Rèn luyện kĩ năng sử dụng máy tính để giải nhanh bài toán trắc nghiệm về axit nitric

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓATRƯỜNG THPT LÊ VIẾT TẠO SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM RÈN LUYỆN KỸ NĂNG SỬ DỤNG MÁY TÍNH ĐỂ GIẢI NHANH CÁC BÀI TOÁN TRẮC NGHIỆM VỀ AXIT NITRIC Người thực hiện: Vũ

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA

TRƯỜNG THPT LÊ VIẾT TẠO

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

RÈN LUYỆN KỸ NĂNG SỬ DỤNG MÁY TÍNH ĐỂ GIẢI NHANH CÁC BÀI TOÁN TRẮC NGHIỆM VỀ AXIT NITRIC

Người thực hiện: Vũ Thị Hương Chức vụ: Giáo viên SKKN môn: Hóa Học

THANH HÓA NĂM 2019

MỤC LỤC

Trang I MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Mục đích nghiên cứu 1

1.3 Đối tượng nghiên cứu 1

1.4 Phương pháp nghiên cứu 1

II NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

2.1 Cơ sơ lý luận của SKKN 2

4

2.2 Thực trạng của vấn đề trước khi nghiên cứu SKKN 2

4

2.3 Giải pháp 2

1 Mục tiêu của giải pháp 2

2 Nội dung và cách thức thực hiện giải pháp 3

Phần 1: Hướng dẫn lý thuyết cơ bản cho học sinh 3

Phần 2: Hướng dẫn học sinh một số bài tập áp dụng 5

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm 13

III KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 19

Tài liệu tham khảo 20

I MỞ ĐẦU 1.1 Lí do chọn đề tài

Hiện nay trong quá trình đổi mới phương pháp giảng dạy học cũng nhưphương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng học sinh thì phương pháp kiểm tratrắc nghiệm đã được áp dụng có hiệu quả.Tuy nhiên hình thức kiểm tra trắcnghiệm cũng yêu cầu học sinh phải học tập nghiên cứu vấn đề ở mức độ caohơn: tư duy nhanh hơn, kỹ năng làm bài nhanh, các phương pháp làm bài cũngnhiều hơn…

Kể từ năm 2007, Bộ Giáo Dục và Đào Tạo đã chuyển cấu trúc thi tuyểnsinh đại học, cao đẳng môn hoá từ tự luận sang trắc nghiệm 100% Điều đó cũngđồng nghĩa trong vòng 90 phút, học sinh phải thật bình tĩnh để lựa chọn phương

án trả lời tối ưu nhất trong thời gian ngắn nhất Nắm bắt được điều đó, các giảngviên đại học, cao đẳng, các chuyên gia và các nhà giáo có nhiều kinh nghiệm đãxuất bản rất nhiều sách và tài liệu tham khảo về các phương pháp giải nhanh trắcnghiệm Một vài phương pháp phải kể đến là: bảo toàn khối lượng, bảo toànelectron, bảo toàn điện tích, phương pháp đường chéo, trung bình, đồ thị và mộtphương pháp khá hữu hiệu là phương pháp qui đổi

Với xu thế trắc nghiệm khách quan hiện nay thì “ nhanh và chính xác” làhai yếu tố rất quan trọng trong khi làm bài kiểm tra cũng như trong các kì thi Vìvậy, vận dụng được các phương pháp giải nhanh chưa đủ mà kĩ năng bấm máytính cũng góp phần vào việc giải nhanh bài tập trắc nghiệm Trong việc bấmmáy tính cũng thể hiện được “phương pháp giải” và “ khả năng tư duy trừutượng” của học sinh khi làm bài Hơn thế nữa, thông qua các đề thi đại học, caođẳng hiện nay tôi nhận thấy trong đề thi có nhiều bài tập liên quan đến axitnitric Và để giải nhanh những bài tập đó chúng ta thường áp dụng phương phápbảo toàn electron và phương pháp qui đổi

Qua nhiều năm giảng dạy ở trường THPT kết hợp với những kiến thức

tích luỹ được tôi mạnh dạn đưa ra ý tưởng “Rèn luyện kĩ năng sử dụng máy tính để giải nhanh bài toán trắc nghiệm về axit nitric”.

- Bản thân có cơ hội nghiên cứu, tìm hiểu và vận dụng các ý tưởng đó vàocông tác giảng dạy của bản thân sau này

1.3 Đối tượng nghiên cứu

- Tiến hành nghiên cứu trên đối tượng học sinh ở trường THPT Lê Viết tạo

để kết luận những ý tưởng, giả thuyết mà đề tài đưa ra cần bổ sung gì không

1.4 Phương pháp nghiên cứu

+ Bước 1: Trên cơ sở nắm vững nội dung trọng tâm bài axit nitric ở lớp

11 và nghiên cứu kĩ những câu hỏi thi THPTQG liên quan đến bài tập axit nitric,tác giả đã lựa chọn, sưu tầm những bài tập trắc nghiệm được giải nhanh bằngphương pháp bảo toàn electron và phương pháp qui đổi

+ Bước 2: Đưa ra những ý tưởng để giải nhanh những bài tập đã chọn ở

bước 1 trên máy tính (Casio fx 500MS, … )

+ Bước 3: Tiến hành thực nghiệm sư phạm trên đối tượng học sinh.

+ Bước 4: Thu thập và xử lý số liệu, rút ra kết luận.

II NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm

Khi đứng trước một bài toán Hóa dạng trắc nghiệm học sinh thường lúngtúng không biết bắt đầu từ đâu và lựa chọn phương pháp giải nào để vừa nhanhnhất lại đảm bảo tính chính xác tối ưu.Cũng như vậy, đa phần học sinh khi gặpbài toán oxi hóa khử ứng với các nguyên tố có nhiều mức oxi hóa thì thườnglúng túng không đưa ra được phương pháp giải phù hợp Đa số học sinh thườngphải xét các trường hợp khác nhau của các mức oxi hóa khác nhau Việc làmnhư thế sẽ mất rất nhiều thời gian và trong khi xét các trường hợp có thể khiếnhọc sinh mắc sai lầm Vì vậy hiệu quả giải toán trắc nghiệm của học sinh khôngcao, thường dễ mắc sai lầm trong giải toán

Bài toán về axit nitric là một dạng bài toán rất đa dạng và phải đồng thờikết hợp nhiều phương pháp trong quá trình giải toán Vậy đòi hỏi học sinh phảinắm vững lý thuyết về tính chất hoá học và các phương pháp giải từ đó vận dụnglàm bài tập Nhưng để áp dụng tốt và sử dụng thành thạo máy tính trong quátrình giải toán còn gặp nhiều khó khăn

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

Qua những năm giảng dạy tại trường phổ thông và nhiều năm đi gia sưkhi ngồi trên ghế giảng đường đại học, tôi nhận thấy rất nhiều học sinh cứ loayhoay viết rất nhiều phương trình phản ứng khi cho hỗn hợp kim loại hoặc oxitkim loại tác dụng với axit HNO3 Điều đó, sẽ mất nhiều thời gian làm bài và đôikhi không làm ra được kết quả

Vì vậy, sử dụng phương pháp qui đổi và bào toàn electron là những công

cụ tối ưu để giải những quyết những bài toán dạng này

Một đối tượng học sinh khác chúng ta cũng hay gặp là quá lạm dụng máytính (cái gì cũng bấm và bấm quá chi li), do đó sẽ rất tốn thời gian làm bài

Vì vậy, ý tưởng là rất quan trọng, giúp học sinh định hướng được cáchgiải nhanh bài toán trên máy tính thay vì các em phải viết rất nhiều trên nháp,điều này hoàn toàn không hợp lý trong bài thi trắc nghiệm

Từ thực tế trên, tác giả xin trình bày những giải pháp, ý tưởng để giảinhanh những bài toán axit nitric trên máy tính

2.3 Giải pháp

1.Mục tiêu của giải pháp

- Xác định được đầy đủ các chất khử, chất oxi hoá.

- Viết được các quá trình khử và quá trình oxi hoá

- Áp dụng định luật bảo toàn electron

- Xử lí các dữ kiện bài toán: số mol, thể tích khí, khối lượng…

Các kiến thức về phản ứng oxi hoá khử học sinh đã được trang bị ở lớp 10.Trong khuôn khổ đề tài, tôi chỉ xin đề cập tới các bước để giải nhanh bài toánaxit nitric trên máy tính trong đề thi TSĐH

2 Nội dung và cách thức thực hiện giải pháp

Giáo viên sẽ tiến hành 2 phần riêng cho học sinh:

PHẦN 1: HƯỚNG DẪN LÝ THUYẾT CƠ BẢN CHO HỌC SINH:

Cung cấp các kiến thức lý thuyết cho học sinh

a Phương pháp bảo toàn electron.

- Chỉ áp dụng cho bài toán xảy ra các phản ứng oxi hoá khử

- Xác định và viết đầy đủ các quá trình khử, quá trình oxi hoá

- Định luật bảo toàn electron: �e nhường = �e nhận

b Pháp pháp qui đổi

- Phạm vi áp dụng:

+ Kim loại, oxit kim loại tác dụng với dung dịch HNO3.

+ Kim loại và hợp chất kim loại với lưu huỳnh tác dụng với HNO3

- Hướng qui đổi: Một bài toán có thể có nhiều hướng qui đổi khác nhau:

+ Qui đổi hỗn hợp nhiều chất về hai hay chỉ một chất

Ví dụ: Hỗn hợp: Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4

+ Qui đổi hỗn hợp nhiều chất về các nguyên tử tương ứng:

Ví dụ: Hỗn hợp: Fe, FeS, FeS2, Cu, CuS, CuS2, Cu2S, S �� � Fu, Cu, S

Fe, FeO

Fe, Fe2O3

Fe2O3, FeO

FeO

+ Bằng kinh nghiệm của mình, tác giả nhận thấy hướng qui đổi về cácnguyên tử tương ứng là đơn giản và dễ hiểu hơn cả Vì vậy, trong các ví dụ dướiđây tác giả chỉ trình bày hướng qui đổi này.

- Khi áp dụng phương pháp qui đổi, cần phải tuân thủ 3 nguyên tắc:

+ Bảo toàn nguyên tố

+ Bảo toàn số oxi hoá

+ Số electron nhường, nhận là không thay đổi

c Một số công thức áp dụng cần nhớ:

+) Tính khối lượng muối

- Phạm vi áp dụng:

+ kim loại tác dụng với HNO3 hoặc H2SO4 đặc

+ Với HNO3: nNO3 tạo muối = ne nhận = 3.n NO n NO2 8n N O2 10n N2 8n NH NO4 3

+ Với hỗn hợp H2SO4 đặc và HNO3: (thường không tạo muối amoni)

Tuy nhiên, trong các bài tập ta cũng thường gặp phản ứng chỉ tạo muối sunfat.Dạng này ta cần:

+ NO3- phản ứng hết

+ Khối lượng muối bằng khối lượng của kim loại và SO4

2-+) Tính số mol HNO 3 phản ứng.

(2)

mmuối = mkim loại + 62 (3 � n NO n NO2  8n N O2  10n N2) 80  n NH NO4 3

mmuối = mkim loại + 62 (3 � n NO n NO2  8n N O2  10n N2  8n NH NO4 3 ) 96  �n SO2

naxit nitric phản ứng = ntạo muối + ntạo khí và muối amoni

mmuối = mkim loại + mgốc axit

(1.1)

(1.2)

(1.3)

Với nNO3 tạo muối kim loại = ne nhận = 3.n NO n NO2  8n N O2  10n N2  8n NH NO4 3 = n.nKL

PHẦN 2: HƯỚNG DẪN HỌC SINH MỘT SỐ BÀI TẬP ÁP DỤNG:

DẠNG 1: PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ELECTRON

Bài 1: ĐH 2008 KB: Thể tích dung dịch HNO3 1M loãng ít nhất cần dùng đểhoà tan hoàn toàn một hỗn hợp gồm 0,15 mol Fe; 0,15 mol Cu (Biết phản ứngchỉ tạo ra chất khử NO):

A 0,8 lit B 1,0 lit C 1,2 lit D 0,6 lit

Lời giải:

 Ý tưởng

- Dựa vào ĐLBT electron tính được nNO

- Dựa vào (2.1) tính được naxit nitric phản ứng = 4nNO �� � Vdd axit phản ứng

- Vì thể tích dung dịch HNO3 cần dùng ít nhất nên Fe chỉ đạt đến hoá trị II

 Gợi ý

Vdd HNO3 phản ứng

2 0,15 2 0,15 4

3 1

naxit nitric phản ứng = 4 �n NO  2 �n NO2  10 �n N O2  12 �n N2  10 �n NH NO4 3

A 34,8g B 13,92g C 23,2g D 20,88g

Lời giải:

 Ý tưởng

- Chỉ có Fe và O thay đổi số oxi hoá, N không thay đổi số oxi hoá

- Dựa vào ĐLBT electron tính được số mol Fe3O4 (1.n Fe O3 4 = 4.

- Phần 1: tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 3,36 lit H2

- Phần 2: Hoà tan hết trong dung dịch HNO3 loãng dư thu được V lit mộtkhí không màu hoá nâu ngoài không khí (các thể tích đo ở đkc)

- Khí không màu, hoá nâu ngoài không khí là NO

- Phần 1: Hoà tan hoàn toàn trong dung dịch HCl dư thu được 7,28 lit H2.

- Phần 2: Hoà tan hết trong dung dịch HNO3 dư thu được 5,6 lit NO duy

nhất Các thể tích khí đo ở đktc Khối lượng Fe, Al trong X là:

A 5,6g và 4,05g B 16,8g và 8,1g

C 5,6g và 5,4g D. 11,2g và 8,1g

Lời giải:

 Ý tưởng

- Áp dụng ĐLBT electron tìm số mol Al(x mol); Fe (y mol) trong ½ X

- Tác dụng với HCl thì Fe đạt s.o.x.h là +2 còn tác dụng với HNO3 dư thì

DẠNG 2: PHƯƠNG PHÁP QUI ĐỔI

Bài 1: ĐH KB 2007: Nung m gam bột Fe ngoài không khí thu được 3g hỗn hợp

chất rắn X Hoà tan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO3 dư thu được 0,56 lit

khí NO là sản phẩm khử duy nhất (đkc) Giá trị của m là:

A 2,22 B 2,52 C 2,32 D 2,62

Lời giải:

 Ý tưởng

- Qui đổi 3g hỗn hợp X thành 3g hỗn hợp Fe (x mol) và O (y mol)

- Từ khối lượng hỗn hợp và áp dụng phương pháp bảo toàn electron lập hệ

- Phép tính

56x + 16y = 3 x = 0,045

3x – 2y = 3 � 0,56/22,4 y = 0,03

- mFe = 56x = 56 � 0,045 = 2,52g

Bài 2: Đốt cháy 5,6g bột Fe trong bình đựng O2 thu được 7,36g hỗn hợp X gồm

4 chất rắn Hoà tan hỗn hợp X bằng dung dịch HNO3 thu được V ml (đktc) hỗnhợp khí Y gồm NO và NO2 Tỉ khối của Y so với H2 bằng 19 Thể tích V là:

- Qui đổi 7,36g hỗn hợp X thành Fe (x mol) và O (y mol)

- BTKL tính khối lượng O �� � từ đó tính số mol Fe và O

- Áp dụng ĐLBT electron (3.Fe – 2.O = 3.NO + 1.NO2) tính số mol NO và

NO2 �� � thể tích hỗn hợp hỗn hợp

 Phép tính

Bài 3: Để 6,72g Fe trong không khí thu được m gam hỗn hợp X gồm 4 chất rắn.

Để hoà tan X cần dùng vừa hết 255ml dung dịch HNO3 2M thu được V lit khí

NO2 (sản phẩm khử duy nhất ở đkc) Giá trị của m và V là:

- Qui đổi X thành 11,36g hỗn hợp Fe (x mol) và O (y mol)

- ĐLBT electron (3.Fe – 2.O = 3.NO) kết hợp với mhỗn hợp X giải hệ tìm x, y

- Khối lượng muối Fe(NO3)3 = 242x

 Phép tính

- 56x + 16y = 11,36 x = 0,16

3x – 2y = 3 � 1,344/22,4 y = 0,1

- Khối lượng Fe(NO3)3 = 242 � 0,16 = 38,72(g)

Bài 5: Hoà tan hết m gam hỗn hợp Fe; FeO; Fe3O4 trong dung dịch HNO3 đặcnóng dư được 448ml khí NO2 (đkc) Cô cạn dung dịch sau phản ứng được

14,52g muối Giá trị của m:

A 3,36 B 4,64 C 4,28 D 4,80

Lời giải:

 Ý tưởng

- Là bài toán ngược so với bài 4.

- Qui đổi hỗn hợp về Fe (x mol) và O (y mol) Với mol Fe(NO3)3 = mol Fe=x

- Dựa vào khối lượng muối tìm x

- Dựa vào ĐLBT electron (3.Fe – 2.O = 1 NO2) �� �y = 3 2

Bài 1: Hoà tan hoàn toàn 19,2g kim loại M trong hỗn hợp dung dịch HNO3 và

H2SO4 đặc nóng thu được 11,2 lit khí X gồm NO2 và SO2 có tỉ khối so với

metan là 3,1 Kim loại M là:

- ĐLBT electron (n.M = 1.NO2 + 2.SO2) �� � M = f(n) với n 1 � �n 3)

Bài 2: Hoà tan 0,1 mol Cu vào 120ml dung dịch X gồm HNO3 1M và H2SO4

0,5M Sau khi phản ứng kết thúc thu được V lit khí NO duy nhất Giá trị của V:

A 1,344 lit B 1,49 lit C 0,672 lit D 1,12 lit Lời giải:

A 15,76g B 16,57g C 17,56g D 16,75g

Lời giải:

 Ý tưởng

- Nhẩm nhanh thấy số mol NO2 và SO2 bằng nhau

- Áp dụng công thức (1.3) tính khối lượng muối thu được

- Là bài toán ngược của bài 3

- Áp dụng công thức(1.3) để tính khối lượng hỗn hợp A

 Phép tính

- mhhA = 7,06 - 62 � 0,05 – 96 � 0,01 = 3,00(g)

Bài 5: Hoà tan hết hỗn hợp gồm x mol Fe và y mol Ag bằng dung dịch hỗn hợp

HNO3 và H2SO4 thấy có 0,062 mol khí NO và 0,047 mol SO2 thoát ra Đem cô

cạn dung dịch sau phản ứng thì thu được 22,164g hỗn hợp các muối khan Giá trị của x và y là:

A 0,07 và 0,02 B. 0,09 và 0,01 C 0,08 và 0,03D.0,12 và

0,02

Lời giải:

 Ý tưởng

- Áp dụng ĐLBT electron và công thức (1.3) giải hệ phương trình tìm x, y.

 Phép tính

- 56x + 108y = 22,164 – 62� 3 �0,062 - 96 �0,047 x = 0,09 3x + y = 3 � 0,062 + 2 � 0,047 y = 0,01

Bài 6: Hoà tan hết 10,32g hỗn hợp Ag, Cu bằng lượng vừa đủ 160ml dung dịch

gồm HNO3 1M và H2SO4 0,5M thu được dung dịch X và sản phẩm khử NO duynhất Cô cạn dung dịch A thu được khối lượng muối khan là:

A 22,96g B 18,00g C 27,92g D 29,72g

Lời giải:

 Ý tưởng

- Tính số mol: H+; NO3-; SO4

2 Từ phương trình ion của Cu, Ag với H+ và NO3- ta thấy: n H  4.n NO3

- Suy ra, H+ hết, NO3- dư �� � mmuối khan = 2

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm

PHIẾU THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

“Giải nhanh bài toán axit nitric thường gặp trên máy tính”

Họ, tên thí sinh: Trường/Lớp Các em vui lòng giải nhanh các bài toán sau đây trên máy tính trong thời gian 60phút, sau đó chọn đáp án của mình bằng cách tô đen vào đáp án tương ứng

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1

0

1 1

1 2

1 3

1 4

1 5

1 6

1 7

1 8

1 9

2 0 A

B

C

D

ĐỀ BÀI:

Câu 1: Cho 13,92g Fe3O4 tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO3, sau phảnứng thu được dung dịch X và 0,448 lit khí NxOy (sản phẩm khử duy nhất ở đkc).Khối lượng HNO3 nguyên chất tham gia phản ứng là:

A 17,64g B 33,48g C 35,28g D 12,60g Câu 2: Cho 11,8g hỗn hợp Al, Cu phản ứng với dung dịch HNO3, H2SO4 dư thuđược 13,44 lit hỗn hợp khí SO2, NO2 có tỉ khối so với H2 là 26 Khối lượng muốitạo ra trong dung dịch là:

A 50,00g B 61,20g C 56,00g D 55,80g Câu 3: Hoà tan hoàn toàn 19,2g Cu bằng dung dịch HNO3, toàn bộ lượng khí

NO (sản phẩm khử duy nhất) thu được đem oxi hoá thành NO2 rồi chuyển hếtthành HNO3 Thể tích khí oxi (đktc) tham gia vào quá trình trên là:

A 3,36 lit B 4,48 lit C 6,72 lit D 2,24 lit Câu 4: Hoà tan hoàn toàn 25,6g hỗn hợp Fe, FeS, FeS2 và S bằng dung dịchHNO3 dư thu được dung dịch Y và V lit khí NO duy nhất Thêm dung dịchBa(OH)2 dư vào dung dịch Y thu được 126,25g kết tủa Giá trị của V là:

A 27,58 B 19,04 C 24,64 D 17,92 Câu 5: Hoà tan 5,95g hỗn hợp Zn và Al có tỉ lệ mol 1:2 bằng dung dịch HNO3loãng dư thu được 0,896 lit một sản phẩm khử duy nhất X chứa nitơ Vậy X là:

A NO2 B N2 C NO D N2O

Câu 6: Cho m gam Al phản ứng hết với dung dịch HNO3 dư thu được 8,96 lit(đktc) hỗn hợp khí NO và N2O có tỉ khối đối với H2 là 18,5 Giá trị của m là:

A 17,5 B 15,3 C 19,8 D 13,5

Câu 7: Oxi hoá chậm m gam Fe ngoài không khí thu được 12g hỗn hợp X gồm

4 chất rắn Hoà tan hoàn toàn X trong dung dịch HNO3 dư thu được 2,24 lit khí

NO (là sản phẩm khử duy nhất ở đkc) Giá trị của m là:

A 7,57 B 7,75 C 10,08 D 10,80