XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP HÓA HỌC VỀ ĐỒ THỊ NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH THPT

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠMKHOA HÓA HỌC BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN: BÀI TẬP HÓA HỌC PHỔ THÔNG ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP HÓA HỌC VỀ ĐỒ THỊ NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA HÓA HỌC

BÀI TẬP LỚN

HỌC PHẦN: BÀI TẬP HÓA HỌC PHỔ THÔNG

ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP HÓA HỌC VỀ ĐỒ THỊ NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH

Huế, 5/2021

Mục lục

PHẦN I: MỞ ĐẦU 3

1 Lý do chọn đề tài 3

2 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu 3

3 Đối tượng nghiên cứu 3

4 Phạm vi nghiên cứu 3

5 Phương pháp nghiên cứu 3

PHẦN II: NỘI DUNG 4

Chương I: cơ sở lý luận và thực tiễn 4

1 Dạy học và phát triển năng lực giải quyết vấn đề 4

2 Bài tập hóa học – một phương tiện phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh 5

Chương II: giải bài tập bằng hóa học bằng phương pháp đồ thị 6

1 Phương pháp giải chung: 6

2 Tóm tắt hệ thống các kiến thức liên quan đến giải bài tập đồ thị 7

Dạng 1: Sục khí CO2 vào dung dịch Ba(OH)2 hoặc Ca(OH)2 9

1 Thiết lập hình dáng của đồ thị 9

2 Phương pháp giải: 10

3 Bài tập ví dụ 10

Bài tập tự giải dạng 1 14

Dạng 2: Khí XO 2 (CO2, SO2)tác dụng với dung dịch gồm MOH & M(OH) 2 15

Thiết lập dáng của đồ thị 15

Phương pháp giải 16

Bài tập ví dụ 16

Bài tập tự giải dạng 2 20

Dạng 3: OH −¿ phản ứng với dung dịch Al 3+ 21

a) Thiết lập dáng của đồ thị 21

b) Phương pháp giải: 21

c) Bài tập ví dụ 22

Bài tập tự giải dạng 3 26

Dạng 4: H + phản ứng với dung dịch AlO 2 - 28

a) Thiết lập dáng của đồ thị 28

b) Phương pháp giải: 28

c) Bài tập ví dụ 29

Bài tập tự giải dạng 4 34

Dạng 5: OH- tác dụng với H+ và Zn2+ 36

a) Phương pháp giải 36

b) Bài tập ví dụ 37

Bài tập tự giải dạng 5 41

CHƯƠNG III: BÀI TẬP TỔNG HỢP (Vận dụng cao) 42

Phần III: Kết luận và kiến nghị 45

Tài liệu tham khảo 46

PHẦN I: MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

- Nhận thức được việc việc đổi mới phương pháp giảng dạy và học tập là một vấn đề bức

thiết hiện nay ở nước ta Bộ GD đã đưa ra nhiều nghị quyết nhằm đổi mới việc học sao chophương pháp dạy và học phát huy được tư duy sáng tạo và năng lực của người học Đẩymạnh vai trò của người học coi trọng thực hành thực nghiệm làm chủ kiến thức tránh nhồinhét kiến thức học tủ, học vẹt Một trong những phương pháp dạy học tích cực đó là sửdụng bài tập hoá học trong hoạt động dạy và học ở trường phổ thông Bài tập hoá họcđóng vai trò vừa là nội dung vừa là phương tiện để chuyển tài kiến thức, phát huy tính tíchcực môn học một cách hiệu quả nhất

- Bài tập hoá học không chỉ củng cố nâng cao kiến thức, vận dụng kiến thức mà còn là

phương tiện tìm tòi, hình thành kiến thức mới Đặc biệt là sử dụng hệ thống bài tập nhằmphát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh Với mong muốn tìm hiểu, nghiên cứuxây dựng cho mình những tư liệu dạy học và sử dụng hiệu quả các bài tập hoá học nhằm

nâng cao chất lượng dạy học ở trung học phổ thông, tôi đã lựa chọn đề tài “Xây dựng hệ

thống bài tập hóa học về đồ thị nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh THPT ”

2 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

- Hệ thống các kiến thức liên quan để giải bài tập đồ thị

- Hệ thống các dạng bài tập về đồ thị

3 Đối tượng nghiên cứu

- Các dạng bài tập trắc nghiệm của phần đồ thị

- Các dạng trong đề thi Trung học phổ thông Quốc Gia và đề thi thử qua các năm

4 Phạm vi nghiên cứu

- Phân loại các dạng bài và phương pháp giải bài tập về đồ thị thuộc học phần Hóa học 12 vàchương trình Hóa học THPT

5 Phương pháp nghiên cứu

- Tổng hợp lý thuyết về kiến thức liên quan đến bài tập về đồ thị và phương pháp xây dựng

hệ thống bài tập Hóa học THPT phần đồ thị từ các nguồn tài liệu tham khảo liên quan

- Sưu tầm, phân loại, biên soạn các bài tập về đồ thị

- Giải và xây dựng phương pháp giải các bài tập đồ thị

PHẦN II: NỘI DUNG

Chương I: cơ sở lý luận và thực tiễn

1 Dạy học và phát triển năng lực giải quyết vấn đề

1.1 Khái niệm năng lực và các phẩm chất, năng lực cần phát triển cho học sinh thpt

thông qua môn hóa học

- Năng lực là sự tích hợp các kĩ năng tác động một cách tự nhiên lên các nội dung trong mộtloại tình huống cho trước để giải quyết những vấn đề do tình huống đặt ra

+ Kỹ năng giao tiếp và hợp tác nhóm với các thành viên khác

+ Giải quyết vấn đề theo nhiều cách khác nhau một cách sáng tạo và triệt để

- Năng lực riêng :

+ Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học

+ Năng lực nghiên cứu và thực hành hóa học

+ Năng lực tính toán

+ Năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn Hóa học

+ Năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào cuộc sống

1.2 Khái niệm và những biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề

- Khái niệm giải quyết vấn đề:

+ Giải quyết vấn đề là khả năng suy nghĩ và hành động trong những tình huống không cóquy trình, thủ tục, giải pháp thông thường có sẵn Người GQVĐ xác định được mục tiêu

hành động, nhưng không phải ngay lập tức biết cách làm thế nào để đạt được nó Sự am hiểutình huống vấn đề và lý giải dần việc đạt mục tiêu đó trên cơ sở việc lập kế hoạch và suyluận tạo thành quá trình GQVĐ.

- Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề:

+ Năng lực giải quyết vấn đề là khả năng cá nhân sử dụng hiệu quả các quá trình nhận thức,hành động và thái độ, động cơ, xúc cảm để giải quyết các tình huống mà ở đó không có sẵnquy trình, thủ tục, giải pháp thông thường

2 Bài tập hóa học – một phương tiện phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

2.1 Khái niệm bài tập hóa học

- Theo nghĩa chung nhất, thuật ngữ "bài tập" tiếng Anh là “Exercise" dùng để chỉ một hoạtđộng nhằm rèn luyện thể chất và tinh thần

- Theo từ điển Tiếng Việt do Hồng Phê chủ biên, thì bài tập là những bài ra cho HS để vậndụng những điều đã học

- Theo giáo sư Nguyễn Ngọc Quang: bài toán hoá học để chỉ bài toán định lượng và cả nhữngbài toán nhận thức chứa cả yếu tố lý thuyết và thực nghiệm

- Theo lý luận dạy học thì BTHH là một dạng bài làm gồm những bài toán, những câu hỏi hayđồng thời cả bài toán và câu hỏi thuộc về hóa học mà sau khi hoàn thành HS nắm được mộttri thức hay một kĩ năng nhất định hoặc hoàn thiện chúng (1)

2. 2 Vai trò và ý nghĩa của bài tập hóa học trong dạy học :

- Trong thực tiễn day học, bài tập hóa học giữ vai trò råt quan trong trong việc thực hiện mụctiêu đào tạo BTHH vừa là mục đích, vừa là nội dung lại vừa là phương pháp dạy học hiệuquả, nó không chỉ cung cấp cho học sinh kiến thức, con đường giành lấy kiến thức mà cònmang lại niềm vui của quá trình khám phá, tìm tòi, phát hiện của việc tìm ra đáp số Đặc biệtBTHH còn mang lại cho người học một trạng thái hưng phấn, hứng thú nhận thức Đây làmột yếu tố tâm lý quan trọng của quả trình nhận thức đang được chúng ta quan tâm

Bên cạnh vai trò quan trọng như trên, BTHH còn mang ý nghĩa to lớn đối với học sinh về cácmặt trí dục, đức dục, giáo dục kỹ thuật tổng hợp, giáo dục kỹ thuật hướng nghiệp cụ thếnhư sau:

a)Ý nghĩa trí dục:

- Làm chính xác hóa các khái niệm hóa học Củng cố, đào sâu và mở rộng kiến thức một cáchsinh động, phong phú, hấp dẫn Chỉ khi vận dụng được các kiến thức vào việc giải bài tập,học sinh mới nắm được các kiến thức một cách sâu sắc

- Ôn tập, hệ thống hóa kiến thức một cách tích cực nhất, hệ thống hóa cụ thể bài tập từngchương, từmg phần hoặc nhiều chương liên quan với nhau Rèn luyện các kỹ năng hóa

b) Ý nghĩa phát triển:

- Phát triển ở học sinh những năng lực tư duy logic biện chứng, khái quát độc lập, thông minh

và sáng tạo, phát huy một cách tích cực trí lực và hình thành phương pháp học tập hợp lí

c) Ý nghĩa giáo dục

- BTHH giúp rèn luyện đức tính chính xác, kiên nhẫn trung thực và lòng say mê Hóa học

2.3 Nguyên tắc lựa chọn và xây dựng bài tập hóa học nhằm rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề cho hs

- Đảm bảo tính mục tiêu của chương trình, chuẩn kiến thức kĩ năng và định

hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho hs

- Đảm bảo tính chính xác, khoa học, hiện đại của các nội dung kiến thức hóa

học và các môn khoa học có liên quan

- Phải phát huy được tính tích cực tìm tòi và vận dụng tối đa kiến thức đã có

của HS để giải quyết có hiệu quả nhiệm vụ đặt ra trong bài tập

- Phải có tính hệ thống và đảm bảo logic sư phạm

2.

4 Quy trình xây dựng bài tập giải quyết vấn đề:

Bước 1: Lựa chọn đơn vị kiến thức, hiện tượng, bối cảnh/tình huống thực tiễn

có liên quan

Bước 2: Xác định mục tiêu giáo dục của đơn vị kiến thức, xây dựng mâu thuẫn

nhận thức từ bối cảnh/tình huống lựa chọn và xác định các điều kiện (kiến thức,

kĩ năng,…) cần thiết để giải quyết mâu thuẫn này

Bước 3: Thiết kế bài tập theo mục tiêu

Bước 4: Xây dựng đáp án, lời giải và kiểm tra thử

Bước 5: Chỉnh sửa, hoàn thiện bài tập

Chương II: giải bài tập bằng hóa học bằng phương pháp đồ thị

- Cách giải chung của phương pháp đồ thị gồm 4 bước sau

Bước 1 Xác định dáng của đồ thị

Bước 2 Xác định tọa độ các điểm quan trọng [thường là 3 điểm gồm: xuất phát, cực

đại và cực tiểu]

Bước 3 Xác định tỉ lệ trong đồ thị (tỉ lệ trong đồ thị chính là tỉ lệ trong phản ứng).

Bước 4 Từ đồ thị đã cho và giả thiết để trả lời các yêu cầu của bài toán

- Trong 4 bước trên thì 3 bước đầu giáo viên hướng dẫn HS làm 1 lần trong 1 dạng  chủyếu HS phải làm bước 4

2 Tóm tắt hệ thống các kiến thức liên quan đến giải bài tập đồ thị

1.1 Phản ứng của CO 2 hoặc SO 2 và dung dịch bazơ ( chứa ion OH - )

+ 1< N < 2 tức là xảy ra cả (1) và (2) => sản phẩm gồm cả 2 muối

1.2.1 Phản ứng giữa dung dịch bazơ (chứa ion OH-) và dung dịch chứa Al3+ và Zn2+

- Oxit của 2 kim loại này đóng vai trò là oxit axit và tác dụng với bazơ như sau:

Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2OZnO + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2O

- Hiđroxit (bazơ) của 2 kim loại này đóng vai trò là acid và tác dụng với bazơ như sau:

Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2OZn(OH)2 + 2NaOH → Na2ZnO2 + 2H2O

- Do đó khi cho muối của một kim loại có hiđroxit lưỡng tính tác dụng với dung dịch kiềm,lượng kết tủa sẽ được tạo thành theo 2 hướng:

+ Lượng kiềm dùng thiếu hoặc vừa đủ nên chỉ có một phần muối đã phản ứng Nghĩa là có

sự tạo kết tủa Al(OH)3 hoặc Zn(OH)2 nhưng kết tủa không bị tan lại

+ Lượng kiềm dùng dư nên muối đã phản ứng hết để tạo kết tủa tối đa sau đó kiềm hòa tanmột phần hoặc hòan toàn kết tủa

1.2.2 Phản ứng giữa dung dịch (chứa ion OH- và ion H+) và dung dịch chứa Al3+ và Zn2+

a Khi có anion MO2(4-n)- với n là hóa trị của M: Ví dụ: AlO2-, ZnO22-…

- Nếu H+ dư sau phản ứng thứ hai thì có phản ứng tiếp theo, khi chưa xác định được H+ có

dư hay không sau phản ứng tạo M(OH)n thì ta giả sử có dư

Thứ ba: M(OH)n↓+ nH+ → Mn+ + nH2O

b Khi có cation Mn+: Ví dụ: Al3+, Zn2+…

- Nếu đơn giản thì đề cho sẵn ion Mn+; phức tạp hơn thì cho thực hiện phản ứng tạo

Mn+ trước bằng cách cho hợp chất chứa kim loại M hoặc đơn chất M tác dụng với H+, rồi lấydung dịch thu được cho tác dụng với OH- Phản ứng có thể xảy ra theo thứ tự xác định:Thứ nhất: H+ + OH- → H2O (nếu có H+

)

- Khi chưa xác định được H+ có dư hay không sau phản ứng thì ta gỉa sử có dư

Thứ hai: Mn+ + nOH- → M(OH)n↓

- Nếu OH- dư sau phản ứng thứ hai, hoặc khi chưa xác định chính xác lượng OH- sau phảnứng thứ hai thì ta giả sử có dư

n CaCO3

n CO2

Thứ ba: M(OH)n + (4-n)OH- → MO2(4-n)- + 2H2O

Dạng 1: Sục khí CO2 vào dung dịch Ba(OH)2 hoặc Ca(OH)2

+ Khi sục CO2 vào dung dịch chứa a mol Ca(OH)2 thì đầu tiên xảy ra phản ứng :

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O

Suy ra:

- Lượng kết tủa tăng dần

- Số mol kết tủa luôn bằng số mol CO2

 - Số mol kết tủa max = a (mol)

 đồ thị của pư trên là:

 Lượng kết tủa giảm dần đến 0 (mol)

 Đồ thị đi xuống một cách đối xứng

nCO2 a

VD2: Hấp thụ hết V lít CO2 ở đktc vào 3 lít dung dịch Ca(OH)2 0,05 M thu được 12 gam kết tủa

Giá trị của V là

+ Điểm xuất phát: (0,0)

+ Điểm cực đại(kết tủa cực đại): (a, a)[a là số mol của Ca(OH) 2]  kết tủa cực đại là a mol

+ Điểm cực tiểu: (0, 2a)

+ Theo giả thiết ta có: Ca(OH)2 = 0,15 mol  CaCO3 max = 0,15 mol

quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị như hình bên

Giá trị của a và b là

 Điểm cực tiểu là: (0; 0,3)

+ Vì CaCO3 = 0,12 mol nên ta có đồ thị:

VD3: Cho 20 lít hỗn hợp khí A gồm N2 và CO2 ở đktc vào 2 lít dung dịch Ca(OH)2 0,2 M thì thuđược 10 gam kết tủa Phần trăm thể tích của CO2 trong hỗn hợp A là

A 11,2% hoặc 78,4% B 11,2%.

C 22,4% hoặc 78,4% D 11,2% hoặc 22,4%.

157,6 gam kết tủa Giá trị của a là

+ Theo giả thiết ta có: Ca(OH)2 = 0,4 mol  CaCO3 max = 0,4 mol

+ Vì CaCO3 = 0,1 mol nên ta có đồ thị:

VD5: Trong 1 bình kín chứa 0,2 mol Ba(OH)2 Sục vào bình lượng CO2 có giá trị biến thiên trong

khoảng từ 0,05 mol đến 0,24 mol thu được m gam kết tủa Giá trị của m biến thiên trong khoảng

nào sau đây?

+ Ta có: CO2 = 1,5 mol; BaCO3 = 0,8 mol; Ba(OH)2 = 2,5a mol

+ Đồ thị của bài toán:

+ Từ đồ thị  x = 0,05 mol và y = 0,4 – 0,24 = 0,16 mol

+ Nhưng kết tủa phải biến thiên trong khoảng: 9,85 gam đến cực đại là 39,4 gam.

Mặt khác khi sục 0,8 mol CO2 cũng vào V lít dung dịch chứa Ba(OH)2 0,5M thì thu được x mol kết tủa Giá trị của V, x lần lượt là

0 0,5V 0,6 0,8 V

+ Từ đồ thị  V  0,6  2x  V = 1,0 và x = 0,2

≤ 0,16) Khối lượng kết tủa biến thiên trong khoảng nào?

chứa a mol Ca(OH)2 KQ thí nghiệm được

biểu diễn trên đồ thị như hình bên Giá trị của

0,05M Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị như hình

dưới Giá trị của V và x là

A 5; 0,15 B 4; 0,1

C 5; 0,1 D 3; 0,2.

x

0 0,15 0,35

quả theo đồ thị như hình bên Tính C% của chất tan trong

dung dịch sau pư?

0 0,8 1,2

đồ thị như hình bên Giá trị của x là

a 0,5a

0 1,5 x

+ Ta thấy: Số mol OH- = (x + 2y)  CO32- max = (0,5x + y)

+ Từ đó ta có đồ thị biểu thị quan hệ giữa số mol CO32- và CO2 như sau:

y+0,5x y

0 y

+ Mặt khác: số mol Ca2+ = y (mol)

 số mol CaCO3(max) = y (mol)

y+0,5x y+x x+2y

Suy ra: Số mol kết tủa max = y (mol) Đồ thị của pư trên là:

VD2: Cho 0,448 lít khí CO2 (ở đktc) hấp thụ hết vào 100 ml dung dịch chứa NaOH 0,06M

và Ba(OH)2 0,12M, thu được m gam kết tủa Giá trị của m là

 Dáng của đồ thị: Hình thang cân

 Tọa độ các điểm quan trọng + Điểm xuất phát: (0,0)

+ Điểm cực đại(kết tủa cực đại): (Ca2+, …)[a là số mol của Ca(OH) 2]  kết tủa cực đại là a mol

+ Điểm cực tiểu: (0, n OH- )

+ Từ đồ thị và số mol của các ion ta suy ra:

x = kết tủa cực đại = 0,2 mol

t = số mol OH- = 0,5 mol

y = x = 0,2 mol

t – z = y  0,5 – z = 0,2  z = 0,3 mol

VD3: Sục V lít CO2 (đktc) vào 200 ml dung dịch hỗn hợp KOH 0,5M và Ba(OH)2 0,375M thuđược 11,82 gam kết tủa Giá trị của V là

NaOH yM thu được 20 gam kết tủa Mặt khác cũng dẫn 8,96 lít CO2 đktc vào 500 ml dung dịch Xtrên thì thu được 10 gam kết tủa Tính x, y ?

0 x y 0,25

+ Từ đồ thị  x = 0,06 mol và 0,25 – y = 0,06  y = 0,19 mol

Giải

VD5 : Khi sục từ từ đến dư CO2 vào dung dịch có chứa 0,1 mol NaOH; x mol KOH và y mol Ba(OH)2, kết quả thí nghiệm thu được biểu diễn trên đồ thị sau:

Câu 1: Hoà tan hoàn toàn 31,3 gam hh gồm K và Ba vào nước, thu được dung dịch X và 5,6 lít

khí H2 (đktc) Sục 8,96 lít khí CO2 (đktc) vào dung dịch X, thu được m gam kết tủa Giá trị của mlà

Câu 2(A_2013): Hh X gồm Na, Ba, Na2O và BaO Hòa tan hoàn toàn 21,9 gam X vào nước, thu

được 1,12 lít khí H2 (đktc) và dung dịch Y, trong đó có 20,52 gam Ba(OH)2 Hấp thụ hoàn toàn6,72 lít khí CO2 (đktc) vào Y, thu được m gam kết tủa Giá trị của m là

Câu 3: Sục V lít CO2 (đktc) vào dung dịch hh chứa x mol NaOH và y mol Ba(OH)2 Để kết tủa

thu được là cực đại thì giá trị của V là

NaOH Sục CO2 dư vào A ta thấy lượng kết tủa

biến đổi theo hình bên Giá trị của a và m là

NaOH ta thu được kết quả như hình bên Giá trị của

1,3

x

Cho từ từ dung dịch chứa NaOH vào dung dịch chứa a mol AlCl3 ta có:

+ Pư xảy ra:

 Dáng của đồ thị: Tam giác không cân

 Tọa độ các điểm quan trọng

+ Điểm xuất phát: (0,0)

+ Điểm cực đại(kết tủa cực đại): (a, 3a)[a là số mol của Al 3+]  kết tủa cực đại là a mol

+ Điểm cực tiểu: (0, 4a)

 Tỉ lệ trong đồ thị: (1:3) và (1:1).

VD1: Cho từ từ dung dịch NaOH đến dư vào dung dịch Al(NO3)3 Kết quả thí nghiệm được biểu diễn ở đồ thị dưới đây Giá trị của a, b tương ứng là

+ Vì Al3+ = 0,3 mol  kết tủa max = 0,3 mol

+ Số mol NaOH = 1,1 mol

+ Ta có đồ thị:

0,3

a = ?

0 0, 9

1,1 1,2

OH