MỘT số PHƯƠNG PHÁP GIẢI bài tập HOÁ học ĐỊNH LƯỢNG ở TRƯỜNG THCS

Cùng với sự giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo trong toàn khoa Hoá học của trường ĐHSP Hà Nội, các thầy giáo, cô giáo tổ KHTN và toàn thể các em học sinh ở các Trường THCS thuộc huyện Th

Mục lục

Phần I: Mở đầu

I. Lý do chọn đề tài………3

II. Mục tiêu của đề tài……… 4

III Nhiệm vụ của đề tài………4

IV.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu……… 5

V. Giả thiế khoa học……….5

VI.Phương pháp nghiên cứu đề tài………5

Phần II: Nội dung và kết quả nghiên cứu Chương I Cơ sở lí luận của vấn đề nghiên cứu ……… 6

I. Cơ sở lí luận……….6

II. Một số hướng dẫn chung và sơ đồ tổng quát để giải một bài toán hoá học………6

Chương II Nội dung ……… 11

I. Các phương pháp giải bài tập……….11

II. Nội dung cụ thể……… 12

Chương III Thực nghiệm sư phạm ………32

1 Mục đích của thực nghiệm vụ sư phạm………32

2 Nhiệm vụ của thực nghiệm vụ sư phạm……… 32

3 Nội dung nghiệp vụ sư phạm………32

4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm……… 32

5 Kết quả thực nghiệm sư phạm và xử lý kết quả……… 33

Phần III Kết luận ……… 35

Bài tập nghiệp vụ sư phạm này được hoàn thành dưới sự hướng dẫn và giúp đỡ nhiệt tình của TS Cùng với sự giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo trong toàn khoa Hoá học của trường ĐHSP Hà Nội, các thầy giáo, cô giáo tổ KHTN và toàn thể các em học sinh ở các Trường THCS thuộc huyện Thanh Sơn – Phú Thọ

Trong khi làm đề tài này tôi đã gặp nhiều khó khăn do trình độ còn hạn chế, tuy nhiên dưới sự giúp đỡ tận tình của TS , của các bạn đồng nghiệp và

sự cố gắng của bản thân tôi đã hoàn thành đề tài nghiên cứu của mình Qua

đây em xin chân thành cảm ơn TS đã ủng hộ, giúp đỡ chỉ bảo tận tình để em

có thể hoàn thành tốt đề tài của mình

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong toàn khoa Hoá của trường ĐHSP Hà Nội, các thầy giáo, cô giáo tổ KHTN ở Trường THCS Tất Thắng thuộc huyện Thanh Sơn – Phú Thọ đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện đề tài

I Lý do chọn đề tài:

Hoá học là môn học có vai trò quan trọng trong việc thực hiện mục tiêu

đào tạo ở bậc THCS Chương trình Hoá học THCS có nhiệm vụ cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức cơ bản, phổ thông và thói quen làm việc khoa học Góp phần hình thành ở học sinh các năng lực nhận thức, năng lực hành

động và các phẩm chất, nhân cách mà mục tiêu giáo dục đã đề ra

Để đạt được mục đích trên hệ thống bài tập giữ vị trí và vai trò to lớn trong việc dạy và học hóa học ở trường THPT nói chung và trường THCS nói riêng

Là một giáo viên đang trực tiếp giảng dạy bộ môn Hoá học ở trường THCS Qua nghiên cứu nội dung chương trình và quá trình học tập môn Hoá học của học sinh tôi nhận thấy:

Học sinh tiếp thu môn Hoá học rất chậm, dù rằng đây là môn học còn mới đối với các em vì đến lớp 8 các em mới được làm quen Nhưng không phải vì thế mà chúng ta có thể thờ ơ với mức độ nhận thức của các em

Từ chỗ khó tiếp thu ngay ban đầu sẽ dẫn đến sự hời hợt của học sinh đối với môn Hoá học về những năm học sau

Mà cái khó của học sinh đối với môn Hoá học chính là bài tập, học sinh thường rất lúng túng đối với các bài tập Hoá học, sự đa dạng của bài tập Hoá học thường đẩy học sinh vào bế tắc khi mà ở trên lớp các em luôn tiếp thu bài một cách thụ động, nhớ một cách máy móc những bài toán mà giáo viên làm mẫu vì các em không có những phương pháp giải áp dụng cho từng dạng toán Hoá học

Đã thế, nhiều giáo viên vẫn không nhận thấy những yếu điểm này của học sinh để tìm cách khắc phục mà vẫn để học sinh tiếp thu một cách thụ

động và nhớ máy móc khi giải một bài toán hoá học

Vì vậy, để nâng cao chất lượng học môn Hoá học mỗi học sinh cần phải tích cực chủ động học tập song bên cạnh đó giáo viên phải đóng vai trò quan trọng, giáo viên phải cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến thức cơ bản từ

để học sinh sẽ khai thác kiến thức đó vào những vấn đề cụ thể Đặc biệt là phương pháp giải các dạng toán hoá học vì chỉ nắm được phương pháp giải, học sinh mới có thể chủ động trước các dạng toán

Nhận thức được vấn đề này nên tôi đã đi sâu vào nghiên cứu để đưa ra các phương pháp giải phù hợp với từng dạng toán hoá học Xây dựng và đưa ra các dạng toán hoá học thường gặp để các em học sinh có một tư liệu học tập

và không bị lúng túng trước các bài toán hoá học làm cho mức độ nhận thức của học sinh ngày một nâng cao

II Mục tiêu của đề tài:

Nhằm trang bị cho học sinh những kĩ năng giải bài tập hoá học, phương pháp phù hợp suy luận một cách logic, có hướng đi cụ thể tạo điều kiện thuận lợi cho học sinh giải bài tập khó cũng như bài tập dễ thuận lợi hơn

III Nhiệm vụ đề tài:

Nghiên cứu nội dung trương trình Hoá học THCS từ đó đưa ra hệ thống các phương pháp giải bài tập Hoá học

Tổ chức kiểm tra đánh giá kỹ năng giải bài tập của HS thông qua việc giải các bài tập

IV.Đối tương và phạm vi nghiên cứu:

Nội dung trương trình Hoá học THCS

Học sinh khối 9 trường THCS Tất Thắng – Phú Thọ

V.Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được hệ thống các phương pháp giải bài tập Hoá học ở trường THCS sẽ giúp HS có được những kỹ năng giải bài tập Hoá học thành thạo, từ HS sẽ có hứng thú học tập đối với bộ môn hơn

VI Phương pháp nghiên cứu đề tài:

Để nghiên cứu và hoàn thành đề tài này tôi đã sử dụng các phương pháp sau:

- Phương pháp thực nghiệm

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu

- Phương pháp phân tích, tổng hợp, khái quát hóa vấn đề

- Phương pháp quy nạp, Phương pháp diễn dịch

- Phương pháp so sánh, đối chiếu

Phần II:Nội dung và kết quả nghiêncứu

Chương I: Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu:

I Cơ sở lý luận

Trong chương trình THCS nói chung và bộ môn Hoá học nói riêng, mục tiêu đặt ra là không chỉ truyền đạt cho học sinh kiến thức theo yêu cầu mà phải hình thành ở các em những kiến thức tổng quát để từ đó các em có thể vận dụng trong mọi trường hợp, các em có thể giải quyết được những vấn đề

đặt ra

Vì lẽ đó mà mỗi giáo viên cần truyền đạt cho học sinh các phương pháp,

để từ những phương pháp được học các em vận dụng vào những vấn đề cụ thể Mặt khác đối với môn Hoá học nếu không giải được các bài toán hoá học thì các em cũng sẽ không nắm được kiến thức về lý thuyết một cách cụ thể, về bài tập để củng cố lý thuyết Chính vì điều đó mà vấn đề đặt ra ở đây là phải truyền đạt cho các em một cách đầy đủ và có hệ thống các phương pháp giải toán hoá học, vì các bài toán cũng là thước đo mức độ hiểu bài và trình độ tư duy của học sinh

Như vậy qua những luận điểm nêu trên tôi thấy phương pháp giải toán hoá học thực sự là cần thiết đối với học sinh bậc THCS nói riêng và học sinh phổ thông nói chung

II Một số hướng dẫn chung và sơ đồ tổng quát để giải một bài toán hóa học

II.1 Ba bước cơ bản để giải một bài toán hóa học sơ cấp

Bước 1: Chuyển giả thiết không cơ bản (GTKCB) (thường là: chất không

nguyên chất, dung dịch có nồng độ xác định, nguyên liệu lẫn tạp chất, khí ở

điều kiện không tiêu chuẩn…) về giả thiết cơ bản (GTCB) (là chất nguyên chất, khí ở ĐKTC…) bằng công thức thực nghiệm (CT) và định nghĩa (ĐN)

Bước 2: Từ giả thiết cơ bản tìm kết luận cơ bản (là chất nguyên chất)

bằng cách áp dụng tính chất của các phương trình phản ứng

Bước 3: Từ (KLCB) áp dụng công thức và định nghĩa để suy ra kết luận

không cơ bản (KLKCB) (thường là chất không nguyên chất, dung dịch có nồng độ xác định, hiệu suất phản ứng H< 100%, khí ở điều kiện không tiêu chuẩn,…) theo yêu cầu của đề bài

Sơ đồ giải toán hóa học tổng quát

II.2 Các yêu cầu bắt buộc để giải thành thạo bài toán hóa học

II.2.a Yêu cầu 1: Phải lập được các phương trình hóa học của các

phản ứng xẩy ra từ đó viết được các phương trình tỉ lệ số mol

A B

g → dm3(đktc)

Kg → m3(đktc)

A B Mol→ l(đktc) Mol → l(đktc)

A B l(đktc) → g l(đktc) → g

A B

g → g l(đktc)→l(đktc)

* Nên chọn số mol làm căn bản tính toán, để giải toán hóa học đ−ợc gọn, kết quả chính xác, dễ kiểm tra lại

- Khái niệm mol: Mol là lượng chất chứa 6.1023 nguyên tử hoặc phân tử của chất đó.(6.1023 gọi là số Avogadro) (SGK-Hóa học 8-NXB giáo dục-2004)

Nếu cho V (lit) khí A ở đktc: n A =

4 , 22

V

Nếu cho V (lit) khí A ở t (oC), P (atm): n A =

T R

V P

.

.

=

) 273 (

4 , 22

273

t

V P

+

Nếu cho V (l) dung dịch A (CM, d): nA = V.CM

Nếu cho m(g) cho dung dịch A(CM,d): nA =

1000

.

d

C

II.2.c Các loại công thức tính toán khác như C M , C%

- Công thức tính nồng độ mol của dung dịch: CM =

Khi hòa tan chất tan vào nước hoặc khi trộn lẫn hai dung dịch với nhau

mà có phản ứng xẩy ra thì phải xác định lại thành phần của dung dịch sau phản ứng và loại trừ lượng các khí thoát ra hay lượng kết tủa xuất hiện trong phản ứng ra khỏi dung dịch: mdd sau = mdd trước - m↓↑

Đa số các chất khi hòa tan vào nước thì khối lượng chất tan (mct) không

đổi, chẳng hạn như NaCl, HCl… nhưng cũng có những chất khi hòa tan vào nước thì lượng chất tan (mct) thu được giảm (ví dụ hòa tan a gam CuSO4.5H2O vào nước) hoặc tăng (đối với trường hợp chất đem hòa tan tác dụng với nước, ví dụ hòa tan a gam SO3 vào nước thì do SO3 + H2O->

Ví dụ: Hòa tan a gam tinh thể CuSO4.5H2O vào b gam dung dịch CuSO4 C%

Khi một dung dịch có nhiều chất tan (dung dịch hỗn hợp) thì lượng mct

được tính riêng cho từng chất, còn mdd là chung cho tất cả các chất

Ví dụ: Hòa tan 10gam NaCl và 40 gam KNO3 vào 200gam nước Tính nồng độ phần trăm của mỗi muối

II.3 Các bước trình bày giải bài toán tính theo PTHH thường theo trình tự sau:

- Từ các đại lượng(thể tích đktc, khối lượng) quy đổi thành số mol các chất

- Đặt ẩn số cần tìm (với toán hỗn hợp nên đặt số mol chất thành phần làm ẩn số)

- Giải phương trình đại số chứa các ẩn, tìm số mol các chất tương ứng

Từ đó suy ra các đại lượng theo yêu cầu của đề bài

Chương II: Nội dung:

I các phương pháp:

- Phương pháp giải bài tập: Lượng hai chất tham gia phản ứng

- Phương pháp bảo toàn khối lượng

- Phương pháp tăng giảm khối lượng

- Phương pháp ghép ẩn số

- Phương pháp đường chéo

- Phương pháp đồ thị

II Nội dung cụ thể:

-Tìm tỉ lệ số mol các chất theo phương trình-Lập tỉ lệ số mol của các

chất : nbài ra : npt -> So sánh tỉ lệ số mol của 2cặp chất

Nếu hiệu suất phản ứng 100% thì có thể xẩy ra các trường hợp sau: + Tỉ lệ số mol của 2 cặp chất bằng nhau thì cả 2 chất đều phản ứng hết, tính toán lượng sản phẩm tạo thành theo lượng chất nào cũng

được.(1)

+ Tỉ lệ số mol của H2SO4 > Tỉ lệ số mol của Al -> Al phản ứng hết,

H2SO4 dư , tính lượng sản phẩm và lượng H2SO4 tham gia phản ứng theo lượng chất đã phản ứng hết (Al).(2)

+ Tỉ lệ số mol của Al > Tỉ lệ số mol của H2SO4 -> ngược lại trường hợp (2).(3)

- Tính nồng độ mol của các chất trong dung dịch sau phản ứng-> Nếu

như xẩy ra trường hợp (2) , thì thực hiện tính lượng chất còn dư sau khi phản ứng kết thúc và xác định lượng chất tạo thành sau phản ứng Còn trường hợp

(3) chỉ xác định lượng chất tạo thành sau phản ứng Sau đó, chuyển về

số mol và áp dụng công thức tính nồng độ

HS : Sau khi nhận nội dung bài tập , phân tích đề bài và biết được

hướng giải quyết vấn đề

Từ đó thực hiện các bước giải và dần dần hình thành được cách giải dạng bài tập này

-Bài giải cụ thể:Số mol của Al là: nAl = 5,4:27=0,2(mol)

Trong 100ml dung dịch H2SO4 có: n H2SO4 =0,1x 0,5= 0,05(mol)Phương trình phản ứng :

2Al + 3 H2SO4 —> Al2(SO4)3 + 3 H2

2mol 3mol 1mol 3mol

Tỉ lệ số mol của H2SO4 là:nbài ra : npt = 0,05:3 =0,01(6)

Tỉ lệ số mol của Al là:nbài ra : npt = 0,2:2=0,1

Vì 0,1>0,1(6) do đó H2SO4 phản ứng hết , nhôm dư

Trong dung dịch chỉ có Al2(SO4)3

Vậy :Tính lượng các chất theo lượng axit H2SO4

Theo phương trình phản ứngvà tính toán:

a.Thể tích khí H2 sinh ra ở ĐKTC

Số mol H2 tạo thành là: nH2 = n H2SO4 =0,05(mol)

Thể tích H2 sinh ra ở ĐKTC là: VH2 = 0,05x 22,4=1,12(l)

b Nồng độ mol của các chất trong dung dịch sau phản ứng

Số mol Al2(SO4)3 = n H2SO4 : 3 = 0,05:3 = 0,017(mol)

Nồng độ mol của dung dịch Al2(SO4)3 là:CM =0,017: 0,1=0,17M 2

2.Phương pháp bảo toàn khối lượng:

Nguyên tắc:

Dựa vào định luật bảo toàn khối lượng: “Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng của các chất sản phẩm bằng tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng”

Ví dụ 1: Hòa tan 10 gam hỗn hợp hai muối cacbonat kim loại hóa trị II và

III bằng dung dịch HCl ta thu được dung dịch A và 0,672 lít khí bay ra (đktc)

Hỏi cô cạn dung dịch A thì thu được bao nhiêu gam muối khan?

Số mol CO2 thoát ra (đktc) ở phương trình 1 và 2 là:

mol

4 ,

Gọi a là khối lượng muối khan (m XCl2+m YCl3)

Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:

10 + 2,19 = a + 44 0,03 + 18 0,03

=> a = 10,33 gam

Ví dụ 2: Cho 7,8 gam hỗn hợp kim loại Al và Mg tác dụng với HCl thu

được 8,96 lít H2 (ở đktc) Hỏi khi cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối khan

Bài giải: Ta có phương trình phản ứng như sau:

Mg + 2HCl -> MgCl2 + H2 ↑

2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2↑

Số mol H2 thu được là: n H 0 , 4mol

4 , 22

96 , 8

2

=

=

Theo (1, 2) ta thấy số mol HCl gấp 2 lần số mol H2

Nên: Số mol HCl tham gia phản ứng là: nHCl = 2 0,4 = 0,8 mol

Số mol (số mol nguyên tử Cl) tạo ra muối cũng chính bằng số mol HCl bằng 0,8 mol

Vậy khối lượng Clo tham gia phản ứng:mCl = 35,5 0,8 = 28,4 gamVậy khối lượng muối khan thu được là: 7,8 + 28,4 = 36,2 gam

3 Phương pháp tăng giảm khối lượng:

- Nguyên tắc: Dựa vào sự tăng giảm khối lượng khi chuyển một mol chất

A thành một hoặc nhiều mol chất B (có thể qua các giai đoạn trung gian) ta

dề dàng tìm được số mol của các chất hoặc ngược lại

Phương pháp này thường sử dụng để giải bài toán hoá học mà trong chương trình phản ứng có những nguyên tố hoá học dưới dạng ẩn số

.Ví dụ 1:Nội dung yêu cầu cũng như ví dụ 1 ở mục

II 2.Bài giải:Vậy ta gọi hai kim loại có hoá trị II và III lần lượt là X và Y, ta

có phản ứng:

XCO3 + 2HCl -> XCl2 + CO2 + H2O (1)

Y2(CO3)3 + 6HCl -> 2YCl3 + 3CO2 + 3H2O (2)

Số mol chất khí tạo ra ở (1) và (2) là:

4 , 22

672 , 0

Vậy khối lượng muối khan thu được sau khi cô cạn dung dịch.m (muối khan)

Gọi số mol Al tham gia phản ứng là a ta có phương trình

2Al + 3CuSO4 -> Al2(SO4)3 + 3Cu

2a (mol) a (mol) 3a (mol)

Theo bài ra, khối lượng tăng:64.3a-27.2a =51,38-50 ->a=0,01 (mol) Vậy: mCu =0,01.3.64= 1,92(g)

Nồng độ mol của các chất trong dung dịch sau phản ứng là:

CM (Al2(SO4)3)=

400

1000 01 , 0

= 0,025M

CM (CuSO4 dư) =

400

1000 ).

3 01 , 0 4 , 0 5 , 0

= 0,425 M

Ngoài ra có thể tính khối lượng Cu thoát ra như sau:

Theo phương trình phản ứng: Cứ 54 gam Al phản ứng thì tạo thành 192 gam Cu, nghĩa là khối lượng nhôm tăng 192-54= 138 gam Theo bài toán khối lượng nhôm tăng 51,38-50=1,38gam

Vậy khối lượng Cu thoát ra bằng:

138

192 38 , 1

= 1,92 gam

Có thể nói hai phương pháp “ Bảo toàn khối lượng” và Phương pháp “ Tăng giảm khối lượng là hai “anh em sinh đôi” vì nếu một bài toán giải

được phương pháp này thì cũng giải được theo phương pháp kia Tuy nhiên, tùy từng bài tập mà phương pháp này hay phương pháp kia sẽ ưa việt hơn Sử dụng hai phương pháp này một cách đúng chỗ chúng ta sẽ có một lời giải đẹp, dễ hiểu, đơn giản với quỹ thời gian ngắn nhất Đây là hai phương pháp hay nhất thường được dùng để vô hiệu hóa tính phức tạp của nhiều bài toán vô cơ cũng như hữu cơ

4 Phương pháp ghép ẩn số:

Bài toán 1: (Tương tự như ví dụ 1 ở mục II.2)Hoà tan hỗn hợp 20 gam

hai muối cacbonnat kim loại hoá trị I và II bằng dung dịch HCl dư thu

được dung dịch M và 4,48 lít CO2 (ở đktc) tính khối lượng muốn tạo thành trong dung dịch M

Ngoài cách giải như ở hai mục trên ta có thể giải bài toán này theo phương pháp ghép ẩn số

48 , 4

3

=

=

Gọi a và b lần lượt là số mol của A2CO3 và BCO3 ta được phương trình

đại số sau: (2A + 60)a + (B + 60)b = 20 (3)

Theo phương trình phản ứng (1) số mol ACL thu được 2a (mol)

Theo phương trình phản ứng (2) số mol BCl2 thu được là b (mol)

Nếu gọi số muối khan thu được là x ta có phương trình:

Bài toán 2: Hoà tan hoàn toàn 5 gam hỗn hợp 2 kim loại bằng dung dịch

HCl thu được dung dịch A và khí B, cô cạn dung dịch A thu được 5,71 gam muối khan Tính thể tích khí B ở đktc

Bài giải: Gọi X, Y là các kim loại; m, n là hoá trị, x, y là số mol tương