Sáng kiến kinh nghiệm Xây dựng và đưa ra các dạng toán Hoá học thường gặp

Mà cái khó của học sinh đối với môn Hoá học chính là bài tập, học sinh thường rất lúng túng đối với các bài tập Hoá học, sự đa dạng của bài tập Hoá học thường làm học sinh bế tắc khi mà

A Đặt vấn đề

I Lý do chọn đề tài

Hoá học là môn học có vai trò quan trọng trong việc thực hiện mục tiêu đào tạo ở bậc THCS Chương trình Hoá học THCS có nhiệm vụ cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức cơ bản, phổ thông và thói quen làm việc khoa học Góp phần hình thành ở học sinh các năng lực nhận thức và các phẩm chất, nhân cách mà mục tiêu giáo dục đã đề ra

Là một giáo viên đang trực tiếp giảng dạy bộ môn Hoá học ở trường THCS Qua nghiên cứu nội dung chương trình và quá trình học tập môn Hoá học của học sinh tôi nhận thấy:

Học sinh tiếp thu môn Hoá học rất chậm, dù rằng đây là môn học còn mới đối với các em vì đến lớp 8 các em mới được làm quen Nhưng không phải vì thế

mà chúng ta có thể thờ ơ với mức độ nhận thức của các em

Từ chỗ khó tiếp thu ngay ban đầu sẽ dẫn đến sự hời hợt của học sinh đối với môn Hoá học về những năm học sau

Mà cái khó của học sinh đối với môn Hoá học chính là bài tập, học sinh thường rất lúng túng đối với các bài tập Hoá học, sự đa dạng của bài tập Hoá học thường làm học sinh bế tắc khi mà ở trên lớp các em luôn tiếp thu bài một cách thụ động, nhớ một cách máy móc những bài toán mà giáo viên làm mẫu vì các em không có những phương pháp giải áp dụng cho từng dạng toán Hoá học

Đã thế, nhiều giáo viên vẫn không nhận thấy những yếu điểm này của học sinh để tìm cách khắc phục mà vẫn để học sinh tiếp thu một cách thụ động

và nhớ máy móc khi giải một bài toán hoá học

Vì vậy để nâng cao chất lượng học môn Hoá học mỗi học sinh cần phải tích cực chủ động học tập song bên cạnh đó giáo viên phải đóng vai trò quan trọng, giáo viên phải cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến thức cơ bản từ đó học sinh sẽ khai thác kiến thức đó vào những vấn đề cụ thể Đặc biệt là phương pháp giải các dạng toán hoá học vì chỉ nắm được phương pháp giải, học sinh mới có thể chủ động trước các dạng toán

Ng-êi thùc hiÖn: Tèng Duy ViÖt

Nhận thức được vấn đề này nên tôi đã đi sâu vào nghiên cứu để đưa ra một số phương pháp giải phù hợp với từng dạng toán hoá học Xây dựng và đưa ra các dạng toán hoá học thường gặp để các em học sinh có một tư liệu học tập và không bị lúng túng trước các bài toán hoá học, đồng thời cũng là một cẩm nang để các đồng nghiệp có thể sử dụng làm tư liệu trong quá trình giảng dạy để mức độ nhận thức của học sinh ngày một nâng cao

II Nhiệm vụ đề tài

Chương trình Hoá học THCS ngoài nhiệm vụ hình thành ở học sinh những kiến thức hoá học cơ bản thì việc bồi dưỡng các kỹ năng: năng lực nhận thức cho học sinh là một nhiệm vụ không kém phần quan trọng

Căn cứ vào yêu cầu, nhiệm vụ đó và dựa vào kinh nghiệm giảng dạy Hoá học ở trường THCS trong đề tài này tôi xin được đưa ra một số phương pháp giúp học sinh giải nhanh các bài toán hoá học ở trường THCS

III Phương pháp nghiên cứu đề tài

Để nghiên cứu và hoàn thành đề tài này tôi đã

sử dụng các phương pháp sau:

- Phương pháp thực nghiệm

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu

IV Tài liệu nghiên cứu

- Sách giáo khoa Hoá học 8, 9 hiện hành

- Bài tập chọn lọc Hoá học (Vũ Tá Bình)

- Tuyển tập các bài toán Hoá học (Nhà xuất bản Đại học Sư Phạm)

- Hoá học chọn lọc (Đào Hữu Vinh)

B Giải quyết vấn đề

I Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu

Trong chương trình THCS nói chung và bộ môn Hoá học nói riêng, mục tiêu đặt ra là không chỉ truyền đạt cho học sinh kiến thức theo yêu cầu mà phải hình thành ở các em những kiến thức tổng quát để

từ đó các em có thể vận dụng trong mọi trường hợp, các em có thể giải quyết được những vấn đề đặt ra

Vì lẽ đó mà mỗi giáo viên cần truyền đạt cho học sinh các phương pháp, để từ những phương pháp được học các em vận dụng vào những vấn đề cụ thể

Mặt khác đối với môn Hoá học nếu không giải được các bài toán hoá học thì các em cũng sẽ không nắm được kiến thức về lý thuyết một cách cụ thể,

về bài tập để củng cố lý thuyết Chính vì điều đó

mà vấn đề đặt ra ở đây là phải truyền đạt cho các

em một cách đầy đủ và có hệ thống các phương pháp giải toán hoá học, vì các bài toán cũng là thước

đo mức độ hiểu bài và trình độ tư duy của học sinh

Vậy làm thế nào để định hướng được cách giải một bài tập hoá học?

Khó khăn lớn nhất của học sinh khi giải một bài tập hoá học là không định hướng được cách giải, nghĩa là chưa xác định được mối liên hệ giữa cái đã cho(giả thiết) và cái cần tìm(kết luận) Khác với bài tập toán học, trong bài tập hoá học người ta thường biểu diễn mối liên hệ giữa các chất bằng phản ứng hoá học và kèm theo các thao tác thí nghiệm như lọc kết tủa, nung nóng đến khối lượng không đổi, cho từ từ chất A vào chất B, lấy lượng dư chất A, cho kết tủa tan hoàn toàn trong axit hay trong bazơ

Kết quả qua các lần kiểm tra của học sinh khối 9 bằng các câu hỏi như sau và yêu cầu các em giải để tìm ra kết quả, thì kết quả đạt được là:

Năm học 2006 – 2007: Khi được phân công dạy học ở lớp 9a tôi đã tiến hành công việc ôn tập và kiểm tra khảo sát ở lớp 9a với 30 em thì kết quả đạt được như sau:

Giỏi Khá TB Yếu

1 Cho một luồng khí

clo dư tác dụng

với 9,2g kim loại

sinh ra 23,4g muối

kim loại hoá trị

I Hãy xác định

10% 23,33% 40% 26,67%

Ng-êi thùc hiÖn: Tèng Duy ViÖt

kim loại hoá trị I

và muối kim loại

đó

2 Nhúng một thanh

sắt nặng 8 gam vào

500 ml dung dịch

CuSO4 2M Sau một

thời gian lấy lá

sắt ra cân lại

thấy nặng 8,8 gam

Xem thể tích dung

dịch không thay

đổi thì nồng độ

mol/lit của CuSO4

trong dung dịch

sau phản ứng là

bao nhiêu?

10% 20% 43,33% 26,67%

Như vậy để có một cách giải bài tập hoá học hay

và dễ hiểu thì trước hết người giải phải nắm vững

lý thuyết hoá học cơ bản ở cả ba mức độ của tư duy

là hiểu, nhớ và vận dụng Lý thuyết hoá học sẽ giúp chúng ta hiểu được nội dung bài tập hoá học một cách rõ ràng và xác định được chính xác mối liên hệ cơ bản giữa giả thiết và kết luận Sau khi làm được việc này ta chỉ cần sử dụng một số phương pháp giải toán hoá thông thường là có thể giải được bất kỳ bài tập hoá học nào mong muốn Ngay từ bây giờ, chắc vẫn còn chưa muộn, chúng ta nên dành một ít thời gian mỗi ngày vào để ôn luyện lý thuyết trước lúc giải các bài tập hoá học

Qua những luận điểm nêu trên tôi thấy phương pháp giải toán hoá học thực sự là cần thiết đối với học sinh bậc THCS nói riêng và học sinh phổ thông nói chung

II Nội dung

1 Những yêu cầu chung về phương pháp giải toán Hoá học

Khi giải bài toán Hoá học cần phải chú ý không những chỉ mặt tính toán mà phải chú ý đến bản chất Hoá học của bài toán Hoá học nghiên cứu về chất

và những biến đổi của chất Chất và sự biến đổi của chất được xem xét cả về mặt định tính cũng như

định lượng Bởi vậy, giải bài toán Hoá học bao gồm

2 phần: Phần Hoá học và phần toán học

Thiếu hiểu biết đúng về mặt Hoá học thì không thể giải đúng được bài toán Hoá học Do đó, sự thống nhất giữa hai mặt định tính và định lượng của các hiện tượng Hoá học là cơ sở phương pháp luận việc giải bất kỳ một bài toán Hoá học nào Kinh nghiệm đã chỉ rõ rằng, không ít học sinh khi giải toán Hoá học chỉ tập trung chú ý vào mặt tính toán, ít chú ý đến phân tích nội dung Hoá học, dẫn dến tình trạng tính toán dài dòng, đôi khi dẫn đến những kết quả phi lý

Có thể nêu lên các bước chung sau đây cho việc giải một bài toán Hoá học

Bước 1:

- Đọc kỹ đầu bài, có thể phải đọc đi đọc lại

để nắm vững các dữ kiện của bài toán Hoá học Những điều đã biết, những điều cần phải tìm lời giải

- Ghi vắn tắt đầu bài toán làm 2 phần riêng biệt trên trang giấy hoặc phía trái, phía phải hoặc phần trên, phần dưới theo sơ đồ: Phía trái hoặc phần trên ghi những điều đã biết, phía phải hoặc phần dưới ghi những điều cần tìm Những điều chưa biết cần tìm phải đánh dấu hỏi

Trong phần ghi tóm tắt cần phải triệt để sử dụng các ký hiệu, công thức và phương trình Hoá học sao cho nhanh chóng, tiết kiệm thời gian và dễ dàng theo dõi để tìm ra các mối liên quan cần thiết cho việc tìm kiếm cách giải

Bước 2: Phân tích kỹ bài toán để tìm ra 2 nội

dung đâu là nội dung Hoá học đâu là nội dung toán học Đối với nội dung Hoá học thì cần sử dụng các kiến thức nào, công thức hay phương trình Hoá học (PTHH) Đối với nội dung toán học thì cần phải sử dụng các kiến thức về số học hay đại số

Bước 3: Suy nghĩ tìm ra phương pháp giải bài

toán Trước hết cần phân tích xem bài toán thuộc dạng nào, tức là quy về các dạng quen biết, đã được học cách giải, thông thường khi giải một bài toán Hoá học cần phải phân tích kỹ mặt định tính sau đó mới bắt tay vào việc tính toán Chỉ khi nào

Ng-êi thùc hiÖn: Tèng Duy ViÖt

mặt Hoá học đã được hiểu rõ mới được chuyển sang tính toán

Khi giải các bài tập về công thức Hoá học (CTHH) thì phải vận dụng các kiến thức về cấu tạo chất và định luật thành phần không đổi của chất Khi giải các bài tập về PTHH thì cần phải nhớ lại các khái niệm về PTHH, Viết đúng, cân bằng đúng phương trình và vận dụng định luật bảo toàn khối lượng các chất trong tính toán Khi cần tính toán định lượng về chất thì phải nhớ lại các kiến thức về khối lượng phân tử, khối lượng nguyên

tử, mol, khối lượng mol, thể tích mol, số Avogađrô Sau khi đã nắm vững, hiểu rõ và giải được phần Hoá học thì việc chuyển sang phần tính toán đối với học sinh sẽ không có khó khăn gì

Bước 4: Tìm lời giải bằng cách tính toán Toán

học Bước này đòi hỏi vận dụng kỹ năng tính toán

cụ thể, cũng có thể kèm theo thực nghiệm nếu bài toán đòi hỏi

Bước 5: Kiểm tra kết quả tính toán, đối chiếu

với lời giải (đáp án) với yêu cầu của câu hỏi bài toán Biện luận và khẳng định đáp án

Có thể sơ đồ hoá các bước giải bài toán Hoá học như sau:

ơ

Đề bài toán

Ghi

tóm

tắt

dữ

kiện

bài

toán

Nghiên cứu kỹ bài toán

Phân tích đề bài

toán

Phần giải

về Hoá học

Chọn phương

pháp giải

Giải bài

toán (tính

toán)

Lời giải (đáp án)

Phần giải bằng tính

2 Một số phương pháp giúp học sinh giải nhanh các bài toán Hoá học thường gặp ở trường THCS

 Gồm các phương pháp

Phương pháp 1: áp dụng định luật bảo toàn nguyên

tố và khối lượng

Phương pháp 2: dựa vào sự tăng, giảm khối lượng Phương pháp 3: Chuyển bài toán hỗn hợp thành bài toán chất tương đương

 Nội dung cụ thể

1/ Phương pháp 1: áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố và khối lượng

Nguyên tắc: Trong phản ứng hoá học, các nguyên tố

và khối lượng của chúng được bảo toàn

Từ đó suy ra:

+ Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các chất tạo thành

+ Tổng khối lượng các chất trước phản ứng bằng tổng khối lượng các chất sau phản ứng

Phạm vi áp dụng: Trong các bài toán xảy ra nhiều

phản ứng, lúc này đôi khi không cần thiết phải viết các phương trình phản ứng và chỉ cần lập sơ

đồ phản ứng để thấy mối quan hệ tỉ lệ mol giữa các chất cần xác định và những chất mà đề cho

Bài 1 Cho một luồng khí clo dư tác dụng với 9,2g kim loại sinh ra 23,4g muối kim loại hoá trị I Hãy xác định kim loại hoá trị I và muối kim loại

đó

Hướng dẫn giải:

Đặt M là KHHH của kim loại hoá trị I

Ng-êi thùc hiÖn: Tèng Duy ViÖt

PTHH: 2M + Cl2   2MCl

2M(g) (2M +

71)g

9,2g

23,4g

ta có: 23,4 x 2M = 9,2(2M + 71)

suy ra: M = 23

Kim loại có khối lượng nguyên tử bằng 23 là Na

Vậy muối thu được là: NaCl

Bài 2: Hoà tan hoàn toàn 3,22g hỗn hợp X gồm Fe,

Mg và Zn bằng một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4

loãng, thu được 1,344 lit hiđro (ở đktc) và dung

dịch chứa m gam muối Tính m?

Hướng dẫn giải:

PTHH chung: M + H2SO4   MSO4 + H2

nH

2 SO4 = nH

4 , 22

344 ,

1 = 0,06 mol

áp dụng định luật BTKL ta có:

mMuối = mX + m H

2 SO4- m H

2 = 3,22 + 98 * 0,06 - 2 * 0,06 = 8,98g

Bài 3: Có 2 lá sắt khối lượng bằng nhau và bằng

11,2g Một lá cho tác dụng hết với khí clo, một lá

ngâm trong dung dịch HCl dư Tính khối lượng sắt

clorua thu được

Hướng dẫn giải:

PTHH:

2Fe + 3Cl2   2FeCl3 (1)

Fe + 2HCl   FeCl2 + H2 (2)

Theo phương trình (1,2) ta có:

nFeCl

56

2 ,

11 = 0,2mol

nFeCl

2 = nFe =

56

2 ,

11 = 0,2mol

Số mol muối thu được ở hai phản ứng trên bằng

nhau nhưng khối lượng mol phân tử của FeCl3 lớn

hơn nên khối lượng lớn hơn

mFeCl

2= 127 * 0,2 = 25,4g mFeCl

3= 162,5 * 0,2 = 32,5g

2/ Phương pháp 2: dựa vào sự tăng, giảm khối lượng

Nguyên tắc: So sánh khối lượng của chất cần xác

định với chất mà giả thiết cho biết lượng của nó,

để từ khối lượng tăng hay giảm này, kết hợp với quan hệ tỉ lệ mol giữa 2 chất này mà giải quyết yêu cầu đặt ra

Phạm vị sử dụng: Đối với các bài toán phản ứng xảy

ra thuộc phản ứng phân huỷ, phản ứng giữa kim loại mạnh, không tan trong nước đẩy kim loại yếu ra khỏi dung dịch muối phản ứng, Đặc biệt khi chưa biết rõ phản ứng xảy ra là hoàn toàn hay không thì việc sử dụng phương pháp này càng đơn giản hoá các bài toán hơn

Bài 1: Nhúng một thanh sắt và một thanh kẽm vào cùng một cốc chứa 500 ml dung dịch CuSO4 Sau một thời gian lấy hai thanh kim loại ra khỏi cốc thì mỗi thanh có thêm Cu bám vào, khối lượng dung dịch trong cốc bị giảm mất 0,22g Trong dung dịch sau phản ứng, nồng độ mol của ZnSO4 gấp 2,5 lần nồng

độ mol của FeSO4 Thêm dung dịch NaOH dư vào cốc, lọc lấy kết tủa rồi nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi , thu được 14,5g chất rắn Số gam

Cu bám trên mỗi thanh kim loại và nồng độ mol của dung dịch CuSO4 ban đầu là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải: PTHH

Fe + CuSO4   FeSO4 + Cu ( 1 )

Zn + CuSO4   ZnSO4 + Cu ( 2 )

Gọi a là số mol của FeSO4

Vì thể tích dung dịch xem như không thay đổi Do

đó tỉ lệ về nồng độ mol của các chất trong dung dịch cũng chính là tỉ lệ về số mol

Theo bài ra: CM (ZnSO

4 ) = 2,5 CM (FeSO

4 ) Nên ta có:

nZnSO

4= 2,5 nFeSO

4

Khối lượng thanh sắt tăng: (64 - 56)a = 8a (g)

Khối lượng thanh kẽm giảm: (65 - 64)2,5a = 2,5a (g)

Khối lượng của hai thanh kim loại tăng: 8a - 2,5a

= 5,5a (g)

Mà thực tế bài cho là: 0,22g

Ta có: 5,5a = 0,22  a = 0,04 (mol)

Ng-êi thùc hiÖn: Tèng Duy ViÖt

Vậy khối lượng Cu bám trên thanh sắt là: 64 * 0,04

= 2,56 (g)

và khối lượng Cu bám trên thanh kẽm là: 64 * 2,5 *

0,04 = 6,4 (g)

Dung dịch sau phản ứng 1 và 2 có: FeSO4, ZnSO4 và

CuSO4 (nếu có)

Ta có sơ đồ phản ứng:

NaOH dư t0, kk

FeSO4   Fe(OH)2  

2

a a

2

a (mol)

mFe

2 O3 = 160 x 0,04 x

2

a

= 3,2 (g)

NaOH dư t0

CuSO4   Cu(OH)2   CuO

b b b

(mol)

mCuO = 80b = 14,5 - 3,2 = 11,3 (g)  b = 0,14125

(mol)

Vậy  nCuSO

4 ban đầu = a + 2,5a + b = 0,28125 (mol)

 CM CuSO

4 =

5 , 0

28125 , 0

= 0,5625 M

Bài 2: Nhúng một thanh sắt nặng 8 gam vào 500 ml

dung dịch CuSO4 2M Sau một thời gian lấy lá sắt

ra cân lại thấy nặng 8,8 gam Xem thể tích dung

dịch không thay đổi thì nồng độ mol/lit của CuSO4

trong dung dịch sau phản ứng là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

Số mol CuSO4 ban đầu là: 0,5 x 2 = 1 (mol)

PTHH

Fe + CuSO4   FeSO4 + Cu ( 1 )

1 mol

56g 64g

làm thanh sắt tăng thêm 64 - 56 = 8 gam

Mà theo bài cho, ta thấy khối lượng thanh

sắt tăng là: 8,8 - 8 = 0,8 gam