz

Lập tỉ lệ: : : : : 1,2 0,2 1,6: : 1: 2:1

12C 1H 16O 12 1 16

 Công thức nguyên của (Y): (CH2O)n

Mà My = 60  30n = 60  n = 2

Vậy công thức phân tử của (Y) là: C2H4O2

Cách 2:

mC = 2,24.12 1,2 

22,4  gam  Số nguyên tử C = 1,2.60 2

3.12  .

mH = 1,8.2 0,2 

18  gam  Số nguyên tử H = 0,2.60 4

3.1  .

mO = 1,6 gam Số nguyên tử O = 1,6.60 2

3.16  . Vậy công thức phân tử của (Y) là: C2H4O2

Cách 3:

Viết phản ứng:

Vì Y cháy sinh ra CO2 và H2O  Y chứa C, H và có thể có O

Gọi công thức tổng quát của (Y): CxHyOz (z có thể bằng 0)

Phản ứng:

0

C H O x O  xCO H O

mol 0,05    0,05x 0,025y

Ta có: nY = 3 0,05 

60 mol .

Từ (1) 

2

2,24

22,4

CO

n  x  x và

2

1,8

18

H O

Mà My = 12x + y + 16z = 60  60 24 2 2

16

z   

Vậy công thức phân tử của (Y) là: C2H4O2

Bài 3: Cho 22,4 lít khí etilen(ở điều kiện tiêu chuẩn)tác dụng với nước có axit suphuric làm xúc tác, thu được 13,8 g rượu etylic Hãy tính hiệu suất phản ứng cộng nước của etylen.

(Bài 5 - trang 144, SGK Hóa học 9)

Hướng dẫn:

Cách 1 :

Ta có 2 2 22, 4 1(mol)

22, 4

C H

Phương trình : C2H4 + H2O t0 C2H5OH

Mol 1 1

Vậy nC H OH2 5  1(mol)

=> m C H OH2 5 1.46 46( ) g

Hiệu suất của phản ứng là : 13,8.100% 30%

46

Cách 2 :

2 5

13,8

0,3(mol) 46

C H OH

Phương trình : C2H4 + H2O -> C2H5OH

Mol 0,3 0,3

2 4 0,3.22, 4 6,72(lit)

C H

Hiệu suất của phản ứng là : 6,72.100% 30%

22, 4

* Nhận xét

Việc xây dựng các cách giải khác nhau của một bài toán Hóa học đều phải dựa trên nền tảng chung là học sinh phải nắm vững kiến thức Hóa học, các kỹ năng biến đổi toán học Đặc biệt là phải nắm vững các phương pháp giải toán Hóa học, nhất là các phương pháp giải nhanh như áp dụng các định luật bảo toàn: bảo toàn nguyên tố hóa học, bảo toàn khối lượng,…

Tác dụng quan trọng nhất của việc giải bài toán bằng nhiều cách là giúp học sinh phát triển tư duy, tăng cường tính tự học, tìm tòi nghiên cứu và sáng tao; giúp học sinh yêu thích môn học hơn, tạo cơ sở vững chắc cho sự thành công về sau

2.2.2 – Giải pháp 2: Sử dụng bài tập Hóa học có nhiều cách giải trong các tiết luyện tập, ôn tập cuối chương

Hoạt động của Giáo viên Hoạt động của Học sinh

- Cho đề bài tập, từ 2 đến 5 bài có nội

dung kiến thức liên quan đến tiết luyện

tập, ôn tập

- Chia nhóm học sinh: một lớp học chia

thành 4 nhóm, trong đó có sự cân đối đều

giữa các nhóm về số lượng học sinh giỏi,

- Tiến hành thảo luận nhóm, đưa ra các

cách giải khác nhau; nhóm trưởng tập hợp và thống nhất chọn các cách hay để trình bày

- Các nhóm cử đại diện trình bày các cách giải theo bài toán đã giao, trả lời

khá, trung bình và yếu; chọn một học sinh

giỏi có khả năng tổ chức hoạt động nhóm

tốt làm nhóm trưởng

- Phân công công việc về nhà cho từng

nhóm: giao mỗi nhóm 1 bài tập, yêu cầu

nhóm thảo luận và đưa ra các cách giải

khác nhau, ít nhất là 3 cách giải

-Tổ chức cho học sinh trình bày trên lớp,

nhận xét và đánh giá điểm

các câu hỏi thắc mắc của các bạn nhóm khác và của giáo viên

- Ghi lại cách giải hay và ngắn gọn nhất

* Ví dụ minh họa: Dạy tiết 34 - chương trình lớp 8: Bài luyện tập 4

Hoạt động của Giáo viên Hoạt động của Học sinh

Gv: Hệ thống hóa kiến thức và một số

lưu ý khi giải bài toán tính theo công thức

hóa học

Gv cho bài tập: Hãy tìm công thức hóa

học của một hợp chất có thành phần theo

khối lượng là: 36,8% Fe; 21,0% S và

42,4% O Biết khối lượng mol của hợp

chất bằng 152g/mol.

Gv: Chia lớp học thành 4 nhóm, yêu cầu

các nhóm thảo luận và đưa ra các phương

pháp giải bài toán này

Hs: Nhắc lại các kiến thức về giải bài toán tính theo công thức hóa học

theo hướng dẫn của giáo viên Hs: thảo luận nhóm đưa ra các cách giải

Cách 1: Áp dụng công thức tính thành

phần % nguyên tố rồi suy ra x, y, z

Vì X chứa Fe, S và O nên ta gọi công thức tổng quát của X là FexSyOz

56

152

x

32.y

152

16.z

152

Vậy công thức phân tử của X là FeSO4

Cách 2: Lập tỉ lệ

Vì X chứa Fe, S và O nên ta gọi công thức tổng quát của X là FexSyOz

Ta có hệ thức:

Fe  S  O 

56 32 16 36,8 21 42,4 100%

   

Gv: yêu cầu học sinh trình bày cách giải

tối ưu nhất

Giải hệ phương trình trên ta được:

x = 1, y = 1, z = 4 Vậy công thức phân tử của X là FeSO4

Cách 3: Xét 100g chất

Xét 100 g X =>

36,8 21 42,4

Fe S O









Lập tỉ lệ : : : z : :

56 32 16Fe S O

x y  36,8 21 42,4: : 1:1: 4

56 32 16

Vậy công thức nguyên của X là FeSO4

Vì MX=152=> n =1 thõa mãn Hs: Hoạt động nhóm

Hs: Trình bày bài giải tối ưu nhât

Đáp số: Công thức phân tử của hợp chất là: FeSO 4

* Nhận xét: Sử dụng bài tập Hóa học nhiều cách giải trong các tiết học trên không

những giúp học sinh củng cố kiến thức, rèn luyện kỹ năng giải toán Hóa học mà còn góp phần rèn luyện một số kỹ năng mềm cho học sinh như kỹ năng tư duy độc lập, kỹ năng hoạt động nhóm, kỹ năng trình bày, thuyết trình một vấn đề,… Qua thực tế giảng dạy cho thấy, các tiết học sử dụng bài tập nhiều cách giúp có không khí học tập sôi nổi, tập trung hơn và chất lượng đạt cao hơn

Sử dụng Bài tập Hóa học có nhiều cách giải trong các tiết luyện tập, ôn tập cuối chương Giáo viên cho đề bài tập, từ 2 đến 5 bài có nội dung kiến thức liên quan đến tiết luyện tập, ôn tập Chia nhóm học sinh: một lớp học chia thành 4 nhóm, trong

đó có sự cân đối đều giữa các nhóm về số lượng học sinh giỏi, khá, trung bình và yếu, chọn một học sinh giỏi có khả năng tổ chức hoạt động nhóm tốt làm nhóm trưởng; phân công công việc về nhà cho từng nhóm: giao mỗi nhóm 1 bài tập, yêu cầu nhóm thảo luận và đưa ra các cách giải khác nhau, ít nhất là 3 cách giải; tổ chức cho học sinh trình bày trên lớp, nhận xét và đánh giá điểm

2.2.3 Giải pháp 3: Sử dụng Bài tập Hóa học có nhiều cách giải trong việc kiểm tra và đánh giá