XÂY DỰNG hệ THỐNG bài tập PHẦN cân BẰNG AXIT BAZƠ DÙNG bồi DƯỠNG học SINH GIỎI môn HOÁ học ở TRƯỜNG TRUNG học PHỔ THÔNG

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN 1 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN CÂN BẰNG AXIT-BAZƠ DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN HOÁ HỌC Ở TRƯỜNG TRUNG H

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN 1

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN CÂN BẰNG AXIT-BAZƠ DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN HOÁ HỌC

Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Người thực hiện: Nguyễn Văn Sơn Chức vụ: Giáo viên

Đơn vị công tác: Trường THPT Triệu Sơn 1 SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Hóa Học

THANH HOÁ NĂM 2019

-2-2.1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm 2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm -2-2.3 Xây dựng hệ thống bài tập về cân bằng axit – bazơ -2-

-2-Dạng 1:Tính pH của dung dịch các đơn axit và đơn bazơ

-3-Dạng 2:Tính pH của dung dịch các đa axit và đa bazơ:

-9-Dạng 3:Tính pH của dung dịch các chất điện li lưỡng tính

-13-2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục,

2.4.3 Đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

2 ĐKP : điều kiện proton

3 GD-ĐT : Giáo dục và đào tạo

1 MỞ ĐẦU 1.1 Lí do chọn đề tài:

Bộ GD và ĐT đã thành lập “chương trình quốc gia bồi dưỡng nhân tàigiai đoạn 2008  2020” đây sẽ là động lực mạnh mẽ thúc đẩy việc bồi dưỡng,đào tạo nhân tài cho đất nước[1] Việc tổng kết, đúc rút kinh nghiệm bồi dưỡnghọc sinh giỏi là rất cần thiết và mang tính thiết thực, góp phần nâng cao chấtlượng giáo dục

Dung dịch điện li là một trong những nội dung quan trọng của chươngtrình hoá học trung học phổ thông, trong đó những bài toán về "cân bằng axit -bazo" luôn tạo sức hấp dẫn đối với học sinh giỏi Đã có một số tác giả quan tâmnghiên cứu sử dụng bài tập hoá học để bồi dưỡng học sinh giỏi, song hệ thống lýthuyết và bài tập phần này cần được tổng kết dưới dạng chuyên đề nâng cao đểđáp ứng nhu cầu tham khảo của giáo viên và học sinh

Xuất phát từ tình hình thực tế đó tôi đã xây dựng hệ thống bài tập phần “

Cân bằng axit - bazo” hi vọng đây sẽ là tài liệu tham khảo hữu ích cho việc bồi

dưỡng HSG hóa học trong nhà trường THPT

1.2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng các dạng bài tập cơ bản, nâng cao phần “ Cân bằng axit-bazo’’

để bồi dưỡng học sinh giỏi hoá học ở bậc THPT

1.3 Đối tượng nghiên cứu

Các dạng bài tập phần “ Cân bằng axit-bazo’’ để bồi dưỡng học sinh giỏi

hoá học THPT

1.4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý luận:

+ Nghiên cứu cơ sở lý luận có liên quan đến đề tài

+ Nghiên cứu cấu trúc, nội dung chương trình thi chọn HSG cấp tỉnh của Sở GD

- ĐT Thanh Hóa

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

+ Tìm hiểu thực trạng của quá trình dạy chuyên đề cân bằng axit-bazo trong bồidưỡng HSG hoá học trường THPT Triệu Sơn 1, từ đó đề xuất vấn đề cần nghiêncứu

+ Trao đổi, tổng kết kinh nghiệm về vấn đề cân bằng axit-bazo trong bồi dưỡngHSG với các giáo viên có kinh nghiệm

- Thực nghiệm sư phạm

- Mục đích: Nhằm xác định tính đúng đắn của giả thuyết khoa học, tính hiệu quảcủa các nội dung đã đề xuất

- Phương pháp xử lý thông tin: Dùng phương pháp thống kê toán học trong khoahọc giáo dục

2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm:

- Chuyên đề cân bằng axit-bazo là một trong những nội dung quan trọng trongchương trình hóa học lớp 11-THPT Đơn vị kiến thức này có sự liên hệ chặt chẽvới các đơn vị kiến thức khác trong chương trình hóa học THPT [2]

- Chuyên đề cân bằng axit-bazo là một trong những nội dung quan trọng trongchương trình thi HSG khối THPT của sở GD-ĐT Thanh Hóa [3]

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm:

Tôi đã tiến hành khảo sát chất lượng đội tuyển HSG lớp 11 năm học2018-2019 của Trường THPT Triệu Sơn 1 trước khi áp dụng sáng kiến kinhnghiệm như sau:

- Tiến hành trao đổi về việc bồi dưỡng HSG với các giáo viên có nhiều kinhnghiệm, giáo viên trực tiếp phụ trách đội tuyển đồng thời trao đổi trực tiếp vớicác HS trong đội tuyển, từ đó nắm bắt tình hình học tập thực tế của HS

- Tổ chức kiểm tra trước thực nghiệm (bài tự luận 45 phút) để kiểm tra khảnăng học tập của học sinh về đơn vị kiến thức đang nghiên cứu

- Tiến hành chấm bài thu được kết quả sau:

Số

HS

Số học sinh đạt điểm Xi (sau khi làm tròn) Điể

mTB

Bảng 1: Kết quả kiểm tra trước thực nghiệm

* Nhận xét kết quả kiểm tra trước thực nghiệm:

+ Đơn vị kiết thức cân bằng axit-bazo các em đã được học

+ Tình hình nắm vững kiến thức cơ bản: Mức khá

+ Tình hình nắm vững kiến thức nâng cao và kỹ năng vận dụng: Mức trungbình

2.3 Xây dựng hệ thống bài tập về cân bằng axit – bazơ

Cầu trúc hệ thống bài tập của chuyên đề được tác giả xây dựng theo tư

2

duy logic sau:

-Thứ nhất: Bài tập được tác giả lựa chọn và phân loại khá kĩ lưỡng.

-Thứ hai: Trong mỗi dạng bài tập đều được nhắc lại các kiến thức cần nắm

vững

-Thứ ba: Trong mỗi bài tập làm ví dụ đều được phân tích những sai lầm mà

HS thường mắc phải để dẫn tư duy đến hướng giải đúng đắn

Dạng 1: Tính pH của dung dịch các đơn axit và đơn bazơ

A Axit mạnh và bazơ mạnh

I Kiến thức nâng cao.[9]

- Axit mạnh (kí hiệu HY) là những chất trong dung dịch có khả năng nhườnghoàn toàn proton cho nước:

- Nếu [H+] do axit phân li ra hoặc [OH-] do phân li ra gần bằng do H2O phân li

ra thì ta không thể bỏ qua cân bằng của H2O và tính theo cân bằng của nước với [H+] hoặc [OH-] là nồng độ ban đầu

II Phân tích bài tập

Ví dụ 1: Trộn lẫn 3 dung dịch H2SO4 0,1M, HNO3 0,2M và HCl 0,3M vớinhững thể tích bằng nhau thu được dung dịch A Lấy 300 ml dung dịch A chophản ứng với V lít dung dịch B gồm NaOH 0,2M và KOH 0,29M thu được dungdịch C có pH = 2 Tìm V.[5]

* Phân tích:

- HS thường mắc sai lầm: Khi tình [H+] trong dung dịch A:

[H+]=0,1.2 + 0,2 + 0,3=0,7M

- Thực tế:



Ví dụ 2: Thêm một giọt NaOH (V=0,03ml) 0,001M vào 100 ml nước Tính pH

của dung dịch thu được? [5]

* Phân tích:

- HS thường mắc sai lầm: Chỉ tính theo cân bằng của chất điện li mạnh NaOH.

- Thực tế: Vì [OH−] do NaOH phân li ra gần bằng [OH−] do H2O phân li ranên không thể bỏ qua cân bằng nào cả

- HS thường mắc sai lầm: Chỉ tính theo cân bằng của chất điện li mạnh HCl

- Thực tế: Vì [ H+] do HCl phân li ra gần bằng [H+] do H2O phân li ra nên

4

không thể bỏ qua cân bằng nào cả.Tính theo cân bằng:

H2O   H+ + OH- 10-14

C 10-3.C

[ ] (10-3.C + x) x

(10-3.C + x) x = 10-14 Mặt khác 10-3C +x = 10-6,7 → C = 1,49.10-4M

B Đơn axit yếu và đơn bazơ yếu.

I Kiến thức nâng cao.[9]

a) Đơn axit yếu (kí hiệu HA): Trong dung dich axit HA xảy ra các quá trình sau:

II Phân tích bài tập

Ví dụ 1: Một dung dịch monoaxit HA nồng độ 0,373% có khối lượng riêng bằng

1,000 g/ml và pH = 1,70 Khi pha loãng gấp đôi thì pH = 1,89 Xác định hằng sốion hóa Ka của axit (coi nhiệt độ không đổi).[6]

* Phân tích:

Khi pha loãng dd thì nồng độ giảm còn một nửa, hằng số cân bằng không đổi

Vì pH =1,70 và 1,89 nên có thể bỏ qua sự phân li của H2O

Bỏ qua sự phân li của nước, ta có: [H+]  [A-] ; và C = [A-] + [HA]

Thay [H+] = [A-] và [HA] = C - [H+] vào (1), ta được

 0,0129

Thay các kết quả này vào (2) ta được hệ phương trình:

2 a

0,02

K =

c - 0,02 (3) và

2 a

0,0129

K = c

- 0,0129

Giải hệ phương trình ta được C = 0,0545 mol/l và Ka = 0,0116.

Ví dụ 2: Hãy tính độ điện li α của dung dịch axit HA 0,01M Biết pKa của axit

HA là 3,75 Đánh giá ảnh hưởng của HCl 0,001M đến độ điện li của HA.[4]

* Phân tích: Khi thêm axit mạnh vào dd axit yếu làm tăng nồng độ ion H+, nênlàm giảm độ điện li của axit yếu

Vì Ka.CHA >> KW → Bỏ qua sự phân li của nước

x

Ka x

Vậy độ điện li của dung dịch giảm khi trong dung dịch có mặt axit mạnh

C Hỗn hợp các đơn axit và đơn bazơ:

I.Kiến thức nâng cao: [9]

6

a) Hỗn hợp gồm axit mạnh HY C1M và các axit yếu HA C2M.

- Trong dung dịch có các quá trình:

- Nếu K a1 C1 >> K a 2 C2 >> K Ư =>Tính theo cân bằng (1.12)

- Trong trường hợp các cân bằng xảy ra tương đương (tức là K a 1 C1 ¿ K a2

K b1

(1.16)

A2

− +H2O ⇌ HA 2 + OH−

K b 2

(1.17)

Nếu K b1 C1 >> K b2 C2 >> K Ư => Tính theo cân bằng (1.15)

II Phân tích bài tập:

Ví dụ 1: Tính pH của dung dịch hỗn hợp CH3COOH 0,5M và C2H5COOH0,6M Biết hằng số phân li axit 3

Vì C 1K1 và C2K2 << KW =10 -14 nên có thể bỏ qua cân bằng phân li của H2O.

+ Gọi nồng độ CH3COOH điện li là xM, nồng độ của C2H5COOH điện li là yM

[CH COOH]



(1)Phân li: x x x (M)

[C H COOH]



(2)Phân li: y y y (M)

=> Nồng độ của các chất và ion tại điểm cân bằng là:

[CH3COO-] = x (mol/l); [C2H5COO-] = y (mol/l); [H+] = x + y (mol/l)[CH3COOH] = 0,5– x (mol/l); [C2H5COOH] = 0,6 – y (mol/l)

+ Do hằng số cân bằng của các axit quá nhỏ nên: 0,5 – x  0,5; 0,6 – y  0,6

Thay vào (1) và (2) ta được:

8

Thay giá trị h1 vừa tính được để tính lại [HCN]1 và [CH NH3 3 

Kết quả lặp Vậy h = 3,24.10-7 → pH = 6,49.

Dạng 2: Tính pH của dung dịch các đa axit và đa bazơ:

I Kiến thức nâng cao.[9]

a) Đa axit: Trong dung dịch đa axit H n A có khả năng phân li theo từng nấc:

Và có thể coi đa axit như một hỗn hợp gồm nhiều đơn axit

- Trong trường hợp K a 1 >>K a2 >> K a 3 >> >> K an thì có thể coi sự phân li của

đa axit xảy ra chủ yếu ở nấc 1(2.1)

b) Đa bazơ: Trong dung dịch đa bazơ có các quá trình:

Vậy [H+]=[HS-]=10-4,51 ⇒ pH =4,51.

Ví dụ 2: Tính pH trong dd Na2CO3 0,01M Cho Ka1=10-6,35; Ka2=10-10,33; KW=10

-14.[8]

* Phân tích: Tính hắng số Kb của các ion CO32- và HCO3- và so sánh vơi KW Từ

đó xem xét có thể bỏ qua được cân bằng nào không

Kết quả tính cho ta: [HCO3-]=[OH-]=4,62.10-3; pOH=2,34; pH = 11,66

Dạng 3: Tính pH của dung dịch các chất điện li lưỡng tính

I Kiến thức nâng cao.[9]

Cân bằng trong dung dịch chất điện li lưỡng tính:

II Phân tích bài tập:

Ví dụ 1: Hãy giải thích phản ứng axit – bazơ của dung dịch NaHCO3 Đánh giá

pH của dung dịch NaHCO3 0,020M.[4]

* Phân tích:

- Ion HCO3 

là chất lưỡng tính vừa có khả năng thu proton vừa có khả năngnhận proton Do đó, phải so sánh các hằng số cân bằng để có thể đánh giá kếtquả

- Các cân bằng trong dung dịch:

Dung dịch có môi trường bazơ

Ví dụ 2: Giải thích phản ứng axit – bazơ và tính pH của dung dịch NaHC2O4

0,01M [4]

* Phân tích:

Ở đây Kb =Kw/Ka = 10-12,75 <<Ka2 (10-4,27), dung dịch có phản ứng axit

So sánh ta thấy: Ka2 C = 10-6,27 >>Kw, nhưng Ka1 = 10-1,25 ≈ C = 0,01 Do đó,

phải tính pH trong trường hợp này:

I Kiến thức nâng cao.[9]

+ Dung dich đệm là những dung dịch có khả năng điều chỉnh sao cho pHcủa hệ ít thay đổi khi đưa vào hệ một lượng không lớn axit mạnh hoặc bazơ mạnh Dung dịch đệm thường là hỗn hợp một axit yếu và bazơ liên hợp (ví dụHCOOH/HCOO-, HCO3- /CO32-, ) hoặc có thể là dung dịch muối của các đa axit (NaHCO3, K2HPO4, ) hay là một muối của axit yếu hay bazơ yếu

Nếu [H+], [OH-]<<Ca,Cb và Kw << Ka.Ca thì ta có công thức tính gần đúng pHcủa dung dịch đệm như sau (công thức Henderson-Hasselbalch):

II Phân tích bài tập

Ví dụ : a) Trộn 50 ml dung dịch HCl 0,3M với 100 ml dung dịch NH3 0,3M thuđược dung dịch A Tính pH của dung dịch A?

b) Thêm 0,15 mmol HCl vào dung dịch A thì pH của dung dịch thu được là baonhiêu?

c) Thêm 0,15 mmol NaOH vào dung dịch A Tính pH của hỗn hợp thu đươc?

Từ các kết quả trên hãy nhận xét.[5]

* Phân tích:

- HS thường mắc sai lầm: Viết trực tiếp các cân bằng cua HCl và NH3

- Thực tế: Có phản ứng giữa HCl với NH3 tạo ra một trạng thái ban đầu mới.a) + Xét phản ứng axit-bazơ giữa HCl và NH3

[H+], [OH-] << Ca, Cb Vậy, kết quả tính là chấp nhận được.

b) Thêm 0,15 mmol HCl vào dung dịch A CHCl =

3

0,15 10 150





MPhản ứng: NH3 + HCl → NH4Cl

+

NH3 là dung dịch đệm có khả năng duy trì giá trị pH ban đầu hầu như không đổi

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục, với

bản thân, đồng nghiệp và nhà trường (Thực nghiệm sư phạm).

2.4.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm

Trên cơ sở nội dung đã đề xuất, tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằmmục đích:

16

Bước đầu thử nghiệm sử dụng các dạng bài tập nâng cao về “ Cân bằng axit

-bazo” trong việc bồi dưỡng HSG hoá học ở truờng THPT Triệu Sơn 1

- Thông qua kết quả thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính hiệu quả của việc

áp dụng các dạng bài tập đã xây dựng

2.4.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm

- Biên soạn tài liệu thực nghiệm sư phạm và giảng dạy đội tuyển HSG theo nộidung của đề tài

- Dạy đội tuyển theo các dạng bài tập đã đề xuất, từ đó quan sát mức độ tích cực,chủ động trong học tập của HS khi tham gia đội tuyển Căn cứ vào diễn biến củamỗi buổi dạy, giáo viên kịp thời đưa ra những thay đổi cần thiết nhằm củng cố,bồi dưỡng cho học sinh để các em phát huy tối đa tính tích cực, tự lực, chủ động,sáng tạo trong học tập

- Tiến hành kiểm tra sau khi dạy xong chuyên đề Xử lý các kết quả thựcnghiệm sư phạm thu được, từ đó rút ra các kết luận về:

+ Năng lực học tập của HS

+ Đánh giá tính hiệu quả và sự phù hợp của các dạng bài tập về “ Cân

bằng axit - bazo” đã đề xuất trong việc bồi dưỡng HSG hoá học THPT

- Rút ra kết luận về cách thức sử dụng hiệu quả các dạng bài tập đã xây dựngtrong việc bồi dưỡng HSG hoá học THPT

2.4.3 Đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm

a) Đối tượng thực nghiệm sư phạm:

Đội tuyển HSG môn hoá học THPT Triệu Sơn 1 năm học 2018-2019

b) Phương pháp thực nghiệm sư phạm

- Tiến hành dạy đội tuyển:

- Thời gian dạy chuyên đề: 3 buổi dạy (1 buổi lý thuyết và 2 buổi bài tập)

- Tiến hành kiểm tra và xử lý kết quả thực nghiệm:

+ Kiểm tra: Sau khi học xong chuyên dề, cho HS làm bài kiểm tra 45 phút.

+ Chấm bài kiểm tra

+ Thống kê, xử lý, phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm

+ So sánh kết quả kiểm tra sau thực nghiệm với kết quả kiểm tra trước thựcnghiệm, từ đó rút ra kết luận về tính khả thi của đề tài

+ Kết quả thực nghiệm sư phạm và đánh giá

Bảng 2: Kết quả kiểm tra sau thực nghiệm

2.4.4 Kết quả thực nghiệm sư phạm

a) Nhận xét thu được từ phía học sinh

Thông qua việc quan sát hoạt động học tập và trực tiếp trao đổi với HS về nộidung và phương pháp dạy học mà chúng tôi đã triển khai, chúng tôi thu đượcmột số nhận xét sau:

- Nội dung dạy học bố trí theo các dạng bài tập giúp học sinh có điều kiện tìmhiểu sâu và rõ ràng hơn các kiến thức về lí thuyết và bài tập phần dung dịch điện

li Phát huy được các năng lực tư duy của học sinh một cách tối đa

- Việc chia thành các dạng bài tập có tác dụng nâng cao hứng thú học tập chohọc sinh một cách rõ ràng

- Nghiên cứu trước tài liệu ở nhà giúp cho việc học ở trên lớp hiệu quả hơn rấtnhiều so với trường hợp không được nghiên cứu trước tài liệu

b) Các kết quả thu được từ việc phân tích số liệu thực nghiệm sư phạm

- Sau khi học xong chuyên đề “ Cân bằng axit - bazo” , các em HS trong đội

tuyển HSG nắm vững hơn về kiến thức cơ bản và kiến thức nâng cao, đặc biệtcác em có khả năng phân loại và tư duy bài tập tốt hơn Trên cở sở đó có khảnăng xử lý bài tập tốt hơn

- Kết quả kiểm tra, đánh giá: Đạt điểm TB chung cao hơn

Tóm lại, các kết quả thu được cơ bản đã xác nhận tính hiệu quả của đề tài.

3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận

18

Quá trình thực hiện đề tài: “Xây dựng các dạng bài tập phần cân bằngaxit-bazo dùng bồi dưỡng học sinh giỏi hoá học ở trường THPT”, chúng tôi đãhoàn thành được những nhiệm vụ của đề tài đặt ra cụ thể là:

+ Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài: Tầm quan trọng của đềtài đối với công tác bồi dưỡng HSG hoá học THPT

+ Xây dựng được một số dạng bài tập về cân bằng axit-bazo dùng bồidưỡng HSG hoá học THPT

+ Đã tiến hành TNSP ở đội tuyển HSG lớp 11 năm học 2018-2019 ởtrường THPT Triệu Sơn 1 Kết quả TNSP đã khẳng định được tính hiệu quả của

hệ thống các dạng bài tập đã xây dựng, cũng có nghĩa là đã khẳng định được tínhđúng đắn của giả thuyết khoa học

+ Sở GD-ĐT Thanh Hoá tăng cường tổ chức các cuộc hội thảo về côngtác “Bồi dưỡng HSG” để các GV có cơ hội học hỏi, trao đổi kinh nghiệm với cácđồng nghiệp

XÁC NHẬN CỦA THỦ

TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 20 tháng 05 năm 2019.

Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết,không sao chép nội dung của người khác

(Ký và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Văn Sơn