Hướng dẫn học sinh xử lí số liệu trên đồ thị bài toán cho bari hiđroxit vào dung dịch chứa ion nhôm và ion sunfat

Kiến thức hóa học rất đa dạng và phong phú, điều này cho thấycần phải có ngày càng nhiều phương pháp giảng dạy phù hợp để giúp học sinhkhông thấy khó khăn với môn học mà ngược lại, cần l

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT LÊ HOÀN

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

HƯỚNG DẪN HỌC SINH XỬ LÝ SỐ LIỆU

TRÊN ĐỒ THỊ BÀI TOÁN CHO BARI HIĐROXIT VÀO DUNG DỊCH CHỨA ION NHÔM VÀ ION SUNFAT

Người thực hiện: Trịnh Thị Hường Chức vụ: Giáo viên

SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Hoá học

THANH HÓA, NĂM 2020

MỤC LỤC

1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Lí 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 2

1.4.1 Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận 2

1.4.2 Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn 2

1.4.3 Phương pháp thống kê toán học 2

2 NỘI DUNG 2

2.1 Cơ sở lý luận 2

2.1.1 Cơ sở pháp lý 2

2.1.2 Cơ sở lý luận 2

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 3

2.2.1 Tình hình học bộ môn Hóa của học sinh trường THPT Lê Hoàn 3

2.2.2 Thực trạng 3

2.3 Giải pháp và tổ chức thực hiện 3

Dạng 1: Cho từ từ dung dịch Ba(OH) 2 đến dư vào dung dịch chứa Al 2 (SO 4 ) 3 .4

Dạng 2: Cho từ từ dung dịch Ba(OH) 2 đến dư vào dung dịch chứa Al 2 (SO 4 ) 3 và Al 3+ 5

Dạng 3: Cho từ từ dung dịch Ba(OH) 2 đến dư vào dung dịch chứa Al 2 (SO 4 ) 3 và 6

Dạng 4: Cho từ từ dung dịch Ba(OH) 2 đến dư vào dung dịch chứa H 2 SO 4 và Al 2 (SO 4 ) 3 8

MỘT SỐ VÍ DỤ MINH HỌA 10

2.4 Hiệu quả của kiến kinh nghiệm 16

3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 17

3.1 Kết luận 17

3.2 Kiến nghị 17

TÀI LIỆU THAM KHẢO 20

Danh mục các đề tài SKKN mà tác giả đã được Hội đồng Cấp Sở GD&ĐT và các cấp cao hơn đánh giá đạt từ loại C trở lên 20

1 MỞ ĐẦU 1.1 Lí do chọn đề tài

Xã hội ngày càng phát triển thì việc hình thành các kĩ năng, năng lực đểđáp ứng những yêu cầu phát triển đó ngày càng trở nên quan trọng và cần thiết,

nó trở thành một trong những vấn đề đáng được quan tâm của toàn xã hội nóichung và trong hệ thống giáo dục nước nhà nói riêng Trong định hướng đổi mớichương trình và phương pháp giáo dục, để phù hợp với sự phát triển của nềngiáo dục thế giới, một trong những quan điểm giáo dục được xem là trọng điểm

đó là phát triển năng lực toàn diện của người học

Hóa học là môn khoa học thực nghiệm, phương pháp chủ yếu là quan sát vàlàm thí nghiệm Kiến thức hóa học rất đa dạng và phong phú, điều này cho thấycần phải có ngày càng nhiều phương pháp giảng dạy phù hợp để giúp học sinhkhông thấy khó khăn với môn học mà ngược lại, cần làm cho các em hứng thú,đam mê, muốn tìm ra nhiều kiến thức mới, cách giải mới mẻ hơn cho bản thân.Trong quá trình giảng dạy, đặc biệt là ôn thi Trung học phổ thông(THPT)Quốc gia trong những năm gần đây, tôi nhận thấy trong các đề thi số lượng câuhỏi sử dụng hình ảnh, thí nghiệm, bài tập sử dụng đồ thị được sử dụng liên tục,ngày càng nhiều Với loại câu hỏi này học sinh rất lúng túng vì kiến thức cònchưa nắm vững Mặc dù, bài tập sử dụng đồ thị không phải là dạng toán mới và

xa lạ nhưng việc giải được bài toán đó trong thời gian ngắn không phải dễ dàng.Mặt khác, số lượng tài liệu tham khảo viết về đồ thị khá hạn chế và chưa đầy

đủ, đặc biệt là một số bài toán có hình dạng đồ thị mới lạ, phức tạp Điều này

thôi thúc tôi chọn đề tài “Hướng dẫn học sinh xử lý số liệu trên đồ thị khi cho

từ từ bari hiđroxit vào dung dịch chứa ion nhôm và ion sunfat” để giúp học

sinh khắc phục các khó khăn và tự tin giải một trong số các dạng bài toán đồ thị

1.2 Mục đích nghiên cứu

- Đề tài này được thực hiện với mục đích giúp học sinh nắm vững phươngpháp đồ thị từ đó vận dụng để giải được các bài tập có liên quan

- Hiểu rõ bản chất, thứ tự các phản ứng hóa học xảy ra

- Xây dựng dạng đồ thị của bài toán

- Rèn luyện kỹ năng phân tích đồ thị, từ đó tìm ra mối quan hệ giữa các đại lượng có liên quan

- Phát huy tính tích cực, tạo hứng thú, giảm bớt được nỗi lo sợ của học sinh,giúp các em tự tin hơn khi gặp những bài tập dạng đồ thị nói chung

- Góp phần đổi mới phương pháp dạy học, nâng cao chất lượng dạy học hoáhọc phổ thông

1.3 Đối tượng nghiên cứu

Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài này nhằm giải quyết các vấn đề cơ bản sau:

- Nghiên cứu những vấn đề lý luận về phương pháp dạy học hoá học ở trườngphổ thông

- Nghiên cứu bản chất các quá trình và thứ tự các phản ứng hóa học xảy ratrong dung dịch các chất điện li

- Nghiên cứu cách thiết lập đồ thị trong hóa học, xây dựng công thức tính tọa

độ các điểm trong đồ thị

- Trên cơ sở thống kê số liệu chỉ rõ cách thực hiện và hiệu quả của việc áp

dụng đề tài nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy - học hóa học.

Đối tượng áp dụng đề tài là học sinh lớp 12 trường THPT Lê Hoàn trong 2năm học có sĩ số và kết quả học tập tương đương nhau

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Để hoàn thành tốt đề tài này tôi đã vận dụng các phương pháp nghiên cứukhoa học:

1.4.1 Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận

Tiến hành thu thập các loại sách giáo khoa, sách bài tập, các sách tham khảo,các đề thi thử và thi THPT Quốc gia, các tài liệu có liên quan đến đề tài để làm

cơ sở nghiên cứu

1.4.2 Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Theo dõi quá trình học tập, phân loại học sinh để đưa ra cách giải phù hợpcho từng nhóm đối tượng

1.4.2.2 Phương pháp điều tra bằng các phiếu câu hỏi

Sử dụng hệ thống câu hỏi, phiếu điều tra để thu thập số liệu từ đó đánh

giá thực trạng và đề xuất các giải pháp

1.4.2.3 Phương pháp phỏng vấn, dự giờ Tiến hành dự giờ, trao đổi với tổ trưởng, nhóm chuyên môn về các vấn đề

có liên quan đến đề tài

1.4.3 Phương pháp thống kê toán học

Sử dụng phương pháp thống kê toán học để xử lý số liệu các phiếu điều trathu thập được nhằm đánh giá kết quả thực nghiệm

2 NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận

2.1.2 Cơ sở lý luận:

Cơ sở của phương pháp là việc sử dụng đồ thị trong toán học để giải một số

hệ phương trình

Trong hoá học, một số dạng bài tập được giải dựa trên cơ sở nội dung củaphương pháp này Đó là trường hợp mà trong thí nghiệm hoá học có hai quátrình[2]:

+ Ban đầu lượng kết tủa tăng dần khi cho các chất phản ứng với nhau (đến tối đa).

+ Sau đó lượng kết tủa giảm dần (đến hết hoặc không đổi) khi lượng chất

 Xác định tỉ lệ trong đồ thị (tỉ lệ trong đồ thị chính là tỉ lệ trong phản ứng).

 Từ đồ thị đã cho và giả thiết để trả lời các yêu cầu của bài toán

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

2.2.1 Tình hình học bộ môn Hóa của học sinh trường THPT Lê Hoàn.

Hóa học là bộ môn không thi tuyển sinh vào 10 nên từ bậc trung học cơ sở các

em học rất lơ là, mất gốc, dẫn đến khi vào trường THPT nhiều học sinh lúng túng,không biết cách xử lý bài tập lý thuyết lẫn bài tập định lượng Bên cạnh đó các emcũng chưa định hướng được nghề nghiệp nên chưa biết lựa chọn học ban nào, khốinào Trong quá trình giảng dạy, tôi nhận thấy nhiều em chưa hứng thú với bộ mônhóa học, chưa tích cực tham gia phát biểu xây dựng bài Một số em thì nắm được lýthuyết nhưng khi vận dụng vào giải bài tập lại lúng túng, điều này gây cản trở rấtlớn đến việc nâng cao chất lượng môn học

2.2.2 Thực trạng

Trong quá trình giảng dạy, ôn thi THPT Quốc gia tại trường THPT Lê

tôi nhận thấy đây là dạng bài tập không mới nhưng năng lực giải toán của họcsinh còn yếu, kết quả thu được chưa cao Mặc dù, phần đa các em đều có sáchtham khảo, biết khai thác internet nhưng lại không biết sử dụng, bởi vì:

- Kiến thức cơ bản các em còn chưa nắm vững, chưa biết được thứ tự các phản ứng xảy ra trong dung dịch các chất điện li

- Khả năng phân tích đồ thị của các em còn yếu

- Khả năng tư duy logic của học sinh còn chưa cao

Dẫn đến phương pháp học của học sinh là thụ động, ít tư duy, sáng tạo vàhọc sinh thường gặp khó khăn, mất thời gian, thậm chí là bỏ qua khi giải quyếtnhững bài tập này

Trước thực trạng trên, trong phạm vi của đề tài tôi đề xuất một số biệnpháp và giải pháp nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy của giáo viên và học tậpcủa học sinh

2.3 Giải pháp và tổ chức thực hiện

Khối lượng kết tủa(gam)

Với thực trạng học tập môn hóa của học sinh khi học chương Kim loại kiềm - Kim loại kiềm thổ - Nhôm, để giúp học sinh nắm vững và đầy đủ về

phương pháp đồ thị cũng như hệ thống bài tập vận dụng phương pháp đồ thị, tôi

đã tổng kết nên nội dung sáng kiến này

Trong quá trình tìm tòi, nghiên cứu, giảng dạy tôi đã tổng hợp, phân loại và

hệ thống các bài tập thành một số dạng sau:

Dạng 1: Cho từ từ dung dịch Ba(OH) 2 đến dư vào dung dịch chứa Al 2 (SO 4 ) 3

+ Thiết lập hình dáng đồ thị:

Khi cho từ từ dung dịch Ba(OH)2 đến dư vào dung dịch chứa a mol

Al2(SO4)3, xảy ra các phản ứng theo thứ tự:

(1) 3Ba(OH)2 + Al2(SO4)3 → 3BaSO4↓ + 2Al(OH)3↓

mol: 3a  a → 3a 2a

(2) Ba(OH)2 + 2Al(OH)3↓ → Ba(AlO2)2 + 4H2O

mol: a 2a

Sự biến thiên lượng kết tủa BaSO 4 và Al(OH) 3 theo lượng Ba(OH) 2 được biểu diễn bằng đồ thị:

+ Nhận xét:

- Đoạn (I): biểu diễn phản ứng (1), kết tủa tăng dần, đồ thị đi lên đến cực đại

- Đoạn (II): biểu diễn phản ứng (2), kết tủa Al(OH)3 tan dần, BaSO4 không tan,

đồ thị đi xuống

nên đồ thị đi ngang

+ Phân tích đồ thị:

Thông thường loại bài toán này đã cho sẵn đồ thị nên học sinh phải biếtcách nhận diện các vị trí quan trọng đó là vị trí A và B

- Tại A: Kết tủa thu được lớn nhất, sau đó sẽ tan khi cho tiếp Ba(OH)2 vào

 Tạo 2 kết tủa BaSO4 và Al(OH)3, Al2(SO4)3 hết

Khối lượng kết tủa(gam)

3a+

C

B A

- Tại B: Kết tủa bị tan 1 phần tồn tại trong dung dịch dưới dạng Ba(AlO2)2,

Khi cho từ từ dung dịch Ba(OH)2 đến dư vào dung dịch chứa a mol

Al2(SO4)3 và b mol Al3+ , xảy ra các phản ứng theo thứ tự:

(1) 3Ba(OH)2 + Al2(SO4)3 → 3BaSO4↓ + 2Al(OH)3↓

mol: a  a → 3a 2a

(2) 3Ba(OH)2 + 2Al3+ → 3Ba2+ + 2Al(OH)3↓

mol:  b → b

(3) Ba(OH)2 + 2Al(OH)3↓ → Ba(AlO2)2 + H2O

mol:  (2a+b)

Sự biến thiên lượng kết tủa BaSO 4 và Al(OH) 3 theo lượng Ba(OH) 2 được biểu diễn bằng đồ thị:

+ Nhận xét:

- Đoạn (I): biểu diễn phản ứng (1), tạo 2 kết tủa nên kết tủa tăng nhanh, đồ thị

đi lên

- Đoạn (II): biểu diễn phản ứng (2), chỉ tạo 1 chất kết tủa nên tiếp tục tăng

nhưng chậm hơn phản ứng (1), đồ thị đi lên đến cực đại

- Đoạn (III): biểu diễn phản ứng (3), kết tủa Al(OH)3 tan dần, BaSO4 không tan,

đồ thị đi xuống

- Đoạn (IV): Sau phản ứng (3) tiếp tục cho Ba(OH)2 vào thì BaSO4 cũng khôngtan nên đồ thị đi ngang.

+ Phân tích đồ thị:

- Tại A: Thu được kết tủa, sau đó kết tủa tiếp tục tăng, đồ thị gấp khúc khi

- Tại B: Kết tủa thu được là lớn nhất, sau đó kết tủa tan khi cho thêm

Ba(OH)2 vào → chứng tỏ cả và đều hết

- Tại C: Kết tủa bị tan 1 phần tồn tại trong dung dịch dưới dạng Ba(AlO2)2,

 Giai đoạn 1: Xảy ra đồng thời 2 phản ứng (1) và (3), quá trình này tạo kết

tủa với khối lượng m1 gam

(1) → Al(OH)3↓

mol: 2a → 6a 2a

(3)

mol: 3a+b 3a + b

Do và lấy từ Ba(OH)2 mà 6a < 2.(3a +b) nên Ba2+ sẽ dư sau (3) sẽ hết ở (1) Khối lượng kết tủa tính theo

→ Số mol Ba(OH) 2 phản ứng là 3a mol

 Giai đoạn 2: Xảy ra phản ứng (2) và (3):

(2) X

mol: 2a → 2a

(3)

mol : b b → b

Khối lượng kết tủa(gam)

3a+b

B A

C

chất kết tủa Al(OH)3; lúc này thu kết tủa BaSO4 và một phần Al(OH)3 chưa tan

với khối lượng là m2 gam.

→ Số mol Ba(OH) 2 phản ứng: 3a + b (mol)

 Giai đoạn 3: Xảy ra phản ứng (2):

(2) X

mol: 2a–2b → 2a–2b

→ Số mol Ba(OH) 2 phản ứng: 3a + b + (a - b) = 4a(mol)

 Al(OH)3 bị tan hết, BaSO4 không bị hòa tan

 Giai đoạn 4: Tiếp tục cho Ba(OH)2 vào thì kết tủa không bị hòa tan nữa

* Sự biến thiên lượng kết tủa BaSO 4 và Al(OH) 3 theo lượng Ba(OH) 2 được biểu diễn bằng đồ thị:

+ Nhận xét:

- Đoạn (I): Biểu diễn giai đoạn 1, kết tủa tăng dần, đồ thị đi lên

- Đoạn (II): Biểu diễn giai đoạn 2, kết tủa tiếp tục tăng, đồ thị đi lên đến cực

đại

không tan, đồ thị đi xuống

+ Phân tích đồ thị:

- Tại A: Do cả và trong Ba(OH)2 đều tham gia phản ứng tạo chất kết tủa

Mà tỉ lệ lượng nhiều hơn → chứng tỏ dư, hết

- Tại B: Tiếp tục cho Ba(OH)2 vào thì tham gia phản ứng tạo kết tủa với ,hòa tan kết tủa Al(OH)3 Sau đó tiếp tục cho Ba(OH)2 vào thì kết tủa bị tantiếp, chứng tỏ hết, Al(OH)3 chưa bị hòa tan hết tại B

→

Khối lượng kết tủa(gam)

a +3b

B

A

C

- Tại C: Kết tủa tiếp tục bị tan đến không đổi tại C chính là BaSO4

Dạng 4: Cho từ từ dung dịch Ba(OH) 2 đến dư vào dung dịch chứa H 2 SO 4 và

Al 2 (SO 4 ) 3

+ Thiết lập hình dáng đồ thị:

b mol Al2(SO4)3 thì xảy ra các phản ứng theo thứ tự:

- Đoạn (I): biểu diễn phản ứng (1), kết tủa tăng dần, đồ thị đi lên

- Đoạn (II): biểu diễn phản ứng (2), kết tủa tiếp tục tăng, đồ thị đi lên đến cực

đại

không tan, đồ thị đi xuống

Khối lượng kết tủa(gam)

V 69,9

nên đồ thị đi ngang

+ Phân tích đồ thị:

- Tại A: Do tham gia phản ứng tạo kết tủa và tham gia phản ứng trung

Ví dụ 1(Đề thi minh họa 2017): Nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 0,2M vào ốngnghiệm chứa dung dịch Al2(SO4)3 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc khối lượng kếttủa theo thể tích dung dịch Ba(OH)2 như sau:

Giá trị của V gần nhất với giá trị nào sau đây?

A 1,7 B 2,1 C 2,4 D 2,5

Hướng dẫn giải:

Tại vị trí thu được 69,9 gam kết tủa, thể tích dung dịch Ba(OH)2 đã dùng

là V: Chỉ có kết tủa BaSO4, Al(OH)3 tan hết

= 0,1 mol

Thể tích dd Ba(OH) 2 (lít)

Khối lượng kết tủa(gam)

Ví dụ 2: Nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 1M vào ống nghiệm chứa dung dịch

Al2(SO4)3 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc khối lượng kết tủa theo thể tích dungdịch Ba(OH)2 như sau:

Giá trị của m gần nhất với giá trị nào sau đây?

Hướng dẫn giải:

Định hướng tư duy:

+ Tại vị trí thể tích dung dịch Ba(OH)2 40ml, chỉ còn kết tủa BaSO4

=

hay: 1.0,04 =  =0,01 mol

+ Tại vị trí thu được m gam kết tủa, thu được 2 chất kết tủa:

m = 233 + 78.2  m = 233 3 0,01 + 78.2.0,01 = 8,55 gam

 Chọn đáp án A

Dạng 2: Cho từ từ dung dịch Ba(OH) 2 đến dư vào dung dịch chứa Al 2 (SO 4 ) 3

và Al 3+

Ví dụ 1(THPT chuyên Bắc Ninh lần 2- 2019): Cho từ từ dung dịch Ba(OH)2

đến dư vào dung dịch chứa Al2(SO4)3 và AlCl3 thì khối lượng kết tủa sinh rađược biểu diễn bằng đồ thị sau:

Khối lượng kết tủa(gam)

- Tại vị trí khối lượng kết tủa m gam:

+ Xảy ra vừa hết phản ứng (3), chỉ còn kết tủa BaSO4:

phản ứng

Bảo toàn nguyên tố Ba: 0,75 = 4x + 2y  y = 0,05 mol

BaSO4 không tan:

m↓ = 233.3x = 233.3.0,15 = 104,85 gam

 Chọn đáp án D

Dạng 3: Cho từ từ dung dịch Ba(OH) 2 đến dư vào dung dịch chứa Al 2 (SO 4 ) 3

và

Ví dụ 1(THPT Chuyên Phan Bội Châu- Nghệ An - Lần 1 - 2018): Nhỏ từ từ

dung dịch Ba(OH)2 đến dư vào dung dịch chứa a mol Na2SO4 và b mol

Al2(SO4)3 Lượng kết tủa tạo ra được biểu diễn bằng đồ thị bên

Khối lượng kết tủa(gam)

Nhìn vào đồ thị ta thấy, tại vị trí kết tủa thu được 69,9 gam và 0,32 mol Ba(OH)2

phản ứng: Al(OH) 3 bị tan hết, BaSO 4 không tan.

Ta có hệ phương trình:  b = 0,08; a = 0,06

Chọn đáp án B

Ví dụ 2(THPT chuyên Vinh lần 4 năm 2017): Nhỏ rất từ từ dung dịch

Ba(OH)2 0,5M vào dung dịch X chứa đồng thời Al2(SO4)3, K2SO4 và lắc nhẹ đểcác phản ứng xảy ra hoàn toàn Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc tổng khối lượngkết tủa theo thể tích dung dịch Ba(OH)2 0,5M như sau:

Tổng khối lượng kết tủa

Khối lượng kết tủa(gam)

154,65