SKKN -HOA HOC 2008

Mà cái khó của học sinh đối với môn Hoá học chính là bài tập, học sinhthờng rất lúng túng đối với các bài tập Hoá học, sự đa dạng của bài tập Hoáhọc thờng đẩy học sinh vào 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 Chơng trình Hoá học THCS có nhiệm vụ cung cấp chohọc sinh hệ thống kiến thức cơ bản, phổ thông và thói quen làm việc khoahọc Góp phần hình thành ở học sinh các năng lực nhận thức, năng lực hành

động và các phẩm chất, nhân cách mà mục tiêu giáo dục đã đề ra

Để đạt đợc mục đích trên hệ thống bài tập giữ vị trí và vai trò to lớntrong việc dạy và học hóa học ở trờng THPT nói chung và trờng THCS nóiriêng

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

Học sinh tiếp thu môn Hoá học rất chậm, dù rằng đây là môn học cònmới đối với các em vì đến lớp 8 các em mới đợc làm quen Nhng không phảivì 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 đốivới môn Hoá học về những năm học sau

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

Đã thế, nhiều giáo viên vẫn không nhận thấy những yếu điểm này củahọc 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 lợng học môn Hoá học mỗi học sinh cần phảitích 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

để học sinh sẽ khai thác kiến thức đó vào những vấn đề cụ thể Đặc biệt làphơng pháp giải các dạng toán hoá học vì chỉ nắm đợc phơng pháp giải, họcsinh mới có thể chủ động trớc các dạng toán

Nhận thức đợc vấn đề này nên tôi đã đi sâu vào nghiên cứu để đa ra cácphơng pháp giải phù hợp với từng dạng toán hoá học Xây dựng và đa ra cácdạng toán hoá học thờng gặp để các em học sinh có một t liệu học tập vàkhông bị lúng túng trớc các bài toán hoá học làm cho mức độ nhận thức củahọc sinh ngày một nâng cao

II Nhiệm vụ đề tài:

Chơng trình Hoá học THCS ngoài nhiệm vụ hình thành ở học sinhnhững kiến thức hoá học cơ bản thì việc bồi dỡng các kỹ năng: năng lực tduy, năng lực nhận thức cho học sinh là một nhiệm vụ không kém phần quantrọng

Căn cứ vào yêu cầu, nhiệm vụ đó và dựa vào kinh nghiệm giảng dạyHoá học ở trờng THCS trong đề tài này tôi xin đợc đa ra một số phơng phápgiải các dạng toán hoá học ở trờng THCS

III Phơng pháp nghiên cứu đề tài:

Để nghiên cứu và hoàn thành đề tài này tôi đã sử dụng các phơng phápsau:

- Phơng pháp thực nghiệm

- Phơng pháp nghiên cứu tài liệu

- Phơng pháp phân tích, tổng hợp, khái quát hóa vấn đề

- Phơng pháp quy nạp, Phơng pháp diễn dịch

- phơng pháp so sánh, đối chiếu

B Giải quyết vấn đề:

I Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu:

1 Trong chơng 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 cóthể vận dụng trong mọi trờng hợp, các em có thể giải quyết đợc những vấn đề

đặt ra

Vì lẽ đó mà mỗi giáo viên cần truyền đạt cho học sinh các phơng pháp,

để từ những phơng pháp đợc học các em vận dụng vào những vấn đề cụ thể.Mặt khác đối với môn Hoá học nếu không giải đợc các bài toán hoá họcthì các em cũng sẽ không nắm đợc kiến thức về lý thuyết một cách cụ thể, vềbài tập để củng cố lý thuyết Chính vì điều đó mà vấn đề đặt ra ở đây là phảitruyền đạt cho các em một cách đầy đủ và có hệ thống các phơng pháp giảitoán hoá học, vì các bài toán cũng là thớc đo mức độ hiểu bài và trình độ tduy của học sinh

Nh vậy qua những luận điểm nêu trên tôi thấy phơng pháp giải toán hoáhọc thực sự là cần thiết đối với học sinh bậc THCS nói riêng và học sinh phổthông nói chung

2 Một số hớng dẫn chung và sơ đồ tổng quát để giải một bài toán hóa

học

(2.1) Ba bớc cơ bản để giải một bài toán hóa học sơ cấp.

B

ớc 1 : Chuyển giả thiết không cơ bản (GTKCB) (thờng là: chất không

nguyên chất, dung dịch có nồng độ xác định, nguyên liệu lẫn tạp chất, khí ở

điều kiện không tiêu chuẩn…) về giả thiết cơ bản (BTCB) (là chất nguyênchất, khí ở ĐKTC…) bằng công thức thực nghiệm (CT) và định nghĩa (ĐN)

B

ớc 2 : Từ giả thiết cơ bản tìm kết luận cơ bản (là chất nguyên chất) bằng

cách áp dụng tính chất của các phơng trình phản ứng

B

ớc 3 : Từ (KLCB) áp dụng công thức và định nghĩa để suy ra kết luận không

cơ bản (KLKCB) (thờng là chất không nguyên chất, dung dịch có nồng độxác định, hiệu suất phản ứng H< 100%, khí ở điều kiện không tiêu chuẩn,…)theo yêu cầu của đề bài

Sơ đồ giải toán hóa học tổng quát

(2.2) Các yêu cầu bắt buộc để giải thành thạo bài toán hóa học

(2.2.a) Yêu cầu 1: Phải lập đợc các phơng trình hóa học của các phản ứngxẩy ra từ đó viết đợc các phơng trình tỉ lệ số mol

(2.2.b) Nắm vững các kỉ năng sử dụng quy tắc tam suất (tỉ lệ thuận) và cáchtính số mol:

* Quy tắc tam suất: (nhân chéo, chia ngang) áp dụng cho hai lợng chất A, Btrong một phơng trình phản ứng

A B

g → dm3(đktc)

Kg → m3(đktc)

A BMol→ l(đktc)Mol → l(đktc)

A Bl(đktc) → gl(đktc) → g

A B

g → gl(đktc)→l(đktc)

* Nên chọn số mol làm căn bản tính toán, để giải toán hóa học đợc gọn, kếtquả chính xác, dễ kiểm tra lại

- Khái niệm mol: Mol là lợng chất chứa 6.1023 nguyên tử hoặc phân tử củachất đó.(6.1023 gọi là số Avogadro) (SGK-Hóa học 8-NXB giáo dục-2004)

Nếu cho V (lit) khí A ở đktc n A =

4 , 22

V

Nếu cho V (lit) khí A ở t (oC), P (atm) n

A =

T R

V P

.

.

=

) 273 (

4 , 22

273

t

V P

+

Nếu cho V (l) dung dịch A (CM, d) nA = V.CM

Nếu cho m(g) cho dung dịch A(CM,d) nA =

1000

100

100

%

- Khối lợng chất tan (mct) và khối lợng dung dịch (mdd) phải có cùng đơn

vị về khối lợng

- Trong một dung dịch: mdd = mct + mdm

- Khi hòa tan chất tan vào nớc hoặc khi trộn lẫn hai dung dịch với nhau

mà có phản ứng xẩy ra thì phải xác định lại thành phần của dung dịchsau phản ứng và loại trừ lợng các khí thoát ra hay lợng kết tủa xuấthiện trong phản ứng ra khỏi dung dịch:

mdd sau = mdd trớc - m↓ ↑

- Đa số các chất khi hòa tan vào nớc thì khối lợng chất tan (mct) không

đổi, chẳng hạn nh NaCl, HCl… nhng cũng có những chất khi hòa tanvào nớc thì lợng chất tan (mct) thu đợc giảm (ví dụ hòa tan a gamCuSO4.5H2O vào nớc) hoặc tăng (đối với trờng hợp chất đem hòa tantác dụng với nớc, ví dụ hòa tan a gam SO3 vào nớc thì do SO3 + H2O->

ví dụ: Hòa tan a gam tinh thể CuSO4.5H2O vào b gam dung dịch CuSO4 C%

- Khi một dung dịch có nhiều chất tan (dung dịch hỗn hợp) thì lợng mct

đợc tính riêng cho từng chất, còn mdd là chung cho tất cả các chất

Ví dụ: Hòa tan 10gam NaCl và 40 gam KNO3 vào 200gam nớc Tính nồng độphần trăm của mỗi muối

Giải:

Mdd = 10+40+200=250 gamC%(dd NaCl)= 100

(2.3) Các bớc trình bày giải bài toán tính theo PTHH thờng theo trình tự sau:

- Từ các đại lợng(thể tích đktc, khối lợng) quy đổi thành số mol các chất

- Đặt ẩn số cần tìm (với toán hỗn hợp nên đặt số mol chất thành phần làm ẩnsố)

- Phơng pháp giải bài tập: Lợng hai chất tham gia phản ứng

- Phơng pháp bảo toàn khối lợng

- Phơng pháp tăng giảm khối lợng

- Phơng pháp ghép ẩn số

- Phơng pháp đờng chéo

- Phơng pháp đồ thị

* Nội dung cụ thể:

1 Phơng pháp giải bài tập: Lợng hai chất tham gia phản ứng.

Phơng pháp giải dạng bài tập này đợc thể hiện qua việc hớng dẫn giải ví dụsau:

Ví dụ 1: Bỏ 4,5 gam Al vào 100ml dung dịch H2SO4 0,5M

- Tính số mol của các chất theo bài ra cho : n Al =? n H2 SO4 =?

-Viết phơng trình phản ứng

-Tìm tỉ lệ số mol các chất theo phơng trình

-Lập tỉ lệ số mol của các chất :

n bài ra : n pt -> So sánh tỉ lệ số mol của 2cặp chất Nếu hiệu suất phản

ứng 100% thì có thể xẩy ra các trờng hợp sau:

+ Tỉ lệ số mol của 2 cặp chất bằng nhau thì cả 2 chất đều phản ứng hết, tính toán lợng sản phẩm tạo thành theo lợng chất nào cũng đợc.(1)

+ Tỉ lệ số mol của H 2 SO 4 > Tỉ lệ số mol của Al -> Al phản ứng hết,

H 2 SO 4 d , tính lợng sản phẩm và lợng H 2 SO 4 tham gia phản ứng theo ợng chất đã phản ứng hết (Al).(2)

l-+ Tỉ lệ số mol của Al > Tỉ lệ số mol của H 2 SO 4 -> ngợc lại trờng hợp (2).(3)

- Tính nồng độ mol của các chất trong dung dịch sau phản ứng-> Nếu

nh xẩy ra trờng hợp (2) , thì thực hiện tính lợng chất còn d sau khi phản ứng kết thúc và xác định lợng chất tạo thành sau phản ứng Còn trờng hợp (3) chỉ xác định lợng chất tạo thành sau phản ứng Sau đó, chuyển

về số mol và áp dụng công thức tính nồng độ.

HS : Sau khi nhận nội dung bài tập , phân tích đề bài và biết đợc hớng

giải quyết vấn đề Từ đó thực hiện các bớc giải và dần dần hình thành

đợc cách giải dạng bài tập này.

-Bài giải cụ thể:

Số mol của Al là: nAl = 5,4:27=0,2(mol)

Trong 100ml dung dịch H2SO4 có: n H2SO4 =0,1x 0,5= 0,05(mol)

Phơng trình phản ứng :

2Al + 3 H2SO4 —> Al2(SO4)3 + 3 H2

2mol 3mol 1mol 3mol

Tỉ lệ số mol của H2SO4 là:

b Số mol Al2(SO4)3 = n H 2 SO 4 : 3 = 0,05:3 = 0,017(mol)

Nồng độ mol của dung dịch Al2(SO4)3 là:

CM =0,017: 0,1=0,17M

2 Phơng pháp bảo toàn khối lợng:

Nguyên tắc: Dựa vào định luật bảo toàn khối lợng: “Trong một phảnứng hóa học, tổng khối lợng của các chất sản phẩm bằng tổng khối lợng củacác chất tham gia phản ứng”

Ví dụ 1 : Hòa tan 10 gam hỗn hợp hai muối cacbonat kim loại hóa trị II

và III bằng dung dịch HCl ta thu đợc dung dịch A và 0,672 lít khí bay ra(đktc) Hỏi cô cạn dung dịch A thì thu đợc bao nhiêu gam muối khan?

672 , 0

2 = =

Theo phơng trình phản ứng 1 và 2 ta thấy :

mol n

Theo định luật bảo toàn khối lợng ta có:

10 + 2,19 = a + 44 0,03 + 18 0,03 => a = 10,33 gam

Ví dụ 2: Cho 7,8 gam hỗn hợp kim loại Al và Mg tác dụng với HCl thu

đợc 8,96 lít H2 (ở đktc) Hỏi khi cô cạn dung dịch thu đợc bao nhiêu gammuối khan

Bài giải: Ta có phơng trình phản ứng nh sau:

Mg + 2HCl -> MgCl2 + H2↑

2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2↑

Số mol H2 thu đợc là:

mol

n H 0 , 4

4 , 22

96 , 8

2 = =

Theo (1, 2) ta thấy số mol gấp 2 lần số mol H2

Nên: Số mol tham gia phản ứng là:

nHCl = 2 0,4 = 0,8 mol

Số mol (số mol nguyên tử) tạo ra muối cũng chính bằng số mol HClbằng 0,8 mol Vậy khối lợng Clo tham gia phản ứng:

mCl = 35,5 0,8 = 28,4 gamVậy khối lợng muối khan thu đợc là:

7,8 + 28,4 = 36,2 gam

3 Phơng pháp tăng giảm khối lợng:

- Nguyên tắc: Dựa vào sự tăng giảm khối lợng khi chuyển một mol chất

A thành một hoặc nhiều mol chất B (có thể qua các giai đoạn trung gian) ta

dề dàng tìm đợc số mol của các chất hoặc ngợc lại

Phơng pháp này thờng sử dụng để giải bài toán hoá học mà trong chơngtrình phản ứng có những nguyên tố hoá học dới dạng ẩn số

Ví dụ 1: Nội dung yêu cầu cũng nh ví dụ 1 ở mục II 2

Bài giải:

Vậy ta gọi hai kim loại có hoá trị II và III lần lợt là X và Y, ta có phản ứng:

XCO3 + 2HCl -> XCl2 + CO2 + H2O (1)Y2(CO3)3 + 6HCl -> 2YCl3 + 3CO2 + 3H2O (2)

Số mol chất khí tạo ra ở (1) và (2) là:

4 , 22

672 , 0

3 g

m CO = m Cl = 71g)

Số mol khí CO2 bay ra là 0,03 mol do đó khối lợng muối khan tăng lên:11x 0,03 = 0,33 (gam)

Vậy khối lợng muối khan thu đợc sau khi cô cạn dung dịch.

m (muối khan) = 10 + 0,33 = 10,33 (gam)

Ví dụ 2:

Nhúng một thanh nhôm nặng 50 gam vào 400 ml dung dịchCuSO40,5M Sau một thời gian, lấy thanh Al ra cân nặng 51,38 gam Tínhkhối lợng Cu thoát ra và nồng độ các chất trong dung dịch sau phản ứng, giả

= 0,025M

CM (CuSO4 d) =

400

1000 ).

3 01 , 0 4 , 0 5 , 0

Ngoài ra có thể tính khối lợng Cu thoát ra nh sau:

Theo phơng trình phản ứng: Cứ 54 gam Al phản ứng thì tạo thành 192 gam

Cu, nghĩa là khối lợng nhôm tăng 192-54= 138 gam Theo bài toán khối lợngnhôm tăng 51,38-50=1,38gam

Vậy khối lợng Cu thoát ra bằng: 1,38138.192 = 1,92 gam

Có thể nói hai phơng pháp “ Bảo toàn khối lợng” và Phơng pháp “ Tăng giảmkhối lợng là hai “anh em sinh đôi” vì nếu một bài toán giải đợc phơng phápnày thì cũng giải đợc theo phơng pháp kia Tuy nhiên, tùy từng bài tập màphơng pháp này hay phơng pháp kia sẽ a việt hơn Sử dụng hai phơng phápnày một cách đúng chỗ chúng ta sẽ có một lời giải đẹp, dễ hiểu, đơn giản vớiquỹ thời gian ngắn nhất Đây là hai phơng pháp hay nhất thờng đợc dùng đểvô hiệu hóa tính phức tạp của nhiều bài toán vô cơ cũng nh hữu cơ

4 Phơng pháp ghép ẩn số:

Bài toán 1: (Tơng tự nh ví dụ 1 ở mục II.2)

Hoà tan hỗn hợp 20 gam hai muối cacbonnat kim loại hoá trị I và IIbằng dung dịch HCl d thu đợc dung dịch M và 4,48 lít CO2 (ở đktc) tính khốilợng muốn tạo thành trong dung dịch M

Ngoài cách giải nh ở hai mục trên ta có thể giải bài toán này theo

48 , 4

3 = =

Gọi a và b lần lợt là số mol của A2CO3 và BCO3 ta đợc phơng trình đại

số sau:

(2A + 60)a + (B + 60)b = 20 (3)Theo phơng trình phản ứng (1) số mol ACL thu đợc 2a (mol)

Theo phơng trình phản ứng (2) số mol BCl2 thu đợc là b (mol)

Nếu gọi số muối khan thu đợc là x ta có phơng trình:

(A + 35.5) 2a + (B + 71)6 = x (4)Cũng theo phản ứng (1, 2) ta có:

a + b = n CO2 = 0 , 2 (mol) (5)

Từ phơng trình (3, 4) (Lấy phơng trình (4) trừ (5)) ta đợc:

11 (a + b) = x - 20 (6)Thay a + b từ (5) vào (6) ta đợc:

11 0,2 = x - 20

=> x = 22,2 gam

Bài toán 2: Hoà tan hoàn toàn 5 gam hỗn hợp 2 kim loại bằng dung

dịch HCl thu đợc dung dịch A và khí B, cô cạn dung dịch A thu đợc 5,71gam muối khan Tính thể tích khí B ở đktc

Bài giải: Gọi X, Y là các kim loại; m, n là hoá trị, x, y là số mol tơng

ứng, số nguyên tử khối là P, Q ta có:

2X + 2n HCl => 2XCln = nH2↑ (I)2Y + 2m HCl -> 2Y Clm + mH2↑ (II)

Ta có: xP + y Q = 5 (1)

X (P + 35,5n) + Y (Q + 35,5m) = 5,71 (2)Lấy phơng trình (2) trừ phơng trình (1) ta có:

71 ,

5 Phơng pháp đờng chéo:

Một bài toán thờng có nhiều cách giải nhng nếu bài toán nào có thể sửdụng đợc phơng pháp đờng chéo để giải thì sẽ làm bài toán đơn giản hơn rấtnhiều

Bài toán 1: Cần bao nhiêu gam tinh thể CuSO4 5H2O hoà vào bao

nhiêu gam dung dịch CuSO4 4% để điều chế đợc 500 gam dung dịch CuSO48%

Bài giải: Giải Bằng phơng pháp thông thờng:

Khối lợng CuSO4 có trong 500g dung dịch bằng:

gam

100

8 500

160

500 ( 4

4 ).

500 ( 250

) 160 (

+ Giải theo phơng pháp đờng chéo:

Gọi x là số gam tinh thể CuSO4 5 H2O cần lấy và (500 - x) là số gamdung dịch cần lấy ta có sơ đồ đờng chéo nh sau:

Bài toán 2: Trộn 500gam dung dịch NaOH 3% với 300 gam dung dịch

NaOH 10% thì thu đợc dung dịch có nồng độ bao nhiêu%

Bài giải: Ta có sơ đồ đờng chéo:

=>

3

10 300

Giải ra ta đợc: C = 5,625%

Vậy dung dịch thu đợc có nồng độ 5,625%

Bài toán 3: Cần trộn 2 dung dịch NaOH % và dung dịch NaOH 10%

theo tỷ lệ khối lợng bao nhiêu để thu đợc dung dịch NaOH 8%

Bài giải: Gọi m1; m2 lần lợt là khối lợng của các dung dịch cần lấy Ta

có sơ đồ đờng chéo sau:

Vậy tỷ lệ khối lợng cần lấy là:

 52

2

1 =

m m

có d Có thể vận dụng phơng pháp này trong hoá học ở các trờng hợp chủ yếusau:

- Thổi khí CO2 vào dung dịch chứa hiđroxit của kim loại phân nhómchính nhóm II

- Rót từ từ dung dịch kiềm đến d vào dung dịch muối nhôm hoặc muối kẽm

- Rót từ từ dung dịch axit đến d vào dung dịch muối có chứa anion AlO2hoặc ZnO22-

-Ta xem xét phơng pháp giải một số bài tập dựa trên cơ sở đó thông qua một

số ví dụ sau

Các ví dụ

Ví dụ 1 : Cho 10 lít (đktc) hỗn hợp A gồm N2 và CO2 ở đktc vào 2 lít

dung dịch Ca(OH)2 0,02 M thì thu đợc 1 gam kết tủa

Tính % CO2 trong hỗn hợp A theo thể tích

Lời giải

* Phơng pháp tự luận:

Phơng trình hoá học của những phản ứng lần lợt xảy ra nh sau:

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O (1)