SKKN 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

THANH HÓA NĂM 2019

II NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

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

4

2 Nội dung và cách thức thực hiện giải pháp 3Phần 1: Hướng dẫn lý thuyết cơ bản cho học sinh 3Phần 2: Hướng dẫn học sinh một số bài tập áp dụng 5

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 trắc ng-hiệm cũng yêu cầu học sinh phải học tập nghiên cứu vấn đề ở mức độ cao hơn:

tư duy nhanh hơn, kỹ năng làm bài nhanh, các phương pháp làm bài cũng nhiềuhơn…

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 axit ni-tric 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 vậndụng làm bài tập Nhưng để áp dụng tốt và sử dụng thành thạo máy tính trongquá trình 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 máy tính (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 giải

nha-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 Fe, FeO

Fe, Fe2O3

Fe2O3, FeOFeO

+ 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

+ 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

mmuối = mkim loại + mgốc axit (1.1)

- Phạm vi áp dụng:

+ kim loại tác dụng với HNO3 hoặc H2SO4 đặc

+ Với HNO 3: nNO3 tạo muối = n e nhận = 3.n NO n NO2 8n N2O 10n N2 8n NH4NO3

mmuối = mkim loại + 62 (3.n NO n NO2 8n N2O 10n N2

) 80n

NH4NO3

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

mmuối = mkim loại + 62 (3.n NO n NO2 8n N2O 10n N2 8n NH4NO3

Với nNO3 tạo muối kim loại = ne nhận = 3.n NO n NO2 8n N2O 10 n N 2 8n NH4NO3 = n.n KL

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 để

hoà 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 4 2 0,152 0,15 = 0,8 (lit)

3 1

Bài 2: Hoà tan m gam Fe3O4 vào dung dịch HNO3 loãng dư thu được khí NO

duy nhất Nếu đem khí NO thoát ra trộn với O2 vừa đủ để hấp thụ hoàn toàntrong nước được dung dịch HNO3 Biết thể tích oxi phản ứng là 0,336 lit (đktc).Giá trị của m là:

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 Fe3O4 = 4 nO2 )

- 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 một

khí 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:

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

Bài 5: Hoà tan a gam Al trong dung dịch HNO3 loãng thấy thoát ra 4,48 lit hỗn

hợp khí NO, N2O, N2 có tỉ lệ mol lần lượt là 1:2:2 Giá trị của a là:

DẠNG 2: PHƯƠNG PHÁP QUI ĐỔIBài 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:

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

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 Otừ 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

Vhh khí = 2 22, 4 3 5, 6 256 7,36 5,616 0,896( lit ) 896( ml)

3 1

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:

Bài 4: ĐH 2008KA: Cho 11,36g hỗn hợp X gồm: Fe; FeO; Fe2O3 và Fe3O4 phản

ứng hết với dung dịch HNO3 loãng dư được 1,344 lit khí NO (đkc) và dung dịch

Y Khối lượng muối khan thu được khi cô cạn dung dịch Y là:

A 49,09g B 35,50g C 38,72g D 34,36g

Lời giải:

Ý tưởng

- 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

- 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 đặc

nóng dư được 448ml khí NO2 (đkc) Cô cạn dung dịch sau phản ứng được

14,52g muối Giá trị của m:

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

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

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

n

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:

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

Phép tính

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

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:

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

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:

Câu 2: Cho 11,8g hỗn hợp Al, Cu phản ứng với dung dịch HNO3, H2SO4 dư thu

được 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 hết

thành HNO3 Thể tích khí oxi (đktc) tham gia vào quá trình trên là:

Câu 4: Hoà tan hoàn toàn 25,6g hỗn hợp Fe, FeS, FeS2 và S bằng dung dịch

HNO3 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 HNO3 loãng dư thu được 0,896 lit một sản phẩm

khử duy nhất X chứa nitơ Vậy X là:

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:

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:

Câu 8: Hoà tan hoàn toàn 45,9g kim loại R bằng dung dịch HNO3 loãng thu

được 26,88 lit (đktc) hỗn hợp khí N2O và NO, trong đó số mol NO gấp 3 lần sốmol N2O Kim loại R là:

Câu 9: Oxi hoá hoàn toàn 0,728g bột Fe ta thu được 1,016g hỗn hợp các oxit

sắt Hoà tan hoàn toàn X bằng dung dịch HNO3 loãng dư Thể tích khí NO ở đkc(sản phẩm khử duy nhất) thu được là:

A 22,40ml B 44,80ml C 2,24ml D 33,60ml Câu 10: Hoà tan 12,8g Cu

trong dung dịch HNO3 thấy thoát ra V lit hỗn hợp khí NO và NO2 (đkc), tỉ khối của hỗn hợp khí đối với H2 là 19 Giá trị của V là:

A 2,24 lit B 0,448 lit C Đáp số khác D 4,48 lit Câu 11: Cho 15 gam hỗn

hợp Al và Mg tác dụng với dung dịch HNO3 dư, đến phản ứng hoàn toàn thu

được dung dịch X và 4,48 lít khí duy nhất NO (ở đktc) Cô cạn dung dịch X thu được 109,8 gam muối khan % số mol của Al trong hỗn hợp ban đầu là

A 36% B 33,33% C 64% D 6,67% Câu 12: Cho 0,05 mol Al và 0,02 mol Zn tác dụng vừa đủ với 2 lit dung dịch HNO3 loãng, sau phản ứng thu được khí không màu, nhẹ hơn không khí Phần dung dịch đem cô cạn thu được 15,83gmuối khan Nồng độ mol/l của dung dịch HNO3 đã dùng:

A 0,1450M B 0,1120M C 0,1125M D 0,1175M Câu 13: Hoà tan m gam hỗn hợp A gồm Fe và kim loại M có hoá trị không đổi trong

dung dịch HCl dư thu được 1,008 lit khí H2 (đkc) và dung dịch chứa 4,575gmuối

khan Nếu cũng hoà tan m gam hỗn hợp trên bằng dung dịch HNO3 đặc và H2

-SO4 ở