Trong các đề thi đại học, thi THPT quốc gia trong những năm qua luôn cónhững câu hỏi gắn với thực tế sản xuất, những bài toán liên quan đến hiệu suấtnhư: bài toán hiệu suất lên men rượu,
Trang 1Mục lục
I – PHẦN MỞ ĐẦU
1/ Lí do chọn đề tài ………
2/ Mục đích nghiên cứu của đề tài………
3/ Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài ………
4/ Phương pháp nghiên cứu ………
II – PHẦN NỘI DUNG CỦA SKKN 1/ Cơ sở lí luận của đề tài ………
2/ Thực trạng của đề tài trước khi áp dụng ………
3/ Giải quyết vấn đề 3.1 Cơ sở lý thuyết của đề tài………
3.2 hệ thống bài toán hiệu suất ở lớp 10………
3.3 Hệ thống bài toán hiệu suất ở lớp 11………… ………
3.3.1 Bài toán về độ điện ly α…….……… …………
3.3 2 Bài toán hiệu suất trong phản ứng tổng hợp amoniac ………
3.3 3 Bài toán hiệu suất trong phản ứng của hiđrocacbon 3.3 4 Bài toán hiệu suất liên quan đến ancol, phenol và anđehit ………
3.4 Hệ thống bài toán hiệu suất ở lớp 12
3.4.1 Bài toán hiệu suất trong phản ứng este hóa
3.4.2 Bài toán hiệu suất thuộc chương cacbohiđrat
3.4.3 Bài toán hiệu suất trong phản ứng nhiệt nhôm
3.5 Bài tập tự luyện
4/ Hiệu quả của đề tài
III- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ………
Trang 1 Trang 1 Trang 1 Trang 2
Trang 3 Trang 3
Trang 3 Trang 5 Trang 7 Trang 7
Trang 8 Trang 9
Trang 11 Trang 13 Trang 13 Trang 14 Trang 17 Trang 19 Trang 20 Trang 21
Trang 3PHẦN I - MỞ ĐẦU 1/ Lí do chọn đề tài
Hóa học là môn khoa học thực nghiệm, bên cạnh việc cung cấp cho họcsinh những kiến thức cơ bản của môn học, người dạy còn phải định hướng rènluyện những kĩ năng cho học sinh như kĩ năng tư duy, kĩ năng tính toán, kĩ năngquan sát hiện tượng… đồng thời dạy học cần gắn liền với thực tế sản xuất kinhdoanh tại địa phương để học sinh dễ ghi nhớ kiến thức, và có cách nhìn trựcquan hơn về kiến thức môn học
Trong các đề thi đại học, thi THPT quốc gia trong những năm qua luôn cónhững câu hỏi gắn với thực tế sản xuất, những bài toán liên quan đến hiệu suấtnhư: bài toán hiệu suất lên men rượu, bài toán hiệu suất của phản ứng nhiệtnhôm, bài toán hiệu suất của phản ứng este, bài toán hiệu suất trong tổng hợpamoniac (NH3)…các bài toán hiệu suất học sinh đã bắt đầu làm quen từ lớp 8 vàtrong suốt quá trinh học ở THPT, tuy nhiên thực tế cho thấy bài toán hiệu suấttuy không phải là bài tập khó, nhưng luôn gây ra những sự rắc rối, nói đến bàitoán hiệu suất học sinh vẫn rất lúng túng trong việc giải bài tập, nhiều học sinh
cứ thấy bài toán hiệu suất là sợ và bỏ qua không quan tâm đến loại bài toán này,đặc biết đối với các trường thuộc khu vực miền núi, chất lượng giáo dục cònthấp thì việc giáo viên định hướng cho học sinh giải bài toán hiệu suất còn gặpnhiều khó khăn
Trong quá trình công tác giảng dạy và ôn tập cho học sinh Tôi nhận thấycần thiết phải xây dựng chuyên đề về loại bài toán hiệu suất phù hợp với họcsinh để giúp các em hiểu rõ bản chất về hiệu suất, có cách nhìn bài toán hiệusuất đơn giản hơn, đạt hiệu quả cao trong quá trình dạy và học
Từ thực tiễn dạy học trên tôi đã mạnh dạn xây dựng kế hoạch, nghiên cứu
và viết nội dung sáng kiến kinh nghiệm với tên đề tài: Xây dựng phương pháp
giải và hệ thống bài toán về hiệu suất trong chương trình hoá học phổ thông, tại trường THPT Cẩm Thủy 1
Qua đề tài này Tôi đã xây dựng cách tính hiệu suất đơn giản hơn, nhanhhơn, hiệu quả, đặc biệt là giúp học sinh không còn sợ và không nhẫm lẫn khilàm bài toán hiệu suất, đồng thời xây dựng hệ thống bài tập về hiệu suất từchương trình lớp 10 đến lớp 12
2/ Mục đích nghiên cứu của đề tài
- Đề tài tập trung nghiên cứu phương pháp giải các bài toán về hiệu suất
và xây dựng hệ thống bài toán hiệu suất từ lớp 10 đến lớp 12 trong chương trình
bộ môn hóa học THPT giúp học sinh hiểu rõ hơn, sâu hơn về hiệu suất phản ứng
để nâng cao chất lượng dạy và học
3/ Đối tượng và phạm vi của đề tài
- Đối tượng nghiên cứu: là học sinh khối 10, 11 và 12, cụ thể là học sinhđang theo học chương trình nâng cao định hướng ôn thi đại học và thi học sinhgiỏi tại trường THPT Cẩm Thủy 1
Trang 4- Phạm vi của đề tài: Đề tài tập trung nghiên cứu phương pháp giải bàitoán hiệu suất và xây dựng hệ thống bài tập hiệu suất trong chương trình hóahọc THPT phù hợp với đối tượng học sinh tại trường THPT Cẩm Thủy 1.
4/ Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp quan sát: Quan sát thực tiễn dạy và học tại trường THPTCẩm Thủy 1 trong những năm học vừa qua, chất lượng ôn thi đại học, thi THPTquốc gia và bồi dưỡng học sinh giỏi
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: nghiên cứu sách báo, giáo trình có liênqua đến ôn thi THPT quốc gia và bồi dưỡng học sinh giỏi
- Tổng hợp kiến thức, xây dựng phương pháp giải và xây dựng hệ thốngbài toán về hiệu suất
- Phương pháp tổng kết thực tiễn, xử lí số liệu
Trang 5PHẦN II – NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
1 Cơ sở lí luận của đề tài
- Hiệu suất là bài toán phổ biến trong bộ môn hóa học, gắn liền với các quá trìnhsản xuất, dạng bài toán này có mặt từ chương trình hóa học 10 đến lớp 12
- Hiệu suất là tỉ lệ giữa lượng chất lý thuyết và lượng chất thực tế, hay hiểu mộtcách đơn giản là phần trăm của chất phản ứng so với chất ban đầu
- Biểu thức tính hiệu suất: H =
0
.100%
x x
Trong đó x là lượng chất phản ứng (có thể là số mol, thể tích hay khối lượng…)
xo là lượng chất ban đầu (có thể là số mol, thể tích hay khối lượng…)
- Cơ sở để giải loại bài toán này là: Học sinh cần hiểu được thế nào là hiệu suất,hiệu suất thuận, hiệu suất nghịch, biết xác định hiệu suất cần tính theo chất nào(trong phản ứng có nhiều chất), bài toán có nhiều hiệu suất…
- Yêu cầu học sinh cần nắm vững được kiến thức của các dơn vị kiến thức
2 Thực trạng của đề tài trước khi áp dụng
- Bài tập về hiệu suất thường có trong đề thi đại học, thi THPT quốc gia.
- Các đề tài về bài toán hiệu suất thường được lồng ghép vào các đơn vị kiếnthức, chưa được tách riêng thành một hệ thống bài tập, học sinh khó tiếp cận
- Học sinh còn lúng túng, chưa định hình ra phương pháp giải như thế nàocho 1 bài hiệu suất, còn nhầm lẫn giữa khái niệm lượng chất lý thuyết với lượngchất thực tế, nhầm lẫn giữa bài toán hiệu suất thuận và với hiệu suất nghịchtrong tính toán, hay hiệu suất tính toán theo lượng chất nào cho phản ứng cónhiều chất tham gia, bài toán có nhiều hiệu suất
- Chất lượng giáo dục bộ môn tại trường THPT Cẩm Thủy 1 chưa cao
- Do đó để giúp học sinh hiểu rõ và định hình được phương pháp giải hiệusuất trong quá trình học môn hóa học ở trường THPT Cẩm Thủy 1 đạt được hiệuquả cao hơn, đáp ứng được yêu cầu đổi mới phương pháp dạy và học, tôi đã xâydụng đề tài này để khác phục một số thực trạng trên
3 Giải quyết vấn đề
3.1 Cơ sở lý thuyết của đề tài
3.1.1 Khái niệm và biểu thức về hiệu suất
- Hiệu suất là tỉ lệ phần trăm giũa lượng chất thực tế và lượng chất lýthuyết hay hiệu suất là phần trăm của lượng chất tham gia phản ứng (x) so vớilượng chất ban đầu (xo)
- Biểu thức tính hiệu suất: H =
0
.100%
x x
3.1.2 Hiệu suất trong các phản ứng
Trang 6- Dựa vào các dữ kiện của bài toán để tính ra giá trị của x
3.1.2.2 Phản ứng có nhiều chất tham gia phản ứng
aA + bB -> cB + dC
Ban đầu: x1 x2
Phản ứng: x y
- Cần so sánh tỉ lệ mol giữa A và B để xác định xem hiệu suất tính theo A hoặc
B (hoặc nếu đã biết hiệu suất trước thì việc so sánh để xác định hiệu suất đó làphần trăm của A hay là B đã phản ứng)
- Dựa vào các dữ kiện của bài toán để tính ra giá trị của x, y
3.1.3 Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch
3.1.3.1 Bài toán hiệu suất thuận.
Bài tổng quát: Cho m gam chất A phản ứng tạo ra chất B với hiệu suất H%.
Lưu ý: Đây là bài toán thuận tức là cho lượng chất ban đầu và yêu cầu tính
lượng chất sau phản ứng nên khi nhân phần hiệu suất phải nhân với
100
H
3.1.3.2 Bài toán hiệu suất nghịch.
Bài tổng quát: Cho chất A phản ứng tạo ra m gam chất B với hiệu suất H%.
Lưu ý: Đây là bài toán nghịch tức là cho lượng chất sau phản ứng và yêu cầu
tính lượng chất ban đầu nên khi nhân phần hiệu suất phải nhân với 100
H
3.1.4 Bài toán có nhiều hiệu suất.
Bài tổng quát: Cho quá trình sản suất từ m gam A đến X theo sơ đồ phản ứng
sau: A H1 %
B H2 %
C H3 %
X Tính khối lượng của X tạo thành theo các hiệu suất H1, H2, H3
Trang 7Bài cho: m gam H1 %,H2 %,H3 %
mX
=> mX = 1 2 3
100 100 100
X A
H
a M
3.2 Hệ thống bài toán hiệu suất ở lớp 10
Câu 1: Nung hỗn hợp X gồm Fe và S trong điều kiện không có không khí, sau
phản ứng thu được chất rắn A Hòa tan A vào dung dịch H2SO4 loãng, dư, thuđược 6,72 lít hỗn hợp khí Y (có khối lượng 3,8 gam) và chất rắn không tan B.Đốt cháy hoàn toàn B rồi cho sản phẩm cháy hấp thụ vào dung dịch Ca(OH)2 dưthu được 30 gam kết tủa Hiệu suất của phản ứng Fe và S là
=> nS dư = nCaSO3 = 0,25 mol
=> ban đầu nS = 0,25 + 0,1 = 0,35 mol
nFe = 0,3 mol
Vậy hiệu suất phản ứng tính the Fe
nFe pư = nH2S = 0,1 mol => H = 0,1.100 33,33%
Câu 2: (ĐH khối B – 2014) Nung nóng hỗn hợp bột X gồm a mol Fe và b
mol S trong khí trơ, hiệu suất phản ứng bằng 50%, thu được hỗn hợp rắn Y Cho
Y vào dung dịch HCl dư, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗnhợp khí Z có tỉ khối so với H2 bằng 5 Tỉ lệ a : b bằng
H S H
n
n => 2
2
1 3
H S H
Rắn Y gồm FeS, Fe dư, S dư
FeS + 2HCl FeCl2 + H2S
Fe + 2HCl FeCl2 + H2
nFe dư = nH2 = 3 mol
Trang 8nFe pư = nS pư = nFeS = nH2S = 1 mol
=> nFe ban đầu = a mol = 3 + 1 = 4 mol
=> hiệu suất (H = 50%) tính theo S => nS ban đầu = b = 2 mol
=> a : b = 4 : 2 = 2 : 1
Câu 3: Nung 43,85 gam KMnO4 và KClO3 thu được 37,45 gam hỗn hợp chấtrắn Y gồm KCl, K2MnO4, KMnO4, MnO2 Hỗn hợp chất rắn Y tác dụng vừa đủvới 1,4 mol HCl đặc, đun nóng % Khối lượng KMnO4 tham gia phản ứng nhiệtphân là
:
:
o
t KMnO xmol
Y O KClO ymol
Câu 4: Trong 1 bình kín chứa 0,3 mol SO2 và 0,2 mol O2 cùng một ít bột xúc tác
V2O5 Nung nóng bình 1 thời gian thu được hỗn hợp khí A Dẫn toàn bộ khí Asục vào dung dịch Ba(OH)2 dư thu được 68,3 gam kết tủa Tính hiệu suất củaphản ứng giữa SO2 và O2
Giải:
2SO2 + O2 2SO3
Ban đầu 0,3 mol 0,2 mol
Vậy hiệu suất tính theo SO2
Trang 9H = %SO2 pư = 0, 2.100
0,3 = 66,67%
3.3 Hệ thống bài toán hiệu suất ở lớp 11
3.3.1 Bài toán về độ điện ly
Câu 1: Ở 25OC độ điện li của dung dịch CH3COOH 0,043M là2,0% Tính PH của dung dịch
Giả sử : CM HCl = CM CH3COOH = aM
HCl H+ + Cl
-[H+] = a M => x = PH = - loga
CH3COOH CH3COO- + H+
cứ 100 phân tử CH3COOH thì có 1 phân tử điện li => độ điện li = 0,01 hay 1%
=> [H+] = 0,01a M => y= PH = - log (0,01a) => y = -2 – loga
Vậy y = - 2 + x hay y = x - 2
Câu 3 (Đề thi HSG casio Thanh Hóa năm 2012)
Ở nhiệt độ xác định và dưới áp suất hệ 1,0 atm độ phân li của N2O4 thành
NO2 là 11%
a Tính hằng số cân bằng Kp của phản ứng này (theo atm và theo Pa)
b Độ phân li sẽ thay đổi thế nào khi áp suất chung của hệ giảm từ 1,0 atmxuống 0,8 atm? Từ đó cho biết ảnh hưởng của áp suất tới cân bằng của hệ?
Giải
a Xét cân bằng: N2O4 (k) 2NO2 (k) ; Kp
Ban đầu 1 mol 0 mol
Phản ứng α mol 2α mol
Cân bằng (1- α) mol 2α mol
Tổng số mol hệ lúc cân bằng= 1-α + 2α = 1 + α (mol)
P
P O N
NO
1
4
2
2 2
4 2
Trang 103.3.2 Bài toán hiệu suất trong phản ứng tổng hợp amoniac.
Câu 1: (ĐH khối A – 2010) Hỗn hợp khí X gồm N2 và H2 có tỉkhối so với He bằng 1,8 Đun nóng X một thời gian trong bìnhkín (có bột Fe làm xúc tác), thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối sovới He bằng 2 Hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH3 là
1 4
N H
n
n vậy hiệu suất tính theo N2
Ta coi nN2 = 1mol, nH2 = 4 mol
Trang 113.3.3 Bài toán hiệu suất trong phản ứng của hiđrocacbon.
Câu 1 : (CĐ– 2009) Hỗn hợp khí X gồm H2 và C2H4 có tỉ khối so với He là3,75 Dẫn X qua Ni nung nóng, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He là
5 Hiệu suất của phản ứng hiđro hoá là
20= 0,5 => H = 50%
Chú ý: Khi tỉ lệ mol bài cho bằng với tỉ lệ mol trong phản ứng ta được phép áp
dụng công thức tính nhanh hiệu suất (1)
Câu 2 : Hỗn hợp khí X gồm H2 và C3H6 có tỉ khối so với H2 là 16 Dẫn X qua Ninung nóng, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H2 là 20 Hiệu suất củaphản ứng hiđro hoá là
C H H
Trang 12C H H
n
n => Vậy hiệu suất tính theo C4H8, H = % C4H8 phản ứng
Ta coi nC4H8 = 2 mol, nH2 = 3 mol
A 186,0 gam B 111,6 gam C 55,8 gam D 93,0 gam
Giải:
Phân tích đề: Đây là bài toán có nhiều hiệu suất và các hiệu suất đều là hiệu
suất thuận, nên ta tính theo sơ đồ và tính theo khối lượng
Theo sơ đồ: 78 gam 93 gam
Bài cho: 156 gam H1 60%,H2 50%
m gam
=> manilin = 156.93 60 50 .
78 100 100= 55,8 gam
Câu 5: Cho sơ đồ chuyển hóa: CH4 > C2H2 > C2H3Cl > PVC
Để tổng hợp 250 Kg PVC theo sơ đồ trên thì cần V m3 khí thiên nhiên (ở đktc).Giá trị của V (biết CH4 chiếm 80% thể tích khí thiên nhiên và hiệu suất của cảquá trình là 50%)
2 CH4 > C2H2 > C2H3Cl > PVC
Theo sơ đồ: 44,8m3 62,5 Kg
Bài cho: V m3 H1 50%,H2 80%
250 Kg
Trang 13=> mkhí thiên nhiên = 250.44,8 100 100 .
62,5 50 80 = 448 m3
Câu 6: Poli(vinyl clorua) (PVC) được tổng hợp từ khí thiên nhiên (metan chiếm
97% khí thiên nhiên) theo sơ đồ chuyển hóa và hiệu suất mỗi giai đoạn như sau: Metan 15%
Axetilen 85%
vinyl clorua 80%
PVCMuốn tổng hợp 1,0 tấn PVC thì cần bao nhiêu m3 khí thiên nhiên (đktc)?
3.3.4 Bài toán hiệu suất liên quan đến ancol, phenol và anđehit.
Câu 1: (ĐH khối B – 2008) Oxi hoá 1,2 gam CH3OH bằng CuO nungnóng, sau một thời gian thu được hỗn hợp sản phẩm X (gồm HCHO, H2O và
CH3OH dư) Cho toàn bộ X tác dụng với lượng dư AgNO3 trong dung dịch NH3,được 12,96 gam Ag Hiệu suất của phản ứng oxi hoá CH3OH là
Câu 2: (Đề thi thử Chuyên Lam Sơn, Thanh Hóa – 2018)
Oxi hoá 12,8 gam CH3OH (có xúc tác) thu được hỗn hợp sản phẩm X.Chia X thành 2 phần bằng nhau Phần 1 cho tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3
dư thu được 64,8 gam Ag Phần 2 phản ứng vừa đủ với 30 ml dung dịch KOH2M Hiệu suất quá trình oxi hoá CH3OH là :
A 60% B 45% C 30% D 90% Giải:
nCH3OH = 0,4 mol
2CH3OH + O2 2HCHO + 2H2O
CH3OH + O2 HCOOH + 2H2O
Phần 2: HCOOH + KOH HCOOK + H2O
=> nHCOOH = nKOH = 0,06 mol
Phần 1: HCHO AgNO NH3 / 3
4Ag HCOOH AgNO NH3 / 3
2Ag
nAg = 4 nHCHO + 2nHCOOH => nHCHO = 0,12 mol
=> nCH3OH pư = nHCHO + nHCOOH = 0,12 + 0,06 = 0,18 mol
Trang 14=> % CH3OH oxi hóa = 0,18.100 90%
0, 2
Câu 3: (ĐH khối B – 2012) Oxi hóa 0,08 mol một ancol đơn chức, thu
được hỗn hợp X gồm một axit cacboxylic, một anđehit, ancol dư và nước.Ngưng tụ toàn bộ X rồi chia làm hai phần bằng nhau Phần một cho tác dụnghết với Na dư, thu được 0,504 lít khí H2 (đktc) Phần hai cho phản ứng trángbạc hoàn toàn thu được 9,72 gam Ag Phần trăm khối lượng ancol bị oxi hoá là
y mol y mol y mol
Ancol dư z mol
Câu 4: (ĐH khối B – 2011) Chia hỗn hợp gồm hai ancol đơn chức X và
Y (trong đó MX <MY) là đồng đẳng kế tiếp thành hai phần bằng nhau:
- Đốt cháy hoàn toàn phần 1 thu được 5,6 lít CO2 (đktc) và 6,3 gam H2O
- Đun nóng phần 2 với H2SO4 đặc ở 140oC tạo thành 1,25 gam hỗn hợp ba ete.Hoá hơi hoàn toàn hỗn hợp ba ete trên, thu được thể tích hơi bằng thể tích của0,42 gam N2 (trong cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất) Hiệu suất phản ứng tạo etecủa X, Y lần lượt là
A 25% và 35% B 20% và 40% C 40% và 20% D 30% và 30% Giải:
Phần 1: nCO2 = 0,25 mol, nH2O = 0,35 mol => ancol no, mạch hở
=> nAncol = nH2O – nCO2 = 0,1 mol