sở GD- đt hà nội trờng thpt Việt nam- ba lan Sáng kiến kinh nghiệm áp dụng định luật bảo toàn electron để giải bài tập hoá học ChƯơng Nitơ-phốt pho Ngời thực hiện: Nguyễn thu hằng Môn: hoá đơn vị: trờng thpt Việt nam- ba lan năm học 2009 - 2010 Mở đầu I . Lý do chọn đề tài. Cải tiến nội dung và phơng pháp dạy học nhằm nâng cao chất lợng của quá trình dạy học là nhiệm vụ thờng xuyên và lâu dài của nghành giáo dục . Hoá học là môn khoa học vừa lý thuyết ,vừa thực nghiệm , do đó muốn nâng cao kết quả của quá trình dạy học hoá học ngời ta cho rằng. Một học sinh hiếu học là học sinh sau khi học bài xong, cha vừa lòng với những hiểu biết của mình và chỉ yên tâm khi đã tự mình giải đ- ợc các bài tập ,vận dụng kiến thức đã học dể giải bài tập. Bài tập hoá học có tác dụng rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức ,đào sâu và mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động , phong phú .Qua đó ôn tập củng cố hệ thống hoá kiến thức một cách thuận lợi nhất ,rèn luyện kĩ năng giải bài tập , phát triển năng lực nhận thức ,năng lực hành động ,rèn trí thông minh ,sáng tạo cho học sinh ,nâng cao hứng thú học tập bộ môn .Có thể nói rằng bài tập hoá học vừa là mục đích ,vừa là nội dung ,lại vừa là phơng pháp dạy học rất có hiệu quả . Bài tập còn là con đờng đầu tiên để áp dụng chính xác kiến thức khoa học vào cuộc sống. Song thực tế cho thấy nhiều học sinh phổ thông rất sợ giải bài tập hoá học hoặc còn rất lúng túng trong việc xác định các dạng toán , do đó gặp nhiều khó khăn trong việc giải bài tập . Hơn nữa số tiết bài tập hoá học ở trên lớp lại rất ít, nên việc củng cố, đào sâu và vận dụng kiến thức hoá học còn hạn chế. Trớc tình trạng đó là một giáo viên chuyên ngành hoá, trong quá trình giảng dạy, tôi thờng xuyên hệ thống -phân dạng các bài tập cho học sinh ,góp phần nâng cao khả năng giải bài tập của học sinh ,phục vụ kiến thức cho học sinh ôn thi vào các trờng đại học và cao đẳng . Thực tế một bài tập có thể có nhiều cách khác nhau: có cách giải thông thờng theo các bớc quen thuộc, nhng cũng có cách giải độc đáo ,thông minh ,rất ngắn gọn mà lại chính xác chẳng hạn nh " Phơng pháp bảo toàn electron ". Nguyên tắc của phơng pháp này là : " Khi có nhiều chất oxi hoá ,chất khử trong một hỗn hợp phản ứng ( nhiều phản ứng hoặc phản ứng qua nhiều giai đoạn) thì tổng số electron mà các chất khử cho 2 phải bằng tổng số elctron mà chất oxi hoá nhận ". Ta chỉ cần nhận định đúng trạng thái đầu và trạng thái cuối của chất oxi hoá và chất khử thậm chí không cần quan tâm đến việc cân bằng các phơng trình phản ứng .Phơng pháp này đặc biết lý thú với các bài toán phải biện luận nhiều trờng hợp có thể xảy ra các bài toán hỗn hợp . Tuy nhiên ph- ơng pháp này chỉ áp dụng cho hệ phơng trình phản ứng oxi hoá khử và thờng dùng giải bài toán vô cơ . Với mục đích trên tôi đã nghiên cứu và hệ thống các bài tập : "áp dụng định luật bảo toàn eletron để giải các bài toán hoá học vô cơ" . Sau đây tôi xin trình bày kinh nghiệm của mình . II. Mục đích nghiên cứu. Thăm dò khả năng và năng lực riêng của học sinh khi tiếp xúc với một phơng pháp giải toán mới . Sử dụng hệ quả của định luật bảo toàn điện tích để giải nhanh bài toán hoá học . Phân loại và tuyển chọn một số bài tập ,một số đề tuyển sinh vào các trờng đại học,cao đẳng để học sinh luyện thi đại học Rèn trí thông minh ,phát huy tính tích cực , chủ động ,sáng tạo của học sinh ,tạo ra hứng thú học tập bộ môn hoá học của học sinh phổ thông . III. Đối t ợng và phạm vi nghiên cứu. Hệ thống các bài tập hoá học vô vơ ở chơng trình hoá học THPT . IV. Nhiệm vụ nghiên cứu. Nghiên cứu cơ sở lí luận về bài tập hoá học và thực trạng của việc giải bài tập hoá học của học sinh phổ thông hiện nay . Nghiên cứu lý thuyết về định luật bảo toàn điện tích , phản ứng oxi hoá khử Soạn và giải các bài tập vô cơ : Theo phơng pháp bảo toàn electron . 3 Thực nghiệm đánh giá việc áp dụng phơng pháp bảo toàn electron. V. Ph ơng pháp nghiên cứu. 1. Nghiên cứu lý thuyết Nghiên cứu SGK ,sách bài tập hoá học phổ thông , các nội dung lí thuyết về bài tập hoá học , định luật bảo toàn điện tích làm cơ sở . 2. Tổng kết kinh nghiệm và thủ thuật giải bài tập hoá học . 3. Trao đổi ,trò chuyện với đồng nghiệp , học sinh trong quá trình nghiên cứu VI. Giả thuyết khoa học. Nếu sử dụng thành thạo phơng pháp này thì sẽ giúp hoc sinh giải nhanh một số bài toán hoá học vô cơ mà không phải lập hệ phơng trình đại số hay biện luận nhiều trờng hợp . 4 Nội dung Ch ơng I: cơ sở phơng pháp bảo toàn electron 1. Định luật bảo toàn điện tích. Định luật bảo toàn địên tích là thớc đo đúng đắn của nhiều định luật vật lý ,hoá học có liên quan đến điện tích .ở đây ta chỉ xét một số hệ quả của định luật phổ biến trên vào bài toán hoá học. 2. Các hệ quả và áp dụng. *Hệ quả 1: "Điện tích luôn xuất hiện hoặc mất đi từng cặp có giá trị trái dấu nhau " Ví dụ 1 : Na 2 SO 4 tan vào nớc sẽ bị điện li và xuất hiện K + và Cl - Na 2 SO 4 2Na + + SO 4 2- Ví dụ 2 : Mg 2+ cùng mất đi đồng thời với 2OH - theo phản ứng : ( ) 2 2 Mg 2OH Mg OH + + Mg 2+ có hai điện tích +2e. 2OH - có điện tích -2e. Còn Mg(OH) 2 thì không mang điện *Hệ quả 2 : " Trong phản ứng oxi hoá khử ,nếu chất khử phóng ra bao nhiêu mol electron thì chất oxi hoá thu vào bấy nhiêu mol electron " Ta đã vận dụng hệ quả trên để cân bằng phản ứng oxi hoá khử .Và nhiều trờng hợp chỉ cần vần dụng hệ quả trên là có thể giải đợc bài toán mà không cần phải viết và cân bằng phơng trình phản ứng . Ví dụ 3 : Cho 1,92 gam Cu tan vừa đủ trong dung dịch HNO 3 loãng ,nóng ta thu đợc V lít khí NO (đktc) .Tính V và khối lợng HNO 3 nguyên chất đã tham gia phản ứng . Bài giải n Cu = 64 92,1 = 0,03 (mol). 5 Ta có các quá trình trao đổi electron : Quá trình nhờng e: Quá trình nhận e : 2 Cu Cu 2e + + 5 2 N 3e N + + + số mol electron cho = số mol electron nhận Hay : 0,06 = 3x suy ra : x = 0,02 (mol) . Thể tích khí NO thoát ra ở đktc là : V NO = 0,02 x 22,4 = 0,448 (lit) Từ (1) suy ra trong dung dịch xuất hiện 0,03 mol Cu 2+ nên theo định luật bảo toàn điện tích phải có 0,06 mol NO 3 - tham gia tạo muối Vậy phản ứng trên có 0,02 mol NO 3 - tham gia phản ứng oxi hoá khử và 0,06 mol NO 3 - tham gia phản ứng trung hoà ( Làm môi trờng ) Tổng số mol NO 3 - = Tổng số mol HNO 3 = 0,08 mol suy ra : khối lợng HNO 3 = 0,08 x 63 = 5,04 (g) . * Hệ quả 3 : "Một hỗn hợp gồm nhiều kim loại có hoá trị không đổi và khối lợng cho trớc sẽ phóng ra bao nhiêu mol electron không đổi cho bất kì gốc phi kim nào " Ví dụ 4 : Lấy 7,78 gam hỗn hợp A gồm hai kim loại hoạt động (X,Y) có hoá trị không đổi chia thành 2 phần bằng nhau: Phần 1: Nung trong oxi d để oxi hoá hoàn toàn ta thu đợc 4,74 gam hỗn hợp 2 oxit. Phần 2:Hoà tan hoàn toàn trong dung dịch hỗn hợp HCl và H 2 SO 4 loãng . Tính thể tích khí H 2 thu đợc ở đktc Bài giải Số mol oxi nguyên tử kết hợp với 2 78,7 = 3,94 gam hỗn hợp hai kim loại: 16 94,374,4 = 0,05 mol oxi nguyên tử Trong quá trình tạo oxit ,oxi đã thu electron của kim loại nh sau: O + 2e O 2- (1) 6 ( mol) : 0,05 0,1 0,05 Theo (1) thì 0,05 mol O đã thu đợc 0,1 mol electron do 3,94 g hỗn hợp 2 kim loại phóng ra .Khi 3,94 g hỗn hợp 2 kim loại khử H + của dung dịch axit cũng phóng ra 0,1 mol electron . Vậy H + sẽ thu 0,1 mol electron theo bán phản ứng : 2H + + 2e H 2 (2) (mol) : 0,1 0,05 Vậy thể tích khí H 2 thoát ra là :V = 0,05. 22,4 = 1,12 lít. 7 Ch ơng II : Hệ thống bài tập hoá học giải theo phơng pháp bảo toàn electron Loại 1 : Phản ứng của kim loại với axít . Bài 1: Cho m g Zn vào dung dịch HNO 3 thấy có 4,48 lít hỗn hợp khí NO và NO 2 có tỉ lệ số mol là 1/1 ở đktc. Tính m? Bài giải a. Phơng trình phản ứng: Zn + 4 HNO 3 = Zn(NO 3 ) 3 + 2NO 2 + 2H 2 O (1) 3Zn + 8 HNO 3 = 3 Zn(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O (2) Ta có n hỗn hợp = 4,22 48,4 = 0,2 mol n 2 0,2 0,1 2 NO NO n n= = = mol Ta có các quá trình trao đổi electron : Quá trình nhờng e: Quá trình nhận e : 2 Zn 2eZn + + 5 4 5 2 N 1e N N 3e N + + + + + + Số mol electron N 5+ nhận là : 3*0,1+0,1=0,4 mol Số mol Zn = 0,4 0,2 2 mol= m=65*0,2=13 gam Bài 2: Cho 6,3 g hỗn hợp Al ,Mg vào 500 ml dung dịch HNO 3 ( loãng ) 2M thấy có 4,48 lít khí NO , (duy nhất ) ở đktc và thu đợc dung dịch A 1. Chứng minh rằng trong dung dịch còn d axít . 2. Tính nồng độ các chất trong dung dịch A . Bài giải a. Phơng trình phản ứng: Al + 4 HNO 3 = Al(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O (1) 3Mg + 8HNO 3 = 3 Mg(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O (2) 8 Ta có n NO = 4,22 48,4 = 0,2 mol n 3 HNO = 0,5 .2 = 1 mol Ta có các quá trình trao đổi electron : Quá trình nhờng e: Quá trình nhận e : 2 3 Mg 2e Al Al 3e Mg + + + + 5 2 N 3e N + + + Số mol electron N 5+ nhận là : 3*0,2 =0,6 mol Kim loại cho bao nhiêu electron thì nhận về bấy nhiêu gốc 3 NO Số mol HNO 3 tham ra phản ứng là: 0,2+0,6=0,8<1 Vậy axit d. b/Tính số mol Al ,Mg Gọi số mol Al ,Mg lần lợt bằng a,b mol. Ta có phơng trình : ( ) ( ) 27a 24b 6,3 g 3a 2b 0,6 mol + = + = a 0,1mol b 0,15mol = = Dung dịch A có : Mg(NO) 2 0,15 mol HNO 3 d 0,2 mol Al(NO 3 ) 3 0,1 mol [Al(NO 3 ) 3 ] = 5,0 1,0 = 0,2 (M) [HNO 3 ] = 5,0 2,0 = 0,4 (M) [Mg(NO 3 ) 2 ] = 0,15 0,3 0,5 = (M) Bài 3: Hoà tan 2,88 gam hỗn hợp Fe , Mg bằng dung dịch HNO 3 loãng d thu đợc 0,9856 lít hỗn hợp khí NO , N 2 ( ở 27,3 0 c , 1 at ) có tỉ khối so với H 2 bằng 14,75 1. Viết các phơng trình phản ứng có thể xảy ra 2. Tính khối lợng mỗi kim loại trong hỗn hợp Bài giải 9 1. Phơng trình phản ứng: 3Mg + 8 HNO 3 = 3 Mg(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O 5Mg + 12HNO 3 = 5Mg(NO 3 ) 2 + N 2 + 6 H 2 O Fe + 4HNO 3 = Fe(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O 2.Tính khối lợng mỗi kim loại trong hỗn hợp. Đặt số mol NO, N 2 lần lợt là a,b mol Ta có hệ phơng trình : 30 28 14,72.2 a b 0,04 a b a b + = + + = Ta đợc a= n NO = 0,03 mol ; b = n N 2 = 0,01 mol Ta có các quá trình trao đổi electron : Quá trình nhờng e: Quá trình nhận e : 3 2 Fe Fe 3e Mg Mg 2e + + + + 5 2 5 0 N 3e N 2N 10e 2N + + + + + Số mol e do N +5 nhận : 3.n NO + 10 . n N 2 = 3.0,03 + 0,01 .10 = 0,19 mol (I) Gọi số mol Fe , Mg bằng x ,y mol , ta có ssố mol e do Fe ,Mg nhờng : n e = 3x + 2y (II) áp dụng định luật bảo toàn e ta có 3x + 2y = 0,19 (mol) (III) Mặt khác ta có : 56x + 24 y = 2,88 (g ) (IV) Ta có hệ phơng trình : ( ) ( ) 3x 2y 0,19 mol 56x 24y 2,88 g + = + = x 0,03mol y 0,05mol = = Vậy m Fe = 0,03 . 56 = 1,68 (g) m Mg = 0,05 . 24 = 1,2 (g) Bài 4 : Cho 1,35 gam hôn hơp Cu, Mg, Al tác dụng với HNO 3 thu đợc hỗn hợp khí X gồm 0,04 mol NO và 0,01 mol NO 2 . 10 [...]... dẫn giải bài tập theo phơng pháp bảo toàn electron nên các em tiếp thu bài nhanh hơn, kỹ năng giải bài tập nhanh hơn nên tỉ lệ % các bài đạt giỏi, khá cao hơn nhóm 2 Nhờ nắm vững kiến thức về định luật bảo toàn electron và áp dụng định luật một cách thuần thục, sáng tạo, mà hiệu quả học tập và độ khắc sâu kiến thức hơn của học sinh nhóm 1 cao hơn nhóm 2 từ đó tạo hứng thú cho học sinh yêu thích môn Hóa. .. sử dụng định luật bảo toàn electron để giải sẽ có tác dụng to lớn và đặc biệt áp ứng phần nào những khúc mắc của học sinh khi giải đề tuyển sinh vào đại học khối A ,B Do đó là giáo viên chuyên nghành Hoá tôi thấy nên giới thiệu phơng pháp bảo toàn electron một cách hệ thống cho học sinh khi giải bài tập hóa học ,bắt đầu từ lớp 11,rồi sang lớp 12 thì củng cố và nâng cao hơn ,giúp các em nâng cao kiến. .. thích môn Hóa học hơn 18 Kết luận Qua quá trình nghiên cứu đề tài này ,tôi thấy phơng pháp luyện tập thông qua sử dụng bài tập là một trong các phơng pháp quan trọng để nâng cao chất lợng dạy học bộ môn và góp phần nâng cao hứng thú học tập bộ môn Tuy nhiên để rèn luyện tính suy luận củng cố kiến thức về phản ứng hoá học cho học sinh và rèn kĩ năng giải bài tập hoá học , thì việc sử dụng các bài toán có... III : Thực nghiệm s phạm I Mục đích thực nghiệm Đánh giá khả năng giải các bài toán sử dụng phơng pháp bảo toàn electron của học sinh II Phơng pháp thực nghiệm 1.Đối tợng: - Chọn học sinh lớp 11A6 , 11 A7 làm đối tợng thực nghiệm -Chọn 30 học sinh lợc học khá tơng đơng nhau - Chia làm 2 nhóm thực nghiệm 2 Cách tiến hành thực nghiệm : Thực nghiệm theo kiểu đối chứng -Giáo viên hớng dẫn học sinh nhóm... hớng dẫn học sinh nhóm 1 cách giải bài tập theo phơng pháp bảo toàn electron , nhóm 2 không hớng dẫn trớc nh nhóm 1 -Tiến hành thực nghiệm : * Thực nghiệm lần 1 ( kiểm tra khả năng nhận thức ): cho học sinh 2 nhóm làm các bài tập 1 , 2 , 4 Chấm điểm : - Phân loại giỏi ,khá trung bình , kém * Thực nghiệm lần 2 (kiểm tra độ bền kiến thức ): cho học sinh 2 nhóm làm các bài tập còn lại Chấm điểm :- Phân... các em nâng cao kiến thức ,tạo sự say mê trong học tập và có vốn kiến thức để thi đỗ vào các trờng đại học và cao đẳng Trong quá trình nghiên cứu ,vì thời gian có hạn ,nên tôi chỉ nghiên cứu một phần trong các phơng pháp giải bài tập hoá học ,số lợng bài tập vận dụng cha đợc nhiều và không tránh khởi những thiếu sót Tôi rất mong nhận đợc sự đóng góp ý kiến quý báu của các thầy cô giáo và các đồng nghiệp... quang-Nguyễn Cơng-Dơng Xuân Trinh Lý luận dạy học hoá học- NXBGD Hà Nội-1982 2-Nguyễn Cơng-Nguyễn Mạnh Dung-Nguyễn Thị Sửu Phơng pháp dạ hoá học tập 1-NXBGD-2000 3-Nguyễn Cơng-Nguyễn Mạnh Dung-Nguyễn Thị Sửu Phơng pháp dạy hoá học tập 2-NXBGD-2000 4-Quan hán Thành Phân loại và phơng pháp giải toán hoá vô cơ-NXB Trẻ 2000 5-Phạm Đức Bình-Lê Thị Tam-Nguyễn Hùng Phơng Hớng dẫn giải đề thi TSĐH hoá vô cơ theo 16 chủ... 0,19 áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có : 3x + ny = 0,19 (II) Mặt khác theo bài ra ta có : 56x + ny = 3,3 g (III) từ (I) ,(II) ,(III) ta đợc : x= 0,03 mol ; y= o,o6 mol ; M=27 ; n=3 Vậy M là Al %mFe = %mAl= 0,03.56 100 =50,91% 3,3 0,06.27 100 = 49,09% 3,3 Bài 4 : (Đề ĐH Dợc -2001) Hỗn hợp X gồm FeS2 và MS có số mol nh nhau , M là kim loại có hoá trị không đổi Cho 6,51 gam X tác dụng hoàn toàn. .. Hoà Tân Phơng Pháp giải toán hoá học- NXBĐHQG.TP.HCM 2001 20 Mục lục Trang Mở đầu 1 I-Lý do chọn đề tài 1 II-Mục đích nghiên cứu 2 III-Đối tợng và phạm vi nghiên cứu .2 IV-Nhiệm vụ nghiên cứu 2 V-Phơng pháp nghiên cứu 3 VI-Giả thuyết khoa học 3 Nội dung 4 Chơng I: Cơ sở phơng pháp bảo toàn electron ... 3 VI-Giả thuyết khoa học 3 Nội dung 4 Chơng I: Cơ sở phơng pháp bảo toàn electron 4 Chơng II: Hệ thống bài tập hoá học phổ thông giải theo phơng pháp bảo toàn electron 7 Chơng III: Kết quả thực nghiệm s phạm 16 Kết luận .18 Tài liệu tham khảo .19 21 . lan Sáng kiến kinh nghiệm áp dụng định luật bảo toàn electron để giải bài tập hoá học ChƯơng Nitơ-phốt pho Ngời thực hiện: Nguyễn thu hằng Môn: hoá đơn vị: trờng thpt Việt nam- ba lan năm học. SGK ,sách bài tập hoá học phổ thông , các nội dung lí thuyết về bài tập hoá học , định luật bảo toàn điện tích làm cơ sở . 2. Tổng kết kinh nghiệm và thủ thuật giải bài tập hoá học . 3. Trao. dung Ch ơng I: cơ sở phơng pháp bảo toàn electron 1. Định luật bảo toàn điện tích. Định luật bảo toàn địên tích là thớc đo đúng đắn của nhiều định luật vật lý ,hoá học có liên quan đến điện tích