Đang tải... (xem toàn văn)
“Phát triển tư duy cho học sinh thông qua các phương pháp giải bài tập hóa học vô cơ”. Đây là tóm tắt luận văn của học viên lớp cao học pp giảng dạy Môn Hóa học . Dành cho những học viên lớp cao học chuẩn bị đề tài luận văn cho tốt nghiệp chương trình Thạc sĩ.
MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Đổi phương pháp học tập nhằm phát huy tối đa sáng tạo lực tự đào tạo người học, coi trọng thực hành thí nghiệm, ngoại khố, làm chủ kiến thức, tránh nhồi nhét, học vẹt, học chạy… Chính mà thời gian gần Bộ giáo dục Đào tạo khuyến khích Giáo viên sử dụng phương pháp dạy học tích cực nhằm hoạt động hoá người học Một phương pháp dạy học tích cực mơn hố học sử dụng phương pháp giải tâp hoá học, kết hợp với tập hoá học để phát triển tư cho học sinh cách tích cực Khi học sinh sử dụng phương pháp để giải tập hóa học, học sinh tự lĩnh hội kiến thức, phát triển tư kỹ thực hành môn Các phương pháp giải tập hố học khơng củng cố nâng cao kiến thức, vận dụng kiến thức mà phương tiện để tìm tịi, hình thành kiến thức Rèn luyện tính tích cực, trí thơng mính sáng tạo cho học sinh, giúp em có hứng thú học tập, điều làm cho phương pháp giải tập hố học cơng cụ hữu ích cho việc giải vấn đề học sinh Do phương pháp giải tập hố học giữ vai trò quan trọng việc dạy học hoá học, đặc biệt sử dụng phương pháp giải tập hoá học để phát triển tư cho học sinh trình dạy học Trong nhiều năm qua, việc nâng cao chất lượng dạy học hố học trường phổ thơng trọng Tuy nhiên nhìn chung hiệu việc dạy học môn chưa đáp ứng yêu cầu đổi giáo dục Xuất phát từ nhu cầu thực trạng đó, chúng tơi tiến hành chọn nghiên cứu đề tài “Phát triển tư cho học sinh thơng qua phương pháp giải tập hóc học vơ cơ” Mục đích nghiên cứu Xây dựng, hệ thống số phương pháp giải tập hoá học cho học sinh nhằm mục đích phát triển tư trí thơng minh cho học sinh Nhiệm vụ đề tài 3.1 Nghiên cứu sở lý luận đề tài - Hoạt động nhận thức hình thức tư HS trình giải BTHH - Từ đề xuất phương pháp giải tập hoá học phù hợp với loại tập mức độ trình nhận thức, tư học sinh 3.2 Phân loại phương pháp giải nhanh tập hoá học, sưu tập chọn lọc ví dụ hay áp dụng cho phương pháp phù hợp với mức độ trình nhận thức tư học sinh 3.3 Thực nghiện sư phạm để đánh giá chất lượng hiệu hệ thống phương pháp giải tập hoá học xây dựng thực tế dạy học số trường phổ thông Khách thể đối tượng nghiên cứu 4.1 Khách thể nghiên cứu Quá trình dạy học trường phổ thông 4.2 Đối tượng nghiên cứu Hoạt động tư học sinh trình sử dụng phương pháp giải để giải tập hoá học số biện pháp nhằm phát triển tư cho học sinh, thông qua hệ thống phương pháp giải tập hoá học Nội dung chương trình sách giáo khoa, phương pháp giải tập hố học áp dụng chương trình hố học phổ thơng nhằm phát triển tư cho học sinh Phương pháp nghiên cứu 5.1 Nghiên cứu lý luận - Nghiên cứu lí luận việc phát triển lực tư cho học sinh - Nghiên cứu tác dụng cách sử dụng phương pháp giải tập dạy học hoá học 5.2 Nghiên cứu thực tiễn - Tìm hiểu lực tư học sinh trình sử dụng phương pháp để giải tập hoá học - Tình hình sử dụng phương pháp giải để phát triển tư học sinh trình dạy học hoá học trường THPT - Thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu biện pháp hệ thống phương pháp giải tập hoá học đề xuất Giả thiết khoa học Trong trình dạy học, người giáo viên nắm vững hệ thống phương pháp luận, người quản lí học tập, lựa chọn phương pháp giải tập hoá học phù hợp với loại tập ý coi trọng việc hướng dẫn dắt học sinh tích cực hoạt động tư trình tìm kiếm lời giải cho học sinh: - Có phương pháp tự học tốt - Phát triển lực giải vấn đề - Phát triển lực tư hố học - Rèn luyện tính độc lập hành động, phát triển tư trí thông minh cho học sinh tiền đề quan trọng cho việc phát triển tính tích cực -Nâng cao hứng thú niềm say mê học tập môn Đóng góp đề tài - Góp phần làm sáng tỏ ý nghĩa, tác dụng phương pháp giải tập hố học q trình rèn luyện, phát trăng lực tư cho học sinh - Góp phần làm sáng tỏ ý nghĩa, tác dụng phương pháp giải tập hố học q trình rèn luyện, phát trăng lực tư cho học sinh CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỂN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Tư việc phát triển tư dạy học mơn hố học trường phổ thơng 1.1.1 Tư ? 1.1.2 Tầm quan trọng phát triển tư cho học sinh 1.1.3 Những đặc điểm tư 1.1.4 Những phẩm chất tư 1.1.5 Các thao tác tư phương pháp logic 1.1.6 Các hình thức tư 1.1.7 Quá trình tư 1.1.8 Tư hoá học 1.1.9 Vấn đề phát triển lực tư hoá học cho học học sinh 1.2 Phương pháp giải tập hoá học(PPG-BTHH) 1.2.1 Khái niệm phương pháp giải tập hố học 1.2.2 Vị trí phương pháp giải tập hoá học 1.2.3 Vai trị phương pháp giải tập hóa học 1.2.3.1 Tác dụng trí dục 1.2.3.2 Tác dụng giáo dục 1.2.4 Phát triển tư hố học thơng qua phương pháp giải tập 1.2.4.1 Những yêu cầu 1.2.4.2 Một số phương pháp giải tập hoá học Phương pháp bảo toàn nguyên tố Phương pháp bảo tồn điện tích Sử dụng phương trình ion-electron Phương pháp bảo toàn electron Qui đổi nhiều chất số lượng chất Sử dụng sơ đồ đường chéo 10 Phương pháp đồ thị 11 Bảo toàn mol nguyên tử 12 Tự chọn lượng chất 13 Các đại lượng dạng khái quát 1.3 Thực trạng sử dụng phương pháp giải toán hoá để phát triển tư cho học sinh 1.3.1 Điều tra 1.3.1.1 Mục đích 1.3.1.2 Nội dung 1.3.1.3 Phương pháp kết 1.3.2 Kết luận TIỂU KẾT CHƯƠNG Trong chương trình bày sở lí ln thực tiễn đề tài bao gồm: + Tư vấn đề phát triển tư cho HS + Khái quát phương pháp giải tập hoá học: Khái niệm, ý nghĩa tác dụng, phân loại, yêu cầu lí luận dạy học sử dụng phương pháp giải tập hoá học CHƯƠNG 2: PHÁT TRIỂN TƯ DUY CHO HỌC SINH THÔNG QUA CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP HỐ HỌC VƠ CƠ 2.1 Người học sinh cần phải làm để phát triển tư học mơn hóa học 2.2 Một số biện pháp nhằm phát triển tư cho học sinh thông qua phương pháp giải tập hoá học 2.2.1 Rèn lực quan sát 2.2.1.1 Quan hệ biện chứng óc quan sát tư Khi quan sát, GV cần hướng dẫn, yêu cầu HS làm tốt đề xuất sau: Xác định rõ mục đích, ý nghĩa, yêu cầu, nhiệm vụ quan sát Chuẩn bị chu đáo (cả tri thức phương tiện) trước quan sát Tiến hành quan sát có kế hoạch có hệ thống Khi quan sát cần tích cực sử dụng phương tiện ngơn ngữ hố học Khuyến khích tạo điều kiện cho HS sử dụng nhiều giác quan quan sát phải đảm bảo an toàn Cần ghi lại kết quan sát, xử lí kết rút kết luận cần thiết 2.2.1.2 Rèn lực quan sát sắc sảo, mơ tả, giải thích tượng q trình hóa học ( 1) Quan sát chất, cơng thức ( Ví dụ 2: Cho 4,48 lít hỗn hợp X (ở đktc) gồm hiđrocacbon mạch hở lội từ từ qua bình chứa 1,4 lít dung dịch Br2 0,5M Sau phản ứng hoàn toàn, số mol Br2 giảm nửa khối lượng bình tăng thêm 6,7 gam Công thức phân tử hiđrocacbon (cho H = 1, C = 12) A C2H2 C4H6 B C2H2 C4H8 C C3H4 C4H8 D C2H2 C3H8 Trong toán để rèn luyện khả tư linh hoạt cho học sinh GV định hướng cho học sinh dựa vào đáp án để tư Cụ thể: Ta thấy đáp án A tỉ lệ số mol hai hiđrocacbon : số mol Br = : (loại) Đáp B C giống hỗn hợp hai hiđrocac bon gồm anken ankin Đáp án D có C 2H2 tác dụng với Br2 n C H2 = n Br = 0,175 Khối lương bình Brom tăng khác với khối lượng C2H2 (loại) Đáp B C 2 giống hỗn hợp hai hiđrocac bon gồm anken ankin M Hai hi®rocacbon = 6,7 : 0,2 = 33,5 (loại C) Vậy dáp án B Có nhiều GV cho giải làm cho học sinh thiếu chất hố học, quan niệm sai lầm Càng tư chất hoá học học sinh sử dụng cách linh hoạt Ví dụ 3: Hợp chất hữu no, đa chức X có cơng thức phân tử C7H12O4 Cho 0,1 mol X tác dụng vừa đủ với 100 gam dung dịch NaOH 8% thu chất hữu Y 17,8 gam hỗn hợp muối Công thức cấu tạo thu gọn X A CH3OOC-(CH2)2-COOC2H5 C CH3COO-(CH2)2-OOCC2H5 B CH3COO-(CH2)2-COOC2H5 D CH3OOC-CH2-COO-C3H7 Ta xem công thức trật tự liên kết thấy đáp án A, đáp án D cho tác dụng với NaOH thu muối Như ta cần thử đáp án C tìm đáp án Ví dụ 4: Đốt cháy hồn tồn a mol axit hữu Y 2a mol CO2 Mặt khác, để trung hòa a mol Y cần vừa đủ 2a mol NaOH Công thức cấu tạo thu gọn Y A HOOC-CH2-CH2-COOH B C2H5-COOH C CH3-COOH D HOOC-COOH Khi gặp tốn quan trọng GV hướng cho học sinh tư duy: - Khi đốt cháy hợp chất hữu thường số nguyên tử C HCHC = n CO2 n HCHC - Nếu axit cacboxilic trung hoà với bazơ với tỉ lệ n axit : n OH : x axit có cơng thức R(COOH)x Với cách tư chọn nhanh đáp án D Như GV có hướng dạy tổng quát cách giải tập học sinh quan sát tìm đáp án cần dựa vào cơng thức Ví dụ 5: Hợp chất hữu X (phân tử có vịng benzen) có cơng thức phân tử C2H8O2, tác dụng với Na với NaOH Biết cho X tác dụng với Na dư, số mol H2 thu số mol X tham gia phản ứng X tác dụng với NaOH theo tỉ lệ số mol 1:1 Công thức cấu tạo thu gọn X A CH3OC6H4OH B C6H5CH(OH)2 C HOC6H4CH2OH D.CH3C6H3(OH)2 Nếu ta quan sát vào công thức đáp án ta thấy: Đáp án A: cho chất tác dụng với Na n H = n X ( loại) Đáp án B: Thì chất lại tác Không tác dụng với NaOH ( loại) Đáp án D: Thì chất lại tác dụng với NaOH theo tỉ lệ n X : n NaOH : (loại) Chỉ có đáp án C thoả mãn tính chất X Từ ví dụ ta thấy dựa vào quan sát công thức tìm đáp án nhanh cho tốn, muốn quan sát phải trang bị cho HS kiến thức Khi có khả quan sát tư học sinh chắn phát triển, quan sát phải dùng tư duy, mắt chọn đáp án 2) Quan sát sơ đồ phản ứng ( 3) Quan sát tập hóa học Ví dụ 1: Hồ tan 26,8 gam hỗn hợp axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở vào nước, chia dd thu thành phần Phần 1:cho tác dụng với dd AgNO3 dư NH3, đun nóng thu 21,6 gam Ag Phần 2: trung hòa vừa đủ 200 ml dd NaOH 1M.CTCT thu gọn khối lượng axit cacboxylic có khối lượng mol phân tử lớn A CH3COOH 4,6 gam C HCOOH 9,2 gam B C3H7COOH 17,6 gam D C2H5COOH 17,6 gam Hướng dẫn giải: * Phát vấn đề: Trong tất axit cacboxylic có HCOOH có phản ứng tráng bạc * Giải vấn đề: Hỗn hợp axit ban đầu có phản ứng tráng bạc hỗn hợp có HCOOH Đặt CTPT axit cịn lại là: CnH2nCOOH PhÇn 1: HCOOH + 2AgNO3 + H 2O t (NH )2 CO + 2NH NO3 + 2Ag 0,1 PhÇn 2: n NaOH = 0,2 mol HCOOH + 0,1 NaOH 0,1 HCOONa + H O 0,1 C n H n 1COOH + NaOH C n H n 1COONa + H 2O 2.2.2 Rèn 0,1 26,8 Ta có khối l ợng hỗn hợp ban đầu 0,1 46 + 0,1 (14n + 46) = 2 n = axit cßn lại C 3H 7COOH m C3H7COOH = 0,1 88 = 17,6 g 0,1 (Đáp án B) thao tác tư 2.2.2.1 Một vài nhận xét 2.2.2.2 Một số biện pháp để rèn thao tác tư cho học sinh 2.2.3 Rèn lực tư độc lập 2.2.3.1 Tại phải rèn lực tư độc lập cho học sinh ? 2.2.3.2 Giáo viên cần phải làm để rèn lực tư độc lập cho học sinh? a) Tạo điều kiện cho học sinh suy nghĩ độc lập b) Giúp học sinh biết phương pháp tư độc lập thực hành động độc lập c) Gây cho học sinh hứng thú tư độc lập d) Giáo viên có kế hoạch kiểm tra đánh giá mức 2.2.4 Rèn lực tư linh hoạt, sáng tạo 2.2.4.1 Điều kiện để có tư linh hoạt, sáng tạo a) Kiến thức b) Phương pháp khoa c) Ý chí 2.2.4.2 Một số biện pháp để rèn lực tư linh hoạt, sáng tạo cho học sinh 2.2.4.2.1 Sử dụng phương pháp giải nhanh, thông minh nhằm rèn luyện khả sáng tạo học sinh việc vận dụng kiến thức kỹ để giải vấn đề Sau số (chuyên đề) phương pháp giải nhanh nhằm rèn lực tư linh hoạt, sáng tạo cho HS A PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ I Nội dung phương pháp 1) Định luật bảo tồn ngun tố (BTNT): “Trong phản ứng hóa học thơng thường, ngun tố ln bảo tồn” - Điều có nghĩa là: Tổng số mol nguyên tử nguyên tố X bất kì, trước sau phản ứng 2) Chú ý 3) Một số dạng toán thường gặp: Dạng 1: Muối Al3+, Zn2+…( kim loại có hiđroxit tương ứng có tính lưỡng tính) tác dụng với dung dịch kiềm Bản chất phản ứng: Al3 + 3OH Al(OH)3 (1); Al(OH)3 + OH Al(OH) 4 (2) Qua hai ph ơng trình GV phải làm cho häc sinh hiĨu râ : Cã kÕt tđa OH phải phản ứng hết chuyển hết vào Al(OH)3 , Al(OH)4 n OH 3n Al3 , th× chØ xÈy (1) theo BTNT ta có : n Al3 (ban đầu) = n Al(OH)3 + n Al3 (d ) ; n OH (ban đầu) = 3n Al(OH)3 3n Al3 < n OH < 4n Al3 , xẩy (1) (2) theo BTNT ta cã : n Al3 (ban ®Çu) = n Al(OH)3 + n Al(OH) ; n OH (ban đầu) = 3n Al(OH)3 (còn lại sau p/ứng (1) vµ (2)) + 4n Al(OH) n OH (bđ) 4n Al3 (ban đầu) n Al3 (ban đầu) = n Al(OH) ; n OH (ban ®Çu) = n Al(OH) n OH (d 4 ) Dạng 2: hh (kl, oxit kl ) + HNO3(H2SO4 đn) muối + sản phẩm khử + H2O Việc sử dụng BTNT cho dạng toán hữu ích, đặc biệt sử dụng BTNT giải tập dạng bắt tư học sinh phải hoạt động Cụ thể phải hướng HS tư c: à n Kl(trong hh đầu) = n Kl(trong muèi) (nÕu hh tan hÕt axit) · n N(HNO3 ) = n N( NO- t¹o muèi) + n N(trong sp khö ) · n H(HNO3 ) = n H(H2O) + n H(sp khö ) Dạng 3: Oxit axit tác dụng với dd bazơ Chẳng hạn: CO2 + dd Ca(OH)2 Bản chất phản ứng xẩy ra: CO2 + OH- ắắ đ HCO-3 (1) HCO-3 + OH- ắắ đ CO32- (2) Ca 2+ + CO32- ắắ đ CaCO3 (3) Qua ba ph ơng trình ta thấy : - Có kết tủa, nghĩa sau phản ứng (2) có CO32- ị CO phải phản ứng hết, sau (1) OH- - Sau phản ứng có HCO-3 OH- phải phản ứng hết ng ợc lại sau phản ứng OH- d CO phải chuyển hết thành CO32- Nói cách khác : Đà có muối axit bazơ d , đà có bazơ d muèi axit - n OH- £ n CO2 Þ n CO2 (tham gia) = n HCO- + n CO2 (d ) ; n OH- = n HCO- 3 - n CO2 < n OH- < 2n CO2 Þ n CO2 (tham gia) = n HCO- (sau ph¶n øng) + n CO2- (sau ph¶n øng) ; 3 n OH- (tham gia) = n HCO- (sau ph¶n øng) + 2n CO2- (sau phản ứng) ; n Ca2+ (ban đầu) = n CaCO3 + n Ca(HCO3 )2 3 - n OH- ³ 2n CO2 Þ n CO2 (tham gia) = n CO2- (sau ph¶n øng) = n CaCO3 ; n Ca2+ (ban đầu) = n CaCO3 + n Ca(OH)2 (d ) ; n OH- (ban đầu) = n OH- (d ) + 2n CO2- (sau ph¶n øng) = 2n Ca(OH)2 (d ) + 2n CaCO3 Tương tự toán thay CO2 SO2 Ca(OH)2 Ba(OH)2 Vấn đề GV phải hướng cho HS có suy luận trên, GV suy luận, bắt học sinh ghi nhớ sau để vận dụng giải tập Nghĩa gặp tập học sinh phải suy luận, lí luận tư học sinh phát triển cách tự nhiên Dạng 4: Axit mạnh tác dụng với muối axit yếu 2 Chẳng hạn: Cho từ từ dd HCl(H2SO4) vào dd muối CO3 Bản chất phản ứng xẩy ra: H + CO32 HCO3 (1), toµn bé CO32 đà chuyển hết thành HCO3 , H xảy phản ứng : H + HCO3 CO + H O (2) Dựa vào hai phản ứng mà GV ®Þnh h íng cho häc sinh t BTNT nh sau: - Sản phẩm có khí bay dd sau phản ứng không CO32 - n H (b®) n CO2 (b®) n H (b®) = n HCO ; n CO2 (b®) = n HCO (cßn sau p/øng) + n CO2 (d ) 3 3 - n CO2 (b®) < n H (b®) 2n CO2 (b®) n H (bđ) = n HCO (còn sau p/ứng) 2n CO ; 3 n CO2 (bđ) = n HCO (còn sau p/ứng) + n CO2 3 - n H (b®) 2n CO2 (b®) n H (b®) = n H (cßn sau p/øng) 2nCO ; n CO2 (b®) = n CO2 B PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ELECTRON I Nội dung phương pháp Tổng số mol electron chất khử cho phải tổng số mol electron chất oxi hóa nhận II Phạm vi áp dụng Chỉ áp dụng cho q trình oxi hố-khử III Ưu điểm phương pháp giải 1) Ưu điểm 2) Phương pháp giải IV Một số cách áp dụng bảo toàn electron 1) Giải nhanh tập trắc nghiệm phương pháp BTE S¶n phÈm phân tử chất khử - ae Trong phản ứng : sản phẩm phân tử chất oxi ho¸ + be Ta cã thĨ ¸p dụng nhanh BTe : n chất khử a n chÊt oxi ho¸ b (1.1) 2) Áp dụng phương trình ion-electron phương pháp bảo tồn electron a) Kim loại tác dụng với dd HNO3(H2SO4 đặc, nóng) Ta có biến đổi HNO3 diễn sau: 2H + NO3 + 1e NO + H O ( 2HNO3 +1e NO3(t¹o muèi) NO2 H O) (1) 4H + NO3 + 3e NO + 2H 2O ( 4HNO3 +3e 3NO3(t¹o muèi) NO 2H O) (2) 10H + 2NO3 + 8e N O + 5H O ( 10HNO3 +8e 8NO3(t¹o muèi) N O 5H O) (3) 12H + 2NO3 + 10e N + 6H O ( 12HNO3 +10e 10NO3(t¹o muèi) N 6H O) (4) 10H + NO3 + 8e NH 4 + 3H O (10HNO3 + 8e 8NO3(t ¹o mi víi ion kim lo¹i) NH NO 3H O) (5) Tõ (1), (2), (3), (4), (5) Khi cho kim loại tác dụng với dd HNO3 sản phẩm khử N x O y xNO3 + ae N xO y th×: n NO (t ¹o mi víi ion kim lo¹i) a n N xOy = n e(kl cho) ; n HNO3 (p / øng) (a + x) n N xOy T ơng tự với tr ờng hợp cho kim loại tác dụng với H SO 4(đặc,nóng) : NÕu SO 2 + be ph©n tư chÊt khư n SO2 (t ¹o mi) = b/2 n SP khö ; n H2 SO4 (p/ øng) = ( b + 1) n SP khö Vấn đề phải giúp học sinh biết cách suy luận, đừng bắt học sinh ghi nhớ máy móc cơng thức để sau áp dụng vào giải tập 10 C PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG AI Nội dung phương pháp 1) Định luật - Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng(BTKL): “Tổng khối lượng chất tham gia phản ứng tổng khối lượng chất sản phẩm” Xét phản ứng: A + B C + D Ta ln có: mA + mB mC + mD (1) 2) Các hệ Hệ 1: Tổng khối lượng chất trước phản ứng = Tổng khối lượng chất sau phản ứng ( không phụ thuộc vào hiệu suất phản ứng) Hệ 2: Trong phản ứng có n chất tham gia, biết khối lượng (n – 1) chất ta dễ dàng tính khối lượng chất lại Hệ : Khối lượng nguyên tử tổng khối lượng loại hạt ( proton; nơtron; electron) có nguyên tử Hệ 4: Trong hợp chất hố học ta ln có: Khối lượng hợp chất tổng khối lượng nguyên tố thành phần Hệ 5: Khi cation kim loại kết hợp với anion phi kim để tạo hợp chất ( oxit, hiđroxít,muối) ta ln có: Khối lượng hợp chất = khối lượng kim loại + khối lượng anion Hệ 6: Tổng khối lượng nguyên tố trước phản ứng tổng khối lượng nguyên tố sau phản ứng Hệ 7: Khi cation kim loại thay đổi, anion giữ nguyên tạo hợp chất mới, chênh lệch khối lượng hai chất chênh lệch khối lượng cation Hệ 8: Trong dung dịch, ta ln có: - Khối lượng dd( mdd) = mct(trong dd) + mdm(thường gặp H2O) - Khi cô cạn dd muối, khối lượng muối khan thu tổng khối lượng cation kim loại(cation amoni) anion gốc axit Hệ 9: Khi trộn lẫn dung dịch với ta ln có khối lượng dd sau cùng: mdd sau = mcác dd ban đầu - m - m (nếu có) 3) Các dạng toán thường gặp Để vận dụng nhanh phương pháp bảo toàn khối lượng cần lưu ý cho học sinh số vấn đề sau: Dạng 1: Kim loại + axit(ancol, phenol) muối + khí 11 mmuối = mkim loại + manion tạo muối - Biết khối lượng kim loại, khối lượng anion tạo muối (tính qua sản phẩm khí) khối lượng muối - Biết khối lượng muối khối lượng anion tạo muối khối lượng kim loại - Khối lượng anion tạo muối thường tính theo khí ra: *Với axit HCl H2SO4 lỗng … (axit có tính oxi hoa ion H+ định) M (kim lo¹i) M n + ne Bản chất phản ứng: H2 2H + 2e 2HCl H2 nên Cl H2 H2SO4 H2 nên SO24 H2 * Với axit H2SO4 đặc, nóng HNO3: Sử dụng phương pháp ion – electron (đề tài trình bày phần bảo toàn electron sử dụng phương trình ion – electron) Ví dụ 2: Cho 15,6 gam hỗn hợp hai ancol (rượu) đơn chức, dãy đồng đẳng tác dụng hết với 9,2 gam Na, thu 24,5 gam chất rắn Hai ancol (cho H = 1, C = 12, O = 16, Na = 23) A C3H5OH C4H7OH B C2H5OH C3H7OH C C3H7OH C4H9OH D CH3OH C2H5OH Khi gặp toán học sinh thường nhầm lấy số mol Na số mol hai ancol Hai ancol tác dụng hết với Na, nghĩa ancol phản ứng hết, Na dư Vì khối lượng hai ancol cho, để xác đinh khối lương mol trung bình hai ancol ta cần xác định số mol hai ancol được.Việc áp dụng BTKL tìm khối lượng H2 tốn coi mấu chốt để giải vấn đề Á p dông BTKL ta cã : m hai ancol + m Na = m chÊtr¾n + m H2 m H = 15,6 + 9,2 -24,5 = 0,3 g Ta l¹i cã: n hai ancol = n[H] = 0,3 (mol) M hai ancol = 15,6 = 52 0,3 Vì hai ancol đồng đẳng liên tiếp, nên hai ancol C2H5OH C3H7OH ( Đáp án B) Muèi + SPkhö H 2O Dạng 2: hh (kl, oxit kl) + HNO3 (H 2SO 4(®,n) ) BTNT (N, S, H): n HNO3 = n NO (t ¹o muèi) + n N(trong s¶n phÈm khư ) n H2 SO4 = n SO2 (t ạo muối) + n s(trong sản phÈm khö ) n H2O = n HNO3 (kh«ng cã muèi NH NO3 ); n H2O = n H2SO4 Dạng 3: Bài toán khử hỗn hợp oxit kim loại chất khí (H2,CO) Sơ đồ: oxit kim loại + (CO, H2) rắn + hỗn hợp khí (CO2, H2O, H2, CO) Bản chất phản ứng: CO + [O] CO2 H2 + [O] H2O 12 n [O] = n CO2 + n H2 O Theo BTKL m chÊt r¾n sau ph¶n øng = moxit - m[O] Dạng 4: Bazơ(Oxit bazơ) + Axit Muối + H2O B¶n chÊt cđa ph¶n øng : H OH H 2O 2 (2H + O(trong H O) oxit ) BTKL cho dạng tập : m bazơ(oxit bazơ) + m axit = m muèi + m H2O - Ví dụ 1: Cho m gam ancol (rượu) no, đơn chức X qua bình đựng CuO (dư), nung nóng Sau phản ứng hoàn toàn, khối lượng chất rắn bình giảm 0,32 gam Hỗn hợp X thu có tỉ khối hiđro 15,5 Giá trị m (cho H = 1, C =12, O = 16) A 0,92 B 0,32 C 0,64 D 0,46 Hướng dẫn giải: Khi gặp toán muốn sử dụng phương pháp bảo tồn khối lượng để giải phải hiểu chất phản ứng ancol CuO CxHyO + CuO t CxHy-2O + Cu Hay: CxHyO + [O] t CxHy-2O + H2O + H2O.(*) Nhìn vào phương trình ta thấy khối lượng chất rắn bình CuO giảm khối lượng oxi CuO bị n X = 2n[O] = 0,04 (mol) Tõ (*) ¸p dơng BTKL ta cã: mancol + m[O] = mX mancol = 0,04 31 - 0,32 = 0,92 g.(Đáp án A) Vớ dụ 2: Cho hỗn hợp X gồm hai chất hữu có cơng thức phân tử C2H7NO2 tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH đun nóng, thu dung dịch Y 4,48 lít hỗn hợp Z (ở đktc) gồm hai khí (đều làm xanh giấy quỳ ẩm) Tỉ khối Z H2 13,75 Cô cạn dung dịch Y thu khối lượng muối khan (cho H = 1, C = 12, N = 14, O = 16, Na = 23) A 16,5 gam B 14,3 gam C 8,9 gam D 15,7 gam Hướng dẫn giải: Hai chất hữu co CH3-COONH4 HCOOH3N-CH3, phản ứng với NaOH theo phương trình sau: CH3-COONH4 + NaOH t CH3COONa + NH3 +H2O (1) HCOOH3N-CH3 + NaOH t HCOONa + CH3-NH2 + H2O.(2) Khi hiểu chất phản ứng áp dung BTKL để giải nhanh toán sau: 13 C H 7O2 N + 0,2 NaOH 0,2 muèi + Z + H2O 0,2 0,2 (mol) 0,2 Á p dông BTKL ta cã : m C2 H7O2 N + m NaOH = m muèi m Z + m H2O m muèi = m C2H7O2 N + m NaOH - m Z - m H2O = 0,2 77 + 0,2 40 - 0,2 27,5 - 0,2 18 = 14,3 g (Đáp án B) p dông BTKL ta cã : m O2 (trong Y) = m Y - m X = 3,33 - 2,13 = 1,2 g 1,2 = 0,075 (mol) 16 Khi cho axit cã tÝnh oxi ho¸ H quyÕt định tác dụng trao đổi với oxit bazơ n O2 (trong Y) = 2 b ¶ n chÊt lµ : 2H + O(trong H O n HCl = n H = 2n O2 oxit ) = 0,15 (mol) ( oxit ) VËy VHCl = 0,15 = 0,075 lit = 75 ml.(Đáp án C) Vớ d 4: Khi crackinh hoàn toàn thể tích ankan X thu đợc ba thể tích hỗn hợp Y (các thể tích khí đo điều kiện nhiệt độ áp suất); tỉ khèi cđa Y so víi H2 b»ng 12 C«ng thøc phân tử X A C6H14 B C3H8 C C4H10 D C5H12 Theo BTKL th× : m X = m Y (1); theo ®Ị ta cã n Y = 3n X (2); M Y = MX = mY (3), nY mx (4) Tõ (1), (2), (3), (4) M X = 3M Y = 24 = 72 (C H12 ).(Đáp án D) nX Vớ d 5: Đun 132 gam hỗn hợp ancol no, đơn chức với H2SO4 đặc 1400 C thu hỗn hợp ete có số mol có khối lượng 111,2 gam Số mol ete hỗn hợp bao nhiêu? A.0,1 mol B.0,15 mol C.0,4 mol D.0,2 mol Hướng dẫn giải: Ta biết ancol đơn chức tách nước điều kiện H2SO4 đặc, 1400 C tạo thành ete H2O Theo ĐLBTKL ta có: m H2O = mrượu – mete = 132,8 – 111,2 = 21,6 gam n H2O = 21,6 : 18 =1.2 mol Mặt khác hai phân tử ancol phản ứng tao phân tử ete phân tử H2O nete = n H2O = 1,2 mol nmỗi ete = 1,2 : = 0,2 mol (Đáp án D) Nhận xét: Chúng ta khơng cần viết phương trình phản ứng từ ancol tách nước tạo thành ete, không cần tìm CTPT ancol ete Nếu sa đà vào viết phương trình phản ứng để tính tốn mà khơng biết sử dụng ĐLBTKL khơng khó giải mà cịn tốn nhiều thời gian.Từ toán đơn giản ta biết áp dụng ĐLBTKL trở nên phức tạp ta khơng sử dụng ĐLBTKL để giải Ví dụ 7: Đốt cháy hoàn toàn 1,88 gam chất hữu A (chứa C, H, O) cần 1,904 lít O2 (đktc) thu CO2 nước theo tỉ lệ thể tích 4:3 Hãy xác định công thức phân tử A Biết tỉ khối A so với khơng khí nhỏ 14 A C8H12O5 B C4H8O2 C C8H12O3 D C6H12O6 Hướng dẫn giải: 1,88 gam A + 0,085 mol O2 4a mol CO2 + 3a mol H2O Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có: m CO2 m H 2O 1,88 0,085 32 46 gam Ta có: 444a + 183a = 46 a = 0,02 mol Trong chất A có: nC = 4a = 0,08 mol nH = 3a2 = 0,12 mol nO = 4a2 + 3a 0,0852 = 0,05 mol nC : nH : no = 0,08 : 0,12 : 0,05 = : 12 : Vậy công thức chất hữu A C8H12O5 có MA < 203 (Đáp án A) Ví dụ 8: Cho 0,1 mol este tạo lần axit rượu lần rượu tác dụng hoàn toàn với NaOH thu 6,4 gam rượu lượng mưối có khối lượng nhiều lượng este 13,56% (so với lượng este) Xác định công thức cấu tạo este A CH3COO CH3 B CH3OCOCOOCH3 C CH3COOCOOCH3 D CH3COOCH2COOCH3 Hướng dẫn giải: R(COOR)2 + 2NaOH R(COONa)2 + 2ROH 0,1 0,2 M ROH 0,1 0,2 mol 6,4 32 Rượu CH3OH 0,2 Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: meste + mNaOH = mmuối + mrượu mmuối meste = 0,240 64 = 1,6 gam mà mmuối meste = meste = 13,56 meste 100 1,6 100 11,8 gam Meste = 118 đvC 13,56 R + (44 + 15)2 = 118 R = Vậy công thức cấu tạo este CH3OCOCOOCH3 (Đáp án B) 15 Ví dụ 9: Thuỷ phân hoàn toàn 11,44 gam hỗn hợp este đơn chức đồng phân dung dịch NaOH thu 11,08 gam hỗn hợp muối 5,56 gam hỗn hợp rượu Xác định công thức cấu tạo este A HCOOCH3 C2H5COOCH3, B C2H5COOCH3 CH3COOC2H5 C HCOOC3H7 C2H5COOCH3 D Cả B, C Hướng dẫn giải: Đặt cơng thức trung bình tổng qt hai este đơn chức đồng phân RCOOR RCOOR + NaOH RCOONa + ROH 11,44 11,08 5,56 gam Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có: MNaOH = 11,08 + 5,56 – 11,44 = 5,2 gam 5,2 0,13 mol 40 n NaOH 11,08 M RCOONa 85,23 R 18,23 0,13 M ROH 11,44 M RCOOR 88 0,13 CTPT este C4H8O2 5,56 42,77 R 25,77 0,13 Vậy công thức cấu tạo este đồng phân là: HCOOC3H7 C2H5COOCH3 C2H5COOCH3 CH3COOC2H5 (Đáp án D)D PHƯƠNG PHÁP TĂNG GIẢM KHỐI LƯỢNG I Phương pháp giải Nội dung phương pháp - Mọi biến đổi hố học (được mơ tả phương trình phản ứng) có liên quan đến tăng giảm khối lượng chất + Dựa vào tăng giảm khối lượng chuyển mol chất X thành nhiều mol chất Y (cụ thể qua giai đoạn trung gian) ta dễ dàng tính số mol chất ngược lại, từ số mol quan hệ số mol chất mà ta biết tăng hay giảm khối lượng chất X, Y + Mấu chốt phương pháp là: * Xác định mối liên hệ tỉ lệ mol chất biết (chất X) với chất cần xác định (chất Y) (cụ thể khơng cần thiết phải viết phương trình phản ứng, mà cần lập sơ đồ chuyển hóa chất này, phải dựa vào ĐLBT nguyên tố để xác định tỉ lệ mol chúng) 16 * Xem chuyển từ chất X thành Y (hoặc ngược lại) khối lượng tăng lên hay giảm theo tỉ lệ phản ứng theo đề cho * Sau cùng, dựa vào quy tắc tam suất, lập phương trình tốn học để giải Đánh giá phương pháp tăng giảm khối lượng Các bước giải - Xác định quan hệ tỷ lệ chất cần tìm chất biết (nhờ vận dụng ĐLBTNT) - Lập sơ đồ chuyển hoá chất - Xem xét tăng giảm M m theo phương trình phản ứng theo kiện tốn - Lập phương trình tốn học để giải Các dạng toán thường gặp Dạng 1: Bài toán kim loại + dung dịch muối: nA + mBn+ nAm+ + mB Ta thấy: Độ tăng (giảm) khối lượng kim loại độ giảm (tăng) khối lượng muối (vì manion = const) NÕu n M A > m M B sau phản ứng: n M A - m M B m(kim lo¹i) = m(muèi) = n A(p / øng) = n n M A - m M B = n B n (p / øng) (*) m NÕu n M A < m M B sau phản ứng: m M B - n M A m(kim lo¹i) = m(muèi) = n A(p / øng) = n m M B - n M A = n B n (p/ øng) (**) m * Chú ý: Coi toàn kim loại thoát bám hết lên kim loại nhúng vào dung dịch muối Khi học sinh hiểu biết cách vận dụng (*) (**) việc tư để tìm kết tập dạng đơn giản Qua ví dụ ta thấy phương pháp dạy GV có hệ thống, có tính tổng qt, giúp học sinh biết vận dụng lí thuyết để giải tập cách đơn giản, có tính quy luật Từ mà học sinh hình thành kĩ năng, kĩ xảo tư Dạng 2: Bài toán chuyển hóa muối thành muối khác Khối lượng muối thu tăng giảm, thay anion gốc axit anion gốc axit khác, thay ln tn theo quy tắc hóa trị (nếu hóa trị ngun tố kim loại khơng thay đổi) Chẳng hạn: - Từ mol CaCO3 CaCl2: m = 71 - 60 = 11 2 ( mol CO3 hóa trị phải thay mol Cl hóa trị 1) - Từ mol CaBr2 mol AgBr: m = 108 - 40 = 176 ( mol Ca2+ hóa trị phải thay mol Ag+ hóa trị 1) 17 Ví dụ : Cho 3,74 gam hỗn hợp axit, đơn chức tác dụng vừa đủ với dung dịch Na 2CO3 thu V lít khí CO2 (đktc) dung dịch muối Cơ cạn dung dịch thu 5,06 gam muối Giá trị V lít A 0,224 B 0,448 C 1,344 D 0,67 Hướng dẫn giải: 2RCOOH Na 2CO3 2RCOONa CO H 2O a mol a mol 0,5a mol m = (23 - 1)a = 5,06 – 3,74 a = 0,06 mol VCO2 = 0,06 0,5 22,4 = 0,672 lít Đáp án D Ví dụ : Cho 2,02 gam hỗn hợp hai ancol đơn chức, đồng đẳng tác dụng vừa đủ với Na 3,12 gam muối khan Công thức phân tử hai ancol : A CH3OH, C2H5OH B C2H5OH, C3H7OH C C3H7OH, C4H9OH D C4H9OH, C5H11OH Hướng dẫn giải: ROH Na RONa H a (mol) a (mol) m = 22a = 3,12 – 2,02 a = 0,05 mol M 2r ỵu M R + 17 = 2,02 = 40,4 15 < M R = 23,4 < 29 0,05 rượu là: CH3OH C2H5OH đáp án A Dạng 3: Bài toán nhiệt luyện Oxit (X) + CO (hoặc H2) rắn (Y) + CO2 (hoặc H2O) Ta thấy: dù không xác định Y gồm chất ta ln có oxi bị tách khỏi oxit thêm vào CO (hoặc H2) tạo CO2 H2O m = m X - m Y = m O n[O] = m = n CO(p/ øng) = n CO2 16 (hc = n H (p/ øng) = n H2O ) Dạng 4: Bài toán chuyển oxit thành muối MxOy MxCl2y (cứ mol O-2 thay mol Cl) MxOy Mx(SO4)y (cứ mol O-2 thay mol SO42) * Chú ý: Các điều kim loại không thay đổi hóa trị Ví dụ : Trung hồ 5,48 gam hỗn hợp X gồm axit axetic, phenol axit benzoic cần dùng 600ml dung dịch NaOH 0,10M Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu hỗn hợp chất rắn khan có khối lượng là: A 8,64 gam B 6,84 gam C 4,90 gam D 6,80 gam Hướng dẫn giải: Ta có: n NaOH = 0,06 (mol) 18 Hỗn hợp X + NaOH Muối + H2O, nguyên tử H nhóm – OH – COOH thay nguyên tử Na Độ tăng khối lượng = 22 0,06 = 1,32 gam Khối lượng muối = 5,48 + 1,32 = 6,80gam Đáp án D 1) Khi oxi hố hồn tồn 2,2 gam anđehit đơn chức thu gam axit tương ứng Công thức anđehit A HCHO B C2H3CHO C C2H5CHO D CH3CHO 2).xi hoá m gam X gồm CH3CHO, C2H3CHO, C2H5CHO oxi có xúc tác, sản phẩm thu sau phản ứng gồm axit có khối lượng (m + 3,2) gam Cho m gam X tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3/NH3 thu x gam kết tủa Giá trị x A 10,8 gam B 21,6 gam C 32,4 gam D 43,2 gam 3).ho 5,90 gam amin đơn chức X tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl sau phản ứng xảy hoàn toàn thu dung dịch Y Làm bay dung dịch Y 9,55 gam muối khan Số công thức cấu tạo ứng với công thức phân tử X A B C D 4).rong phân tử amino axit X có nhóm amino nhóm cacboxyl Cho 15,0 gam X tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu 19,4 gam muối khan Công thức X A H2NC3H6COOH B H2NCH2COOH C H2NC2H4COOH D H2NC4H8COOH 5) Đốt cháy hoàn toàn 4,40 gam chất hữu X đơn chức thu sản phẩm cháy gồm 4,48 lít CO2 (đktc) 3,60 gam H2O Nếu cho 4,40 gam X tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ đến phản ứng hoàn toàn 4,80 gam muối axit hữu Y chất hữu Z Tên X A etyl propionat B metyl propionat C isopropyl axetat D etyl axetat 6) Hỗn hợp X gồm HCOOH CH3COOH (tỉ lệ mol 1:1) Lấy 5,30 gam hỗn hợp X tác dụng với 5,75 gam C2H5OH (xúc tác H2SO4 đặc) thu m gam este (hiệu suất phản ứng este hoá 80%) Giá trị m là: A 10,12 gam B 6,48 gam C 16,20 gam D 8,10 gam E QUY ĐỔI HỖN HỢP NHIỀU CHẤT VỀ SỐ LƯỢNG CHẤT ÍT HƠN I Nội dung phương pháp Một số tốn hóa học giải nhanh phương pháp bảo toàn electron, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng song phương pháp quy đổi tìm đáp số nhanh gọn phương pháp tương đối ưu việt, vận dụng vào tập trắc nghiệm để phân loại học sinh Các ý áp dụng phương pháp quy đổi: Khi quy đổi hỗn hợp nhiều chất (hỗn hợp X từ ba chất trở lên) thành hỗn hợp hai chất hay chất ta phải bảo toàn số mol nguyên tố bảo tồn khối lượng hỗn hợp 19 Có thể quy đổi hỗn hợp X cặp chất nào, chí quy đổi chất Tuy nhiên ta nên chọn cặp chất đơn giản có phản ứng oxi hóa khử để đơn giản việc tính tốn Trong q trình tính tốn theo phương pháp quy đổi ta gặp số âm bù trừ khối lượng chất hỗn hợp Trong trường hợp ta tính tốn bình thường kết cuối thỏa mãn Khi quy đổi hỗn hợp X chất FexOy oxit FexOy tìm oxit giả định khơng có thực TIỂU KẾT CHƯƠNG Để phát triển lực tư cho HS đưa số biện pháp để rèn óc quan sát cho học sinh (7 ví dụ), khẳng định mối quan hệ biện chứng quan sát tư duy, quan sát sở cho loại tư Nghiên cứu số biện pháp để rèn thao tác tư cho học sinh Nghiên cứu lực tư độc lập, Một số biện pháp nhằm rèn lực tư độc lập (5 ví dụ) Một số biện pháp rèn luyện lực tư linh hoạt, sáng tạo cho HS thông qua phương pháp giải BTHH: - Phương pháp BTNT 10 ví dụ - Phương pháp BTE ví dụ - Phương pháp BTKL ví dụ - Phương pháp TGKL ví dụ - Phương pháp QĐ ví dụ Chỉ có người sử dụng làm cho BTHH thật có ý nghĩa, tập hay sử dụng khơng chưa có tác dụng tích cực Suy cho cần phải làm để HS tự tìm cách giải tốn cách nhanh nhất, tự tìm hay tốn, lúc tư HS trở lên mềm dẻo linh hoạt hơn, óc thông minh, sáng tạo bồi dưỡng phát triển CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm - Đánh giá hiệu nội dung mang biện pháp mang tính phương pháp luận đề xuất, hệ thống PPG-BTHH, thông qua q trình luận giải ví dụ mà phát triển tư cho học sinh - Đối chiếu kết lớp thực nghiệm với kết lớp đối chứng để đánh giá khả áp dụng biệt pháp đề xuất 3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm - Kiểm tra đánh giá nội dung biện pháp đề xuất nhằm phát triển lực tư rèn trí thơng minh, sáng tạo cho học sinh - Xử lí, phân tích kết TNSP để rút kết luận cần thiết 3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 3.3.1 Kế hoạch 20