BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC TRƯƠNG THÙY LINH SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG ĐỂ GIẢI NHANH MỘT SỐ BÀI TOÁN TRONG CHƯƠNG TRÌNH HÓA HỌC PHỔ THÔNG KHÓA LUẬN TỐT
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC
TRƯƠNG THÙY LINH
SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG
ĐỂ GIẢI NHANH MỘT SỐ BÀI TOÁN TRONG CHƯƠNG TRÌNH HÓA HỌC PHỔ THÔNG
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC
TRƯƠNG THÙY LINH
SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG
ĐỂ GIẢI NHANH MỘT SỐ BÀI TOÁN TRONG CHƯƠNG TRÌNH HÓA HỌC PHỔ THÔNG
Chuyên ngành: TN1
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Người hướng dẫn: Th.s Hoàng Thị Bích Nguyệt
SƠN LA, NĂM 2016
Trang 3Lời cảm ơn
Trong quá trình nghiên cứu khóa luận em đã gặp nhiều những thuận lợi và khó khăn Tuy nhiên được sự động viên và giúp đỡ của các thầy cô cùng bạn bè
em đã hoàn thành khóa luận
Bằng tấm lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn cô giáo Thạc sĩ Hoàng Thị Bích Nguyệt đã tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu khóa luận Qua đây em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các thầy cô giáo bộ môn hóa học trường Đại học Tây Bắc đã động viên cổ vũ em để hoàn thành khóa luận Đồng thời em xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Sinh- Hóa Phòng QLKH và QHQT và các phòng ban trực thuộc trường Đại học Tây Bắc
đã tạo điều kiện cho em được nghiên cứu khóa luận này
Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn K53 Đại học sư phạm Hóa Học Xin cảm ơn các giáo viên hóa học và các em học sinh trung học phổ thông Mai Sơn
đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực nghiệm sư phạm tại trường
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!
Người làm khóa luận
Trương Thùy Linh
Trang 4DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Bài tập BT
Bài tập hóa học Bảo toàn khối lượng Điều kiện tiêu chuẩn Giáo viên
Học sinh Phương pháp giảng dạy Thí nghiệm
Trung học phổ thông
BTHH BTKL ĐKTC
GV
HS PPGD
TN THPT
Trang 5MỤC LỤC
PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1
1 Lí do chọn khóa luận 1
2 Mục đích nghiên cứu 3
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3
4 Nhiệm vụ nghiên cứu 3
5 Phương pháp nghiên cứu 3
6 Đóng góp của khóa luận 4
7 Lịch sử nghiên cứu 4
Phần 2: NỘI DUNG 6
Chương 1: Cơ sở lý luận của khóa luận 6
1.1 Khái quát về bài tập hóa học 6
1.1.1 Khái niệm 6
1.1.2 Phân loại bài tập hóa học 6
1.1.3 Vai trò của bài tập hóa học 8
1.1.4 Ý nghĩa, tác dụng của bài tập hóa học 9
1.1.5 Một số phương pháp giải 10
1.2 Vai trò, mối liên hệ của phương pháp bảo toàn khối lượng với bài tập hóa học 18
Chương 2 Sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng để giải một số dạng bài tập cơ bản 20
2.1 Khái quát về phương pháp bảo toàn khối lượng 20
2.1.1 Khái niệm 20
2.1.2 Hệ quả của định luật 20
2.1.3 Phạm vi áp dụng 21
2.1.4 Các dạng bảo toàn khối lượng 21
2.1.5 Phạm vi sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng 22
2.1.6 Các bước giải 22
Trang 62.2.1 Dạng 1: Biết tổng khối lượng chất ban đầu khối lượng chất sản phẩm 23
2.2.2 Dạng 2: Khi cation kết hợp với anion để tạp thành các hợp chất (như oxit, hidroxit, muối) 24
2.3 Dạng 3: Bài toán: Kim loại + axit muối + khí 25
2.4.Dạng 4: Bài toán khử hỗn hợp oxit kim loại bởi các chất khí (H2, CO) 26
2.4.1 Ví dụ minh họa 28
2.5 Bài tập chưa có lời giải 33
3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 43
3.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 43
3.3 Nội dung thực nghiệm sư phạm 43
3.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 43
3.5 Kết quả và bài học kinh nghiệm 43
Phần 3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47
III.1 Kết luận 47
III.2 Khuyến nghị 48
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 PHỤ LỤC
Trang 7PHẦN 1: MỞ ĐẦU
1 Lí do chọn khóa luận
Trong xu thế hội nhập và phát triển của thế giới ngày nay, nền giáo dục của mỗi quốc gia đều có nhiệm vụ là đào tạo ra những lớp người có đầy đủ năng lực
và trí tuệ, phẩm chất đạo đức và các kĩ năng cơ bản để tiếp thu những tri thức
mà loài người đã có Đồng thời sáng tạo ra những giá trị vật chất tinh thần mới
để đáp ứng những yêu cầu đặt ra cho sự phát triển của đất nước
Trong xu thế ấy, nền giáo dục Việt Nam đã và đang có những cải cách quan trọng để phù hợp với sự phát triển chung Việc đổi mới nội dung chương trình và phương pháp dạy học trong những năm gần đây cũng không ngoài mục tiêu hoàn thiện và nâng cao nền giáo dục nước nhà Nghị quyết hội nghị lần thứ
IV Ban Chấp hành Trung ương Đảng cộng sản Việt Nam khóa VIII vê việc tiếp tục đổi mới sự nghiệp giáo dục đã chỉ rõ: “Đổi mới phương pháp dạy và học ở các cấp học, bậc học, áp dụng những phương pháp hiện đại để bồi dưỡng cho học sinh năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề” Như vậy, để đạt được các mục tiêu đề ra, các cấp học bậc học, ở phổ thông không những phải trang bị cho học sinh những kiến thức cơ bản, hiện đại, phù hợp với thực tiễn mà còn phải rèn luyện cho học sinh phương pháp tư duy khoa học để chiếm lĩnh tri thức và nghiên cứu khoa học Do đó cùng với việc học tập để tiếp thu những tri thức khoa học, học sinh còn phải học cả phương pháp tiếp nhận các tri thức và cách vận dụng chúng vào trường hợp cụ thể
Tuy nhiên thực tiễn cho thấy phương pháp giáo dục trung học phổ thông hiện nay chưa phát huy được tối đa tính tích cực chủ động sáng tạo của học sinh Chất lượng và khả năng nắm vững kiến thức của học sinh chưa cao, việc phát huy tính tự giác, độc lập sáng tạo trong nhận thức và giải quyết vấn đề của học sinh chưa được chú trọng đúng mức Do đó, với nhiều môn học, học sinh chưa thực sự hứng thú và say mê trong quá trình học tập
Trong chương trình trung học phổ thông, hóa học có vai trò quan trọng trong việc thực hiện các mục tiêu giáo dục ở trường phổ thông Nhờ môn học
Trang 8từ đó dần hình thành ở các em thế giới quan duy vật biện chứng Tuy nhiên để học tốt môn học này, và hơn nữa là yêu thích, hứng thú, say mê nó thì không phải là đơn giản với tất cả học sinh Trong trường phổ thông, hóa học vẫn luôn được đánh giá là môn học khó, khô và khổ Vì vậy để có phương pháp dạy học hiệu quả, dần hình thành ở các em niềm hứng thú, say mê với hóa học là vấn đề
vô cùng quan trọng
Việc cải cách giáo dục, trong đó có việc đổi mới nội dung sách giáo khoa, với những nội dung và phương pháp mới đã gây cho học sinh những khó khăn nhất định, nhất là những khó khăn về phương pháp học tập Tôi thiết nghĩ, để học tốt môn hóa học, ngoài việc nắm vững những kiến thức lí thuyết thì việc giải các bài tập hóa học cung giữ một vai trò hết sức quan trọng Vì đó là cơ sở
để học sinh có điều kiện mở rộng, đào sâu, củng cổ, hệ thống hóa lại các kiến thức đã học,từ đó biết cách vận dụng chúng để thỏa mãn nhu cầu học hỏi, mở rộng sự hiểu biết của bản thân Để giải tốt các bài toán hóa học thì việc cốt yếu
là học sinh phải nắm vững các phương pháp giải toán, vì số lượng bài tập tuy nhiều nhưng phương pháp để giải chúng thì lại không nhiều Nắm được các phương pháp giải, học sinh sẽ biết cách phân dạng và giải được các bài toán một cách dễ dàng
Trong các cách giải, có những cách chỉ thiên về phương pháp giải nhanh trắc nghiệm, cũng có những cách thiên về thuần túy theo phương pháp tự luận, vậy nên có những cách giải rất ngắn nhưng cũng có cách giải rất dài Tuy nhiên,
dù một cách giải dài hay ngắn cũng thể hiện được sự tìm tòi, sáng tạo của học sinh, không nên quá lạm dụng phương pháp giải hướng theo hình thức trắc nhiệm mà quên đi bản chất phương pháp tự luận của bài toán
Do đó, giải bài toán hóa học giúp học sinh rèn luyện kĩ năng và tư duy học hóa, có khả năng nhìn nhận vấn đề theo nhiều hướng khác nhau, phát triển tư duy logic và vận dụng tối đa các kiến thức đã học
Ngoài ra, việc giải bài tập hóa học còn giúp giáo viên trau dồi thêm kiến thức, kinh nghiệm giảng dạy của mình, đồng thời phát triển được nhiều bài tập mới và hay cho học sinh Trên cơ sở đó, với mong muốn đóng góp một phần
Trang 9nhỏ của mình trong việc phát triển phương pháp giảng dạy hóa học ở trường phổ
thông, trong phạm vi một khóa luận, tôi chọn nghiên cứu khóa luận: “Sử dụng
phương pháp bảo toàn khối lượng để giải một số bài toán trong chương trình hóa học phổ thông”
2 Mục đích nghiên cứu
- Cơ sở lý thuyết của định luật bảo toàn khối lượng
- Vai trò, ý nghĩa, phạm vi ứng dụng của định luật bảo toàn khối lượng
- Vận dụng định luật bảo toàn khối lượng để giải một số bài tập hóa học
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Chương trình hóa học phổ thông
- Áp dụng đối với học sinh phổ thông
4 Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lý luận của đề tài
- Hệ thống hóa một số bài tập hóa học trong chương trình phổ thông
- Tìm hiểu cơ sở lý luận
- Thực hiện việc đánh giá áp dụng định luật bảo toàn khối lượng vào giải bài tập hóa học THPT
5 Phương pháp nghiên cứu
5.1 Phương pháp nghiên cứu lí luận
- Đọc các tài liệu liên quan đến lĩnh vực đề tài nghiên cứu
- Sưu tầm, sưu tầm có chỉnh lí một số bài tập thuộc chương trình hóa học phổ thông
5.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
- Phỏng vấn, trao đổi với giáo viên và học sinh phổ thông về lĩnh vực đề tài
Trang 10- Tổng hợp ý kiến rút ra kết luận
5.3 Phương pháp sư phạm
- Tiến hành thực nghiệm sư phạm để kiểm tra tính khả thi của đề tài
5.4 Phương pháp xử lí thống kê toán học
- Tổng hợp và xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm
- Phân tích và rút ra nhận xét
6 Đóng góp của khóa luận
Nếu có hệ thống bài tập thích hợp và giáo viên sử dụng linh hoạt phương pháp bảo toàn khối lượng sẽ giúp cho học sinh mở rộng, đào sâu kiến thức và rèn luyện
tư duy, như vậy sẽ góp phần nâng cao chất lượng dạy học bộ môn Hóa học
Đề tài này hoàn thành sẽ là tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành hóa của trường Đại học Tây Bắc và những độc giả yêu thích môn hóa học Đồng thời có thể là tài liệu tham khảo cho giáo viên và học sinh trong quá trình dạy và học hóa học trong chương trình sách giáo khoa THPT hiện nay
7 Lịch sử nghiên cứu
Việc nghiên cứu các vấn đề về bài tập hóa học từ trước đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước quan tâm đến như Apkin G.L, Xereda I.P nghiên cứu về phương pháp giải toán Ở trong nước có
GS TS Nguyễn Ngọc Quang nghiên cứu lý luận về bài toán; PGS TS Nguyễn Xuân Trường, PGS TS Lê Xuân Thọ, TS Cao Cự Giác, PGS TS Đào Hữu Vinh và nhiều tác giả khác đều quan tâm đến nội dung và phương pháp giải toán Tuy nhiên, việc nghiên cứu bài toán hóa học sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng, chỉ một số ít tác giả nghiên cứu như: PGS TS Nguyễn Xuân Trường, TS Cao Cự Giác, Vũ Khắc Ngọc, Lê Phạm Thành
Xu hướng hiện nay của lý luận dạy học là đặc biệt chú trọng đến phương pháp dạy học tích cực Đi theo hướng này có các công trình nghiên cứu sau :
- “Phát triển năng lực nhận thức và tư duy cho học sinh trung học phổ
thông qua bài tập hóa học”, Luận án tiến sĩ của tác giả Lê Văn Dũng năm 2001
Trang 11- “Tuyển chọn và xây dựng hệ thống bài tập nhằm phát triển tư duy cho học
sinh trong dạy học phần hóa học vô cơ lớp 12 nâng cao ở trường trung học phổ thông”, Luận văn Thạc sĩ của tác giả Võ Chánh Hoài, ĐHSP Huế, năm 2008
- “Phát triển tư duy cho học sinh qua hệ thống câu hỏi và bài tập hóa học
các nguyên tố phi kim ở trường THPT”, Luận văn Thạc sĩ của tác giả Ngô Đức
Thức, ĐHSP Huế, năm 2002
Trang 12Phần 2: NỘI DUNG Chương 1: Cơ sở lý luận của khóa luận 1.1 Khái quát về bài tập hóa học
1.1.1 Khái niệm
Theo nghĩa chung nhất, thuật ngữ “bài tập” (tiếng Anh) là “Exercise”, tiếng Pháp là “Exercice” và tiếng Nga là “Uprêjnêniê” dùng để chỉ một hoạt động nhằm rèn luyện thể chất và tinh thần (trí tuệ) Theo từ điển Tiếng Việt, bài tập là bài giao cho học sinh làm để vận dụng kiến thức đã học, còn bài toán là vấn đề cần giải quyết bằng phương pháp khoa học
Theo các nhà lý luận dạy học Liên Xô (cũ), bài tập bao gồm cả câu hỏi và bài toán, mà trong khi hoàn thành chúng học sinh nắm được hay hoàn thiện một tri thức hoặc một kỹ năng nào đó, bằng cách trả lời vấn đáp, trả lời viết hoặc có kèm theo thực nghiệm Hiện nay ở nước ta, thuật ngữ “bài tập” được dùng theo quan niệm này
Bài tập hóa học là một vấn đề không lớn mà trong trường hợp tổng quát được giải quyết nhờ những suy luận logic, những phép toán và những thí nghiệm trên cơ sở các khái niệm, định luật, học thuyết và phương pháp hóa học
1.1.2 Phân loại bài tập hóa học
Có nhiều cơ sở để phân loại bài tập hóa học Có thể dựa vào các cơ sở sau:
- Dựa vào hình thái hoạt động của học sinh khi giải bài tập: bài tập lí thuyết và bài tập thực nghiệm
- Dựa vào tính chất của bài tập: bài tập định tính và bài tập định lượng
- Dựa vào kiểu bài hoặc dạng bài: bài tập xác định công thức phân tử, tính thành phần phần trăm, nhận biết, tách chất,
- Dựa vào nội dung: bài tập nồng độ, điện phân, áp suất,…
- Dựa vào chức năng: bài tập kiểm tra sự hiểu và nhớ, bài tập đánh giá các khả năng vẽ sơ đồ, tìm tài liệu, bài tập rèn luyện tư duy khoa học (phân tích, tổng hợp, quy nạp, diễn dịch, …)
- Dựa vào khối lượng kiến thức hay mức độ đơn giản, phức tạp của bài tập: bài tập cơ bản, bài tập tổng hợp
Trang 13- Dựa vào hình thức kiểm tra, đánh giá : bài tập tự luận, bài tập trắc nghiệm Tuy nhiên các cách phân loại trên không có danh giới rõ rệt, có những bài tập trong đó vừa có chứa nội dung phong phú, vừa có tính chất đặc trưng nổi bật, vừa có thuật toán riêng Với những bài như vậy có thể dùng để ôn luyện, củng cố sau khi đã phân từng dạng nhỏ Phân loại bài tập hóa học phải dựa vào 3
cơ sở chính như sau: dựa vào nội dung cụ thể của bài tập đó, dựa trên cơ sở tính đặc thù của vấn đề cần nghiên cứu và dựa vào mục đích dạy học
TỔNG QUÁT VỀ BÀI TẬP HÓA HỌC
Ghi chú
- BTHH: Bài tập hóa học - BTĐL : Bài tập định lượng
- BTĐG: Bài tập đơn giản - NCTLM : Nghiên cứu tài liệu mới
- BTNC: Bài tập nghiên cứu - HTKTKN: Hoàn thiện kiến thức kĩ năng
- BTĐT: Bài tập định tính - KTĐG : Kiểm tra đánh giá
1.1.2.1 Một số dạng bài tập phổ biến ở trường phổ thông
+ Viết công thức electron, công thức cấu tạo, đồng phân, …
+ Viết phương trình phản ứng biểu diễn dãy biến hóa của các chất
+ Bài tập bằng hình vẽ
+ Nhận biết hay phân biệt các chất
+ Tách các chất ra khỏi hỗn hợp
KTĐG HTKT
KN
NCTL mới
BTHH
Trang 14+ Xác định cấu tạo của chất dựa vào tính chất của nó
+ Trình bày tính chất hóa học của chất
+ Trình bày các định luật, học thuyết, các khái niệm hóa học cơ bản
+ Tính khối lượng phân tử của chất
+ Tính theo công thức hóa học : Tính tỉ lệ khối lượng giữa các nguyên tố, tính phần trăm khối lượng các nguyên tố trong hợp chất, tính khối lượng nguyên
tử của một nguyên tố, …
+ Tính theo phương trình hóa học
+ Hoàn thành các phương trình phản ứng hạt nhân, tính chu kỳ bán hủy,…
+ Tính lượng chất tan và lượng dung môi để pha chế một dung dịch
+ Xác định nguyên tố hóa học
+ Xác định công thức phân tử của hợp chất
+ Tính thành phần phần trăm về khối lượng hoặc thể tích của hỗn hợp + Tính tốc độ phản ứng hóa học
+ Tính độ điện li, hằng số axit, bazơ
1.1.3 Vai trò của bài tập hóa học
Bài tập hóa học là một trong những phương tiện hiệu nghiệm cơ bản nhất
để dạy học sinh tập vận dụng các kiến thức đã học vào thực tế cuộc sống, sản xuất và tập nghiên cứu khoa học, biến những kiến thức đã tiếp thu được qua bài giảng thành kiến thức của chính mình Kiến thức sẽ nhớ lâu khi được vận dụng thường xuyên như M.A.Đanilôp nhận định “Kiến thức sẽ được nắm vững thực
sự, nếu học sinh có thể vận dụng thành thạo chúng vào việc hoàn thành những bài tập lý thuyết và thực hành”
Trong chương trình hóa học phổ thông, cùng với các bộ môn khoa học khác, môn Hóa học giữ một vai trò quan trọng trong việc rèn luyện và phát triển năng lực tự học cho học sinh Nó giúp các em có một nền tảng kiến thức ban đầu vững chắc để tiếp tục học cao hơn hay tham gia vào lao động sản xuất, có khả năng thích ứng và ứng dụng khoa học kĩ thuật vào thực tiễn cuộc sống Một trong những xu hướng phát triển của bài tập hóa học hiện nay là tăng cường khả
Trang 15năng tự học cho học sinh ở cả ba phương diện: lí thuyết, thực hành, ứng dụng Trong dạy và học môn hóa học, bài tập hóa học giữ vai trò hết sức quan trọng và được sử dụng trong nhiều giai đoạn của quá trình học tập Giải bài tập hóa học thể hiện khả năng vận dụng sáng tạo kiến thức lí thuyết của học sinh vào từng trường hợp cụ thể
Bài tập hóa học giúp cho học sinh mở rộng, đào sâu, củng cố, hệ thống hóa lại kiến thức một cách đã dạng, phong phú, hấp dẫn Trong giai đoạn bài học mới, học sinh đã biết và nắm vững được các lí thuyết chung như các khái niệm, định luật, tính chất các chất….là những kiến thức tổng quát, trừu tượng Đến khi giải bài tập học sinh vận dụng lí thuyết vào từng trường hợp cụ thể rất phong phú đa dạng tư đó mà các kiến thức lí thuyết dần được củng cố và chính xác hơn Mặt khác khi giải bài tập học sinh không chỉ nhớ lại kiến thức mà còn giúp các em tổng hợp và khái quát kiến thức từ nhiều bài, nhiều chương khác nhau
Vì vậy các em nắm kiến thức một cách bền vững, tăng hiệu quả của việc tự học Bài tập hóa học là một trong những phương pháp để nâng cao hứng thú cho học sinh trong quá trình học tập Bài tập hóa học rèn luyện cho học sinh các kĩ năng, kĩ xảo hóa học như cân bằng phương trình phản ứng theo phương trình hóa học và công thức hóa học,…khả năng vận dụng kiến thức đã biết vào thực tiễn cuộc sống, lao động sản xuất và bảo vệ môi trường Do đó việc tự học của học sinh không còn nhàm chán, không chống đối, nâng cao ý thức tự giác, làm việc độc lập cho các em
1.1.4 Ý nghĩa, tác dụng của bài tập hóa học
- Rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng được các kiến thức đã học biến những kiến thức tiếp thu được qua các bài giảng, của thầy thành kiến thức của chính mình Khi vận dụng được một kiến thức nào đó, kiến thức đó
sẽ nhớ được lâu
- Đào sâu và mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động, phong phú, hấp dẫn Chỉ có vận dụng kiến thức vào giải bài tập, học sinh mới nắm vững kiến thức một cách sâu sắc
Trang 16- Ôn tập củng cố và hệ thống hóa kiến thức một cách thuận lợi nhất Trong khi
ôn tập nếu chỉ đơn thuần ôn lại kiến thức học sinh sẽ chán vì không có gì mới, hấp dẫn Thực tế cho thấy học sinh khá và giỏi chỉ thích giải bài tập trong giờ ôn tập
- Rèn luyện cho học sinh các kỹ năng cần thiết về hóa học như cân bằng phản ứng, kĩ năng tính toán theo công thức hóa học và phản ứng hóa học, kĩ năng thực hành như đun nóng, nung, sấy, hòa tan, lọc, ….kĩ năng nhận biết các hóa chất góp phần vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh
- Phát triển năng lực nhận thức, rèn luyện trí thông minh cho học sinh Một bài tập có nhiều cách giải, có cách giải thông thường theo các bước quen thuộc nhưng cũng có cách giải độc đáo, thông minh, rất ngắn gọn, mà lại chính xác Đưa ra một bài tập rồi yêu cầu học sinh giải bằng nhiều cách, tìm những cách giải ngắn nhất là một cách rèn luyện trí thông minh cho các em
- Giáo dục tư tưởng, đạo đức, tác phong như rèn luyện tính kiên nhẫn, trung thực, sáng tạo, chính xác, khoa học Nâng cao lòng yêu thích bộ môn Rèn luyện tác phong lao động có văn hóa, lao động có tổ chức, có kế hoạch, gọn gàng, ngăn nắp, sạch sẽ nơi làm việc thông qua việc giải các bài tập thực nghiệm
1.1.5 Một số phương pháp giải
1 Phương pháp chung
Bước 1: Đọc và phân tích đề bài
Bước 2: Viết phương trình hóa học
Bước 3: Chuyển các dữ kiện không cơ bản về cơ bản
Bước 4: Lập phương trình đại số
Bước 5: Giải và tính theo yêu cầu của đề bài
2 Phương pháp bảo toàn khối lượng
Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng sản phẩm tạo thành
Trang 17Ví dụ : Hoà tan hoàn toàn 23,8 gam hỗn hợp một muối cacbonat của các kim loại hoá trị (I) và muối cacbonat của kim loại hoá trị (II) trong dung dịch HCl Sau phản ứng thu được 4,48 lít khí (đktc) Đem cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối khan ?
Hướng dẫn giải
M2CO3 + 2HCl 2MCl + CO2 + H2O
R2CO3 + 2HCl 2MCl2 + CO2 + H2O
2 CO
3 Phương pháp bảo toàn điện tích
Trong dung dịch: tổng điện tích cation bằng tổng điện tích anion
Trang 182NO3 + 10H+ + 8e N2O + 5H2O 0,08 0,4 0,04
n HNO3 nH 0,88mol
a 0,88 0,22
4
Số mol NO3 tạo muối là: 0,88 (0,08 + 0,08) = 0,72 mol
Khối lượng muối là: 10,71 + 0,72 62 = 55,35 gam
4 Phương pháp bảo toàn nguyên tử nguyên tố
số nguyên tử mỗi nguyên tố = const
Trong phản ứng hóa học: Tổng số nguyên tử nguyên tố bằng hằng số
Ví dụ :Thổi từ từ V lít hỗn hợp khí (đktc) gồm CO và H2 đi qua một ống đựng 16,8 gam hỗn hợp 3 oxit: CuO, Fe3O4, Al2O3 nung nóng, phản ứng hoàn toàn Sau phản ứng thu được m gam chất rắn và một hỗn hợp khí và hơi nặng hơn khối lượng của hỗn hợp V là 0,32 gam Tính V và m ?
Trang 19 16,8 = m + 0,32
V hh (CO H ) 2 0,02 22,4 0,448lít
5 Phương pháp bảo toàn electron
Trong phản ứng oxi hóa – khử: tổng electron cho = tổng electron nhận
electron cho = electron nhận
ne cho hoặc nhận = NA số electron biến thiên chỉ số A
Ví dụ: Trộn 0,81 gam bột nhôm với bột Fe2O3 và CuO rồi đốt nóng để tiến hành phản ứng nhiệt nhôm thu được hỗn hợp A Hoà tan hoàn toàn A trong dung dịch
Trang 20Hướng dẫn giải
Ta có:
mtăng = mCu mMg phản ứng = m Cu 2 m Mg 2 3,28 mgèc axit m Mg 2 0,8
7 Phương pháp trung bình (số nguyên tử C trung bình, hóa trị trung bình,
nhóm chức trung bình, khối lượng mol trung bình,…)
Vậy: đồng vị 65Cu chiếm 27,5% và đồng vị 63Cu chiếm 72,5%
8 Phương pháp đường chéo
Trang 21Ví dụ: Cần trộn hai thể tích metan với một thể tích đồng đẳng X của metan để
thu được hỗn hợp khí có tỉ khối hơi so với hiđro bằng 15 X là?
Dùng cho dạng bài số ẩn số nhiều hơn số phương trình
Ví dụ: Hòa tan hết m gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 bằng HNO3 đặc nóng thu được 4,48 lít khí NO2 (đktc) Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 145,2 gam muối khan giá trị của m là?
Hướng dẫn giải
Quy hỗn hợp X về hỗn hợp hai chất FeO và Fe2O3 ta có
FeO + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
Fe2O3 + 6HNO3 2Fe(NO3)3 + 3H2O
3 3 Fe( NO )
145,2 n
Trang 2211 Phương pháp quy đổi
- Quy hỗn hợp nhiều chất (từ 3 chất trở lên) thành một hay hai chất nhưng phải bảo toàn số mol nguyên tố và bảo toàn khối lượng
Ví dụ: Nung 8,4 gam Fe trong không khí, sau phản ứng thu được m gam chất
rắn X gồm Fe, Fe2O3, Fe3O4, FeO Hòa tan m gam hỗn hợp X vào dung dịch HNO3 dư thu được 2,24 lít khí NO2 (đktc) là sản phẩm khử duy nhất Giá trị của
m là ?
Hướng dẫn giải
Quy hỗn hợp X về hai chất Fe và Fe 2 O 3:
Fe + 6HNO3 Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
Trang 23FeO + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
Ví dụ: Cho a gam Fe tác dụng với 0,1 mol dung dịch HCl dư Sau phản ứng thu
được bao nhiêu gam muối?
Hướng dẫn giải:
Áp dụng phương pháp sơ đồ V ta có:
FeCl2
13 Phương pháp sử dụng phương trình ion thu gọn
VÝ dô : 200 ml dung dÞch A chøa HCl 0,15M vµ H2SO4 0,05M trung hoµ hÕt bao
Trang 24nH = nOH hay 0,4 V = 0,05 => V = 0,125 (lit) hay 125 (ml)
14 Phương pháp đồ thị
Sử dụng cho các dạng bài tập có đặc điểm chung là: ban đầu tạo kết tủa sau
đó kết tủa tan dần ra
Cơ sở chung của phương pháp: trong đồ thị có 2 phần
- Phần đồng biến: chất phản ứng tăng -> lượng kết tủa tăng
- Phần nghịch biến: chất phản ứng tăng -> lượng kết tủa giảm
Ví dụ: Hấp thụ hoàn toàn 2,688 lít khí CO2 (đktc) vào 2,5 lít dung dịch Ba(OH)2
nồng độ b mol/l, thu được 15,76 gam kết tủa Tìm giá trị của b ?
Trang 25Qua phương pháp bảo toàn khối lượng, người giáo viên cần ý thức được mục đích của việc giải bài tập hóa học, không phải chỉ tìm ra đáp số đúng mà còn là phương tiện khá hiệu quả để rèn luyện tư duy hóa học cho học sinh Bài tập hóa học phong phú đa dạng, để giải được cần phải vận dụng nhiều kiến thức cơ bản, sử dụng các thao tác tư duy so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hóa, trừu tượng hóa,…Qua đó học sinh thường xuyên được rèn luyện ý thức tự giác trong học tập, nâng cao khả năng hiểu biết của bản thân
Thông qua hoạt động giải bài tập sẽ giúp cho tư duy được rèn luyện và phát triển thường xuyên, đúng hướng, thấy được giá trị lao động, nâng khả năng hiểu biết thế giới của học sinh lên một tầm cao mới, góp phần cho quá trình hình thành nhân cách toàn diện của học sinh
Trang 26Chương 2 Sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng để giải một số dạng
bài tập cơ bản 2.1 Khái quát về phương pháp bảo toàn khối lượng
2.1.1 Khái niệm
Nguyên tắc chung của phương pháp là dựa vào định luật cùng tên : định luật bảo toàn khối lượng hay định luật Lomonosov-Lavoisier, được phát biểu
như sau: "Trong phản ứng hóa học, tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng
bằng tổng khối lượng sản phẩm tạo thành"
Điều này giúp ta giải bài toán hóa học một cách đơn giản, nhanh chóng
Xét phản ứng: A + B C + D
Ta luôn có: mA + mB = mC + mD (1)
Lưu ý: Điều quan trọng nhất khi áp dụng phương pháp này đó là việc phải xác
định đúng lượng chất (khối lượng) tham gia phản ứng và tạo thành (có chú ý đến các chất kết tủa, bay hơi, đặc biệt là khối lượng dung dịch)
2.1.2 Hệ quả của định luật
Hệ quả 1 : 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 có chất hay có chất dư, hiệu suất phản ứng nhỏ hơn 100% thì mT = mS
Hệ quả 2 : Khi cation kết hợp với anion để tạp thành các hợp chất (như
oxit, hidroxit, muối) thì ta luôn có :
Khối lượng hợp chất = khối lượng cation + khối lượng anion
Hệ quả 3 : Khi cation thay đổi anion tạo ra hợp chất mới, sự chênh lệch
khối lượng giữa hai hợp chất bằng sự chênh lệch về khối lượng giữa các cation
Hệ quả 4 : Tổng khối lượng của một nguyên tố trước phản ứng bằng tổng
khối lượng của nguyên tố sau phản ứng
Hệ quả 5 : Trong phản ứng khử oxit kim loại bằng CO, H2, Al
+ Chất khử lấy oxi của oxit tạo ra CO2, H2O, Al2O3 Tại số mol CO, H2, Al tham gia phản ứng hoặc số mol CO2, H2O, Al2O3 tạo ra, ta tính được lượng oxi trong oxit (hay hỗn hợp oxit) và suy ra lượng kim loại (hay hỗn hợp kim loại) + Khi khử oxit kim loại, CO hoặc H2 lấy oxi ra khỏi oxit
Trang 27Khi đó ta có : nO(trong oxit) = nCO = nH O2
2.1.3 Phạm vi áp dụng
Phương pháp bảo toàn khối lượng cho phép giải nhanh được nhiều bài toán khi biết quan hệ về khối lượng của các chất trước và sau phản ứng Đặc biệt, khi chưa biết rõ phản ứng xảy ra hoàn toàn hay không hoàn toàn thì việc sử dụng phương pháp này càng giúp đơn giản hóa bài toán hơn
- Dùng để giải các bài toán trong chương trình hóa học THPT và THCS
- Áp dụng vào các dạng bài như sau:
Dạng 2: Khi cation kết hợp với anion để tạp thành các hợp chất (như oxit, hidroxit, muối)
Dạng 3: Bài toán: Kim loại + axit muối + khí Bài toán khử hỗn hợp oxit kim loại bởi các chất khí (H2, CO)
Dạng 4: Bài toán khử hỗn hợp oxit kim loại bởi các chất khí (H2, CO)
2.1.4 Các dạng bảo toàn khối lượng
a Bảo toàn khối lượng theo phản ứng
Tổng khối lượng các chất tham gia vào phản ứng bằng tổng khối lượng các
chất sau phản ứng
b Bảo toàn nguyên tử nguyên tố
Tổng khối lượng một nguyên tố trong các chất phản ứng bằng tổng khối lượng nguyên tố đó trong các chất sản phẩm sau phản ứng (vì là một nguyên tố nên phương trình khối lượng tương đương phương trình số mol) Như vậy tổng
số mol của một nguyên tố trong hỗn hợp trước phản ứng bằng tổng số mol nguyên tố đó trong hỗn hợp sau phản ứng
(n X ) trước pư = (n X ) sau pư
Như vậy: Gọi mT là tổng khối lượng các chất trước phản ứng, mS là tổng khối lượng các chất sau phản ứng
Theo bảo toàn khối lượng ta luôn có: mT = mS
Trang 28c Bảo toàn chất
Khối lượng của một hợp chất bằng tổng khối lượng các ion có trong chất đó, hoặc bằng tổng khối lượng các nguyên tố trong chất đó
Ví dụ: Khối lượng muối = khối lượng kim loại + khối lượng gốc axit
Khối lượng oxit kim loại = khối lượng kim loại + khối lượng oxi
Fe 3OH; 3 2
4
PO …
2.1.5 Phạm vi sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng
Phương pháp bảo toàn khối lượng cho phép giải nhanh được nhiều bài toán khi biết quan hệ về khối lượng của các chất trước và sau phản ứng
Đặc biệt, khi chưa biết rõ phản ứng xảy ra hoàn toàn hay không hoàn toàn thì việc sử dụng phương pháp này càng giúp đơn giản hóa bài toán hơn
Phương pháp bảo toàn khối lượng thường được sử dụng trong các bài toán nhiều chất
2.1.6 Các bước giải
- Lập sơ đồ biến đổi các chất trước và sau phản ứng
- Từ giả thiết của bài toán tìm m = m (không cần biết phản ứng là hoàn toàn hay không hoàn toàn)
trước sau
Trang 29- Vận dụng định luật bảo toàn khối lượng để lập phương trình toán học, kết hợp dữ kiện khác để lập hệ phương trình toán
- Giải hệ phương trình
2.2 Một số dạng bài tập cơ bản áp dụng phương pháp bảo toàn
2.2.1 Dạng 1: Biết tổng khối lượng chất ban đầu khối lượng chất sản phẩm
Phương pháp giải: m(đầu) = m(sau) (không phụ thuộc hiệu suất phản ứng)
Ví dụ 1: Đun 132,8 gam hỗn hợp 3 rượu no, đơn chức với H2SO4 đặc ở 140oC thu được hỗn hợp các ete có số mol bằng nhau và có khối lượng là 111,2 gam
Số mol của mỗi ete trong hỗn hợp là bao nhiêu?
Mặt khác cứ hai phân tử rượu thì tạo ra một phân tử ete và một phân tử H2O
do đó số mol H2O luôn bằng số mol ete, suy ra số mol mỗi ete là 1,2 0,2
Ví dụ 2: Thuỷ phân hoàn toàn 11,44 gam hỗn hợp 2 este đơn chức là đồng phân
của nhau bằng dung dịch NaOH thu được 11,08 gam hỗn hợp muối và 5,56 gam hỗn hợp rượu Xác định công thức cấu tạo của 2 este