2.1.2 Hậu quả của việc không xác định và khắc phục sai lầm cho 3học sinh 2.1.3 Phân tích cách ra đáp án nhiễu trong đề thi trắc nghiệm 3 2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT LANG CHÁNH
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN TÍCH VÀ KHẮC PHỤC NHỮNG SAI LẦM THƯỜNG GẶP CỦA HỌC SINH KHI GIẢI BÀI TẬP NHÔM VÀ HỢP
Trang 22.1.2 Hậu quả của việc không xác định và khắc phục sai lầm cho 3
học sinh
2.1.3 Phân tích cách ra đáp án nhiễu trong đề thi trắc nghiệm 3
2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 72.3 Các sáng kiến kinh nghiệm hoặc các giải pháp đã sử dụng để 7
giải quyết vấn đề
2.3.1 Phân tích một số hướng giải bài tập của học sinh dẫn đến kết 7
quả sai
2.3.2 Xây dựng một số bài tập nhôm và hợp chất của nhôm, xây 13
dựng đáp án trắc nghiệm dựa trên những hướng làm sai của
học sinh
2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo 17
dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường
Danh mục đề tài đã đạt giải cấp Sở GD&ĐT 20
1 MỞ ĐẦU:
1
Trang 31.1 Lí do chọn đề tài:
Trong quá trình giảng dạy học sinh ôn thi THPT quốc gia tôi thấy một trongnhững dạng bài tập vô cơ thường gặp đó là các bài tập về nhôm và hợp chất củanhôm Khi làm dạng bài tập này học sinh hay mắc phải những sai lầm nhưkhông viết đủ phương trình phản ứng, xét thiếu các trường hợp, kết hợp khôngcẩn thận trong tính toán dẫn đến những cách làm sai, mà hướng giải sai đó lại
dẫn đến một trong các đáp án sai trong đề bài, người ta thường gọi là đáp án nhiễu.
Đã có một số sách tham khảo nghiên cứu về những sai lầm của học sinhtrong quá trình giải bài tập hóa học ở trường THPT Tuy nhiên, các tác giả mớichỉ phân tích những sai lầm của học sinh trong quá trình giải bài tập hóa học mộtcách tổng quát mà chưa thấy tác giả nào đi sâu vào việc tìm ra lỗi sai và tìm rabiện pháp khắc phục những sai lầm đó cho các dạng bài tập cụ thể về nhôm Vì
vậy tôi chọn đề tài: "Phân tích và khắc phục những sai lầm thường gặp của học sinh khi giải bài tập nhôm và hợp chất của nhôm " giúp các em học sinh
kịp thời nhận ra sai lầm của mình và có hướng giải đúng khi gặp các bài tậptương tự, đồng thời nâng cao chất lượng thi THPT Quốc Gia
1.2 Mục đích nghiên cứu:
- Nghiên cứu, phân tích những sai lầm của học sinh trong quá trình giải bàitập hóa học về nhôm và hợp chất của nhôm THPT, trên cơ sở đó tìm cách khắcphục những sai sầm
- Làm tài liệu chuyên môn áp dụng giảng dạy cho học sinh, đặc biệt là trong công tác ôn thi THPT quốc gia
1.3 Đối tượng nghiên cứu:
- Những hướng giải sai của học sinh và một số kĩ thuật khắc phục những lỗi sai đó khi làm bài tập phần nhôm và hợp chất của nhôm
1.4 Phương pháp nghiên cứu:
- Vận dụng các phương pháp nghiên cứu khoa học như: điều tra cơ bản,kiểm tra bằng phiếu trắc nghiệm, dùng phiếu học tập (bài tập điền khuyết, bàitập nêu hiện tượng xảy ra, bài tập định lượng ), phân tích lý thuyết, tổng kếtkinh nghiệm, sử dụng một số phương pháp thống kê trong việc phân tích kết quảthực nghiệm
- Tìm hiểu thông tin trong quá trình dạy và học, đúc rút kinh nghiệm cho bản thân qua nhiều năm dạy học
- Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa hóa 12 và các tài liệu tham khảo,nâng cao
- Trao đổi ý kiến, học hỏi kinh nghiệm một số đồng nghiệp
2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM:
2
Trang 42.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm:
2.1.1 Quan điểm về sai lầm:
- "Sai lầm là trái với yêu cầu khách quan hoặc với lẽ phải, dẫn đến những hậu quả không hay".[4]
- Sai lầm không chỉ xuất hiện trong đời sống mà còn xuất hiện trong học tập và nghiên cứu khoa học Nếu giáo viên không chú ý đến những sai lầm của học sinh và không giúp học sinh khắc phục những sai lầm đó thì sẽ làm cho học sinh có nhìn nhận sai lệch về những kiến thức khoa học, không
có hứng thú trong học tập đặc biệt sẽ có kết quả học tập không tốt.
2.1.2 Hậu quả của việc không xác định và khắc phục sai lầm cho học sinh:
- Khi không xác định được sai lầm của học sinh thì sẽ không khắc phụcđược sai lầm đó, khiến cho học sinh luôn có thói quen sai lầm khi gặp một bàitập hóa học tương tự, dẫn đến kết quả học tập kém
- Nếu không chỉ cho học sinh tại sao các em làm sai thì học sinh sẽ cảmthấy nản lòng, không hứng thú với học tập Từ đó sẽ có kết quả không tốt trongcác kì thi
2.1.3 Phân tích cách ra đáp án nhiễu trong đề thi trắc nghiệm:
- Không thể tạo ra phương án nhiễu nếu không thấu hiểu tư duy và sai lầmthường gặp của học sinh Để xây dựng một câu hỏi trắc nghiệm, người ra đề cầnxác định mục tiêu, và nội dung muốn kiểm tra trong 1 câu hỏi trắc nghiệm sau
đó lựa chọn tình huống (mệnh đề, câu hỏi, phát biểu,…); đưa ra các hướng suynghĩ thường gặp, giải quyết tình huống theo các hướng suy nghĩ đó, xây dựngđáp án và các phương án nhiễu Cuối cùng mới viết thành câu hỏi trắc nghiệmkhách quan hoàn chỉnh.Trong đó phương án nhiễu có thể được đưa ra ở bất kìcâu hỏi nào từ nhận biết, thông hiểu, vận dụng và vận dụng cao Càng ở mức độkhó cao hơn, học sinh càng dễ sa bẫy không ngờ đến của phương án nhiễu Đểbiết nhiễu và tránh bẫy, chúng ta cùng tham khảo các cách người ra đề tạo raphương án nhiễu trong đề thi theo các cấp độ nhận thức
- Tạo ra những khái niệm na ná nhau trong câu hỏi nhận biết
- Đưa ra tình huống vận dụng dễ nhầm lẫn trong câu hỏi vận dụng
- Kết hợp nhiều nhầm lẫn với nhau trong câu hỏi vận dụng cao
2.1.4 Cơ sở lí thuyết kim loại nhôm [1], [2].
a Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử
* Vị trí: ô thứ 13, nhóm IIIA, chu kì 3.
* Cấu hình electron nguyên tử: 1s22s22p63s23p1 hay [Ne]3s23p1
3
Trang 5→ Nguyên tử Al dễ nhường cả 3 electron hoá trị nên trong hợp chất có số+3.
b Tính chất hoá học:
* Nhôm là kim loại có tính khử mạnh (sau kim loại kiềm và kiềm thổ), nên
dễ bị oxi hoá thành ion dương.
Nhôm khử dễ dàng ion H + trong dung dịch HCl, H 2 SO 4 loãng thành khí H 2
b.2.2 Với axit có tính oxi hóa ở anion gốc axit như HNO 3 loãng, đặc nóng và H 2 SO 4 đặc, nóng
Al +HNO3 loãng→ Al(NO3)3 + sản phẩm khử (NO, N2O, N2, NH4NO3) +
H2O VD: Al + 4HNO3 (loãng) Al(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
8Al + 30HNO3 (loãng) 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3+ 9H2O *
Trang 6Chú ý: Nhôm bị thụ động bới dung dịch HNO3, H2SO4 đặc, nguội, nghĩa là
Al không tan trong 2 dung dịch axit trên và sau khi tiếp xúc với 2 axit này thìkim loại Al còn không tan được trong axit HCl, H2SO4 loãng Do đó có thểdùng thùng nhôm để đựng và chuyên chở các axit trên
b.3 Tác dụng với oxit kim loại:
* Ở t 0 cao, Al khử được nhiều ion kim loại trong oxit thành nguyên tử kim loại.
2yAl + 3MxOy 3xM + yAl2O3(M thường là kim loại đứng sau Al)VD: 2Al + Fe2O3 t0
2Fe + Al2O32Al + Cr2O3 t0
2Cr + Al2O3Phản ứng trên gọi là phản ứng nhiệt nhôm Ứng dụng phản ứng này người
ta có thể điều chế được một số các kim loại như Fe, Cr, Mn,…
Tính chất này có thể dùng để sản xuất hiđro, tuy nhiên phản ứng này diễn
ra trong thời gian vô cùng ngắn không quan sát được bằng mắt, phản ứng mauchóng dừng lại ngay vì tạo lớp kết tủa keo lắng xuống, ngăn cản không cho phảnứng xảy ra Do đó khi xét các bài toán kim loại Al tác dụng với dung dịch axit,dung dịch muối người ta bỏ qua phản ứng của Al với nước
Chú ý: Thực tế, Al không phản ứng với nước dù ở nhiệt độ cao là vì trên
bề mặt của Al được phủ kín một lớp Al 2 O 3 rất mỏng, bền và mịn, không cho nước và khí thấm qua
b.5 Tác dụng với dung dịch kiềm
Trong thực tế, những vật bằng nhôm bị hoà tan trong dung dịch kiềm nhưNaOH, Ca(OH)2, Ví dụ kim loại Al tan trong dung dịch NaOH, hiện tượngnày được giải thích như sau:
- Trước hết, xảy ra phản ứng phá bỏ lớp màng Al2O3 bảo vệ (do Al2O3 là oxit lưỡng tính):
Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O (1)
Hoặc Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4]
- Tiếp theo, kim loại nhôm sẽ khử nước:
2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2 (2)
t0
Trang 7- Lớp màng Al(OH)3 sinh ra lại có tính chất lưỡng tính nên tiếp tục bị hòa tan trong dung dịch bazơ:
Al(OH)3 + NaOH→ NaAlO2 + 2H2O (3)
Hoặc Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4]
Các phản ứng (2) và (3) xảy ra luân phiên nhau cho đến khi nhôm bị tanhết Để thuận tiện trong quá trình tính toán làm bài người ta cộng gộp 2 phươngtrình (2) và (3):
2Al + 2NaOH + 2H2O→ 2NaAlO2 + 3H2
Hoặc: 2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2
Tương tự nếu hòa tan kim loại Al trong dung dịch Ba(OH)2 ta có phươngtrình: 2Al + Ba(OH)2 + 2H2O → Ba(AlO2)2 + 3H2
2.1.5 Cơ sở lý thuyết hợp chất của nhôm: Al 2 O 3 và Al(OH) 3
a Nhôm oxit (Al 2 O 3 )
* Là một oxit lưỡng tính (vừa tác dụng với axit, vừa tác dụng với dung dịch bazơ).
- Tác dụng với dung dịch axit →Muối + H2O
b Nhôm hiđroxit (Al(OH) 3 )
* Là 1 hiđroxit lưỡng tính (vừa tác dụng với axit, vừa tác dụng với dung dịch bazơ).
- Tác dụng với dung dịch axit→Muối +
H2O VD: Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O
- Tác dụng với dung dịch kiềm mạnh (NaOH, KOH, Ca(OH) 2 ,
Ba(OH) 2→Muối aluminat + H2O
VD: Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O
natri aluminatAl(OH)3 + OH →AlO2 + 2H2O
Chú ý: Al2O3, Al(OH)3 không tan trong dung dịch bazơ yếu như dung dịch
NH3, không tan trong dung dịch axit yếu như axit cacbonic Vì vậy, để điều chếAl(OH)3 người ta cho dung dịch muối Al3+ phản ứng với dung dịch NH3 dư
6
Trang 8Al(OH)3 thể hiện tính bazơ trội hơn tính axit Do có tính axit rất yếu (yếu hơn cả axit H2CO3) nên:
NaAlO2 + CO2 + 2H2O → Al(OH)3 + NaHCO3 *
Bị nhiệt phân: 2Al(OH)3 t0
Al2O3 + 3H2O
2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm:
Sau khi dạy kiến thức cơ bản về nhôm và hợp chất của nhôm, hướng dẫnhọc sinh giải các dạng bài tập cơ bản, tôi tiến hành cho học sinh làm đề kiểm tra
số 1 gồm 10 câu hỏi trong thời gian 20 phút
Kết quả thu được như sau:
Điểm Trước khi phân tích các sai lầm thường gặp
Dạng 1: Dung dịch muối Al 3+ tác dụng với dung dịch kiềm (OH - )
Bài toán 1: Cho dung dịch muối Al 3+ tác dụng với dung dịch kiềm (OH - ) biết n Al 3+ = a; n OH - = b.
Bài toán 2: Cho dung dịch muối Al 3+ tác dụng với dung dịch kiềm (OH - ) khi biết n Al 3+ = a; n ↓ = b.
Bài toán 3: Cho dung dịch muối Al 3+ tác dụng với dung dịch kiềm (OH - ) khi biết n OH -= a; n ↓ = b.
Các sai lầm học sinh hay gặp phải khi giải bài tập dạng trên đây là:
- Viết thiếu phương trình phản ứng
- Cân bằng sai
- Bỏ qua trường hợp dung dịch kiềm dư sẽ hòa tan bớt kết tủa
nhôm hidroxit
VD1: Cho 200 ml dung dịch NaOH 3,5M tác dụng với 200 ml dung dịch
AlCl 3 1M Kết thúc phản ứng, thu được m gam kết tủa Giá trị của m là
7
Trang 9OH- : m = (0,7 78 ) :3= 11,2 gam Đáp án C
VD2: Cho 300 ml dung dịch NaOH 0,1M phản ứng với 100 ml dung dịch Al 2 (SO 4 ) 3 0,1M Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được a gam kết tủa.
Giá trị của a là (Trích đề tuyển sinh cao đẳng năm 2014)
Hướng giải sai có thể xảy ra là:
HS không cẩn thận nên tính số mol kết tủa bằng số mol của muối nhôm.Vậy m↓ = 0,02 78= 1,56 gam
Các đáp án nhiễu còn lại là tích hoặc thương của 2 đáp án trên với hệ số 2
Trang 10VD3: Cho 39gam FeCl 3 và 54,72 gam Al 2 (SO 4 ) 3 vào 500ml dung dịch
H 2 SO 4 0,8 M được dng dịch A Thêm 444,6 gam Ba(OH) 2 tác dụng với dung dịch A thấy xuất hiện m gam kết tủa B Tìm m?
Hướng giải sai:
TH1: Bỏ qua phương trình phản ứng (1), học sinh bỏ qua kết tủa BaSO4 ,chỉ nhớ đến kết tủa hidroxit
m= mFe(OH)3 = 25,68 gam
TH2: Bỏ qua phương trình phản ứng (4), không nhớ đến bazo còn dư sẽhòa tan nhôm hdroxit
m= mFe(OH)3 + mAl(OH)3 + mBaSO4 = 255,68 gam
TH3: Đồng thời bỏ qua phương trình phản ứng (1) và (4)
m= mFe(OH)3 + mAl(OH)3 = 50,64 gam
VD4: Cho 300 ml dung dịch Al(NO 3 ) 3 2M tác dụng với V lít dung dịch
NaOH 2 M Kết thúc phản ứng, thu được 23,4 gam kết tủa Giá trị lớn nhất của
Hướng giải sai là:
TH1: nNaOH= 3nAl(OH)3 = 0,9 mol
V= 0,45 lít
9
Trang 11TH2: Tính theo Th1 và lấy luôn số mol làm đáp án không chia cho
CM V= 0,9 lít
TH3: Tính theo hướng giải đúng nhưng không chia cho
CM V= 2,1 lít
Vậy m= mAl(OH)3 + mBaCO3 = 0,1 x 78 + 0,05 x 197 = 17,65 gam
VD5: Cho V lít dung dịch NaOH 0,4M tác dụng với 58,14g Al 2 (SO 4 ) 3 thu
được 23,4g kết tủa Tìm giá trị lớn nhất của V?
Dạng 2: Dung dịch muối AlO 2- tác dụng với dung dịch axit
Bài toán 1: Bài cho dung dịch muối AlO 2 - tác dụng với dung dịch
axit mạnh (HCl, H 2 SO 4 ) khi biết n
AlO 2 - = a; nAl(OH) 3 = b.
Bài toán 2: Bài cho dung dịch muối AlO 2 - tác dụng với dung dịch
axit mạnh (HCl, H 2 SO 4 ) khi biết nH + = a; nAl(OH) 3 = b.
Các sai lầm học sinh hay gặp phải khi giải bài tập dạng trên đây là:
- Viết thiếu phương trình phản ứng
- Cân bằng sai
- Bỏ qua trường hợp dung dịch axit dư sẽ hòa tan bớt kết tủa
nhôm hidroxit
VD1: Cho 1 lít dung dịch HCl aM tác dụng với 500ml dung dịch hỗn hợp
gồm NaOH 1M và NaAlO 2 1,5M thu được 31,2g kết tủa Tìm giá trị lớn nhất của a?
Trang 12Số mol OH- = 0,5 mol Số mol H+ phản ứng với OH- = 0,5 mol
Số mol AlO2 - = 0,75 mol hay số mol của [Al(OH)4 ]- = 0,75
Số mol Al(OH)3 = 0,4 mol < số mol AlO2
-Do cần tìm số mol HCl lớn nhất, nên HCl đã phản ứng hết với AlO2- tạo kết tủa, sau đó HCl hòa tan bớt kết tủa
Khi đó: Sản phẩm có Al(OH)3: 0,4 mol; Al3+: 0,75 – 0,4 = 0,35 mol
Như vậy giá trị lớn nhất là 2,3M
Hướng giải sai :
TH1: học sinh không xét đến trường hợp HCl hòa tan bớt kết tủa Al(OH)3Khi đó: n H n
Al ( OH ) 3 = 0,4 mol
Tổng số mol H+ đã dùng là 0,5 + 0,4 = 0,9 mol
Vậy CM(HCl) = 0,9M
TH2: không đọc kĩ đề bài nên bỏ qua phản ứng giữa NaOH và HCl dẫn đến
đáp án 0,4 ( nếu bỏ qua phản ứng hòa tan Al(OH)3 ) và đáp án 1,8 nếu vẫn xétđến phản ứng hòa tan kết tủa
Bài toán 3: Bài cho khí CO 2 tác dụng với dung dịch muối AlO 2 -.
VD1: Cho nước dư vào hỗn hợp rắn A gồm 0,1 mol Ba và 0,1 mol Al Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch X, sục 4,032 lít (đktc)
khí CO 2 vào dung dịch X thu được m gam kết tủa, m bằng:
A 11,74 gam B.17,65 gam C 7,8 gam D 0,78 gam
Vậy m= mAl(OH)3 + mBaCO3 = 0,1 x 78 + 0,02 x 197 = 11,74 gam
Hướng giải sai:
(2)(3)(4)(5)
Trang 13TH1: Tính mBaCO3 sai do bỏ qua phản ứng (4)
Dẫn đến kết quả : nBaCO3 = nBa(OH)2 dư = 0,05
Vậy m= mAl(OH)3 + mBaCO3 = 0,1 x 78 + 0,05 x 197 = 17,65 gam
TH2: Tính mBaCO3 sai do bỏ qua phản ứng (4) và (5)
Dẫn đến kết quả : nBaCO3 = nBa(OH)2 dư = 0,05
Vậy m= mAl(OH)3 = 0,1 x 78 =7,8 gam
TH3: Viết sai phương trình phản ứng (3)
Dạng 3: Bài toán về phản ứng nhiệt nhôm
VD1: Nung nóng một hỗn hợp gồm Al và 16 gam Fe2O3 ( trong điều kiện
không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗ hợp rắn
X Cho X tác dụng vừa đủ với V ml dung dịch NaOH sinh ra 3,36 lít H2 ( ở đktc)
Trang 14VD2: ĐH Khối A-2008 Nung hỗn hợp gồm 15,2 gam Cr2O3 (Cr = 52) và
m gam Al Sau phản ứng hoàn toàn, được 23,3 gam hỗn hợp rắn X Cho toàn
bộ X phản ứng với axit HCl dư thoát ra V lít H2 (đktc) V là
Như vậy, sau phản ứng, Al dư
hhX gồm 0,1 mol Al; 0,1 mol Al2O3; 0,2 mol Cr
Khi phản ứng với HCl
Hướng giải sai:
Bỏ qua Al còn dư, tính số mol H2 sinh ra theo crom được 4,48 lít
2.3.3 Xây dựng một số bài tập nhôm và hợp chất của nhôm, xây dựng đáp án trắc nghiệm dựa trên những hướng làm sai của học sinh:
Dạng 1: Dung dịch muối Al 3+ tác dụng với dung dịch kiềm (OH - ) [3] Bài 1: Cho 400 ml dung dịch Al(NO3)3 1,5M tác dụng với V lít dung dịch
NaOH 0,5M Kết thúc phản ứng, thu được 15,6 gam kết tủa Giá trị lớn nhất của
V là
Bài 2: Cho V lít dung dịch NaOH 0,3M vào 200 ml dung dịch Al2(SO4)30,2M thu được một kết tủa keo trắng Nung kết tủa này đến khối lượng lượngkhông đổi thì được 1,02 gam rắn Giá trị của V là
A 0,2 lít và 1 lít B 0,2 lít và 2 lít.
C 0,3 lít và 4 lít D 0,4 lít và 1 lít.
13