SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓATRƯỜNG THPT YÊN ĐỊNH I SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP “ BẢO TOÀN ION ÂM” ĐỂ GIẢI NHANH CÁC DẠNG BÀI TẬP PHẦN KIM LOẠI TÁC D
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA
TRƯỜNG THPT YÊN ĐỊNH I
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
HƯỚNG DẪN HỌC SINH VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP “ BẢO TOÀN ION ÂM” ĐỂ GIẢI NHANH CÁC DẠNG BÀI TẬP PHẦN KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI
CHƯƠNG TRÌNH HÓA HỌC LỚP 12
Người thực hiện: Lê Thị Thu
Chức vụ: Giáo viên
SKKN thuộc môn: Hóa học
THANH HÓA, NĂM 2018
Trang 2II NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
dễ hiểu, dễ vận dụng vào giải các bài tập hóa học sẽ góp phần giúp học sinh đạtđiểm số cao hơn trong các kì thi
Trang 3Trong nhiều năm giảng dạy hóa học 12 tôi nhận thấy có rất nhiều bài toánkhó đặc biệt là phần kim loại tác dụng với dung dịch muối thường sảy ra nhiềutrường hợp và nếu biết cách giải mà giải theo cách truyền thống thì cũng mấtkhá nhiều thời gian mới xong, chưa kể vì tính toán phức tạp nên còn dễ nhầmlẫn Vì vậy tôi luôn dành thời gian tìm kiếm trên các diễn đàn hóa học hoặc traođổi với đồng nghiệp để thu thập các phương pháp giải mới nhanh, gọn, dễ hiểu
và ít sai sót trong khi vận dụng, từ đó vận dụng vào việc giảng dạy của mìnhnhằm mang lại hiệu quả cao trong việc học và thi của học sinh
Trong số các phương pháp mà tôi đã vận dụng thì tôi tâm đắc nhất vớiphương pháp “bảo toàn ion âm” Phương pháp này có thể vận dụng để giảinhiều bài tập hóa học ở các chương khác nhau một cách đơn giản và nhanh gọn,trong đó phải kể đến bài tập phần kim loại tác dụng dung dịch muối
Trong các dạng bài tập phần kim loại tác dụng với dung dịch muối có rấtnhiều bài toán khó có nhiều cách giải dài và phức tạp, do vậy khi giảng dạy phầnnày tôi nhận thấy có nhiều học sinh khá chán nản, và hầu như chỉ có vài em họctốt thì mới cố gắng học nhưng cũng không mấy hứng thú
Vấn đề đặt ra là cần có một cách giải mới các bài tập dạng này, cách giảiphải dễ hiểu, dễ vận dụng, biến đổi toán học đơn giản và đặc biệt là rút gắn thờigian làm bài
Trước vấn đề đặt ra như trên tôi mạnh dạn đưa ra đề tài: “ Hướng dẫn
học sinh vận dụng phương pháp “bảo toàn ion âm” để giải nhanh các dạng bài tập phần kim loại tác dụng với dung dịch muối – Chương trình hóa học 12” làm đề tài sáng kiến kinh nghiệm của mình nhằm tăng hứng thú và hiệu quả
học tập môn hóa học ở học sinh khối 12
2 Mục đích nghiên cứu
- Tìm cho bản thân một phương pháp dạy học thích hợp, hiệu quả để có thể tạo
ra hứng thú học tập cho học sinh, lôi cuốn được nhiều học sinh tham gia giảicác bài tập hóa học, từ đó các em nắm vững hơn các quy luật, hiện tượng tronghóa học và ngày càng yêu thích môn hóa học
- Đặc biệt giúp học sinh có một phương pháp giải toán hóa học hiệu quả, rútngắn thời gian làm bài để có thể đạt kết quả cao nhất trong các kì thi, đặc biệt là
kì thi trung học phổ thông quốc gia sắp tới
3 Đối tượng nghiên cứu:
- Học sinh khối 12 trường THPT Yên Đinh I trước và sau khi thực nghiệm đềtài
4 Phương pháp nghiên cứu
Trong quá trình thực hiện đề tài tôi đã sử dụng các phương pháp sau:
- Phương pháp trao đổi, thảo luận: Giáo viên thực hiện đề tài tiến hành trao đổi,thảo luận với các giáo viên khác trong nhóm bộ môn từ đó rút kinh nghiệm đểhoàn thiện đề tài
Trang 4- Phương pháp thực nghiệm: Giáo viên thực hiện đề tài tiến hành dạy thửnghiệm theo phương pháp đã nghiên cứu trong đề tài.
- Phương pháp điều tra: Giáo viên thực hiện đề tài ra các bài tập áp dụng đểkiểm tra kết quả tiếp thu và vận dụng phương pháp đã nêu trong đề tài
5 Tính mới mẻ của đề tài
- Xây dựng được hệ thống bài tập để kiểm tra - đánh giá kiến thức, kỹ năng củahọc sinh
- Định hướng phương pháp bảo toàn kết hợp với bài tập nhằm đánh giá kiếnthức, kỹ năng
- Kết hợp được hai mục tiêu của việc dạy và học hoá học: Vừa củng cố bản chấthóa học, vừa rèn luyện được kỹ năng giải bài tập
- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá chất lượng hệ thống câu hỏi đã xây dựng vàphương pháp sử dụng chúng
II NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm
Trước hết, hóa học là một môn khoa học giúp học sinh nắm được quy luậtvận động của thế giới vật chất và bài tập hóa học giúp học sinh hiểu rõ nhữngquy luật ấy, biết phân tích và vận dụng những quy luật ấy vào thực tiễn Trongquá trình giải quyết các tình huống cụ thể do các bài tập hóa học đặt ra, học sinhphải sử dụng các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa,trừu tượng hóa… để giải quyết vấn đề, do đó tư duy của học sinh có điều kiện
để phát triển
Tuy nhiên với hình thức thi trắc nghiệm như hiện nay thì áp lực về thờigian làm bài là rất lớn Trong khi đó có rất nhiều các tài liệu về các phương phápgiải mà học sinh được tiếp cận, nên việc sáng suốt lựa chọn phương pháp giảicho từng bài toán là rất cần thiết Cách giải này có thể hiệu quả với những bàitoán này, nhưng lại không thể vận dụng hiệu quả cho nhiều bài toán khác nhau,chưa kể khi vào phòng thi các em quên công thức hoặc nhớ sai công thức dẫnđến không làm được bài Vì vậy các em cần có những phương pháp làm bài dễhiểu, ngắn gọn, dễ vận dụng, và có hướng phát triển tư duy hơn
1.1 Kiến thức hóa học về kim loại tác dụng với dung dịch muối [4]
Trong nội dung liên quan, tôi chỉ xét đến kim loại không tan trong nước tácdụng với dung dịch muối: Kim loại hoạt động có thể khử được ion kim loại kémhoạt động hơn trong dung dịch muối; Kim loại đứng trước có thể đẩy kim loạiđứng sau ra khỏi dung dịch muối của nó
Một số ví dụ lý thuyết:
Ví dụ 1 Cho thanh sắt vào dung dịch CuSO4
Trang 5Hiện tượng: Cu có màu đỏ bám vào thanh sắt, dung dịch mất màu xanh lam, chuyển sang màu lục nhạt.
PTPU: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu
Hiện tượng: Ag tạo thành bám vào thanh Cu, dd có màu xanh lam
PTPU: 2AgNO3 + Cu → Cu(NO3)2+ 2Ag
2Ag+ + Cu → Cu2+ + 2Ag
Hiện tượng: Ban đầu sắt tan tạo dung dịch màu lục nhạt:
PTPU: Fe + 2Ag+ Fe2+ + 2Ag
Nếu sắt tan hết, còn dư dung dịch AgNO3:
Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag
1.2 Định luật bảo toàn nguyên tố[4]
a Nội dung định luật:
- Nội dung: "Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố trước phản ứng hoá họcbằng tổng số mol nguyên tử nguyên tố đó sau phản ứng hoá học"
- Tổng quát: "Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố trước thí nghiệm bằngtổng số mol nguyên tử nguyên tố đó sau thí nghiệm", nghĩa là nguyên tố hoá họcđược bảo toàn
b Cơ sở định luật:
Vì phản ứng hoá học chỉ làm thay đổi trật tự và cách thức liên kết giữacác nguyên tử mà không làm mất đi nguyên tố hoá học nên nguyên tố hoá họcđược bảo toàn
1.3 Phát triển định luật bảo toàn: Bảo toàn ion âm[4]
Trên cơ sở 2 phần trên ta có nhận xét sau: Bản chất của phản ứng giữakim loại và dung dịch muối là phản ứng giữa kim loại và cation kim loại, aniongốc axit không tham gia phản ứng vẫn tồn tại trong dung dịch Điều này cónghĩa ion âm không tham gia vào quá trình phản ứng Từ đó ta có thể phát biểutrong phạm vi nhỏ: Trong phản ứng giữa kim loại và dung dịch muối, ion âmđược bảo toàn
Vậy thì, khi giải những bài tập về phần kiến thức này chúng ta cần đảm bảo
được ion âm không thay đổi, tức ion âm được bảo toàn
2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm
- Trong quá trình giảng dạy và ôn luyện hóa học lớp 12 tôi nhận thấy có nhiềubài tập về phần kim loại tác dụng với muối xảy ra nhiều trường hợp mà giải theophương pháp truyền thống thì rất phức tạp, phải viết phương trình phản ứng, đặt
số mol, nhiều ẩn số, rườm rà, mất nhiều thời gian
- Nhiều học sinh ngại làm dạng bài tập nói trên và khi kiểm tra hoặc thi thử các
em thường bỏ qua loại bài này hoặc khoanh bừa
Trang 6- Khi ôn luyện cho học sinh ở phần bài tập này tôi đã hướng dẫn phương pháp “bảo toàn ion âm” và được các em rất hứng thú, tiếp nhận tốt, đa số biết vận dụngmột cách thành thạo.
3 Giải pháp và tổ chức thực hiện
Để giải quyết thực trạng trên tôi đã lựa chọn chủ đề: “Hướng dẫn học sinh
vận dụng phương pháp “bảo toàn ion âm” để giải nhanh các dạng bài tập phần kim loại tác dụng với dung dịch muối – chương trình hóa học lớp 12”
vào giảng dạy trong chương trình dạy thêm môn hóa học lớp 12
Dưới đây là đề xuất về giáo án của hai tiết dạy nói trên
3.1 Mục tiêu:
- Kiến thức
+ Tính chất chung của kim loại là tính khử
+ Bản chất phản ứng giữa kim loại và dung dịch muối là phản ứng giữa kimloại và cation kim loại
+ Quy luật sắp xếp dãy điện hóa các kim loại và ý nghĩa của nó
+ Biết cách xác định dạng bài tập có thể sử dụng phương pháp “ bảo toàn ionâm” để giải nhanh các dạng bài tập phần kim loại tác dụng với dung dịch muốichương trình hóa học lớp 12
+ Vận dụng được các kiến thức cơ bản phần đại cương về kim loại vào giải toán
- Kĩ năng được hình thành và phát triển:
+ Dự đoán chiều phản ứng oxi hóa khử dựa vào dãy điện hóa
+ Nhận biết được các bài toán có thể sử dụng hiệu quả phương pháp nêu trên.+ Giải được các bài tập phần kim loại tác dụng với dung dịch muối chương trìnhhóa học lớp 12 một cách nhanh gọn và chính xác
- Thái độ:
+ Học sinh hứng thú với bài học khi làm quen với phương pháp mới từ đó giúpcác em thêm yêu thích môn hóa học
+ Qua hoạt động nhóm các em hiểu nhau hơn, đoàn kết hơn
- Năng lực cần hướng tới:
+ Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học
+ Năng lực tính toán
+ Năng lực giải quyết vấn đề
3.2 Chuẩn bị:
- Giáo viên
+ Nghiên cứu tài liệu về phương pháp “bảo toàn anion”
+ Nghiên cứu các dạng bài tập về phần kim loại tác dụng với dung dịch muốichương trình hóa học lớp 12
+ Phiếu học tập
- Học sinh
+ Ôn lại các kiến thức cơ bản về phần kim loại tác dụng với dung dịch muốichương trình hóa học lớp 12
Trang 73.3 Tổ chức hoạt động dạy học:
Tiết 1
Hoạt động 1: Giới thiệu vào bài và kiểm tra bài cũ (5 phút)
- Giới thiệu: Khi giải bài tập phần kim loại
tác dụng với muối các em đã biết đến một số
phương pháp: tính theo phương trình, phương
pháp bảo toàn electron, phương pháp tăng
giảm khối lượng Tuy nhiên các phương pháp
trên còn mất nhiều thời gian Hôm nay cô sẽ
hướng dẫn các em một phương pháp mới để
giải nhanh bài tập phần này Đó là phương
pháp bảo toàn ion âm
Trong phần này các em cần nắm vững một
số kiến thức liên quan đến phần kim loại
không tan trong nước tác dụng với dung dịch
muối
1 Dãy điện hóa
2.Thứ tự phản ứng
- Kim loại có tính khử mạnh phản ứng trước,
sau đó đến kim loại yếu hơn
- Ion kim loại có tính oxi hóa mạnh phản ứng
trước, ion kim loại có tính oxi hóa yếu phản
ứng sau
3 Xác định sản phẩm sau phản ứng:
- Chất rắn gồm kim loại của ion có tính oxi
hóa mạnh đến ion có tính oxi hóa yếu hơn
- Dung dịch gồm ion của kim loại có tính khử
mạnh đến ion của kim loại có tính khử yếu
hơn
4 Nội dung của định luật bảo toàn điện tích
âm
Ở lớp 11 các em đã học, bản chất của phản
ứng giữa kim loại với dung dịch muối là phản
ứng giữa kim loại và ion kim loại, anion gốc
axit không tham gia phản ứng vẫn tồn tại
trong dung dịch Từ đó ta có thể phát biểu: “
trong phản ứng giữa kim loại và dung dịch
muối, ion âm được bảo toàn”
Để dễ hình dung sau đây cô sẽ xét một vài ví
dụ cụ thể
- Nghe giảng và ghi bài
Hoạt động 2: Giải bài tập mẫu (35 phút)
Trang 8Hoạt động của Giáo viên Hoạt động của học sinh
DẠNG I: Bài toán cho một kim loại tác
dụng với dung dịch chứa một muối.
Giải bài tập mẫu:
GV ghi bài tập lên bảng
Bài 1 Cho 0,04mol bột sắt vào dd chứa
0,07mol AgNO3 Sau khi phản ứng sảy ra
hoàn toàn thì thu được mg chất rắn Tính
GV so sánh: cách 1 phải viết phương
trình, so sánh chất dư chất hết Nếu bài
toán nhiều kim loại tác dụng với dung
dịch chứa nhiều muối thì sẽ tốn thời gian,
dễ gây sái sót
Cách 2 chỉ cần quan tâm kim loại mạnh
hơn, yếu hơn Mà điều này chúng ta rất dễ
nhớ qua dãy hoạt động hóa học của kim
loại
Bài 2 Cho dần dần bột sắt vào 50ml dd
CuSO4 0,2M, khuấy nhẹ tới khi dd mất
màu xanh Tính khối lượng mạt sắt đã
=> m = 0,005.56 + 0,07.108 = 7,84g
HS nghe giảng và ghi bài vào vở
HS nghe giảng và ghi bài
Trang 9Hoạt động của Giáo viên Hoạt động của học sinh
mFe = 0,01.56 = 0,56g
Trên đây cô đã hướng dẫn giải hai bài tập
đơn giản để các em hiểu về phương pháp
bảo toàn ion âm Bây giờ các em hãy vận
dụng và làm cho cô bài tập sau theo
phương pháp bảo toàn ion âm
Bài 3 Cho xg Al vào ddX gồm 0,03mol
FeSO4 và 0,02mol H2SO4, sau khi các
phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 1,12g
chất rắn Tính x?
GV gọi một HS lên trình bày
GV nhận xét
DẠNG II: Bài toán cho một kim loại
tác dụng với dung dịch chứa hai muối
GV ghi đề bài lên bảng
Bài 1 (ĐH/A/12): Cho 2,8g sắt vào
Bài 2 Lấy mg Fe cho vào 100ml ddX
chứa AgNO3 1M và Cu(NO3)2 1M Sau
khi kết thúc phản ứng thu được ddY và
19g chất rắn Z gồm 3 kim loại Tính giá
trị m
HS ghi đề bài
HS trình bày lên bảng
nSO42- = 0,03 + 0,02 = 0,05 molKiểm tra: 0,03.56 = 1,68 > 1,12 g.Kim loại chỉ có Fe
=> nFe2+ còn dư = 0,03 – 1,12 :56
= 0,01 mol0,01 mol Fe2+ vẫn còn trong dung dịch chiếm 0,01 mol SO42-
x/27 mol Al3+ chiếm 0,4 mol SO4
2-=> (x : 27).3 = 0,4.2 2-=> 0,72 gam
HS ghi đề bài
HS :
nNO3-= 0,02 + 0,1.2 = 0,22 mol0,05 mol Fe2+ chiếm 0,1 mol NO3-
0,06 mol Cu2+ chiếm 0,12 mol
NO3
-=> Cu2+ phản ứng = 0,1 – 0,06 = 0,04 mol
=> m = 0,04.64 + 0,02.108 = 4,72g
HS: Phản ứng gồm 3 kim loại Ag,
Trang 10Hoạt động của Giáo viên Hoạt động của học sinh
GV gọi một HS lên bảng trình bày
0,15 mol Fe2+ chiếm 0,3 mol NO3
-=> m = 0,15.56 + 1,8 = 10,2g
Hoạt động 3: Cho học sinh luyện tập ở nhà qua bài tập trắc nghiệm (5 phút)
- Các em hãy rèn luyện kỹ năng làm bài của
mình thông qua hệ thống các bài tập 1, 2, 3,
4 trong phiếu học tập mà cô sẽ phát cho các
em
- Phân nhóm và phát phiếu học tập cho học
sinh
- Yêu cầu học sinh về nhà làm việc cá nhân,
trình bày lời giải chi tiết vào vở, sau đó lên
lớp thảo luận theo nhóm đã phân
- Tiết sau giáo viên đọc đáp án cho các
- Giáo viên kiểm tra nhiệm vụ đã giao cho
học sinh ở tiết trước sau đó đọc đáp án cho
- Đối chiếu đáp án
Trang 11Hoạt động của Giáo viên Hoạt động của học sinh
- Nếu có nhóm A nào đó làm sai câu thứ n
còn nhóm B thì làm đúng Giáo viên sẽ yêu
cầu các thành viên của nhóm B sang hướng
dẫn cho nhóm A
- Nếu có câu nào đó tất cả các nhóm đều sai
thì giáo viên sẽ hướng dẫn chung cho cả
lớp cách làm
Hoạt động 5: Giáo viên tiếp tục hướng dẫn hai dạng bài tập còn lại(35 phút)
DẠNG 3: Bài toán cho hỗn hợp kim loại
tác dụng với dung dịch chứa một muối.
GV ghi đề bài lên bảng
Bài 1 Cho hh bột gồm 2,7g Al và 5,6g Fe
vào 550 ml dd AgNO3 1M Sau phản ứng
hoàn toàn, thu được m gam chất rắn Tính
GV yêu cầu HS làm theo phương pháp bảo
toàn ion âm
HS ghi đề bài
HS nAl = 2,7:27=0,1mol, nFe=
5,6: 56= 0,1mol, nAgNO3 = 0,55 mol
Do tính khử của Fe2+ < Fe < Al, nên phản ứng theo thứ tự:
Al + 3Ag+ Al3+ + 3Ag 0,1 0,3 0,3
Fe + 2Ag+ Fe2+ + 2Ag 0,1 0,2 0,1 0,2
Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag0,1(dư) 0,05 0,05 0,05
m= mAg= (0,3+0,2+0,05)108
= 59,4g
HS:
0,1 mol Al3+ chiếm 0,3 mol NO3-
0,1 mol Fe2+ chiếm 0,2 mol NO3
-Còn lại 0,55 – 0,5 = 0,05 mol
NO3
Trang 12-Hoạt động của Giáo viên Hoạt động của học sinh
GV nhận xét
Bài 2 (ĐH/A/10): Cho 19,3g hh bột Zn và
Cu có tỉ lệ mol tương ứng là 1: 2 vào dd
chứa 0,2mol Fe2(SO4)3 thu được mg kim
loại Tính giá trị của m?
GV yêu cầu HS làm theo phương trình
Từ đó rút ra ghi nhớ cho học sinh
Chứng tỏ tồn tại Fe3+ với số mol
= 0,05 mol (tính theo NO3-dư hoặc Fe2+ miễn nhỏ là được) Vậy m = 0,55.108 = 59,4g
2Fe3+ + Zn → 2Fe2+ + Zn2+
0,2 ← 0,1 mol2Fe3+ + Cu → 2Fe2+ + Cu2+
0,1 → 0,1 mol
Khối lượng kim loại còn lại là khối lượng của Cu: 0,1.64 = 6,4g
SO42-
0,4 mol Fe2+ chiếm 0,4 mol SO4
2-0,1 mol Cu2+ chiếm 0,1 mol
SO4
2-Vậy kim loại chỉ chứa 0,1.2 – 0,1 = 0,1 mol Cu => m = 0,1.64
= 6,4g