Đã có một số sách tham khảo nghiên cứu về những sai lầm của HS trongquá trình giải bài tập hóa học ở trường THPT.. Với những lý do trên, tôi chọn đề tài “Phân tích và khắc phục những sai
Trang 11 MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài
Trong quá trình nhận thức của HS, các em lại hay mắc phải những sai lầmnhất định về kiến thức, kĩ năng và tư duy Những sai lầm này HS thường dễ mắcphải khi giải bài tập hóa học, điều đó dẫn đến sai lầm không được HS nhận thấykịp thời gây ảnh hưởng đến năng lực giải bài tập hóa học của HS
Việc tìm ra những nguyên nhân của sai lầm là để có những biện pháp hạnchế, sửa chữa chúng, giúp cho HS nhận thức được những sai lầm và khắc phụcđược những sai lầm này, nhằm rèn luyện năng lực giải bài tập hóa học cho HSđồng thời nâng cao hiệu quả dạy học hóa học ở trường THPT
Vì vậy việc phân tích, sửa chữa và khắc phục những sai lầm của HS trongquá trình giải bài tập hóa học ở trường THPT là rất cần thiết
Đã có một số sách tham khảo nghiên cứu về những sai lầm của HS trongquá trình giải bài tập hóa học ở trường THPT Tuy nhiên, các tác giả mới chỉphân tích những sai lầm của HS trong quá trình giải bài tập hóa học mà chưathấy tác giả nào đi sâu vào việc tìm ra biện pháp khắc phục những sai lầm đó
Với những lý do trên, tôi chọn đề tài “Phân tích và khắc phục những sai lầm thường gặp của học sinh khi giải một số dạng bài tập hóa học vô cơ lớp
11 - THPT” làm đề tài sáng kiến kinh nghiệm của mình.
1.2 Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu, phân tích những sai lầm của HS trong quá trình giải bài tậphóa học THPT, trên cơ sở đó tìm cách khắc phục những sai sầm
1.3 Đối tượng nghiên cứu
Những biện pháp khắc phục những sai lầm thường gặp của học sinh khigiải một số dạng bài tập hóa học vô cơ lớp 11 - THPT
1.4 Phương pháp nghiên cứu
1.4.1 Nghiên cứu lý thuyết
- Đọc, nghiên cứu các dạng bài tập hóa học vô cơ lớp 11 - THPT.
- Đọc, tìm hiểu và nghiên cứu các tài liệu viết về những sai lầm thường
gặp của học sinh khi giải bài tập hóa học - THPT
1.4.2 Nghiên cứu thực tiễn
- Dự một số tiết dạy có liên quan đến các dạng bài tập hóa học phần vô cơlớp 11 - THPT mà HS thường mắc sai lầm của đồng nghiệp
- Khảo sát các đề thi tốt nghiệp, đề thi đại học, cao đẳng, đề thi học sinhgiỏi của tỉnh Thanh Hoá trong các năm học
- Chọn 03 lớp 11 trong đó có 01 lớp học ban cơ bản A, 02 lớp học ban cơbản để triển khai đề tài Ban đầu tôi chưa áp dụng đề tài đối với cả 03 lớp, saumột thời gian tôi áp dụng đề tài cho cả 03 lớp Qua đó tôi so sánh, đối chiếu kếtquả trước và sau khi thực hiện đề tài để rút ra kết luận
Trang 22 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lý luận
2.1.1 Lý thuyết về sai lầm
2.1.1.1 Khái niệm về sai lầm
Theo từ điển Tiếng Việt của nhà xuất bản khoa học xã hội, Hà Nội 1994thì “sai lầm” có nghĩa là trái với yêu cầu khách quan hoặc với lẽ phải, dẫn đếnhậu quả không hay
Trong giáo dục, I A Komenky khẳng định: “ Bất kỳ một sai lầm nàocũng có thể làm cho HS kém đi nếu GV không chú ý ngay đến sai lầm đó bằngcách nhận ra và sửa chữa, khắc phục sai lầm” A A Stoliar cũng lên tiếng nhắcnhở GV rằng: “Không được tiếc thời gian để phân tích trên giờ học các sai lầmcủa HS”
2.1.1.2 Sai lầm của HS trong quá trình giải một số dạng bài tập hóa học vô
cơ lớp 11 - THPT
Sai lầm của HS trong quá trình giải một số dạng bài tập hóa học vô cơ lớp
11 - THPT là những lỗi mà HS mắc phải như lỗi về kiến thức, kỹ năng và tư duytrong quá trình giải bài tập dẫn tới việc tìm ra kết quả không đúng theo yêu cầucủa đề bài
2.1.2 Đổi mới PPDH theo hướng tích cực
2.1.2.1 Cơ sở của vấn đề đổi mới PPDH
- Thực trạng giáo dục Việt Nam
- Sự phát triển của nền kinh tế Việt Nam
2.1.2.2 Định hướng đổi mới PPDH
- Bám sát mục tiêu giáo dục trung học phổ thông
- Phù hợp với nội dung dạy học cụ thể
- Phù hợp với cơ sở vật chất và các điều kiện dạy học của nhà trường
- Phù hợp với việc đổi mới kiểm tra, đánh giá kết quả dạy và học
- Kết hợp việc tiếp thu và sử dụng có chọn lọc, có hiệu quả các PPDH tiêntiến với việc khai thác những yếu tố tích cực của PPDH truyền thống
- Tăng cường sử dụng các phương tiện, thiết bị dạy học
2.1.2.3 Phương hướng đổi mới PPDH hóa học
- Dạy học lấy học sinh làm trung tâm
- Dạy học theo hướng hoạt động hóa người học
- Quan điểm kiến tạo trong dạy học
- Quan điểm dạy học tương tác
2.1.2.4 PPDH tích cực
2.1.2.4.1 Đặc trưng của PPDH tích cực
- Dạy học tăng cường tính tự tin, tích cực, chủ động, sáng tạo của HS
- Dạy học chú trọng rèn luyện và phát huy năng lực tự học của HS
Trang 3- Dạy học phân hóa kết hợp với học tập hợp tác.
- Kết hợp đánh giá của GV với đánh giá của HS và tự đánh giá của HS
- Tăng cường khả năng, kỹ năng vận dụng vào thực tế
2.1.3 Tổng quan về bài tập hóa học
2.1.3.1 Khái niệm về bài tập hóa học
Theo các nhà lý luận dạy học của Liên Xô cũ : “Bài tập hóa học là mộtdạng bài làm gồm những bài toán, những câu hỏi hay đồng thời cả bài toán vàcâu hỏi, mà trong khi hoàn thành, học sinh nắm được một tri thức hay kỹ năngnhất định”
2.1.3.2 Phân loại bài tập hóa học
- Dựa vào nội dung có thể phân bài tập hóa học thành 4 loại : bài tập địnhtính; bài tập định lượng; bài tập thực nghiệm; bài tập tổng hợp
- Dựa vào hình thức thể hiện có thể phân bài tập hóa học thành 2 loại : bàitập trắc nghiệm khách quan; bài tập tự luận
- Phân theo mục tiêu sử dụng thì có 2 loại là bài tập dùng trong quá trình giáo viên trực tiếp giảng dạy và các bài tập cho HS tự luyện tập
- Phân loại theo mức độ bài tập thì có bốn loại : bài tập mức độ biết ; bàitập mức độ hiểu ; bài tập mức độ vận dụng thấp ; bài tập mức độ vận dụng cao
2.1.3.3 Những xu hướng phát triển của bài tập hóa học hiện nay
- Loại bỏ những bài tập có nội dung kiến thức nghèo nàn, lạm dụng thaotác toán học và mang tính đánh đố HS
- Loại bỏ những bài tập lắt léo, giả định, xa rời hoặc sai với thực tiễn
- Tăng cường sử dụng các bài tập thực nghiệm hoặc bài tập có gắn liềnvới thực tế
- Tăng cường sử dụng các bài tập theo hình thức TNKQ
- Xây dựng hệ thống bài tập mới về hóa học với môi trường
- Xây dựng các bài tập rèn luyện cho học sinh năng lực phát hiện và giảiquyết vấn đề
- Sử dụng bài tập trong phát triển tự học của HS
2.2 Thực trạng của vấn đề
Qua thực tế trực tiếp giảng dạy ở trường THPT 4 Thọ Xuân cho thấy rằng
HS thường mắc những sai lầm thường gặp khi giải một số dạng bài tập hóa học
vô cơ lớp 11 - THPT Nguyên nhân của tình trạng HS thường mắc những sailầm thường gặp khi giải một số dạng bài tập hóa học vô cơ lớp 11 - THPT xuấtphát từ nhiều phía :
Trang 4* Về phía HS : Nhiều HS mắc sai lầm về kiến thức, mắc sai lầm về kỹnăng và tư duy.
* Về phía GV : GV không thể cung cấp hết kiến thức cho HS được trongthời gian ngắn trên lớp
* Về phía phụ huynh : Sự quan tâm của một số phụ huynh đến việc họctập của con em mình còn hạn chế
2.3 Giải pháp và tổ chức thực hiện để giải quyết vấn đề
2.3.1 Nội dung phần hoá vô cơ lớp 11 - THPT
Phần hóa học vô cơ lớp 11 – THPT được sắp xếp thành 3 chương:
- Chương 1: Sự điện li
- Chương 2: Nitơ – Photpho
- Chương 3: Cacbon – Silic
* Với chương “ Sự điện li” đề cập 3 vấn đề lớn, đó là:
- Sự điện li, chất điện li
- Axit – Bazơ – Muối Giá trị pH và chất chỉ thị axit – bazơ
- Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chất điện li
Các nội dung này được cấu trúc thành 6 bài học (4 bài lí thuyết + 1 bàiluyện tập + 1 bài thực hành) Nội dung kiến thức trong chương giúp cho HS có
cơ sở để nghiên cứu, giải thích hiện tượng hóa học xảy ra trong dung dịch vàvận dụng các PP giải: bảo toàn electron, bảo toàn điện tích, dùng phương trìnhion thu gọn trong quá trình giải BTHH vô cơ
* Với chương 2 và 3: HS nghiên cứu 4 nguyên tố cơ bản, mang tính điển hình vàđặc trưng của nhóm VA và IVA trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học
Đó là nguyên tố Nitơ, Photpho, Cacbon, Silic và các hợp chất của nó Quá trìnhbiến đổi của các nguyên tố N, P, C, Si và hợp chất của nó được nghiên cứu sâusắc, đi sâu vào bản chất của sự tương tác giữa các ion trong dung dịch với cáccân bằng oxi hóa – khử, tạo kết tủa, tạo chất khí và chất điện li yếu, đồng thờicòn xét đến vai trò của dung môi (H2O), môi trường đến các quá trình này thôngqua phương trình ion đầy đủ và phương trình ion thu gọn Sự vận dụng các kiếnthức này trong quá trình giải BTHH đòi hỏi HS phải xem xét một cách toàn diệncác kiến thức có liên quan đến các cân bằng, bản chất của quá trình thông qua sựtương tác các ion trong dung dịch Do đó HS dễ mắc các sai lầm về kiến thức,
kĩ năng và tư duy trong quá trình giải một số dạng bài tập phần hóa vô cơ lớp 11– THPT Vì vậy việc nghiên cứu phát hiện những sai lầm trong quá trình giảimột số dạng bài tập phần hóa vô cơ lớp 11 - THPT và đề xuất các biện phápkhắc phục sai lầm đó là một trong các nhiệm vụ quan trọng, cần thiết của ngườigiáo viên
2.3.2 Phân tích những sai lầm thường gặp của HS khi giải một số dạng bài tập hóa học vô cơ lớp 11 - THPT
Dạng 1 HS bỏ qua vai trò môi trường trong bài toán về tính oxi hoá của muối nitrat trong dung dịch
Trang 5Như chúng ta đã biết : ion NO 3 - không thể hiện tính oxi hoá trong môi trường trung tính nhưng lại thể hiện trong môi trường axit hoặc môi trường kiềm Với một số bài toán về muối nitrat, thông thường trong quá trình phản ứng có sinh thêm ion H + hoặc ion OH - lúc này bản chất môi trường đã thay đổi, tuy nhiên trong quá trình làm bài HS lại thường không chú ý tới yếu tố gây ra
sự thay đổi đó, nên có những phân tích sai lầm.
Ví dụ 1 : Cho 1,92 gam Cu vào 100ml dung dịch chứa đồng thời KNO3 0,16M
và H2SO4 0,4M thấy sinh ra một chất khí có tỉ khối hơi so với hiđro là 15 vàdung dịch A
a Viết phương trình ion thu gọn của phản ứng và tính thể tích khí sinh ra ởđktc
b Tính thể tích dung dịch NaOH 0,5M tối thiểu cần dùng để kết tủa hoàntoàn ion Cu2+ trong dung dịch A
(2) 0,016 0,016 mol
Trang 6khí
Nhận xét: Đến đây HS thường mắc sai lầm là:
- Không xác định được khí tạo ra trong phản ứng là khí gì
- Không viết được phương trình ion thu gọn nên không tính được thể tích khísinh ra
- Bỏ qua nồng độ H+ dư chỉ chú ý đến phản ứng Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2 trongphần b
Ví dụ 2 : Hoà tan hỗn hợp gồm 24,3 gam bột Al và 15,525 gam Na vào 225 ml
dung dịch NaNO3 1M, khuấy đều và đun nóng cho đến khi khí ngừng thoát rathì dừng lại Thể tích khí thoát ra (đktc) là (Giả sử lượng khí tạo thành đều thoát
* Phân tích sai lầm của HS
HS thường có cách giải như sau :
nAl = 24,3/27 = 0,9 mol ; nNa = 15,525/23 = 0,675 mol ; nNaNO3= 0,225 mol.
Các phương trình hoá học của phản ứng xảy ra :
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑ (1) 0,675 0,675 0,3375
2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2↑ (2) 0,675 ← 0,675 → 1,0125
Vậy thể tích khí thoát ra: V = (0,3375 + 1,0125).22,4 = 30,24 lít Chọn đáp án A
1 Trong mục 2.3.2 dạng 1 : Ví dụ 1 được tham khảo từ TLTK số 4 ; Ví dụ 2 là “của” tác giả.
Trang 7Dạng 2 Sai lầm ở các bài toán axit HNO 3 tác dụng với kim loại nhiều hóa trị như Fe (hoặc Cr )
HS thường quên mất các phản ứng (đã được GV dạy ở cấp THCS) :
2Fe 3+ + Fe → 3Fe 3+ và 2Fe 3+ + Cu → 2Fe 2+ + Cu 2+
Chính vì thế mà HS sẽ xác định sai sản phẩm do đó tính toán sẽ sai.
Ví dụ 1 : Đun nóng m gam hỗn hợp Cu và Fe có tỉ lệ khối lượng tương ứng là
7 : 3 với một lượng dung dịch HNO3 Khi các phản ứng kết thúc, thu được0,75m gam chất rắn, dung dịch X và 5,6 lít hỗn hợp khí (đktc) gồm NO và NO2
(không có sản phẩm khử khác của N+5) Biết lượng HNO3 đã phản ứng là 44,1gam Giá trị của m là
* Cách giải đúng
- Khối lượng Cu là 0,7m gam, của Fe là 0,3m gam
- Khối lượng chất rắn 0,75m > 0,7m chỉ có Fe bị hòa tan với lượng là 0,25m
gam, Fe còn dư 0,05m gam nên Cu chưa phản ứng Chỉ có Fe khử Fe3+ về Fe2+,chính vì vậy trong dung dịch chỉ có muối Fe(NO3)2 với số mol là : 0,25m/56(mol) Bảo toàn NT (N) ta tính được số mol Fe(NO3)2 = nHNO 3 nkhí
2
= 0,7 0, 25
2
= 0,225 Vậy : 0,25m/56 = 0,225 m = 50,4 gam Chọn đáp án D
* Phân tích sai lầm của HS
- HS bỏ qua phản ứng của Fe khử Fe3+ về Fe2+ : Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+
Vì thế cho rằng trong dung dịch chỉ có muối Fe(NO3)3 với số mol là : 0,25m/56.Bảo toàn NT (N) tính được số mol Fe(NO3)3 = nHNO 3 nkhí 0,7 0,25
Ví dụ 2 : Cho hỗn hợp gồm 9,6 gam Cu và 5,6 gam Fe vào dung dịch HNO3
phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 3,136 lít NO là sản phẩm khử duy nhất vàcòn lại m gam chất không tan Hãy tính giá trị của m?
* Cách giải đúng
Gọi M công thức chung của kim loại Cu, Fe tham gia phản ứng
nCu = 0,15 (mol) ; nFe = 0,1 (mol) ; nNO = 0,14 (mol)
Do còn có chất rắn dư (Cu) nên Fe3+ bị khử về sản phẩm cuối cùng Fe2+
trong dung dịch có các ion Cu2+, Fe2+ nên:
Quá trình nhường electron: M0 M 2e2
0,21 ← 0,42 mol
Quá trình nhận electron: N 3e5 NO2
0,42 ← 0,14 mol
Áp dụng định luật bảo toàn electron, ta có: n e nhường = n e nhận
Theo phương trình thì tổng số mol của kim loại còn dư là:
n = (0,15 + 0,1) – 0,21 = 0,04 (mol) m = 0,04 × 64 = 2,56 (g)
* Phân tích sai lầm của HS
Trang 8nCu = 0,15 (mol) ; nFe = 0,1 (mol) ; nNO = 0,14 (mol)Phương trình hóa học:
Fe + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
0,14 mol ← 0,14 mol
3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
0,21 mol ← 0,14 mol
nkim loại = nCu + nFe = 0,21 + 0,14 = 0,35 > nkim loại ban đầu = 0,25 (mol)
Nhận xét: Khi giải đến đây HS sẽ lúng túng không biết giải quyết tiếp như
thế nào và dừng lại Vì HS đã bỏ qua quá trình:
2Fe3+ + Fe (dư) 3Fe2+
Gọi x, y lần lượt là số mol Cu và Fe3O4 phản ứng
Do sản phẩm còn kim loại dư Cu nên Cu đã khử Fe3+ về Fe2+
Quá trình nhường electron: Cu0 Cu 2e2
Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: mX = 64x + 232y + 2,4 = 61,2 (2)
Phương trình hóa học xảy ra:
3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Trang 9Gọi x, y lần lượt là số mol Cu và Fe3O4 phản ứng
Nhận xét: HS sẽ gặp khó khăn khi cân bằng phản ứng oxi hóa khử, vì hệ số
cân bằng ảnh hưởng đến kết quả tính toán Và HS bỏ xót chất rắn còn dư có thểkhử Fe3+ về Fe2+ xảy ra theo quá trình: 2Fe3+ + Cu (dư) Fe2+ + Cu2+ dẫn đếnkết quả tính toán sai
Dạng 3 Sai lầm ở các bài toán axit HNO 3 tác dụng với các kim loại hoạt động mạnh
Sản phẩm khử của HNO 3 hầu hết là chất khí vì vậy học sinh thường bỏ sót trường hợp sản phẩm khử là muối NH 4 +
Ví dụ 1: Cho 2,16 gam Mg tác dụng với dung dịch HNO3 (dư) Sau khi phảnứng xảy ra hoàn toàn thu được 0,896 lít khí NO (đktc) và dung dịch X Khốilượng muối khan thu được khi làm bay hơi dung dịch X là
A 13,92 gam B 8,88 gam C 13,32 gam D 6,52 gam
* Cách giải đúng
Ta thấy số mol electron của Mg nhường là 0,18 mol
Số mol electron nhận của N5 về (NO) là 0,12 mol 0,18 mol
Vậy trong dung dịch X phải có muối NH4NO3 (x mol)
5
N + 8e → N3(NH4NO3) 8x ← x
* Phân tích sai lầm của HS
Học sinh cho rằng chỉ có khí NO là sản phẩm khử nên bỏ qua sản phẩm
khử NH4NO3
mmuối = mMg(NO )3 2 = 0,09.148 = 13,32 gam Chọn đáp án C.
Ví dụ 2 : Cho 3,48 gam bột Mg tan hết trong dung dịch hỗn hợp gồm HCl (dư)
và KNO3, thu được dung dịch X chứa m gam muối và 0,56 lít (đktc) hỗn hợp khí
Y gồm N2 và H2 Khí Y có tỉ khối so với H2 bằng 11,4 Giá trị của m là
A 16,085 B 14,485 C 18,300 D 18,035
* Cách giải đúng
Ta tính được số mol N2 = 0,02; số mol H2 = 0,005
Ta thấy số mol electron nhường của Mg là 2.(3,48/24) = 0,29 mol ; còn số mol electron nhận của N5 là 10.0,02 = 0,2 và số mol electron nhận của H+ là 2.0,005
3 Trong mục 2.3.2 dạng 3 : Ví dụ 1 và 2 được tham khảo từ TLTK số 8.
Trang 10* Phân tích sai lầm của HS
HS không phát hiện ra trong dung dịch còn có NH4+ do đó sẽ cho rằngmuối thu được là MgCl2 và KCl, từ đó HS không tìm ra kết quả đúng
Dạng 4 Sai lầm trong các bài tập về phản ứng nhiệt phân mưối nitrat
Quá trình nhiệt phân của muối nitrat sinh ra các sản phẩm khác nhau tùy thuộc vào mức độ hoạt động của các kim loại trong muối Vì vậy HS thường không chú ý, xác định sản phẩm phản ứng sai dẫn đến viết và cân bằng PTHH không đúng và tính toán sai
Ví dụ 1: Nung 27,25 gam hỗn hợp các muối NaNO3 và Cu(NO3)2 khan, người tađược một hỗn hợp khí A Dẫn toàn bộ khí A vào 89,2 ml nước thì thấy có 1,12lít khí (đktc) không bị hấp thụ
Như các phương trình (1), (2), (3) ở trên
Số mol khí thoát ra chính là số mol O2 còn dư sau phản ứng (3)
Theo phương trình phản ứng (3) ta có: 0,5(x + y) - 0,5y = 0,05 (mol)
Vậy số mol của NaNO3 = x = 0,05.2 = 0,1 (mol)
Trang 11* Phân tích sai lầm của HS
Gọi x, y lần lượt là số mol của NaNO3 và Cu(NO3)2
Nhận xét: HS thường mắc sai lầm: chưa đọc và phân tích kĩ đề bài nên
chưa xác định được khí không bị hấp thụ là O2 ở phản ứng (3)
Ví dụ 2 : Nung 6,58 gam Cu(NO3)2 trong bình kín không chứa không khí saumột thời gian thu được 4,96 gam hỗn hợp rắn và hỗn hợp khí X Hấp thụ hoàntoàn hỗn hợp X vào nước được 300ml dung dịch Y Tìm pH của dung dịch Y