GIẢI bài TOÁN hóa học BẰNG PHƯƠNG PHÁP bảo TOÀN NGUYÊN tố

Để giải nhanh các bài tập trắc nghiệm hoá học trong chương trình THPT đòi hỏi học sinh không những nắm rõ bản chất hoá học, kỹ năng tính, nắm được phương pháp giải đặc trưng cho mỗi loại

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT NHƯ THANH

 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

ĐỀ TÀI:

“GIẢI BÀI TOÁN HÓA HỌC BẰNG

PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ”.

Môn: Hóa học Cấp học: THPT Tên tác giả: Nguyễn Thị Thu Hà Đơn vị công tác: Trường THPT Như Thanh Chức vụ: Giáo viên

Năm 2021

MỤC LỤC

I PHẦN MỞ ĐẦU Trang 1

1 Lí do chọn đề tài Trang 1

2 Mục đích nghiên cứu Trang 1

3 Nhiệm vụ nghiên cứu Trang 1

4 Đối tượng, phạm vi áp dụng Trang 2

5 Phương pháp nghiên cứu Trang 2

II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Trang 2

luận Trang 2

2 Cơ sở thực tiễn Trang 4

3 Các biện pháp nghiên cứu .Trang 4

4 Một số bài tập vận dụng Trang 11

5 Đáp án bài tập vận dụng Trang 12

III KẾT QUẢ VÀ ỨNG DỤNG Trang 12

1 Kết quả Trang 12

2 Ứng dụng Trang 12

IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trang 12

I PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài.

Trong quá trình giảng dạy môn Hóa học, hệ thống bài tập đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành kiến thức bộ môn đối với học sinh Thông qua việc giải bài tập, giúp học sinh nắm vững lí thuyết, rèn luyện tính tích cực, trí thông minh, sáng tạo

Mỗi bài tập có thể có nhiều phương pháp giải khác nhau Nếu lựa chọn phương pháp hợp lý sẽ giúp học sinh có hứng thú trong học tập Vì vậy việc lựa chọn phương pháp thích hợp để giải bài tập có ý nghĩa rất quan trọng

Để giải nhanh các bài tập trắc nghiệm hoá học trong chương trình THPT đòi hỏi học sinh không những nắm rõ bản chất hoá học, kỹ năng tính, nắm được phương pháp giải đặc trưng cho mỗi loại bài tập, mà còn đòi hỏi học sinh phải nhanh nhận ra cách giải hợp lí để đi tới kết quả dựa vào các mối liên hệ toán hoá học, các định luật trong hoá học Vì vậy những phương pháp giải nhanh có tác dụng trong việc rèn luyện tư duy cho học sinh, phát triển năng lực trí tuệ cho học sinh

Mặt khác, với cách kiểm tra đánh giá học sinh như hiện nay: bằng hình thức trắc nghiệm, yêu cầu học sinh phải giải quyết một lượng bài tập khá nhiều, với lượng kiến thức khá rộng, trong quỹ thời gian hạn chế nên không thể áp dụng các phương pháp thông thường vào giải các bài tập mà phải vận dụng các phương pháp giải nhanh

Qua giảng dạy tôi nhận thấy rằng, khả năng giải toán Hóa học của các em học sinh còn hạn chế, đặc biệt là dạng bài tập có nhiều phản ứng hóa học xảy ra cùng lúc hoặc xảy ra theo nhiều giai đoạn Nguyên nhân là học sinh chưa tìm hiểu

rõ, chưa nắm vững các định luật hoá học hoặc chưa biết vận dụng vào giải bài tập

Xuất phát từ suy nghĩ muốn giúp học sinh không gặp phải khó khăn và nhanh chóng tìm được đáp án đúng trong quá trình học tập mà dạng toán này đặt ra Chính vì vậy tôi chọn đề tài:

“GIẢI BÀI TOÁN HÓA HỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ”.

2 Mục đích nghiên cứu.

- Giúp học sinh có phương pháp giải hợp lí, tìm ra kết quả chính xác, khoa học

- Nâng cao năng lực tư duy của học sinh thông qua bài tập hoá học

3 Nhiệm vụ nghiên cứu.

- Giải quyết những bài toán hóa học có nhiều phản ứng hóa học xảy ra cùng lúc hoặc xảy ra theo nhiều giai đoạn

- Thiết lập mối liên hệ trong hoá học, từ đó xây dựng phương pháp

- Vận dụng phương pháp mới vào giải bài tập

4 Đối tượng, phạm vi áp dụng.

- Đối tượng: Học sinh THPT

- Phạm vi: Giải các bài tập trong chương trình hóa học THPT trong các tiết luyện tập, tự chọn và ôn luyện cho học sinh thi THPT Quốc gia

5 Phương pháp nghiên cứu.

- Nghiên cứu lí thuyết

- Giải các bài tập vận dụng

II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

1 Cơ sở lí luận.

1.1 Định luật bảo toàn nguyên tố

1.1.1 Các khái niệm

- Định luật bảo toàn nguyên tố: “ Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố X bất

kì trước và sau phản ứng luôn bằng nhau”

- Mở rộng: Tổng khối lượng của các nguyên tố hình thành hợp chất bằng khối lượng của hợp chất đó

1.1.2 Bản chất của định luật bảo toàn nguyên tố:

Trong các phản ứng hóa học, các nguyên tố trong thành phần chất này biến đổi qua thành phần của một hay nhiều chất khác và tổng số mol của nó không đổi Như vậy, điểm mấu chốt là chúng ta phải xác định đúng và đủ các chất có chứa nguyên tố cần bảo toàn ở trước và sau phản ứng Sau đó áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố để lập được phương trình liên hệ giữa các chất

Khi áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố ta chỉ cần viết sơ đồ phản ứng (có chú

ý hệ số), hạn chế viết phương trình hóa học

1.2 Các dạng bài tập.

1.2.1 Dạng 1: Hợp chất của kim loại tác dụng với axit HNO 3 , H 2 SO 4 đặc, nóng hoặc muối nitrat trong môi trường axit.

Trong dạng bài tập này ta thường gặp một số quá trình di chuyển của các nguyên

tố như sau:

(1) Nguyên tố Fe

2

2

2 3

Fe

Cl ;SO ; NO





�

�

�

 Ta thường dùng bảo toàn nguyên tố Fe

x y 2 3

(2) Nguyên tố N, H, O

2

3

2

2 2

3

2

ddY : NH ;NO ;Cl ;SO

H O

H

N O NO

N





�

�

�

�

�

�

 Ta thường dùng bảo toàn nguyên tố N, H, O

(Trong X) (Trong Y)

(Trong X)



(3) Nguyên tố S

2 4 ck

2 4

2 2

SO S

H SO

SO

H S



�

�

�

����

�

�

 Ta thường dùng bảo toàn nguyên tố S

2 4

4

(H SO )

(4) Hợp chất của kim loại với S

0

2 4

4 2

4

2 3 3

2

SO

BaSO

BaSO Fe

Fe O Fe

Fe(OH) Cu









�

�

�

�

�

�

 Ta thường dùng bảo toàn nguyên tố Fe; Cu; S

2 3

4

(Trong X)

(Trong X)

(Trong X)

�



�

�

1.2.2 Dạng 2: Đốt cháy hợp chất hữu cơ

Trong dạng bài tập này ta thường gặp quá trình di chuyển của các nguyên tố như sau:

2

2

3

Ca (OH) 2

3 2 O

2

CaCO CO

Ca(HCO )

N



�

�

�

�

�

�

�

 Ta thường dùng bảo toàn nguyên tố C; H; O; N

2 3 3 2

2

2

x y z t

2 2 2

C CO CaCO Ca (HCO )

(Trong C H O N )

�

� 

�

� 

�

�

2 Cơ sở thực tiễn

Trong quá trình giảng dạy tôi thấy học sinh thường hay mắc phải một số khó khăn sau:

- Học sinh thường lúng túng trong việc chọn phương pháp giải cho bài toán hóa học

có nhiều phản ứng hóa học xảy ra cùng lúc hoặc xảy ra theo nhiều giai đoạn

- Học sinh viết nhiều phương trình hóa học, gọi nhiều ẩn và lập các phương trình cồng kềnh, phức tạp, dẫn đến việc mất thời gian và bị rối trong quá trình làm bài tập

3 Các biện pháp nghiên cứu.

Để giải bài toán theo phương pháp bảo toàn nguyên tố ta thực hiện các bước sau :

- Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng (có chú ý hệ số), xác định sự di chuyển của các nguyên tố từ chất đầu đến các chất sau trong mỗi quá trình phản ứng

- Bước 2 : Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố (BTNT) để thiết lập các phương trình toán học liên quan đến dữ kiện bài toán

- Bước 3 : Kết hợp các dữ kiện bài tập để tìm ra đáp số.

Dạng 1: Hợp chất của kim loại tác dụng với axit HNO 3 , H 2 SO 4 đặc, nóng hoặc muối nitrat trong môi trường axit.

Bài tập 1: Cho hỗn hợp gồm 0,15 mol Fe, 0,075 mol Fe2O3 và 0,05 mol Fe3O4 tác

dụng hết với dung dịch NaOH dư, lọc kết tủa đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn C Giá trị của m là :

Hướng dẫn giải:

0

2 4(loang )

2

3 2

Fe

Fe : 0,15(mol)

Fe(OH)

Fe(OH)





�

�

�

2 3 2 3 3 4

2 3

saupu

Fe O

0,15 0,075.2 0,05.3

2

m 0, 225.160 36(gam)

�

�

�

 Chọn đáp án A

Bài tập 2: X là hỗn hợp rắn gồm Mg, NaNO3 và FeO (trong đó oxi chiếm 26,4% về

độ 10% thu được dung dịch Y chỉ chứa muối sunfat trung hòa và 11,2 lít (đktc) hỗn

đây?

Hướng dẫn giải:

2 4

2

(ddH SO )

H O

26,1

18

�

2

Ta có sơ đồ

2 4

2

2

2 3

H SO

3 (2,15mol)

4 2 4

2

Mg Na Fe

H O(1,45mol) Mg

Fe m(g)X NaNO

NH FeO

SO

NO 0,2(mol)

H 0,3(mol)













�

�

�

�

�

�

�

�

�

2 4 4 2 2

4

NH

2,15.2 1,45.2 0,3.2

4





�

�

3 4 3

NaNO NH NO NaNO



�

�

2

(trong X)

�

X

23,2

26,4

�

3

(trongX)

FeO O(FeO)

�

0, 45.72

100

�

Chọn đáp án C

Bài tập 3: Hỗn hợp X gồm FeS; FeS2; CuS tan vừa hết trong dung dịch chứa 0,33

gam vào Y, phản ứng xong thấy thanh sắt nặng 49,48 gam và thu được dung dịch Z

và còn lại dung dịch E Khối lượng muối khan có trong E là m gam Giá trị lớn nhất của m là:

A 20,57 B 18,19 C 21,33 D 21,41

Hướng dẫn giải:

Ta có sơ đồ chuyển hóa các chất trong bài toán:

3,du

2 4( dac )

3

2 2

3

4 HNO

2 2

3 4

Fe(50g)

2 2

2

2

Fe SO Fe

Fe

E NO

Z SO

Y

NO

SO : 0,325(mol)



















� �

�

� �

�

����

�

�

�

�

2 4 ( dac )

2 2 4

2

2 4 4 2 2

2

3

2

2 0,33(mol) 4

2

2

H O H SO

(trongY)

(trongY)

SO

Fe

Y

SO : 0,325(mol)

4.0,33 0,33 0,325.2

4











� �

� �

�

�

�

�

�

3,du

2 2

4 4 2

3 2 2

3

4 HNO

2 2

3 4

Fe(50g)

2

2 4

2 2

2 (trongZ) (trongY)

(tro Fe

Fe SO Fe

Fe

E NO

Z SO Cu

Y

SO

H O

NO

 





















� �

� �

� �

� �

�

�

�

2

3 2

ngZ) (trongZ)

SO (trongE) (trongZ)



 

�

Vì HNO3 đặc, nóng dư nên khối lượng muối lớn nhất là muối Fe(NO3)3

3

3 3

Fe(NO ) Fe

m 0,085.242 20,57(gam)



�

Chọn đáp án A

Dạng 2: Bài toán đốt cháy hỗn hợp các chất hữu cơ.

Bài tập 1: Một hỗn hợp X gồm HO(CH2)2OH; CH3OH; CH2=CH-CH2OH;

Hướng dẫn giải:

2 2 3

aNa

HO(CH ) OH

CH OH

a

2

C H OH

C H (OH)



�

�

�

�

�

�

�

2

2 2 3

2 O

2

2 5

HO(CH ) OH

CH OH

CO (amol)

H O(27gam)

C H OH

C H (OH)



�

�

�

�

�

�

Ta có:

2

2

H

trongX O



�



�

2

2 2

H O

trongX

trongX



�

�

BTKL ta có:

(trongX) (trongX) (trongX)

Bài tập 2: Đốt cháy hoàn toàn một lượng cao su buna-N với không khí vừa đủ

buta-1,3-dien và acrilonitrin là:

Hướng dẫn giải:

2

2

2

2

CO

C H : a(mol)

H O

C H N : b(mol)

N



�

� 2

2

2

3 3

2

CO

H O (PU)

(PU)

O

(C H N) (kk ) (PU)

N

b

2

BTNT

) mo

:

l

�

�

�



�

�

�

Ta có

2

CO

CO H O N

n

4a 3b

4a 3b 3a 1,5b 22a 15,5b





�



�

Chọn đáp án B Bài tập 3: Hỗn hợp X gồm anđehit Y, axit cacboxylic Z và este T (Z và T là đồng

gam Ag (hiệu suất phản ứng 100%) Giá trị của m là:

A 64,8g B 32,4g C.16,2g D 21,6 g

Hướng dẫn giải:

2

2 2 2

2 2 2

0,625(mol)

0, 2(mol) X



�����

Ta có hệ PT

�

n 2 3n 5m 21

m 3

�



�

�

Chọn đáp án C

4 Một số bài tập vận dụng

Bài 1: Cho hỗn hợp các oxit sắt phản ứng vừa đủ với 10 mol H2SO4, thu được dung

lượng của hỗn hợp oxit sắt là

Bài 2: Cho 18,4 gam hỗn hợp X gồm Cu, Cu2S, CuS, Fe, FeS, S tác dụng hết với

10,7 gam kết tủa Giá trị của V là:

Bài 3: Cho m gam hỗn hợp H gồm FexOy, Fe, Cu tác dụng hết với 200 gam dung

(đktc) là sản phẩm khử duy nhất và dung dịch X chứa (m + 60,24) gam chất tan Cho a gam Mg vào dung dịch X, khi kết thúc phản ứng thấy thoát ra khí Y gồm 2

khí, trong đó có khí hóa nâu trong không khí; tỉ khối của Y đối với He bằng 4,7 và (m - 6,04) gam chất rắn T Giá trị của a là

Bài 4: Cho 50,82 gam hỗn hợp X gồm NaNO3, Fe3O4, Fe(NO3)2 và Mg tan hoàn

toàn thu được dung dịch Y chỉ chứa 275,42 gam muối sunfat trung hòa và 6,272 lít khí (đktc) Z gồm 2 khí trong đó có một khí hóa nâu trong không khí Biết tỉ khối

Bài 5: Nung hỗn hợp gồm m gam Al và 0,04 mol Cr2O3 một thời gian, thu được hỗn hợp rắn X Hòa tan hoàn toàn X trong dung dịch HCl đặc, nóng, vừa đủ

với 0,56 mol NaOH (biết các phản ứng xảy ra trong điều kiện không có không khí) Giá trị của m là

A 1,62 B 2,16 C 2,43 D 3,24.

Bài 6: Khi đốt cháy hoàn toàn một amin đơn chức X, thu được 16,8 lít CO2; 2,8 lít

Bài 7: Cho m gam hỗn hợp X gồm ancol benzylic, metanol, propenol và etylen

Bài 8: Hỗn hợp E gồm amin X (no, mạch hở) và hiđrocacbon Y (số mol X lớn hơn

lượng HCl phản ứng tối đa là 0,28 mol Khối lượng của Y trong 0,26 mol E là

A 10,32 gam B 10,00 gam C 12,00 gam D 10,55 gam.

Bài 9: Hỗn hợp E gồm amin X (no, đơn chức, mạch hở, bậc hai) và hai ancol Y, Z

(Z nhiều hơn Y một nguyên tử cacbon) Đốt cháy hoàn toàn 0,06 mol hỗn hợp E

lượng của X có trong 0,06 mol E là

A 1,18 gam B 0,45 gam C 0,59 gam D 0,90 gam.

Bài 10: Đốt cháy hoàn toàn 6,72 gam hỗn hợp E gồm este đơn chức Z và hai este

Mặt khác, 6,72 gam E tác dụng vừa đủ với 0,11 mol NaOH thu được 2,32 gam ancol no, cùng số nguyên tử cacbon, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được dung

5 Đáp án bài tập vận dụng

III KẾT QUẢ VÀ ỨNG DỤNG

1 Kết quả:

- “Giải bài toán Hóa học bằng phương pháp bảo toàn nguyên tố” đã mang lại hiệu

quả rất tốt trong quá trình tôi hướng dẫn học sinh giải bài tập hóa học Phương pháp này có thể áp dụng cho hầu hết các bài tập, đặc biệt trong các bài tập về hỗn hợp các chất, xảy ra nhiều biến đổi giữa các chất Áp dụng phương pháp này làm cho bài toán hóa học trở nên đơn giản hơn, giúp học sinh dễ hiểu và dễ áp dụng, nhanh

đi đến kết quả cuối cùng

- Để đưa ra phương pháp giải nhanh này, ngoài việc sử dụng các định luật mà học sinh rất quen thuộc còn phải nhận ra được mối liên quan giữa các chất trong quá trình hoá học, phải biết sử dụng triệt để các mối liên hệ hoá học điều này làm cho

sự sáng tạo của người học không ngừng được nâng lên

- Với phương pháp giải nhanh này rất phù hợp với hình thức thi trắc nghiệm Thay

vì viết nhiều phương trình hóa học, đặt nhiều ẩn số thi học sinh chỉ cần viết sơ đồ chuyển hóa của các chất, xác định được sự di chuyển của các nguyên tố trong quá trình xảy ra phản ứng hóa học là học sinh có thể đi đến kết quả một cách nhanh chóng, chính xác

2 Ứng dụng: Phương pháp này có thể áp dụng trong suốt quá trình dạy học hóa

học THPT ở các lớp 10, 11, 12 Với mỗi nội dung kiến thức ở mỗi lớp học đều có rất nhiều bài toán có thể giải bằng phương pháp này

IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Việc tổng hợp và cung cấp các phương pháp giải bài tập hoá học giữ vai trò rất quan trọng trong quá trình nhận thức, phát triển và giáo dục Khi nắm vững kiến thức và phương pháp giải, học sinh dễ dàng giải các bài tập và tìm ra đáp án một

cách nhanh nhất từ đó đam mê hơn và thích thú học tập hơn Đặc biệt các em học tập một cách tích cực, chủ động, sáng tạo hơn Do đó, giáo viên cần chú trọng đến

việc xây dựng, cung cấp các phương pháp giải bài tập hay cho học sinh Với bài tập

có nhiều phản ứng hóa học xảy ra cùng lúc hoặc xảy ra theo nhiều giai đoạn học

sinh thường bị lùng túng trong quá trình làm bài thì tôi đã chọn cách “giải bài toán

Hóa học bằng phương pháp bảo toàn nguyên tố” Phương pháp này đã được sử

dụng và viết trong khá nhiều tài liệu, với kinh nghiệm giảng dạy của bản thân tôi đã vận dụng phương pháp này để rèn luyện cho hoc sinh kỹ năng giải nhanh bài tập hoá học và việc áp dụng vào bài tập có nhiều phản ứng hóa học xảy ra cùng lúc hoặc xảy ra theo nhiều giai đoạn đã đem lại hiệu quả đáng kể, học sinh dễ áp dụng

để giải bài tập và nhanh chóng tìm được kết quả chính xác

Đề tài này là kết quả của quá trình nghiên cứu và sưu tầm được tôi đúc kết trong quá trình công tác giảng dạy tại trường THPT Như Thanh, với mong muốn giúp cho học sinh rèn luyện kỹ năng giải bài tập và phát triển năng lực trí tuệ cho học sinh từ đó góp phần nâng cao được chất lượng giảng dạy bộ môn Hóa Học ở trường

đóng góp của đồng nghiệp

Xác nhận của Hiệu trưởng Như Thanh, ngày 14 tháng 5 năm 2021

Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết, không sao chép nội dung của người khác

Người thực hiện đề tài

NGUYỄN THỊ THU HÀ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Anh Phong (2016), Khám phá tư duy giải nhanh hóa học, NXB Đại học quốc gia Hà Nội

2 Lê Phạm Thành (2017), Phương pháp siêu tốc giải nghiệm hóa học, NXB Đại học quốc gia Hà Nội

3 Đỗ Xuân Hưng (2018), phương pháp mới giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa hữu

cơ, NXB Đại học quốc gia Hà Nội

4 Đỗ Xuân Hưng (2018), phương pháp mới giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa vô

cơ, NXB Đại học quốc gia Hà Nội