Phân loại và giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 12 theo một phương pháp chung góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học môn hóa học trung học phổ thông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC PHÙNG THỊ KIM NGÂN PHÂN LOẠI VÀ GIẢI CÁC BÀI TOÁN HÓA HỌC HỮU CƠ LỚP 12 THEO MỘT PHƯƠNG PHÁP CHUNG GÓP PHẦN NÂNG CAO HIỆU QUẢ DẠY VÀ HỌC MÔ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

PHÙNG THỊ KIM NGÂN

PHÂN LOẠI VÀ GIẢI CÁC BÀI TOÁN HÓA HỌC HỮU CƠ LỚP 12 THEO MỘT PHƯƠNG PHÁP CHUNG GÓP PHẦN NÂNG CAO HIỆU QUẢ DẠY VÀ HỌC MÔN HÓA HỌC

TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM HÓA HỌC

HÀ NỘI – 2012

1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

PHÙNG THỊ KIM NGÂN

PHÂN LOẠI VÀ GIẢI CÁC BÀI TOÁN HÓA HỌC HỮU CƠ LỚP 12 THEO MỘT PHƯƠNG PHÁP CHUNG GÓP PHẦN NÂNG CAO HIỆU QUẢ DẠY VÀ HỌC MÔN HÓA HỌC TRUNG

HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM HÓA HỌC

CHUYÊN NGÀNH: Lý luận và phương pháp dạy học (bộ môn Hóa học)

Mã số: 60 14 10

Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Vũ Ngọc Ban

HÀ NỘI – 2012

2

Đối chứngPhản ứngGiáo viênHọc sinhPhương trình hóa họcSách giáo khoaTrung học phổ thôngThực nghiệm

Trắc nghiệm khách quan

4

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 3.1 Phân phối tần suất số học sinh theo điểm bài kiểm tra 84

Bảng 3.2 Tỉ lệ HS trả lời đúng câu hỏi 85

Bảng 3.3 Bảng điểm kiểm tra của học sinh 86

Bảng 3.4 Bảng điểm trung bình 87

Bảng 3.5 Bảng % HS đạt điểm yếu, kém; trung bình; khá; giỏi 87

Bảng 3.6 Bảng % HS đạt điểm từ Xi trở xuống 87

Bảng 3.7 Tổng hợp các tham số đặc trưng 91

5

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

Trang

Đồ thị 3.1 Đường luỹ tích điểm kiểm tra - Đề số 3 Trường THPT An Lão 88

Đồ thị 3.2 Đường luỹ tích điểm kiểm tra - Đề số 3 Trường THPT Hàng Hải 88

Đồ thị 3.3 Đường luỹ tích điểm kiểm tra - Đề số 4 Trường THPT An Lão 89

Đồ thị 3.4 Đường luỹ tích điểm kiểm tra – Đề số 4 Trường THPT Hàng Hải 89

Biểu đồ 3.1 Đề số 3 - An Lão 90

Biểu đồ 3.2 Đề số 3 - Hàng Hải 90

Biểu đồ 3.3 Đề số 4 - An Lão 90

Biểu đồ 3.4 Đề số 4 - Hàng Hải 90

6

MỤC LỤC

Trang

Lời cảm ơn i

Danh mục viết tắt ii

Danh mục các bảng iii

Danh mục các biểu đồ iv

Mục lục v

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 4

1.1 Cơ sở lý luận của việc nâng cao chất lượng, hiệu quả quá trình dạy và học môn hóa học THPT 4

1.1.1 Quá trình dạy học 4

1.1.2 Chất lượng dạy học 4

1.1.3 Một số biện pháp để nâng cao chất lượng dạy học. 4

1.2 Bài tập hóa học. 5

1.2.1 Ý nghĩa, tác dụng của bài tập hóa học 5

1.2.2 Lựa chọn và phân loại bài tập hóa học 5

1.2.3 Thực trạng việc sử dụng bài toán hóa học ở trường phổ thông 9

1.3 Phương pháp chung giải bài toán hóa học THPT 10

1.3.1 Các công thức cần thiết khi giải bài toán hóa học 10

1.3.2 Quan hệ giữa số mol của các chất phản ứng. 11

1.3.3 Phương pháp chung giải các bài toán hóa học trung học phổ thông 13

Chương 2 : LỰA CHỌN, PHÂN LOẠI VÀ GIẢI CÁC BÀI TOÁN HÓA HỌC HỮU CƠ LỚP 12 THEO PHƯƠNG PHÁP CHUNG GIẢI CÁC BÀI TOÁN HÓA HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 20

2.1 Tổng quan về chương trình hóa học hữu cơ lớp 12 THPT 20

2.2 Phân loại và giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 12 theo phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT 21

2.2.1 Chương Este – Lipit 21

2.2.2 Chương Cacbohiđrat 37

2.2.3 Chương Amin - Aminoaxit – Protein 52

2.2.4 Chương Polime và vật liệu polime 68

7

2.3 Sử dụng hệ thống bài toán hóa học theo các mức độ nhận thức tư

duy trong dạy học phần hữu cơ - Hóa học lớp 12 78

2.3.1 Sử dụng hệ thống bài toán hóa học theo các mức độ nhận thức tư duy trong việc xây dựng kiến thức mới, kĩ năng mới 79

2.3.2 Sử dụng hệ thống bài toán hóa học theo các mức độ nhận thức tư duy trong việc vận dụng, củng cố kiến thức, kĩ năng 80

2.3.3 Sử dụng hệ thống bài toán hóa học theo các mức độ nhận thức tư duy vào việc kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng của học sinh 80

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 83

3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 83

3.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 83

3.3 Quá trình tiến hành thực nghiệm sư phạm 83

3.3.1 Đối tượng và địa bàn thực nghiệm 83

3.3.2 Thiết kế chương trình thực nghiệm sư phạm 84

3.4 Kết quả thực nghiệm sư phạm 85

3.4.1 Kết quả thực hiện nhiệm vụ thứ nhất 85

3.4.2 Kết quả thực hiện nhiệm vụ thứ hai 86

KẾT LUẬN 94

TÀI LIỆU THAM KHẢO 95

PHỤ LỤC 97

8

Gần đây, trong cuốn sách “Phương pháp chung giải các bài toán hóa họctrung học phổ thông”, tác giả đã hệ thống hóa và đưa ra một phương pháp chung đểgiải các bài toán hóa học Đó là phương pháp dựa vào quan hệ giữa số mol của cácchất phản ứng và các công thức biểu thị quan hệ giữa số mol chất với các đại lượngthường gặp như khối lượng, thể tích, nồng độ… của chất Quan hệ giữa số mol củacác chất phản ứng dễ dàng thiết lập được khi đã viết và cân bằng được các phươngtrình hóa học, còn số công thức hóa học cần thiết khi giải bài toán hóa học khôngnhiều (4 công thức chính) Do đó việc giải bài toán hóa học theo phương pháp trên

là đơn giản, thuận tiện đối với HS

Việc vận dụng phương pháp chung nêu trên để giải các bài toán hóa học cụthể, như các bài toán hóa học hữu cơ, sẽ giúp cho HS nắm vững cách giải các bàitoán đó, đồng thời có được một phương pháp tư duy thống nhất để giải các bài toánhóa học khác

Xuất phát từ các lý do trên, chúng tôi đã chọn đề tài:

“Phân loại và giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 12 theo một phương pháp chung góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học môn hóa học trung học phổ thông”

9

2 Lịch sử nghiên cứu

Như đã trình bày ở trên, cho đến nay đã có nhiều tác giả nêu ra nhiều cáchphân loại và cách giải các bài toán hóa học, đặc biệt là các phương pháp giải nhanhcác bài tập trắc nghiệm

Trong tài liệu “Phương pháp chung giải các bài toán hóa học trung học phổthông”, tác giả đã đưa ra một phương pháp chung đơn giản và thuận tiện để giải cácbài toán hóa học THPT Việc áp dụng phương pháp chung nêu trên trong việc giảicác bài toán Hóa vô cơ lớp 12 và bài toán xác định công thức hợp chất hữu cơ đãđược trình bày ở hai luận văn thạc sĩ sư phạm hóa học

Bản luận văn này tiếp tục áp dụng phương pháp chung giải các bài toán hóahọc THPT để giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 12 góp phần nâng cao hiệu quảdạy và học môn hóa học THPT

3 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

3.1.Mục đích nghiên cứu

- Lựa chọn và phân loại các bài toán hóa học hữu cơ lớp 12

- Nêu phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT và vận dụng đểgiải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 12 góp phần nâng cao hiệu quả dạy và họcmôn hóa học THPT

3.2 Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc nâng cao chất lượng dạy và học môn hóahọc THPT; ý nghĩa, tác dụng của bài tập hóa học trong quá trình dạy và học mônhóa học; cơ sở lựa chọn và cách phân loại các bài tập hóa học Thực trạng của việc

sử dụng các bài toán hóa học của GV và HS ở trường phổ thông

Trình bày phương pháp chung giải các bài toán hóa học trung học phổ thông

và vận dụng để giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 12

Thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả và tính khả thi của đề tài

4 Khách thể nghiên cứu và đối tƣợng nghiên cứu

4.1 Khách thể nghiên cứu

Quá trình dạy và học môn hóa học ở trường THPT

4.2 Đối tượng nghiên cứu

Các bài toán hóa học hữu cơ lớp 12

10

5 Phạm vi nghiên cứu

Phần hóa học hữu cơ lớp 12

6 Câu hỏi nghiên cứu

Cơ sở lựa chọn và phân loại các bài tập hóa học là gì?

Phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT là phương pháp nào?

7 Giả thuyết nghiên cứu

Nếu HS và GV có được một hệ thống bài tập được lựa chọn, phân loại theocác mức độ nhận thức tư duy và nắm được phương pháp chung giải các bài toán hóahọc THPT để vận dụng giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 12, thì HS sẽ nắm vữngđược kiến thức và dễ dàng giải các bài toán cụ thể, đồng thời GV có được mộtphương pháp thống nhất để hướng dẫn HS giải các bài toán hóa học nói chung gópphần nâng cao hiệu quả dạy và học môn hóa học THPT

8 Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng phối hợp các phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Phương pháp thống kê toán học, xử lý số liệu

9 Đóng góp mới của đề tài

Đã lựa chọn và phân loại các bài toán hóa học hữu cơ lớp 12 theo các mức độnhận thức tư duy và giải chúng theo phương pháp chung giải các bài toán hóa họcTHPT Đây là một tài liệu tham khảo tốt cho GV và HS, góp phần nâng cao chấtlượng dạy và học môn hóa học ở trường THPT

10 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung củaluận văn được trình bày trong 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài

Chương 2: Lựa chọn, phân loại và giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 12theo phương pháp chung giải các bài toán hoá học trung học phổ thông

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

11

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Cơ sở lý luận của việc nâng cao chất lượng, hiệu quả quá trình dạy và học môn hóa học THPT

1.1.1 Quá trình dạy học

Quá trình dạy học là toàn bộ các hoạt động chung của cả thầy và trò, trong đódưới vai trò chủ đạo ( tổ chức, điều khiển, thiết kế, chỉ đạo) của thầy mà học sinhtích cực, chủ động, độc lập, sáng tạo lĩnh hội kiến thức nhằm thực hiện có chấtlượng và hiệu quả mục tiêu và các nhiệm vụ dạy học

1.1.2 Chất lượng dạy học

Chất lượng dạy học được hiểu là chất lượng giảng dạy của người dạy và chấtlượng học tập của người học xét cả về mặt định lượng và định tính so với các mụctiêu của môn học

Tiêu chuẩn của một quá trình dạy học có chất lượng và hiệu quả (theo quanđiểm của công nghệ dạy học) là phải thực hiện đầy đủ các nhiệm vụ dạy học trongnhà trường:

- Giúp cho học sinh nắm vững các tri thức phổ thông, cơ bản, hiện đại, có hệthống, sát với thực tiễn Việt Nam và các kỹ xảo tương ứng về khoa học tự nhiên,khoa học xã hội và khoa học tư duy, về nghệ thuật và kĩ thuật, và những kỹ xảo tham gia lao động sản xuất, các hoạt động xã hội

-Phát triển các năng lực và phẩm chất hoạt động trí tuệ, thể chất của học sinh Trong quá trình dạy học, việc hình thành các tri thức, kỹ năng kỹ xảo, phát

triển trí tuệ phải dẫn đến hình thành ở học sinh lý tưởng đạo đức, tác phong củangười công dân, động cơ, thái độ học tập đúng đắn và các phẩm chất đạo đức khác

Dạy học có hiệu quả là hoạt động dạy học đáp ứng được một cách đúng đắn

và kịp thời các yêu cầu của nền kinh tế - xã hội với sự chi phí tối ưu về thời gian,sức lực và tiền của của GV, HS, nhân dân và nhà nước

1.1.3 Một số biện pháp để nâng cao chất lượng dạy học.

Chất lượng, hiệu quả của quá trình dạy học hóa học phụ thuộc vào nhiều yếu

tố như nội dung chương trình đào tạo, hệ thống sách giáo khoa, điều kiện cơ sở vật

12

chất phục vụ quá trình dạy và học, đổi mới phương pháp dạy học, kiểm tra đánhgiá Trong phạm vi bản luận văn này chúng tôi chỉ đề cập đến tầm quan trọng củaBTHH trong giảng dạy môn hóa học, trong đó tập trung vào việc lựa chọn, phânloại và phương pháp giải bài toán hóa học để góp phần nâng cao hiệu quả của việcdạy và học môn hóa học.

1.2 Bài tập hóa học.

1.2.1 Ý nghĩa, tác dụng của bài tập hóa học

Việc dạy học không thể thiếu bài tập Sử dụng bài tập trong dạy học là mộtbiện pháp hết sức quan trọng để nâng cao chất lượng dạy học

Bài tập hóa học có ý nghĩa tác dụng to lớn về nhiều mặt

- Trí dục.

+ Làm chính xác hóa khái niệm hóa học, củng cố đào sâu và mở rộng kiến thức một cách sinh động, phong phú, hấp dẫn

+ Ôn tập hệ thống hóa kiến thức một cách tích cực nhất

+ Rèn luyện các kỹ năng hóa học như: cân bằng PTHH, tính toán theoPTHH…

1.2.2 Lựa chọn và phân loại bài tập hóa học

1.2.2.1 Lựa chọn bài tập hóa học

Hiện nay số lượng câu hỏi và bài toán hóa học trong sách giáo khoa và cáctài liệu tham khảo rất phong phú và đa dạng Để phục vụ tốt cho việc dạy và họcmôn hóa học cần phải lựa chọn những bài toán hóa học đảm bảo các yêu cầu:

13

- Bám sát và phục vụ tốt mục tiêu dạy học.

- Nội dung phải phong phú, ngắn gọn

- Được xây dựng trên quan điểm không phức tạp hóa bởi các thuật toán màchú trọng đến nội dung hóa học, đến việc mở rộng kiến thức hóa học và các ứngdụng của hóa học trong thực tiễn

- Kết hợp sử dụng bài toán tự luận và trắc nghiệm khách quan

- Sử dụng bài toán hóa học theo các mức độ từ dễ đến khó Bên cạnh nhữngbài cơ bản cần có bài toán nâng cao, tổng hợp để phát huy tính độc lập, sáng tạotrong nhận thức, tư duy của HS

- Bên cạnh những bài tập có hướng dẫn giải cần phải có các bài tự luyện, giúp HS tự học, phát huy tính chủ động, sáng tạo

1.2.2.2 Phân loại bài tập hóa học

Sau khi đã lựa chọn được các bài tập thì việc phân loại chúng có ý nghĩaquan trọng Có nhiều cách phân loại bài tập hoá học tùy thuộc vào cơ sở phân loại

Có thể dựa vào các cơ sở sau:

- Khối lượng kiến thức: bài tập dạng cơ bản, bài tập tổng hợp

- Tính chất bài tập: bài tập định tính và bài tập định lượng

- Hình thái hoạt động của học sinh: bài tập lý thuyết và bài tập thực nghiệm

- Dựa vào kiểu bài hoặc dạng bài: bài tập xác định công thức phân tử của hợpchất; tính thành phần phần trăm của hỗn hợp; nhận biết, tách các chất ra khỏi hỗnhợp, điều chế

- Dựa vào nội dung: bài tập nồng độ, điện phân, áp suất

- Dựa vào chức năng: bài tập kiểm tra sự hiểu và nhớ; bài tập đánh giá cáckhả năng (vẽ sơ đồ, tìm tài liệu, tổng kết ); bài tập rèn luyện tư duy khoa học (phântích, tổng hợp, quy nạp, diễn dịch )

- Cách tiến hành giải: bài tâpp̣ trắc nghiệm, bài tập tự luận

Trong đề tài này, chúng tôi lựa chọn cách phân loại bài toán hóa học theo cácmức độ nhận thức tư duy của HS

Giáo sư B.S Bloom đã xây dựng các cấp độ của mục tiêu giáo dục, thườngđược gọi là cách phân loại Bloom, trong đó lĩnh vực nhận thức được chia thành cácmức độ hành vi từ đơn giản nhất đến phức tạp nhất với sáu mức độ:

14

- Nhận biết là sự nhớ lại các dữ liệu, thông tin đã có trước đây; nghĩa là một

người có thể nhận biết thông tin, ghi nhớ, tái hiện thông tin, nhắc lại một loạt dữliệu, từ các sự kiện đơn giản đến các lí thuyết phức tạp

niệm,

hiện tượng, sự vật; giải thích được, chứng minh được

thể mới: vận dụng nhận biết, hiểu biết thông tin để giải quyết vấn đề đặt ra

nhỏ sao cho có thể hiểu được cấu trúc, tổ chức của nó và thiết lập mối liên hệ phụthuộc lẫn nhau giữa chúng

nguồn tài liệu khác nhau và trên cơ sở đó tạo lập nên một hình mẫu mới

xác định được giá trị của một tư tưởng, một phương pháp, một nội dung kiến thức

của cố Giáo sư Nguyễn Ngọc Quang

Theo cố giáo sư Nguyễn Ngọc Quang, việc đánh giá trình độ phát triển tưduy của HS thông qua quá trình dạy học môn hóa học gồm có bốn trình độ nắm vững kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo:

tìm hiểu

( kiến thức tái hiện)

chúng vào những đối tượng và tình huống quen thuộc ( kiến thức kỹ năng)

chúng vào những đối tượng và tình huống quen biết nhưng đã bị biến đổi hoặc chưaquen biết

Theo Hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ Giáo dục trung học năm học 2009 -2010,

Bộ Giáo dục và Đào tạo chỉ đạo dạy học bám sát theo chuẩn kiến thức, kỹ năng theo

15

các cấp độ: Nhận biết, Thông hiểu và Vận dụng (mức cơ bản) và Vận dụng sáng tạo (mức nâng cao).

thể nhận biết thông tin, ghi nhớ, tái hiện thông tin, nhắc lại một loạt dữ liệu, từ các

sự kiện đơn giản đến các lí thuyết phức tạp Đây là mức độ, yêu cầu thấp nhất củatrình độ nhận thức HS phát biểu đúng một định nghĩa, định lí nhưng chưa giải thích

và vận dụng được chúng

sự vật, hiện tượng; giải thích, chứng minh được ý nghĩa của các khái niệm, sự vật,hiện tượng; là mức độ cao hơn nhận biết nhưng là mức độ thấp nhất của việc thấuhiểu sự vật, hiện tượng, liên quan đến ý nghĩa của các mối quan hệ giữa các kháiniệm, thông tin mà HS đã học hoặc đã biết Điều đó có thể được thể hiện bằng việcchuyển thông tin từ dạng này sang dạng khác, bằng cách giải thích thông tin (giảithích hoặc tóm tắt) và bằng cách ước lượng xu hướng tương lai (dự báo các hệ quảhoặc ảnh hưởng)

thể mới: vận dụng nhận biết, hiểu biết thông tin để giải quyết vấn đề đặt ra; là khảnăng đòi hỏi HS phải biết vận dụng kiến thức, biết sử dụng phương pháp, nguyên líhay ý tưởng để giải quyết một vấn đề nào đó

Đây là mức độ vận dụng cao hơn mức độ thông hiểu trên, yêu cầu áp dụngđược các quy tắc, phương pháp, khái niệm, nguyên lí, định lí, công thức để giải quyết một vấn đề trong học tập hoặc của thực tiễn

thiết kế lại thông tin; khai thác, bổ sung thông tin từ các nguồn tư liệu khác để sánglập một hình mẫu mới

Mức độ sáng tạo yêu cầu tạo ra được một hình mẫu mới, một mạng lưới cácquan hệ trừu tượng (sơ đồ phân lớp thông tin) Kết quả học tập trong lĩnh vực nàynhấn mạnh vào các hành vi, năng lực sáng tạo, đặc biệt là trong việc hình thành cáccấu trúc và mô hình mới

Với các tiêu chí đánh giá trình độ nhận thức tư duy của HS như trên, trong quá trình dạy học nói chung và dạy học hóa học nói riêng, mỗi GV cần phải chú ý

16

phối hợp nhiều hình thức dạy học cho phù hợp nhằm phát triển tư duy cho HS,trong đó việc sử dụng hệ thống các câu hỏi và bài toán hóa học trong dạy học hóahọc ở trường phổ thông là một hướng quan trọng.

Trong đề tài này, chúng tôi lựa chọn cách phân loại bài toán hóa học theo bốnmức độ nhận thức tư duy của HS dựa trên thang bậc nhận thức của Bộ Giáo dục vàĐào tạo Việt Nam đã hướng dẫn

1.2.3 Thực trạng việc sử dụng bài toán hóa học ở trường phổ thông

Để tìm hiểu thực trạng của việc sử dụng bài toán hóa học ở trường phổthông, chúng tôi đã tiến hành khảo sát GV và HS ở các trường THPT trên địa bànhuyện An Lão – Hải Phòng dưới hình thức phát phiếu tham khảo ý kiến của GV(Phụ lục 1) và phiếu thăm dò ý kiến HS (Phụ lục 2)

Kết quả khảo sát cho thấy:

- Đối với GV:

+ 100% GV cho rằng việc sử dụng bài toán hóa học trong dạy học là rất cầnthiết vì qua đó giúp HS nhớ được kiến thức lý thuyết, rèn kỹ năng hóa học, vậndụng kiến thức vào việc giải bài tập, giải thích các hiện tượng xảy ra trong đời sống;đồng thời kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng của HS

+ 100% GV sử dụng các bài toán hóa học trong các tiết ôn tập, luyện tập,

kiểm tra, đánh giá nhưng ít GV sử dụng khi xây dựng kiến thức mới, hình thành kĩ năng mới (40%)

+ Nguồn bài tập GV thường sử dụng chủ yếu là từ các tài liệu có sẵn nhưsách giáo khoa, sách bài tập, các tài liệu tham khảo khác và thích sử dụng các bàitập đã có sẵn lời giải hoặc hướng dẫn giải

+ Khi hướng dẫn HS giải các bài toán hóa học, hầu hết GV (93,33%) không

theo một phương pháp chung nào mà mỗi dạng bài lại có những cách giải khác nhau

17

+ Trên lớp thầy cô không hướng dẫn giải các bài toán hóa học theo mộtphương pháp chung nào mà mỗi dạng bài có phương pháp giải khác nhau nên các

em bị lúng túng, khó xử lý hay vận dụng khi gặp một bài toán mới

Từ thực trạng trên chúng tôi nhận thấy việc lựa chọn, phân loại các bài toánhóa học và giải chúng theo một phương pháp chung là yêu cầu cần thiết đối với GV

và HS trong việc dạy và học môn Hóa học ở THPT

1.3 Phương pháp chung giải bài toán hóa học THPT

Để giải các BTHH, trước hết cần phân tích nội dung bài toán và biểu thị nộidung đó bằng các PTHH Khi đã viết và cân bằng được các PTHH, sẽ dễ dàng thiết

lập được mối quan hệ giữa số mol của các chất tham gia hay hình thành sau phản ứng, nhờ đó tính được số mol của “các chất cần tính toán” khi biết số mol của

“các chất có số liệu cho trước” Tuy nhiên trong BTHH các số liệu cho trước khôngphải là số mol của các chất mà là khối lượng, thể tích, nồng độ của các chất…vàmục đích BTHH cũng không phải là xác định số mol “các chất cần tính toán” mà làxác định khối lượng, thể tích, nồng độ…của các chất đó Như vậy, để giải các

BTHH, ngoài quan hệ giữa số mol của các chất phản ứng, còn cần phải dựa vào một

số công thức chuyển đổi khối lượng, thể tích, nồng độ…của các chất ra số mol chất và ngược lại.

1.3.1 Các công thức cần thiết khi giải bài toán hóa học

Để chuyển đổi các đại lượng như nồng độ, thể tích, khối lượng của chất ra sốmol chất, ta sử dụng 4 công thức chính:



Trong đó, các công thức 1, 2, 3, 4 biểu thị:

+ Quan hệ giữa khối lượng (m), khối lượng mol (M), số mol (n) của chất

+ Quan hệ giữa thể tích khí ở điều kiện tiêu chuẩn (V0) với số mol khí.+ Quan hệ giữa nồng độ mol (CM), số mol chất tan (nct) và thể tích dd (V)

+ Quan hệ giữa nồng độ phần trăm (C%), khối lượng chất tan (mct) và khối lượng hay thể tích dung dịch (mdd, V)

Ghi chú:

Trong công thức (3), V tính bằng lít còn trong công thức (4), V tính bằng ml,

d tính bằng g/ml

Áp dụng các công thức trên cho trường hợp hỗn hợp các chất, ví dụ hỗn hợp

2 chất có khối lượng là m1, m2, khối lượng mol là M1, M2, số mol là n1, n2 ta có:

mhh  n1.M1  n 2 M2

hh M

1.3.2 Quan hệ giữa số mol của các chất phản ứng.

19

Giả thiết các phản ứng xảy ra hoàn toàn Hãy thiết lập mối quan hệ giữa số

mol của các chất bất kì đã tham gia phản ứng, ví dụ giữa nK và nA, giữa nB và nM?

Hướng dẫn giải:

Để thiết lập mối quan hệ giữa nK và nA, ta xuất phát từ chất K và xét mối

quan hệ giữa K và A thông qua các chất trung gian H, C Cụ thể theo các phản ứng

(3), (2), (1) ta có:

n K 

Tương tự, để thiết lập quan hệ giữa nB và nM, ta xuất phát từ chất B và xét

mối quan hệ giữa B và M thông qua các chất trung gian C và H, ta có:

n B  5nC ; nC 

Trong thực tế, việc thiết lập các quan hệ trên có thể thực hiện nhanh bằng

cách tính nhẩm, ví dụ với dãy biến hóa:

(C6H10O5)n + nH2O  n C6H12O6

CO2 + Ca(OH)2

CaCO3 + H2OGiả sử cần thiết lập quan hệ giữa n(C H

Hoà tan hỗn hợp saccarozơ, glucozơ vào nước thu được dung dịch A Thuỷ

phân dung dịch A bằng dung dịch HCl Trung hòa hết axit dư rồi cho tất cả sản

phẩm thu được tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 thu được Ag

20

Thiết lập quan hệ giữa khối lượng hỗn hợp, số mol Ag với số mol các chất trong hỗn hợp ban đầu?

Các phương trình (a), (b) biểu thị các quan hệ cần tìm

Như vậy, nhận thấy khi đã viết và cân bằng được các PTHH thì dễ dàng thiếtlập được quan hệ

các công thức đã nêu ở trên (mục 1.3.1) có thể giải quyết được các bài toán hóa học.Điều này sẽ được thể hiện rõ ở phần tiếp theo của bản luận văn

1.3.3 Phương pháp chung giải các bài toán hóa học trung học phổ thông

Qua các ví dụ trên, nhận thấy các bài toán hóa học có thể chia thành 2 loại làbài toán hỗn hợp và “không hỗn hợp”

- Bài toán “không hỗn hợp” là loại bài toán liên quan đến phản ứng của 1 chất qua một giai đoạn hay một dãy biến hóa (như ví dụ 1, 2 ở trên)

- Bài toán hỗn hợp là loại bài toán liên quan đến phản ứng của hỗn hợp chất

(như ví dụ 3 ở trên)

Loại bài toán “không hỗn hợp”

Phương pháp giải các bài toán loại này là: Lập biểu thức tính đại lượng mà bài toán đòi hỏi, rồi dựa vào quan hệ giữa số mol của “chất cần tính toán” với số mol của “chất có số liệu cho trước” trong PTHH và dựa vào các công thức để giải.

21

Hướng dẫn giải:

Các phương trình phản ứng:

2 CH3CH(NH2)COOH + Ba(OH)2

(CH3CH(NH2)COO)2Ba + 2H2O(CH3CH(NH2)COO)2Ba + 4HCl

Loại bài toán hỗn hợp

Phương pháp giải loại bài toán này là: Đặt ẩn số, lập hệ phương trình và giải hệ phương trình để tìm ra các yêu cầu bài toán.

- Ẩn số thường đặt là số mol các chất trong hỗn hợp.

- Các phương trình được thiết lập bằng cách biểu thị mối quan hệ giữa các số liệu đã cho trong bài (sau khi đã đổi ra số mol chất, nếu có thể được) với các ẩn số.

22

- Giải hệ phương trình để xác định các ẩn số, rồi dựa vào đó suy ra các đòi hỏi khác nhau của bài toán.

Ví dụ 3:

Hòa tan m gam hỗn hợp saccarozơ và mantozơ vào nước thu được dung dịch

A Chia A thành 2 phần bằng nhau Phần thứ nhất tác dụng với lượng dư dung dịchAgNO3 trong NH3, thu được 10,8 gam kết tủa Phần thứ 2 đun hồi lưu trong môitrường axit (HCl loãng) thu được dung dịch B Dung dịch B phản ứng vừa hết với

40 gam Br2 trong dung dịch Giả thiết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn Tính m?

Theo (2), (3), (4): nBr 2  0,25  x  2y (b)

Giải 2 phương trình (a), (b) 

x=0,15 mol; y=0,05 mol

m = 2.( msaccarozơ (1 phần) + mmantozơ (1 phần) ) = 2.(342.0,15+342.0,05)=136,8 gam

Chú ý:

1) Nhiều bài toán hỗn hợp có số phương trình lập được ít hơn số ẩn số.

Trong trường hợp này, để giải hệ các phương trình vô định có 2 phương pháp chính,

đó là:

- Giải hệ kết hợp với biện luận dựa vào các điều kiện của ẩn số.

Ví dụ nếu ẩn số là số mol chất thì chúng phải luôn dương, ẩn số là số nguyên tửcacbon (n) trong các chất hữu cơ thì n phải nguyên, dương… Dựa vào các điều kiệnnhư vậy có thể biện luận để giải được hệ phương trình vô định và giải được bài toán

23

- Giải hệ dựa vào việc tính khối lượng mol trung bình của hỗn hợp.

Tính Mhh và giải bất đẳng thức M1  Mhh  M2 sẽ giải được hệ phương trình vô

định Phương pháp này thường được sử dụng khi đã biết khối lượng và số mol của

hỗn hợp, đặc biệt với bài toán hỗn hợp các chất hữu cơ liên tiếp nhau trong dãy

đồng đẳng

Ví dụ 4:

Cho 1,52 gam hỗn hợp 2 amin no, đơn chức, mạch hở tác dụng vừa đủ với

200 ml dung dịch HCl, thu được 2,98 gam muối Xác định công thức cấu tạo của 2

amin, biết rằng hỗn hợp 2 amin được trộn theo số mol bằng nhau

Vậy 2 amin là: CH3NH2 và C2H5NH2 (hoặc CH3NHCH3)

2) Với bài toán hỗn hợp của các chất cùng loại, có các phản ứng xảy ra

tương tự nhau, hiệu suất của phản ứng như nhau…thì có thể thay thế hỗn hợp đó

bằng một chất có công thức phân tử trung bình (CTPTTB) để giải.

24

Ví dụ, hỗn hợp 2 chất cùng loại: Cx 1Hy 1Oz 1 (số mol là b) và Cx 2Hy 2Oz 2 (số mol là c) có thể xem là một chất có CTPTTB là Cx HyOz , số mol là a với a=b+c

x

(số nguyên

tử C trung bình) =

tử C trung bình) =

Giải (a), (b) thu được: a= 0,04 mol; n = 1,5

Vì số mol của 2 amin bằng nhau 

 2 amin là: CH3NH2 và C2H5NH2 (hoặc CH3NHCH3)

Qua các ví dụ trên ta thấy các bài toán “không hỗn hợp” và bài toán hỗn hợptuy cách giải có những điểm khác nhau nhưng chúng đều thống nhất ở chỗ là đều

dựa vào mối quan hệ về số mol của các chất phản ứng và dựa vào các công thức biểu thị quan hệ giữa số mol chất với khối lượng, thể tích, nồng độ,…của chất để giải Đó chính là nội dung của phương pháp chung giải bài toán hóa học THPT.

Hiện nay, hình thức thi trắc nghiệm ngày càng phổ biến, mà đặc điểm củaloại hình kiểm tra này là số lượng câu hỏi, bài toán nhiều vì thế mà thời gian làmmỗi câu hỏi, bài toán rất ngắn Để có kết quả cao trong các kì thi, đặc biệt là kì thi

tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học - Cao đẳng đòi hỏi học sinh phải biết vận dụng linh hoạt, sáng tạo các định luật sẵn có trong hóa học để giải các bài toán.

25

Đối với các bài toán hữu cơ, 2 định luật được sử dụng phổ biến là định luật bảo toànkhối lượng, định luật bảo toàn nguyên tố.

* Định luật bảo toàn khối lượng: “Tổng khối lượng các chất tham gia phản

ứng bằng tổng khối lượng các chất tạo thành sau phản ứng”

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

m xà phòng = m chất béo + mNaOH - m glixerol = 89 + 0,3.40 - 9,2 = 91,8 gam

* Định luật bảo toàn nguyên tố: Trong các phản ứng hóa học, các nguyên tố

luôn được bảo toàn nghĩa là “Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố bất kì,trước và sau phản ứng luôn bằng nhau”

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố:

nC (trong amin) = nC( trong CO2 )nCO2 = 0,105 mol nH

(trong amin) = nH(trong H2O)2nH2O = 0,165 mol nN

(trong amin) = nN(trong N2 )2nN2 = 0,045 mol

m = m amin = mC + mH + mN = 12.0,105+1.0,165+14.0,045= 2,055 gam

26

Tiểu kết chương 1

Trong chương này, chúng tôi đã trình bày cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài:

- Cơ sở lý luận của việc nâng cao chất lượng, hiệu quả quá trình dạy và học môn hóa học THPT

- Vai trò, ý nghĩa của BTHH

- Cơ sở lựa chọn và phân loại các BTHH

- Phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT

Đây là những cơ sở lí luận và thực tiễn định hướng cho chúng tôi nghiên cứu,lựa chọn, phân loại và vận dụng phương pháp chung để giải các bài toán hóa họchữu cơ lớp 12 THPT

27

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN, PHÂN LOẠI VÀ GIẢI CÁC BÀI TOÁN HÓA HỌC HỮU CƠ LỚP 12 THEO PHƯƠNG PHÁP CHUNG GIẢI CÁC BÀI TOÁN HÓA HỌC TRUNG

Chương trình nâng cao:

28

2.2 Phân loại và giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 12 theo phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT

Để thuận tiện cho quá trình dạy học, chúng tôi sắp xếp các bài toán hóa họchữu cơ lớp 12 theo từng chương, bài cụ thể Mỗi chương có hệ thống bài toán đượcsắp xếp theo bốn mức độ nhận thức, tư duy (biết, hiểu, vận dụng, vận dụng sángtạo) dưới cả hai hình thức tự luận và trắc nghiệm khách quan

2.2.1 Chương Este – Lipit

a) Một số kiến thức cần nắm vững

- Công thức tổng quát của este

+ Este đơn chức là RCOOR’ hay CxHyO2

+ Este được tạo bởi axit cacboxylic no, đơn chức mạch hở và ancol no,đơn

chức, mạch hở (este no, đơn chức, mạch hở): CmH2m+1COOCm’H2m’+1 hay CnH2nO2

Ngoài ra cần hiểu rõ những chỉ số đặc trưng của chất béo như:

+ Chỉ số axit là số miligam KOH dùng để trung hoà axit tự do có trong 1 gam chất béo

+ Chỉ số xà phòng hóa là số miligam KOH để trung hoà hết lượng axit tự

do và xà phòng hoá hết lượng este trong 1 gam chất béo

+ Chỉ số este hóa là số miligam KOH dùng để xà phòng hoá hết lượng triglixerit có trong 1 gam chất béo

- Chú ý:

Các công thức tổng quát của este nêu trên như RCOOR’, (RCOO)nR’ được sử dụng để viết phương trình phản ứng thủy phân của este; còn khi viết phản

29

Bài 2: Thuỷ phân hoàn toàn 15 gam este có công thức C2H4O2 bằng dung dịch

NaOH vừa đủ, thu được a (g) muối và b (g) ancol Tính giá trị của a, b?

Bài 3: Thể tích H2 (đktc) cần để hiđro hoá hoàn toàn 1 tấn olein nhờ xúc tác Ni là

bao nhiêu lit?

A.76018 lít B.760,18 lít C.7,6018 lít D.7601,8 lít

Giải:

10 6Olein : (C17H33COO)3C3H5 : n = 884 mol

Bài 1: Cho 13,2 g este đơn chức no E tác dụng hết với 150 ml dung dịch NaOH 1M

thu được 12,3 g muối Xác định E

Giải:

nNaOH = 0,15 mol; este no, đơn chức RCOOR’

RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH

0,15 

0,15  0,15

Meste = R + 44 + R’ =

M muối =R+67=

Từ (a), (b) 

R = 15 ( - CH3 ) ; R’ = 29

Bài 2: Este X có dX / H 2 = 44 Đốt cháy hoàn toàn m gam este X thu được 5,5 gam

CO2 và 2,25 gam H2O Xác định công thức phân tử của X ?



meste = (14n + 32 )

Bài 2: Thuỷ phân hoàn toàn 11,44 gam este no, đơn chức, mạch hở X với 100ml

dung dịch NaOH 1,3M (vừa đủ) thu được 5,98 gam một ancol Y Tên gọi của X là

A Etyl fomat B Etyl axetat C Etyl propionat D

Propyl axetat

32

RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH

nancol = neste = nNaOH = 0,13mol

Meste = 88 C4H8O2

M ancol = 46  C2H5OH

 este : CH3COOC2H5  Đáp án B

Bài 3: Đun 12 gam axit axetic với 1 luợng dư ancol etylic ( có H2SO4 đặc làm xúc

tác) Đến khi phản ứng dừng lại thu được 11 gam este Hiệu suất của phản ứng estehoá là bao nhiêu?

Bài 1: Este đơn chức X có tỉ khối hơi so với CH4 là 6,25.Cho 20 gam X tác dụng

với 300 ml dung dịch KOH 1M(đun nóng) Cô cạn dung dịch được sau phản ứngthu được 28 gam chất rắn khan Xác định công thức cấu tạo của X

Giải

Meste = 6,25 16 = 100 ; nx = 0,2 mol ; nKOH = 0,3 mol

RCOOR’ + KOH → RCOOK + R’OH