SKKN 2010 1 Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập Tự do Hạnh phúc o0o đề tài Hình thành phơng pháp SUM trong giải bài tập hóa học Họ và tên: Hoàng Xuân Hiến Trờng: THCS Phù Cừ PGD & ĐT: Huyện Phù Cừ SKKN 2010 2 Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập Tự do Hạnh phúc o0o đề tài Hình thành phơng pháp SUM trong giải bài tập hóa học Họ và tên: Hoàng Xuân Hiến Trờng: THCS Phù Cừ PGD & ĐT: Huyện Phù Cừ Xếp loại: A. Cấp trờng: B. Cấp huyện: C. Cấp tỉnh: SKKN 2010 3 Mục Lục Nội dung Trang Lí do chọn đề tài 4 5 Mục đích đề tài 6 Đối tợng và phạm vi nghiên cứu 7 Phơng pháp nghiên cứu 8 Lập hệ số tổng quát cho các PTHH nhiều tỉ lệ hệ số 9 13 áp dụng PTHH nhiều tỉ lệ hệ số vào việc hình thành phơng pháp giải bài tập hóa học (Phơng pháp SUM) 14 - 19 Kết quả 20 21 Hạn chế 22 Bài học kinh nghiệm 23 Đề xuất 23 Kết luận 24 Phụ lục 26 SKKN 2010 4 Hình thành phơng pháp SUM trong giải bài tập hóa học I. Đặt vấn đề A. Lí do chọn đề tài Hiện nay đã có rất nhiều phơng pháp giải bài tập khác nhau (khoảng 16 phơng pháp). Tuy nhiên, mỗi phơng pháp trên lại phù hợp cho từng dạng bài tập khác nhau, giúp học sinh phản ứng một cách mau lẹ trớc yêu cầu của đề bài; trong từng bài tập cụ thể lại cần khả năng phán đoán và t duy nhanh của học sinh. Ngày nay môn học có nhiều biến chuyển về kiến thức và cả phơng pháp, đặc biệt là các vấn đề liên quan tới các lớp chất lợng cao và bồi dỡng học sinh giỏi. Vì vậy nội dung đề tài mạnh dạn đề cập tới một khía cạnh hay và mới, đợc phát sinh trong thực tế giảng dạy: Phơng trình hóa học có nhiều tỉ lệ hệ số và việc vận dụng phơng trình hóa học nhiều tỉ lệ hệ số vào việc giải bài tập hóa học đã hình thành nên một phơng pháp giải bài tập hóa học mới: Phơng pháp SUM! Đề tài là sự phát triển, tiếp nối liền mạch của đề tài Có hay không có phơng trình hóa học nhiều tỉ lệ hệ số?, đã đợc chúng tôi nghiên cứu trong những năm trớc đây (2001 2004). Trong thời gian này (năm học 2002 2003) đề tài đã đợc giải A cấp huyện và giải B cấp tỉnh. Từ việc giải quyết những khúc mắc về phơng tình hóa học nhiều tỉ lệ hệ số, thông qua quá trình trực tiếp giảng dạy và bồi dỡng học sinh giỏi, điều chỉnh, đúc kết và hình thành lên một phơng pháp giải bài tập hóa học mới (Phơng pháp SUM) đảm bảo yêu cầu nhanh, gọn, chính xác phù hợp với dạng bài tập hóa học đặc trng. Xin đa lại một số tình huống để bạn đọc hình dung một cách khái quát về sự tồn tại và phổ biến của dạng phơng trình hóa học nhiều tỉ lệ hệ số thông qua một số ví dụ. SKKN 2010 5 Thông thờng, mỗi phơng trình hóa học chỉ tơng ứng với một tỉ lệ hệ số: Fe + 2HCl FeCl 2 + H 2 Tỉ lệ hệ số: 1 2 1 1 Nhng trên thực tế lại có nhiều trờng hợp đặc biệt. VD 1: Phản ứng H 2 O 2 + O 3 > H 2 O + O 2 có rất nhiều tỉ lệ hệ số phù hợp: H 2 O 2 + O 3 H 2 O + 2O 2 Hoặc 6H 2 O 2 + 4O 3 6H 2 O + 9O 2 Hoặc 5H 2 O 2 + O 3 5H 2 O + 4O 2 Hoặc 10H 2 O 2 + 4O 3 10H 2 O +11O 2 và nhiều nữa. VD 2: Nhà xuất bản Giáo dục 1/1999, Bài tập 14 trang 190, Hóa học nâng cao lớp 10, Ngô Ngọc An. Cân bằng phơng trình: CuFeS 2 + Fe 2 (SO 4 ) 3 + O 2 + H 2 O > CuSO 4 + FeSO 4 + H 2 SO 4 Chúng tôi xin đa ra một số tỉ lệ hệ số phù hợp cho phơng trình trên: 2CuFeS 2 + 2Fe 2 (SO 4 ) 3 + 7O 2 + 2H 2 O 2CuSO 4 + 6FeSO 4 + 2H 2 SO 4 5CuFeS 2 + 8Fe 2 (SO 4 ) 3 + 16O 2 + 8H 2 O 5CuSO 4 + 21FeSO 4 + 8H 2 SO 4 3CuFeS 2 + 8Fe 2 (SO 4 ) 3 + 8O 2 + 8H 2 O 3CuSO 4 + 19FeSO 4 + 8H 2 SO 4 9CuFeS 2 + 2Fe 2 (SO 4 ) 3 + 35O 2 + 2H 2 O 9CuSO 4 + 13FeSO 4 + 2H 2 SO 4 Một điều khẳng định là những phơng trình hóa học đặc biệt nh 2 ví dụ trên là tơng đối phổ biến. Việc nghiên cứu và áp dụng chúng đã hình thành nên phơng pháp giải bài tập hóa học mới (Phơng pháp SUM), hỗ trợ đắc lực cho việc rèn luyện trí thông minh và khả năng t duy nhạy bén của học sinh. SKKN 2010 6 B. Mục đích đề tài Với ý tởng xây dựng một phơng pháp giải bài tập hóa học mới cho một dạng bài tập khá phổ biến: Kiềm tác dụng với oxit axit, chất lỡng tính, muối axit,những dạng bài tập có từ 2 phơng trình hóa học trở lên và có thể viết dới dạng phơng trình hóa học tổng. Cộng 2 hay nhiều phơng trình hóa học sẽ cho phơng trình hóa học tổng có rất nhiều tỉ lệ hệ số phù hợp (nh 2 ví dụ ở phần trên). Với một thời gian hạn hẹp, vì vậy nội dung đề tài đi vào những tiện ích cụ thể của việc xây dựng, vận dụng phơng trình hóa học nhiều tỉ lệ hệ số phục vụ cho công tác học tập, giảng dạy và bồi dỡng học sinh giỏi môn Hoá học. Những nội dung cơ bản: 1. Lập hệ số tổng quát cho các phơng trình hóa học nhiều tỉ lệ hệ số 2. áp dụng hình thành phơng pháp SUM. Đề tài đợc trình bày dới dạng: 1. Bản in vi tính. SKKN 2010 7 C. Đối tợng và phạm vi nghiên cứu Đối tợng trực tiếp trong quá trình nghiên cứu là các em học sinh khá, giỏi ở các khối lớp 9 trờng THCS Phù Cừ và đội tuyển học sinh giỏi dự thi cấp huyện, cấp tỉnh môn Hóa trong nhiều năm. Nội dung chính của đề tài cũng đợc gửi tới rất nhiều đồng nghiệp cùng chuyên môn ở nhiều trờng tại 10 huyện, thành phố trong tỉnh. Thông qua các đồng nghiệp mà nội dung đề tài đã đợc triển khai tới các đối tợng học sinh khá, giỏi và đặc biệt là đội tuyển hóa dự thi các cấp tại nhiều trờng trong tỉnh. Từ đó thu nhận đợc nhiều những phản ánh, góp ý có giá trị thực tiễn và mang đậm tính khách quan. Thông qua các diễn đàn hóa học trên mạng Internet, nội dung đề tài cũng nhận đợc sự qua tâm download của nhiều đồng nghiệp và các em học sinh (trên th viện t liệu của trang web http://violet.vn/main , tính đến cuối tháng 4/2010 sau hơn 2 tháng upload đã có 101 thành viên download tham khảo). Hy vọng trong thời gian tới có thể đa toppic chng cầu sự góp ý của đồng nghiệp cùng chuyên môn trên các diễn đàn hóa học. Mặt khác nội dung nghiên cứu của đề tài còn có ý nghĩa nâng cao kiến thức, kỹ năng giải bài tập hóa học và phơng pháp bồi dỡng học sinh giỏi cho các giáo viên dạy hóa trong tỉnh thông qua các đợt báo cáo các chuyên đề đổi mới phơng pháp dạy học hóa học trong các năm vừa qua. SKKN 2010 8 D. Phơng pháp nghiên cứu Việc nghiên cứu, tập hợp các dạng bài tập hóa học liên quan từ đó vận dụng hình thành và vận dụng phơng pháp SUM áp dụng cho phơng trình hóa học nhiều tỉ lệ hệ số đòi hỏi nhiều thời gian, nhiều phơng pháp khác nhau vì vậy việc nghiên cứu phải đợc tiến hành đồng thời theo nhiều hớng: 1. Trực tiếp Đó là quá trình tích luỹ kiến thức, kinh nghiệm, kỹ năng giải bài tập hóa học thông qua nhiều phơng pháp khác nhau, từ đó tìm ra những u và nhợc điểm của từng phơng pháp (tất nhiên mỗi phơng pháp thờng chỉ áp dụng tốt nhất cho một dạng bài tập nhất định). Tất cả những công việc này giúp cho quá trình xây dựng, hình thành lên một phơng pháp giải bài tập hóa học mới một cách thuận lợi. Sử dụng các hình thức giao bài tập, thảo luận, vấn đáp, phỏng vấn đối với các đối tợng nghiên cứu trực tiếp là các em học sinh khá, giỏi, học sinh trong đội tuyển Hóa trờng THCS Phù Cừ. Từ đó có những điều chỉnh, phát triển sự vận dụng phơng pháp SUM trong các bài tập hóa học nâng cao. Kết hợp sử dụng phơng pháp so sánh giữa các nhóm, các lớp trớc và sau khi triển khai phơng pháp mới, từ đó tổng hợp các kết quả thu đợc. 2. Gián tiếp Đó là quá trình trao đổi với bạn bè đồng nghiệp cùng chuyên môn trong huyện và trong tỉnh, từ đó nhờ các đồng nghiệp có độ tin cậy cao áp dụng tại các trờng bạn. Thông qua đó thu thập ý kiến góp ý xây dựng của các đồng nghiệp và của các em học sinh trong một phạm vi tơng đối rộng. SKKN 2010 9 II. nộI DUNG Phần 1 LậP Hệ Số TổNG QUáT CHO CáC PTHH NHIềU Tỉ Lệ Hệ Số Để hoàn thành mục đích thứ nhất của đề tài thông qua lần lợt các ví dụ sau dựa trên phơng pháp cân bằng đại số. Ví dụ 1: Xác lập hệ số tổng quát cho PTHH H 2 O 2 + O 3 > H 2 O + O 2 Bớc 1: Đặt hệ số: aH 2 O 2 + bO 3 > cH 2 O + dO 2 Bớc 2: Lập hệ pt dựa trên sự bảo toàn số nguyên tử của mỗi nguyên tố. H: (1) O: (2) Thay (1) vào (2) ta đợc 2a + 3b = a + 2d ệ 3 2 ab d + = Hệ số tổng quát là: aH 2 O 2 + bO 3 > aH 2 O + 3 2 ab + O 2 với điều kiện (a, b > 0) Ví dụ 2: Xác lập hệ số tổng quát cho PTHH CuFeS 2 + Fe 2 (SO 4 ) 3 + O 2 + H 2 O > CuSO 4 + FeSO 4 + H 2 SO 4 Bớc 1: Đặt hệ số: aCuFeS 2 + bFe 2 (SO 4 ) 3 + cO 2 + dH 2 O > gCuSO 4 + kFeSO 4 + yH 2 SO 4 Bớc 2: Lập hệ pt: Cu: Fe: S: O: H: Thế (1) và (2) vào (3) ta đợc: 2a + 3b = a+ a + 2b + y ệ y = b = d Thế g = a; k = a + 2b; d = y = b vào (4) ta đợc: 12b + 2c + b = 4a + 4a + 8b + 4b ệ c = 8 2 ab Hệ số tổng quát của PTHH trên là: 23 2 ac abcd = +=+ (1) 2(2) 23 (3) 12 2 4 4 4 (4) (5) ag abk abgky bcd gky dy = += +=++ ++= ++ = SKKN 2010 10 aCuFeS 2 + bFe 2 (SO 4 ) 3 + (4 ) 2 b a O 2 + bH 2 O > aCuSO 4 + (a + 2b)FeSO 4 + bH 2 SO 4 Điều kiện: ,0 4/20 ab ab > > => ,0 8 ab ba > < Những dạng bài tập liên quan tới PTHH nhiều tỉ lệ hệ số: 1. Oxit axit tác dụng với kiềm Ví dụ 3: Hãy biện luận sản phẩm tạo thành khi cho CO 2 sục vào dung dịch NaOH. Đối tợng học sinh khá, giỏi đều dễ dàng biện luận đợc: TH 1: Nếu NaOH d 2 1 2 CO NaOH n n thì sản phẩm chỉ có Na 2 CO 3 PTHH: CO 2 + 2NaOH Na 2 CO 3 + H 2 O TH 2: Nếu CO 2 d 2 1 CO NaOH n n thì sản phẩm chỉ có NaHCO 3 PTHH: CO 2 + NaOH NaHCO 3 TH 3: Nếu 2 1 1 2 CO NaOH n n << thì sản phẩm có cả 2 muối: PTHH: CO 2 + 2NaOH Na 2 CO 3 + H 2 O CO 2 + NaOH NaHCO 3 Trong quá trình học, học sinh phải nắm vững lí luận của 3 trờng hợp trên. Tuy nhiên sẽ có câu hỏi đợc đặt ra, trong trờng hợp 3, khi biết tỷ lệ 2 1 1 2 CO NaOH n n << thì sản phẩm thu đợc sẽ gồm cả hai muối. Vậy trong trờng hợp này có thể viết dới dạng phản ứng tổng không? aCO 2 + bNaOH cNa 2 CO 3 + dNaHCO 3 + gH 2 O Trong quá trình giải bài tập, hoàn toàn có thể áp dụng phản ứng dạng tổng hoặc dạng sơ đồ để tính sự biến đổi số mol. Tuy nhiên phơng trình phản ứng trên lại có rất nhiều tỉ lệ hệ số phù hợp, phụ thuộc vào tỉ lệ số mol CO 2 và NaOH. Điều đó nhiều khi dẫn đến sai lầm của học sinh trong quá trình giải bài tập. Xin đa một số tỉ lệ hệ số phù hợp: 2CO 2 + 3NaOH Na 2 CO 3 + NaHCO 3 + H 2 O (1) Hoặc: 4CO 2 + 7NaOH 3Na 2 CO 3 + NaHCO 3 + 3H 2 O (2) Hoặc: 5CO 2 + 6NaOH Na 2 CO 3 + 4NaHCO 3 + H 2 O (3) Vậy hệ số tổng quát cho phản ứng trên? Học sinh dễ dàng thành lập đợc hệ số tổng quát theo phơng pháp Cân bằng đại số. aCO 2 + bNaOH (b a)Na 2 CO 3 + (2a b)NaHCO 3 + (b a)H 2 O [...]... hình thành và vận dụng phơng trình hóa học nhiều tỉ lệ hệ số vào việc giải quyết các dạng bài tập hóa học đặc trng, từ đó xây dựng, hình thành phơng pháp SUM trong giải bài tập hóa học đã giúp mỗi giáo viên hình thành thêm những kiến thức, kĩ năng giải bài tập hóa học Từ những trau dồi về mặt kiến thức đã giúp tạo ra những kinh nghiệm và phơng pháp dạy học và phơng pháp bồi dỡng học sinh giỏi hóa học, ... pháp dạy học và bồi dỡng học sinh giỏi hoá học Việc thực thi đề tài phụ thuộc vào rất nhiều các yếu tố nh kiến thức hóa học của giáo viên và học sinh Việc khai thác, ứng dụng phơng pháp SUM giúp cho giáo viên và học sinh có thêm những cái nhìn mới về phơng pháp giải bài tập hóa học Với xu hớng thi đại học tới đây, khi những phơng pháp giải bài tập hóa học một cách nhanh chóng dần đợc đa vào trờng học. .. cho các PTHH nhiều hệ số, từ đó mở ra một phơng pháp giải bài tập hóa học mới (Phơng pháp SUM) , góp phần bổ sung vào hệ thống các phơng pháp giải bài tập hóa học, mang lại những điều bất ngờ và thú vị SKKN 2010 13 Phần 2: BàI TậP áP DụNG PTHH NHIềU Tỉ Lệ Hệ Số VàO VIệC hình THàNH PHƯƠNG PHáP GIảI BàI TậP HóA HọC (PHƯƠNG PHáP SUM) Bài tập 1: Hãy cho biết muối nào đợc tạo thành và khối lợng là bao nhiêu... nội dung giải đề tài tới học sinh dới dạng các bài tập nghiên cứu, đã mang lại sự hào hứng trong học tập bộ môn, điều đó cũng đợc thể hiện thông qua kết quả học tập ở hai khối 8 và 9 trờng THCS Phù Cừ trong nhiều năm trở lại đây: Chất lợng học sinh học bộ môn đợc nâng cao, các em có hứng thú học tập bộ môn, đặc biệt là chất lợng đội tuyển Hoá dự thi cấp huyện và cấp tỉnh Năm học 2006 - 2007 2007 - 2008... bén (khuyến khích các em học tốt các môn bổ trợ, đặc biệt là môn Toán) 2 Cần trang bị cho học sinh những kiến thức hóa học cơ bản và nâng cao ở một mức độ nhất định (phản ứng tổng, các chuyên đề oxit axit, chất lỡng tính tác dụng với kiềm, ) 3 Giáo viên và học sinh cần kiên trì và làm từng bớc 4 Có thể dùng phơng pháp SUM nh một phơng pháp tham khảo (đã hớng dẫn học sinh các cách giải bài tập cơ bản,... với học sinh Các em có thêm một phơng pháp giải bài tập hóa học mới, có thể áp dụng một cách thuần thục và nhanh chóng cho ra kết quả (điều này rất phù hợp với học sinh giỏi và hình thức thi trắc nghiệm) Ngoài ra việc định hớng, khéo léo đa các em tham gia vào các tình huống nghiên cứu hình thành phơng pháp, sẽ giúp các em rèn luyện trí thông minh, sự tự tin, lòng hăng say học tập và nghiên cứu môn học. .. dung kiến thức cũng nh là phơng pháp - Su tập và hệ thống các dạng bài tập để làm phong phú hơn phạm vị ảnh hởng của phơng pháp SUM - Có hình thức chuyển đổi phù hợp để giúp học sinh trung bình có khả năng tiếp thu và vận dụng SKKN 2010 22 V Bài học kinh nghiệm Để khai thác tốt phơng pháp SUM cho công tác giảng dạy vầ bồi dỡng học sinh giỏi thì cần lu ý một số điểm sau: 1 Học sinh cần trang bị cho mình... Dựa vào phơng pháp Cân bằng đại số, ta có thể lập đợc PTHH với hệ số tổng quát Đi tìm hiểu và nghiên cứu sâu nội dung trên, giúp giáo viên, học sinh có thêm cái nhìn mới về PTHH, đồng thời sẽ bổ sung thêm một phơng pháp giải bài tập hóa học mới liên quan tới các PTHH trên, góp phần làm tăng t duy và phản ứng nhanh nhạy của học sinh trong quá trình làm bài tập hóa học Trên cơ sở nghiên cứu, thành lập hệ... thông qua việc đúc rút và hình thành các kinh nghiệm thực tiễn khi áp dụng nội dung đề tài * Đề nghị lãnh đạo các nhà trờng và Phòng Giáo dục triển khai nhiều hơn các buổi chuyên đề (kỹ năng giải bài tập hóa học) cho đông đảo đội ngũ giáo viên * Có hình thức động viên, khuyến khích và khen thởng những giáo viên có thành tích trong việc nghiên cứu khoa học áp dụng vào giảng dạy SKKN 2010 24 VII Kết luận... những kiến thức hóa học nâng cao vì vậy mà trong quá trình làm và triển khai gặp không ít khó khăn Khi triển khai cũng gặp những hạn chế nhất định 1 Có nhiều kiến thức đòi hỏi khả năng suy luận rất cao của học sinh, tuy nhiên trở ngại lớn nhất là nhiều học sinh kiến thức và kỹ năng toán học không theo kịp (nhất là việc dùng kỹ năng toán học để thiết lập hệ số tổng quát cho phơng trình hóa học) 2 Phạm vi . luật hình thành và vận dụng phơng trình hóa học nhiều tỉ lệ hệ số vào việc giải quyết các dạng bài tập hóa học đặc trng, từ đó xây dựng, hình thành phơng pháp SUM trong giải bài tập hóa học. tình hóa học nhiều tỉ lệ hệ số, thông qua quá trình trực tiếp giảng dạy và bồi dỡng học sinh giỏi, điều chỉnh, đúc kết và hình thành lên một phơng pháp giải bài tập hóa học mới (Phơng pháp SUM) . số và việc vận dụng phơng trình hóa học nhiều tỉ lệ hệ số vào việc giải bài tập hóa học đã hình thành nên một phơng pháp giải bài tập hóa học mới: Phơng pháp SUM! Đề tài là sự phát triển,