ĐIỀU KIỆN CẦN VÀ ĐỦ CỦA PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI

Trong chương trình Hóa học phổ thông “phản ứng trao đổi trong dung dịch” chiếm một vị trí quan trọng từ THCS đến THPT liên quan đến nhiều câu hỏi, bài tập gắn liền với thực tiễn đời sống hằng ngày như môi trường không khí, nước, đất, vệ sinh an toàn thực phẩm … Nhiều năm gần đây đã có một số tác giả nghiên cứa về phản ứng trao đổi; Nhiều anh chị giáo viên cũng ý thức được tầm quan trọng của phản ứng trao đổi trong trương trình hóa học THCS nhưng do thời lượng chương trình không nhiều và chưa mang tính cụ thể nên chưa giúp được HS có kiến thức và kĩ năng trọn vẹn về phản ứng trao đổi. Dẫn tới việc lúng túng khi làm các bài tập liên quan đến phản ứng trao đổi, Khi cơ sở kiến thức không vững trắc HS không nhớ được lâu bền và dẫn tới tình trạng hoang mang và mắt gốc. Chính vì vậy tôi nghĩ cần phân loại và đưa ra điều kiện ban đầu dành cho các chất phản ứng và điều kiện sau dành cho các sản phẩm phản ứng .Và tôi quyết định thực hiện đề tài nghiên cứa mang tên “Điều kiện cần và đủ của phản ứng trao đổi” để nghiên cứa hy vọng sẽ là tài liệu tham khảo của giáo viên và học sinh để thu được kết quả cao nhất trong mảng kiến thức này và góp phần vào thắng lợi của dạy học môn hóa ở cấp THCS.

Người thực hiện: NGUYỄN THỊ KIM NGÂN

Điện thoại: 0822.369696 Email: thcslunghoa@gmail.com

Vĩnh Tường năm 2018-2019

BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

1 Lời giới thiệu:

Trong quá trình dạy học, việc nâng cao chất lượng dạy và học là mộtvấn đề được quan tâm hàng đầu Để đạt được vấn đề đó đòi hỏi phải có sự

nổ lực về cả 2 phía: thầy và trò Bởi vì dạy học vừa mang tính khoa họcvừa mang tính nghệ thuật, để nâng cao chất lượng giảng dạy đòi hỏi ngườigiáo viên phải có năng lực sư phạm vững vàng, có những phương pháp(PP)giảng dạy phù hợp, theo hướng tích cực giúp học sinh (HS) chủ động trongviệc tìm kiếm lĩnh hội kiến thức Việc nâng cao chất lượng giảng dạy nóichung và dạy học môn Hóa học nói riêng cần có những phương pháp đặctrưng riêng Ngoài việc lên lớp, người giáo viên (GV) phải không ngừnghọc hỏi, tìm kiếm tham khảo những tài liệu có liên quan để làm sao có thểtruyền đạt những kiến thức cho học sinh một cách nhẹ nhàng, dể hiểu Sựtiếp thu của học sinh nhiều hay ít, nhanh hay chậm là yếu tố quyết định chochất lượng học tập

Hóa học là bộ môn khoa học tự nhiên mà học sinh được tiếp cận muộnnhất nhưng nó lại có vai trò quan trọng trong nhà trường phổ thông Môn hóahọc cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến thức phổ thông, cơ bản và thiếtthực, rèn cho học sinh tư duy sáng tạo, khả năng trực quan nhanh nhạy, đặc biệt

là rèn luyện cho học sinh một số kĩ năng thực hành thí nghiệm Vì vậy, giáo viên

bộ môn hóa học cần hình thành ở các em các kỹ năng cơ bản, thói quen học tập

và làm việc khoa học

Học hóa học hiện nay không những học sinh học lý thuyết mà còn đòi hỏihọc sinh vận dụng lý thuyết được học vào giải các bài tập lý thuyết, thực tiễn vàđặc biệt là kĩ năng thực hành thí nghiệm

Giải toán hóa học và lập phương trình hóa học (PTHH) là hai nội dung rấtquan trọng đối với môn hóa học, tất cả các bài tập hoàn thành PTHH, tính toán

và chuyển đổi giữa các chất đều liên quan tới PTHH Tuy nhiên học sinh bậcTHPT nói chung, học sinh lớp 8, 9 nói riêng thường rất lúng túng hoặc lập

PTHH sai (cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố trước và sau phản ứng),dẫn đến việc tính toán hóa học bị sai.

Trong chương trình Hóa học phổ thông “phản ứng trao đổi trong dungdịch” chiếm một vị trí quan trọng từ THCS đến THPT liên quan đến nhiều câuhỏi, bài tập gắn liền với thực tiễn đời sống hằng ngày như môi trường không khí,nước, đất, vệ sinh an toàn thực phẩm …

Nhiều năm gần đây đã có một số tác giả nghiên cứa về phản ứng trao đổi;Nhiều anh chị giáo viên cũng ý thức được tầm quan trọng của phản ứng trao đổitrong trương trình hóa học THCS nhưng do thời lượng chương trình khôngnhiều và chưa mang tính cụ thể nên chưa giúp được HS có kiến thức và kĩ năngtrọn vẹn về phản ứng trao đổi Dẫn tới việc lúng túng khi làm các bài tập liênquan đến phản ứng trao đổi, Khi cơ sở kiến thức không vững trắc HS không nhớđược lâu bền và dẫn tới tình trạng hoang mang và mắt gốc Chính vì vậy tôi nghĩcần phân loại và đưa ra điều kiện ban đầu dành cho các chất phản ứng và điềukiện sau dành cho các sản phẩm phản ứng Và tôi quyết định thực hiện đề tài

nghiên cứa mang tên “Điều kiện cần và đủ của phản ứng trao đổi” để nghiên

cứa hy vọng sẽ là tài liệu tham khảo của giáo viên và học sinh để thu được kếtquả cao nhất trong mảng kiến thức này và góp phần vào thắng lợi của dạy họcmôn hóa ở cấp THCS

2 Tên đề tài:

“Điều kiện cần và đủ của phản ứng trao đổi”

3 Tác giả đề tài:

- Họ và tên: Nguyễn Thị Kim Ngân

- Địa chỉ tác giả sáng kiến: Trường THCS Lũng Hòa

- Số điện thoại: 0822369696

E_mail: THCSlunghoa2014@Gmail.com

4 Chủ đầu tư tạo ra đề tài

5 Lĩnh vực áp dụng đề tài:

- Áp dụng trong giảng dạy môn hóa học cho các trường THCS và THPT trong toàn tỉnh

6 Ngày đề tài được áp dụng lần đầu hoặc áp dụng thử:

- Đề tài được áp dụng thử cho học sinh khối 8, 9 trường THCS Lũng Hòa

Khi lập PTHH cho các loại phản ứng nói chung và đặc biệt là lập PTHHloại phản ứng trao đổi, học sinh thường rất lúng túng, gặp nhiều khó khăn Họcsinh đang tiến hành lập PTHH theo một cách máy móc, không hiểu bản chất củaphản ứng, chưa biết phản ứng nào xảy ra, phản ứng nào không xảy ra

Trong SGK hóa học 9 đã đề cập tới phản ứng trao đổi ở phần II- Bài 9:Tính chất hóa học của muối Ở bài này đã đề cập tới điều kiện của phản ứng trao

đổi là:" Phản ứng trao đổi trong dung dịch của các chất chỉ xảy ra nếu sản

phẩm tạo thành có chất không tan hoặc chất khí" và phản ứng trung hòa thuộc

loại phản ứng trao đổi Như vậy có thể hiểu là sản phẩm của phản ứng trao đổi

phải có ít nhất một trong ba điều kiện: " Kết tủa, khí, nước".Nhưng có những

trường hợp như: Fe(OH)2 + ZnCl2 -> FeCl2 + Zn(OH)2↓ thì rõ ràng có kết tủa

mà phản ứng không xảy ra, vì sao vậy ? tại vì chất phản ứng ở đây là một bazokhông tan Nhưng kể cả bazo không tan và oxit bazo không tan trong nước thìđều phản ứng được với axit Cho nên ta nên thiết lập thêm điều kiện cần chophản ứng trao đổi và dạy học sinh biết cách kết hợp giữa điều kiện cần và đủ củaphản ứng trao đổi Làm như thế để giúp học sinh lập được phản ứng trao đổichính xác và nhanh nhất

Qua tham khảo ý kiến của các đồng nghiệp, đặc biệt là qua quá trình trực tiếpgiảng dạy nhiều năm qua về phản ứng trao đổi trong dung dịch được Tôi quyết

định chọn đề tài: “Điều kiện cần và đủ của phản ứng trao đổi” để nghiên cứu

và thể nghiệm chuyên đề trong mấy năm học gần đây và kết quả đem lại là rấttốt

II MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI

1 Mục đích:

- Hệ thống hóa những kiến thức cơ bản về phản ứng trao đổi trong dungdịch, khắc sâu phân loại phản ứng trao đổi, các trường hợp đặc biệt và nhữngkiến thức liên quan đến thực tiễn đời sống

- Phương pháp tư duy phát hiện điều kiện để phản ứng trao đổi trong dungdịch xảy ra, giải bài tập liên quan đến phản ứng trao đổi trong dung dịch

- Nhận biết được một phản ứng hóa học thuộc loại phản ứng trao đổi

- Một số bài tập vận dụng và những điểm cần lưu ý khi xét phản ứng traođổi trong dung dịch

- Rèn kĩ năng lập PTHH loại phản ứng trao đổi và xét một phản ứng traođổi cụ thể xảy ra hay không

- Nâng cao chất lượng học sinh khá, giỏi thi vào trường chuyên, lớp chọn

- Làm tài liệu chuyên môn áp dụng giảng dạy cho các đối tượng học sinh,đặc biệt là trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi

2 Nhiệm vụ của đề tài:

- Nêu lên được những cơ sở lý luận của việc lập PTHH trong quá trìnhdạy và học

- Hệ thống hóa những kiển thức cơ bản cho từng loại phản ứng trao đổi

- Bước đầu sử dụng việc phân loại các loại phản ứng trao đổi và cách khắcphục những sai lầm mắc phải khi lập PTHH loại phản ứng trao đổi Từ đó giúphọc sinh lĩnh hội các kiến thức một cách chủ động, hiểu rõ bản chất của phảnứng Rèn luyện cho tính độc lập suy nghĩ, khả năng vận dụng để tiến hành lậpđúng và nhanh nhất PTHH loại phản ứng trao đổi, rèn luyện và phát triển kĩnăng thực hành thí nghiệm

- Tiến hành điều trà tình hình nắm vững kiến thức cơ bản của học sinh.

III ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1 Đối tượng nghiên cứu:

- Học sinh lớp 9 trường tôi công tác (trong quá trình dạy học trên lớp vàtrong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi)

- Thời gian: Từ năm 2015 đến 2018

2 Phương pháp nghiên cứu:

- Vận dụng các phương pháp nghiên cứu khoa học như: điều tra cơ bản,kiểm tra bằng phiếu trắc nghiệm, dùng phiếu học tập (bài tập điền khuyết, bàitập nêu hiện tượng xảy ra, bài tập xét phản ứng hóa học xảy ra hay không ),phân tích lý thuyết, tổng kết kinh nghiệm, sử dụng một số phương pháp thống kêtrong việc phân tích kết quả thực nghiệm

- Tìm hiểu thông tin trong quá trình dạy và học, đúc rút kinh nghiệm chobản thân qua nhiều năm dạy học

- Nghiên cứu kĩ chương trình sách giáo khoa hóa 9 và các tài liệu thamkhảo, nâng cao

- Phương pháp dạy học kiểu bài nghiên cứu kiến thức mới, bài thực hànhthí nghiệm

- Trao đổi ý kiến, học hỏi kinh nghiệm một số đồng nghiệp

+ Dạng nhận biết – tách chất – tinh chế chất vô cơ bằng phương pháp hóa học cũng phải nắm vững tính chất và viết đúng được PTHH.

+ Các dạng toán tính theo phương trình hóa học đều nhất thiết phải lập được PTHH

- Trong khi đó các phản ứng giứa các hợp chất vô cơ thì phần lớn thuộc phản ứng trao đổi.Do vậy cần lập được PTHH của phản ứng trao đổi

Khi lập PTHH trong suy nghĩ các em luôn xuất hiện rất nhiều câu hỏi:

- PTHH tức là dùng CTHH để biểu diển ng¾n gän mét PƯHH

- B¶n chÊt PƯHH: Số lượng các nguyên tử được bảo toàn

- Các bước lập PTHH:

+ Viết sơ đồ của phản ứng

+ Cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố tríc vµ sau P¦ + Viết PTHH đúng

Thực chất của việc lập PTHH là dùng công thức hóa học (CTHH) để biểudiển chất và đặt các hệ số trước các chất sao cho số nguyên tử trước phản ứng

bằng số nguyên tử sau phản ứng và hệ số ở hai vế phương trình phải tối giản.

Khi lập PTHH, một số phản ứng ngoài điều kiện các chất tham gia phảnứng phải tiếp xúc với nhau thì một số phản ứng muốn xảy ra cồn cần thêm một

số điều kiện khác như: nhiệt độ, chất xúc tác thích hợp, áp suất … Đặc biệt làloại phản ứng trao đổi trong dung dịch thì ngoài các điều kiện cơ bản còn cầnmột số điều kiện khác mà chuyên đề tôi nghiên cứu sẽ đề cập tới

2 Cơ sở thực tiễn:

Để đạt được mục đích của việc dạy – học hóa học trong trường THCS thìngười giáo viên dạy hóa học là nhân tố tham gia quyết định chất lượng Do vậy,

ngoài những hiểu biết về hóa học, người giáo viên cần phải có phương pháptruyền đạt thu hút, gây hứng thú học tập cho học sinh.

Xuất phát từ thực tiễn dạy học hiện nay là đổi mới phương pháp, hìnhthức tổ chức dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động của ngườihọc Tăng cường và hiệu quả việc sử dụng đồ dùng, thiết bị dạy học, khai tháctriệt để phòng học bộ môn, người giáo viên cần có kĩ năng thực hành thínghiệm Đặc biệt là các kì thi học sinh giỏi cấp huyện, tỉnh hiện nay đỏi hỏi họcsinh có kiến thức sâu, rộng Vì vậy, giáo viên cần thể hiện rõ vai trò là người tổchức, điều khiển cho học sinh hoạt động một cách chủ động, sáng tạo Khi dạybài học có liên quan đến thí nghiệm thực hành, giáo viên cần rèn luyện cho họcsinh kĩ năng thực hành, thí nghiệm

Qua thực tế giảng dạy mấy năm qua, tôi nhận thấy đa số học sinh không

tự giải quyết được các dạng bài tập hóa học Trong đó, dạng bài tập lập PTHHcho các phản ứng hóa học cụ thể nói chung và dạng bài tập lập PTHH cho loạiphản ứng trao đổi nói riêng, học sinh thường rất bỡ ngỡ, khó khăn và không làmđược Trong thời gian đó tôi đã đi sâu tìm hiểu nguyên nhân để tìm ra biện phápkhắc phục Tôi nhận thấy có một số nguyên nhân chủ quan và khách quan dẫnđến tình trạng trên:

- Trường tôi đóng trên địa bàn có điều kiện kinh tế tương đối ổn địnhnhưng mức độ nhận thức của phụ huynh học sinh còn nhiều hạn chế, chưa thực

sự quan tâm đến việc học tập của con em mình

- Mặt trái của thời đại công nghệ thông tin tác động không nhỏ tới HS, cáctrò chơi điện tử, các ứng dụng Zalo, facebook chiếm rất nhiều thời, nhiều họcsinh còn ham chơi, lười học

- Việc học tập của học sinh chủ yếu ở giờ học chính khóa, thời gian ôntập, củng cố cũng như hướng dẫn các dạng bài tập cho học sinh không có Đặcbiệt đối với bộ môn hóa học, học sinh chưa có khái niệm học phụ đạo thêm

- Một số giáo viên chưa thực sự nhiệt tình trong giảng dạy, chưa có sự đầu

tư nhiều trong giảng dạy

- Kĩ năng lập phương trình hóa học của các em còn hạn chế, đặc biệt làviệc cân bằng phương trình phản ứng Đối với cân bằng PTHH dạng công thứctổng quát thì các em lại càng gặp nhiều khó khăn hơn.

- Học sinh nắm chưa vững hóa trị của các nguyên tố cũng như của cácnhóm nguyên tử nên việc viết công thức hóa học của các chất trong phản ứngkhông đúng Vì việc lập công thức hóa học của các chất chưa đúng nên rấtnhiều học sinh tự tiện thay đổi công thức hóa học của các chất

- Hầu hết học sinh không nhớ và hiểu tính chất hóa học của các chất nênkhi viết PTHH minh họa các em còn gặp nhiều khó khăn, thậm chí không viếtđược PTHH minh họa cho các tính chất hóa học đó

- Khái niệm, phân loại, cách gọi tên về các hợp chất vô cơ ở chương trìnhhóa học lớp 8 đa số học sinh nắm chưa vững, dẫn đến các em không nhận biếtđược một chất cụ thể thuộc loại oxit, axit, bazơ hay là muối

- Khi lập PTHH loại phản ứng trao đổi, học sinh do không nắm vững các

điều kiện để một phản ứng trao đổi trong dung dịch xảy ra Vì thế mà học sinhvẫn viết các PTHH xảy ra theo như tính chất hóa học mà các em được họcnhưng nhiều phản ứng thực chất nó không xảy ra Đây được xem là sai lầm mắcphải nhiều nhất của học sinh mà tôi thấy được trong mấy năm học vừa qua

- Học sinh chưa biết hay là rất ít khi sử dụng bảng tính tan trong nước củamột số axit, bazơ và muối Mặc dù nội dung bảng này rất quan trọng cho họcsinh cũng như cho giáo viên sử dụng trong việc xét một phản ứng hóa học thuộcloại phản ứng trao đổi xảy ra hay không?

- Một nguyên nhân khách quan nữa là kiến thức cũng như thời giannghiên cứu loại phản ứng trao đổi còn rất hạn chế Nội dung chương trình mà

Bộ GD & ĐT quy định cho "phản ứng trao đổi" thuộc chương trình hóa họcTHCS rất ngắn Cụ thể, bài "tính chất hóa học của muối" quy định dạy trong 1tiết bao gồm cả mục II - Phản ứng trao đổi Trong 1 tiết này có cả kiến thứcluyện tập

Vì các nguyên nhân trên, dẫn đến chất lượng học tập của học sinh đối vớimôn hóa còn rất thấp Học sinh không tự lập được các PTHH nói chung và

PTHH loại phản ứng trao đổi trong dung dịch núi riờng Học sinh khụng biếtđược bản chất của phản ứng trao đổi, khụng biết cỏch xem xột phản ứng nàoxảy ra và phản ứng nào khụng xảy ra.

Cụ thể kết quả học tập của học sinh trong năm học 2012 – 2013 và 2013 –

2014 như sau:

Năm học Điểm 8 - 10

Điểm 6,5 7,5 Điểm 5 - 6,5 Điểm < 5

II NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN GIẢI QUYẾT

Nếu học sinh nắm chắc kiến thức về cụng thức húa học, bản chất củaphản ứng húa học và đặc biệt nữa là hóa trị của các nguyên tố(để lập nhanh công thức hóa học) thỡ học sinh cú thể viết được sơ đồcủa phản ứng Thụng thường đối với học sinh lớp 8, 9 thỡ đề thường cho sơ đồphản ứng hoặc chỉ yờu cầu lập những PTHH đơn giản nờn học sinh cú thể viếtđược sơ đồ phản ứng Khú khăn cũn lại mà học sinh thường mắc phải là cõnbằng số nguyờn tử của mỗi nguyờn tố Nhng đối với một số đề học sinhyêu cầu lập PTHH của một số phản ứng dạng tổng quát thì họcsinh hầu nh không giải quyết đợc kể cả các em học sinh khágiỏi

II.1 Những kiến thức cần chuẩn bị để viết đỳng phản ứng trao đổi

II.1.1.Bảng tính tan trong nước của các axit – Bazơ- Muối

NaI

AgI

MgII

CaII

BaII

ZnII

HgII

PbII

CuII

FeII

FeIII

AlIII

b :Hợp chất bay hơi hoặc dễ phân hủy thành khí bay lên

kb : hợp chất không bay hơi

Vạch ngang “-”:hợp chất không tồn tại hoặc bị phan hủy trong nước

II.1.2.Một số kết luận rút ra từ bảng tính tan

+ Hầu hết các axit tan được trong nước, trừ axit H2SiO3 (thực tế làSiO2.H2O)

+ Phần lớn các bazơ không tan trong nước, trừ một số như: LiOH, NaOH,KOH, Ba(OH)2, NH4OH, còn Ca(OH)2 ít tan

+ Tất cả muối của kim loại Na, K; muối amoni NH4+; muối axit đều tantrong nước.

+ Hầu hết muối clorua (Cl-) tan trừ: AgCl

+ Hầu hết muối sunfat (SO42-) tan trừ: BaSO4, PbSO4, SrSO4, còn CaSO4,Ag2SO4 ít tan

+ Muối nitrat (NO3-), muối axetat (CH3COO-) đều tan

+ Muối cacbonat (CO32-) hầu hết không tan và ít tan trừ muối của kim loạikiềm và muối amoni

+ Muối sunfua (S2-) hầu hết không tan và ít tan trừ muối của kim loạikiềm và muối amoni

II.1.3.Lưu ý:

- Hầu hết các axit tan được trong nước, trừ axit H2SiO3 nên trong những phảnứng dưới đây ta thống nhất lấy các axit đều tan (tức không đề cập đến axitH2SiO3)

II.2.Khái niệm

- Phản ứng trao đổi là phản ứng hóa học, trong đó hai chất tham gia phản ứng

trao đổi với nhau những thành phần cấu tạo để tạo ra những hợp chất mới

- Phương trình phản ứng trao đổi có dạng tổng quát:

AB + CD → AD + CB

A, B, C, D trao đổi vị trí cho nhau còn số oxi hóa của mỗi nguyên tố khôngthay đổi

II.3 Điều kiện của phản ứng trao đổi:

II.3.1 Điều kiện cần: ( Áp dụng cho chất phản ứng, điều này không nhắc lại ở

những phần sau):

- Phản ứng được thực hiện trong dung dịch ( nghĩa là trong hai chất phản ứng

phải có ít nhất một chất tan trong nước)

II.3.2 Điều kiện đủ: ( Áp dụng cho các chất sản phẩm, điều này không nhắc lại

ở những phần sau):

- Sản phẩm của phản ứng phải có ít nhất một trong ba điều kiện sau:

* Phản ứng tạo thành chất khí (↑)

* Phản ứng tạo thành chất điện li yếu ( với HS bậc THCS chỉ cần biết chất điện

li yếu ở đây là H2O)

- Ba điều kiện trên sau đây sẽ viết gọn thành: ↓, ↑, H2 O và không nhắc lại cụm

từ “Sản phẩm của phản ứng phải có ít nhất một trong ba điều kiện sau:”

II.4.Các loại phản ứng trao đổi thông thường và điều kiện cụ thể

( Dành cho HS đại trà)

II.4.1.Các loại phản ứng trao đổi thường gặp:

- Phản ứng giữa Axit với Oxit bazơ

- Phản ứng giữa Axit với bazơ

- Phản ứng giữa Axit với Muối

- Phản ứng giữa muối với bazơ

- Phản ứng giữa muối với muối

II.4.2.Điều kiện cụ thể của từng loại phản ứng:

II.4.2.1 Phản ứng giữa Axit với Oxit bazơ

- Oxit bazơ tan

CaO + 2HCl → CaCl2 + H2O

Na2O + 2HCl → 2NaCl + H2O

K2O + H2SO4 → K2SO4 + H2O

- Oxit bazơ không tan

CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O

Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O

FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O