Xây dựng và tuyển chọn bài tập về cân bằng tạo phức trong dung dịch dùng bồi dưỡng học sinh giỏi

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓATRƯỜNG THPT TĨNH GIA 2 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÊN ĐỀ TÀI XÂY DỰNG VÀ TUYỂN CHỌN BÀI TẬP VỀ CÂN BẰNG TẠO PHỨC TRONG DUNG DỊCH DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC... Thực trạ

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA

TRƯỜNG THPT TĨNH GIA 2

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

TÊN ĐỀ TÀI XÂY DỰNG VÀ TUYỂN CHỌN BÀI TẬP VỀ CÂN BẰNG TẠO PHỨC TRONG DUNG DỊCH DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC

đktc Điều kiện tiêu chuẩn

ĐLTDKL Định luật tác dụng khối lượng

2.2 Thực trạng của việc bồi dưỡng học sinh giỏi phần bài tập về cân

bằng tạo phức trong dung dịch

2

2 4 Hiệu quả của việc sử dụng bài tập về cân bằng tạo phức trong dung

dịch

13

Tài liệu tham khảo

Phần 1 MỞ ĐẦU 1.1 Lí do chọn đề tài

Truyền thống từ ngàn xưa cha ông chúng ta đã rất coi trọng nhân tài, từcác cuộc thi hương, thi hội, thi đình rồi tuyển chọn bảng nhãn thám hoa Qua đó

đã phát hiện những nhân tài cho đất nước Câu nói: “Hiền tài là nguyên khí củaquốc gia” đã được khắc trên bia đá của Văn Miếu Quốc Tử Giám, thể hiện được

sự coi trọng nhân tài đối với sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước

Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ caothì truyền thống đó càng khẳng định được giá trị

Số lượng HSG các trường cũng là một trong những mặt để khẳng định uytín của giáo viên và vị thế của nhà trường Cho nên vấn đề này rất được các giáoviên quan tâm Việc tổng kết và đúc rút kinh nghiệm bồi dưỡng HSG là rất cầnthiết và mang tính thiết thực góp phần nâng cao chất lượng giáo dục Đã cónhiều tác giả với nhiều công trình về bồi dưỡng HSG hóa học phổ thông, tuynhiên hiện nay chưa có công trình độc lập nào nghiên cứu bài tập về cân bằngtạo phức trong dung dịch dùng bồi dưỡng HSG một cách có hệ thống

Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, tôi xin được trình bày kinh nghiệm của

mình trong viêc xây dựng:“ Xây dựng và tuyển chọn bài tập về cân bằng tạo

phức trong dung dịch” với mong muốn đây sẽ là tài liệu tham khảo có ích cho

đồng nghiệp trong việc thực hiện nhiệm vụ bồi dưỡng học sinh giỏi và giúp các

em học sinh đạt được ước mơ của mình

1.2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng, tuyển chọn các dạng bài tập về cân bằng tạo phức trong dung

dịch dùng bồi dưỡng HSG hóa học THPT.

1.3 Đối tượng nghiên cứu

Hệ thống lý thuyết, các dạng bài tập cho học sinh khá, giỏi phần cân bằngtạo phức trong dung dịch

1.4 Phương pháp nghiên cứu

1.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Nghiên cứu những văn kiện của Đảng, các chỉ thị của Bộ và Sở Giáo dục

và Đào tạo, các sách, bài báo, tạp chí đề thi HSG các năm của các tỉnh, đề thiHSG Quốc gia

Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc sử dụng bài tập theo hướng phát triển tưduy của HSG

Nghiên cứu nội dung SGK hóa học nâng cao THPT

1.4.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Điều tra thực trạng sử dụng bài tập trong dạy học vật lý ở một số trườngTHPT tại địa bàn huyện Tĩnh Gia

1.4.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm và thống kê toán học

Sử dụng phương pháp thống kê toán học nhằm xử lý số liệu thu được từ kếtquả thực nghiệm sư phạm Từ kết quả đó, sử dụng phương pháp tổng kết để rút

ra những kết luận về sự khác nhau trong kết quả học tập của hai nhóm thựcnghiệm và nhóm đối chứng

Phần 2 NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận

Trên thế giới việc phát hiện và bồi dưỡng HSG đã có từ rất lâu Ở TrungQuốc, từ đời nhà Đường, ở Mỹ HSG được quan tâm hàng đầu Nước Anhthành lập cả một Viện hàn lâm quốc gia dành cho HSG, ở Việt Nam, học sinhgiỏi chủ yếu được rèn luyện, học tập trong một lớp hoặc một trường học riêng,thường gọi là lớp chuyên, lớp năng khiếu hoặc trường chuyên hay đội tuyểnHSG của trường

Những phẩm chất và năng lực tư duy của một học sinh giỏi hoá học.Theo PGS.TS.Cao Cự Giác (Đại học Vinh): Một học sinh giỏi hóa học phải hội đủ “ba

có”: Có kiến thức cơ bản tốt, thể hiện nắm vững kiến thức cơ bản một cách sâusắc có hệ thống Có khả năng tư duy tốt và tính sáng tạo cao: trình bày và giảiquyết vấn đề một cách linh hoạt, rõ ràng, khoa học Có khả năng thực hành thínghiệm tốt: Hóa học là khoa học vừa lý thuyết vừa thực nghiệm, không thể táchrời lý thuyết với thực nghiệm Phải biết vận dụng lý thuyết để điều khiển thựcnghiệm và từ thực nghiệm kiểm tra các vấn đề của lý thuyết, hoàn thiện lýthuyết

2.2 Thực trạng của việc bồi dưỡng học sinh giỏi phần bài tập về cân bằng tạo phức trong dung dịch

Đây là một nội dung trong rất nhiều nội dung ôn thi HSG và học sinhthường cảm thấy lúng túng về phương pháp giải và cảm thấy khó

2.2.1 Thuận lợi

Bồi dưỡng học sinh giỏi là vấn đề được nhà trường hết sức quan tâm, các

em học sinh trong đội tuyển và diện học đội tuyển phần lớn là những em có ýthức tốt, có năng lực và đam mê môn học, được phụ huynh ủng hộ, bản thâncũng đã nhiều năm ôn thi đại học và học sinh giỏi

2.2.2 Khó khăn

Bài tập về cần bằng tạo phức trong dung dịch là những bài tập khó, ít tàiliệu viết sâu và đầy đủ, chiếm lượng câu hỏi không nhiều trong đề thi HSG.Kiến thức nền SGK không nhiều, ôn phần này gần như phải xây dựng lại hệthống kiến thức từ đầu

2.3 Bài tập về cân bằng tạo phức trong dung dịch

Dựa vào mục đích nội dung và phương pháp dạy học hóa học, cơ sở tâm lícủa học sinh, nội dung chương trình và đặc điểm của bộ môn hóa học có thểthiết kế bài học mới dựa vào bài tập gốc theo các nguyên tắc sau:

1 Nghịch đảo điều kiện và yêu cầu

2 Phức tạp hóa điều kiện

3 Phức tạp hóa cả điều kiện và yêu cầu

4 Ghép nội dung nhiều bài toán với nhau

Kiến thức nâng cao:

+ Sự tạo phức trong dung dịch và tính chất của các phức chất:

Các phức chất trong dung dịch được tạo thành do sự kết hợp của các phần

tử đơn giản, có khả năng tồn tại độc lập trong dung dịch Trong dung dịch cácphức chất phân li hoàn toàn thành ion phức và ion cầu ngoại

Độ bền của phức chất phụ thuộc vào bản chất của các ion trung tâm vàphối tử

Do độ bền của phức chất khá lớn nên nhiều tính chất của các dung dịchchứa ion kim loại bị thay đổi khi có mặt của các chất tạo phức Ví dụ dung dịch

Fe3+ có phản ứng axit do sự tạo thành phức hidroxo của ion Fe2+

+

K hoặc hằng số phân li của phức

[Y’] là tổng nồng độ cân bằng các dạng tồn tại của Y4- trừ phức MYn-4

Một số dạng câu hỏi và bài tập thường gặp:

Câu 1: Cd2+ tạo được phức chất với NH3

3

2 3

+ Ta phải tổng hợp quá trình tạo phức với quá trình trên và xác định hằng

số cân bằng K dựa vào đó đánh giá xem phức có bị phân hủy không?

Ta lại có:

AgNH 3 +

+ H 3 O + ƒ Ag + + NH 4 +

+ H 2 O K = (k 1 K a ) -1 = 10 5,92 (4) [ ] t 1,9.10 -2 9,6.10 -3 1,94.10 -2

+Ta có hằng số bền điều kiện của phức 4

4 6 '

+ Trước tiên ta tính Ecatot dựa vào E0Ag /Ag + và nồng độ.

+ Dựa vào Epin ta tính được Eanot

Ecatot = E0Ag /Ag + +0,0592lg[Ag+] = 0,7995 + 0,0592lg(0,05) = 0,7225V

Epin = Ecatot- Eanot = 0,9030V

+ Tính hằng số cân bằng của phản ứng tạo phức?

+Tính độ tan của AgCl trong amoniac 2M

2 3

[Ag(NH ) ] [Ag ].[NH ]

+ +

Giải:

Xét cân bằng: Ag+ +2 NH3 ƒ [Ag(NH3)2+]

Độ tan toàn phần của AgCl là:

S = [Cl-] = [Ag’] = [Ag+]+ [Ag(NH3)2+]

Mặt khác theo đầu bài hệ số tỉ lệ lá 0,05 tức là:

3 3 2

S [NH ] 2[Ag(NH ) ] + = 0,05

Giả thiết phức [Ag(NH3)2+] rất bền thì [Ag+]<<[Ag(NH3)2+]

Do đó: S = [Cl-] = [Ag(NH3)2+]

2 3

[Ag(NH ) ] K

[Ag ].[NH ]

+ +

b) Thêm một lượng KCN vào điện cực trái sao cho các phản ứng tạo phứcxảy ra hoàn toàn Suất điện động của pin là bao nhiêu?

MnO ,H /Mn

E − + += E0 +

8 4 2

0,059 [MnO ][H ] lg

+

2 4

MnO ,H /Mn

E − + +> E Fe /Fe 3 + 2 +

1 Cho 10-2 mol KSCN vào 10ml dung dịch muối Fe3+ nồng độ 10-3M Biết

tự do chưa tham gia vào phức là 8.10-6 M Tính hằng số bền của phức?

từ 0,1mol CuSO4 và 2 mol NH3

Cho biết: [Cu(NH3)42+] có hằng số bền là 2.1013

Vì cân bằng NH3 + H2O ƒ NH4+ + OH- có Ka rất nhỏ nên bỏ qua tácdụng của NH3 với H2O.

Cu2+ + 4NH3 ƒ 2

3 4

Cu(NH ) +Ban đầu 0,2 4

Cân bằng 0,2(1-x) 4-8x 2x

Hằng số bền của phức:

0,2x 0,2(1 x).(4 8x) − − = 2.1013 Vì phức rất bền nên có thể xem x≈ 1

0,2 0,2.(1 x).(3,2) − = 2.1013

0,2 (3, 2) 2.10 = 9,5.10-17M

Câu 8: (Olympic lần thứ XIX)

Cho cân bằng: 3Au+ ƒ Au3+ + 2Au (1)Thế khử tiêu chuẩn: E0 (Au+/ Au) = 0

+ + và xác định [Au+]+ Thiết lập biểu thức nồng độ tính K’ thông qua các giá trị hằng số khác,tính toán và đưa ra kết luận về sự tạo phức

+ +

+ +

2 4 3 2

[AuX ][X ] [AuX ]

thay vào (1)’

10

−

− = 10-48,878Vậy X- là Br-: Au+ → Au3+ và Au

Vậy X- là CN- : Au3+ và Au → Au+

Câu 9:Tính nồng độ cân bằng của Fe3+ và FeY- trong dung dịch hỗn hợp

Fe3+ 10-2M và Na2H2Y 10-2M có pH = 5 Hằng số bền của FeY- là 1016,13.Biết pK1 = 2; pK2 = 2,67; pK3 = 6,16 ; pK4 = 10,26

[Fe ][Y ] [Fe ]

Câu 10: Hai yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến độ tan của các muối

khó tan là pH và sự có mặt của tác nhân tạo phức Bạc oxalat là một ví dụ Tích

số tan của nó trong nước là T = 2,06.10-4

a) Tính độ tan của bạc oxalat trong dung dịch axit có pH =5 Hai hằng sốphân li của axit oxalic lần lượt là: Ka 1 = 5,6.10-2 và Ka 2 = 6,2.10-6

b) Với sự có mặt của amoniac thì ion bạc tạo thành hai dạng phứcAg(NH3)+ và Ag(NH ) 3 2 + Các hằng số tạo phức từng nấc tương ứng là K1 =1,59.103 và K2 = 6,76.103 Tính độ tan của bạc oxalat trong dung dịch NH30,02M và pH = 10,08

HC2O4- ƒ H+ + 2

2 4

C O − Ka2 = 6,2.10-6+ Ảnh hưởng của tạo phức: Ag + NH3 ƒ Ag(NH3)+ K1 = 1,59.103

Ag + 2NH3 ƒ

3 2

Ag(NH ) + K2 = 6,76.103Giải:

Thay vào dựa vào T ta tính được S = 5,47.10-2 (M)

2 4 Hiệu quả của việc sử dụng bài tập về cân bằng tạo phức trong dung dịch

2.4.1 Chọn trường:

- Trường THPT Tĩnh Gia 1– Thanh Hóa

- Trường THPT Tĩnh Gia 2 – Thanh Hóa

- Trường THPT Tĩnh Gia 4 – Thanh Hóa

2.4.1 Chọn GV thực nghiệm:

- Có chuyên môn nghiệp vụ vững vàng

- Nhiệt tình và có trách nhiệm

- Có thâm niên công tác

- Các giáo viên này đều là giáo viên dạy giỏi cấp trường, cấp tỉnh

- Cùng một giáo viên giảng dạy

2.4.3 Kiểm tra mẫu trước thực nghiệm:

Bài trắc nghiệm có 10 câu làm trong thời gian 15 phút (đề kiểm tra ở phụlục)

Kết quả bài kiểm tra này nhằm đánh giá mẫu thực nghiệm và khẳng định

sự tương đương của các nhóm học sinh

2.4.4 Tiến hành thực nghiệm sư phạm:

Chúng tôi tiến hành thực nghiệm ở các lớp đối chứng và thực nghiệm đãnêu ở trên

- Lớp đối chứng: Dạy theo phương pháp bình thường của các giáo viên

- Lớp thực nghiệm: Dạy theo giáo án của SKKN đề xuất

Bảng 4.1 Phân phối tần suất số học sinh theo điểm bài kiểm tra trước khi thực nghiệm

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

2.4.5 Kết quả sau thực nghiệm

Bảng 4.2 % Số học sinh đạt điểm X i trở xuống

% số học sinh đạt điểm Xi trở xuống

GV tham gia dạy thực nghiệm khi sử dụng bài tập về cân bằng tạo phứctrong dung dịch sau khi cho học sinh tự học phần lí thuyết và giải quyết một sốbài tập cơ bản, nhận thấy học sinh đã phát huy được tính tích cực, trí thông minh

và rèn luyện được năng lực nhận thức tư duy

+ Tỉ lệ phần trăm (%) HS yếu kém , trung bình của nhóm TN luôn luônthấp hơn của nhóm ĐC

+ Tỉ lệ phần trăm (%) HS khá giỏi của nhóm TN cao hơn nhóm ĐC

+ Điểm trung bình cộng của HS nhóm TN cao hơn nhóm ĐC

+ Đồ thị đường tích lũy của nhóm TN luôn nằm ở bên phải phía dướiđường tích lũy của nhóm ĐC : Cho thấy chất lượng của nhóm TN tốt hơn nhómĐC

Phần 3 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận

Sau một thời gian nghiên cứu đề tài “Xây dựng và tuyển chọn bài tập về

cân bằng tạo phức trong dung dịch” Đến nay, tôi đã hoàn thành SKKN với

các nội dung chính sau đây:

1 Nghiên cứu cơ sở lý luận: một số quan niệm về HSG; những phẩm chất

và năng lực tư duy cần có của HSG hóa học; biện pháp tổ chức bồi dưỡng HSGhóa học; thực trạng của việc bồi dưỡng học sinh giỏi và dạy học hóa học ở cáctrường chuyên; giới thiệu một số kì thi HSG hóa học khu vực, quốc gia và quốctế

2 Nghiên cứu xây dựng các dạng bài tập phần cân bằng tạo phức trongdung dịch dùng bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học THPT

3 Nghiên cứu các thực nghiệm sư phạm để đánh giá chất lượng, hiệu quảcủa hệ thống BT phần cân bằng tạo phức trong dung dịch dùng trong bồi dưỡngHSG ở trường THPT

Trong khuôn khổ SKKN, phần bài tập cân bằng tạo phức trong dungdịch, tôi đã đưa ra lí thuyết cơ bản và 10 bài tập chọn lọc cao Tôi đã phântích từng BT trong hệ thống BT nêu trên để thấy được ý nghĩa và tác dụngcủa nó Mặt khác, tôi đã thực hiện thực nghiệm sư phạm ở 3 trường THPTtrên 3 địa phương có điều kiện khác nhau Các BT trên đã được kiểmnghiệm qua thực tiễn nhiều năm bồi dưỡng HSG của nhiều giáo viên dạygiỏi Một số bài tập sử dụng làm đề thi chọn HSG cấp tỉnh, thi chọn HSGtỉnh dự thi HSG Quốc gia Một số bài tập được sử dụng trong các kì thiOlympic 30 – 4 của khu vực phía Nam Với những cơ sở lý luận và kết quảthực nghiệm nêu trên, tôi kết luận rằng:

+ Đề tài phù hợp với nhiệm vụ và mục tiêu bồi dưỡng HSG ở trườngTHPT

+ Bài tập đã được biên soạn ở trên có tác dụng rèn luyện tư duy cho HS,góp phần nâng cao chất lượng bồi dưỡng HSG hóa học ở trường THPT

3.2 KIẾN NGHỊ

Với thời gian và năng lực bản thân có hạn nên đề tài trên cần được nghiêncứu và bổ sung thêm Trên cơ sở nội dung nghiên cứu thu được, tôi sẽ tiếp tụcnghiên cứu nhằm hoàn thiện hơn nữa các dạng bài tập phần cân bằng tạo phứctrong dung dịch, nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở trường THPT Đồngthời, tiếp tục nghiên cứu biên soạn các chuyên đề khác như: cấu tạo nguyên tử,kim loại, phi kim, cơ chế phản ứng, nhằm nâng cao hơn nữa chất lượng và hiệuquả của bồi dưỡng HSG hóa học ở trường THPT; đáp ứng yêu cầu đào tạo vàbồi dưỡng nhân tài trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước và hoànhập với cộng đồng quốc tế hiện nay

XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG

ĐƠN VỊ

Tĩnh gia , ngày 20 tháng 5 năm 2016 Tôi xin cam đoan đây là SángKiến Kinh Nghiệm của mình viết,không sao chép nội dung của ngườikhác

Vũ Trung Thành

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Duy Ái (2010), Tài liệu chuyên hóa học 11 - 12, Tập 2, Hóa học

vô cơ, Nxb Giáo dục Việt Nam.

2 Nguyễn Duy Ái (2002), Tài liệu giáo khoa chuyên hóa học 11 - 12, Tập

2, Nxb Giáo dục.

3 Nguyễn Duy Ái – Đào Hữu Vinh (2009), Tài liệu giáo khoa chuyên hóa

học trung học phổ thông, Bài tập đại cương và vô cơ, Nxb Giáo dục Việt

Nam

4 Nguyễn Đình Chi (2001), Hóa học phổ thông, Phần 1, Nxb Hà Nội.

5 Cao Cự Giác (2010), Bài tập bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học (tập 1:

Hóa đại cương), Nxb Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh.

6 Cao Cự Giác (2011), Bài tập bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học (tập 2:

Hóa vô cơ), Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội.

7 Cao Cự Giác (2011), Cẩm nang ôn luyện hóa học phổ thông (Lý thuyết

và bài tập), Tập 1, Hóa đại cương, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội.

8 Cao Cự Giác (2010), Bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở trường THPT

(Bài giảng chuyên đề Cao học Thạc sĩ), Đại học Vinh.

9 Đào Hữu Vinh (chủ biên) – Nguyễn Duy Ái (2010), Tài liệu chuyên

Hóa học 10, Tập 1, Nxb Giáo dục Việt Nam.

10 www.violet.vn.

11 www.edu.net.vn.

12 www.hoahocphothong.com.

13 www.hoahoc.org