Phòng giáo dục & đào tạo thọ xuân Đề Tài hớng dẫn học sinh giải một số bài tập hoá học sử dụng phơng pháp biện luận bằng trị số trung bình Năm học : 2009 - 2010 Ngời thực hiện : Lê Thị Hằng Đơn vị : Trờng THCS Lê Thánh Tông Bố cục của đề tài A . Giới thiệu đề tài I. Lý do chọn đề tài II. Đối tợng và thời gian nghiên cứu III. Phơng pháp B . Nội dung I . Những yêu cầu chung về phơng pháp giải bài tập hoá học II . Ap dụng cụ thể đối với bài toán sứ dụng phơng pháp biện luận bằng trị số trung bình III . Kết quả C . Kết luận - Bài học kinh nghiệm A . Giới thiệu đề tài I . Lý do chọn đề tài Hoá học là bộ môn khoa học tự nhiên nghiên cứu các chất và sự biến dổi của chất. Việc nắm vững kiến thức cơ bản góp phần quan trọng trong việc nâng cao chất lợng giảng dạy bộ môn. Để đạt đợc mục đích trên thì hệ thống bài tập hoá học giữ một vị trí quan trọng . Thông qua việc giải bài tập thì các thiếu sót của học sinh đợc sửa chữa, kiến thức đợc mở rộng và đào sâu. Ngoài ra rèn luyện cho học sinh kỹ năng tính toán, t duy, phân tích , tổng hợp. Trong thực tế giảng dạy học sinh lớp 8 và lớp 9, qua kinh nghiệm bồi d- ỡng học sinh giỏi cấp huyện và cấp tỉnh bản thân tôi thấy đợc hệ thống bài tập rất đa dạng và phong phú. Đợc chia ra thành nhiều dạng bài khác nhau. Bài toán tính theo công thức hoá học, tính theo phơng trình hoá học. Trong đó bài toán tính theo phơng trình hoá học đợc chia ra thành nhiều dạng khác nhau nữa. Bài toán về hỗn hợp, bài toán về chất d, bài toán về bảo toàn khối lợng, bài toán biện luận bằng trị số trung bình Để giúp học sinh giải bài tập nhanh gọn và chính xác tôi đã nghiên cứu và tìm ra một số biện pháp giải bài tập áp dụng cho một số dạng bài tập khác nhau trong đó có sử dụng phơng pháp biện luận bằng trị số trung bình áp dụng cho một số bài tập : Tìm công thức hoá học, tìm khối lơng , tìm số mol, tìm khoảng xác định về tỷ lệ % khối lợng của các chất Việc quan trọng là học sinh phải biết phân loại đợc bài tập sau khi đọc xong đề bài toán, dạng bài tập nh thế nào thì sử dụng phơng pháp bảo toàn khối lợng hay tăng giảm khối lợng hay biện luận theo trị số trung bình Có những bài toán phải kết hợp nhiều phơng pháp giải khác nhau. Ngay cả ph- ơng pháp biện luận thì cũng có nhiều dạng nh biện luận nhiều trờng hợp, biện luận theo hoá trị , biện luận so sánh Từ việc phân loại bài tập, kết hợp nhiều phơng pháp giải Tôi đã áp dụng cho việc dạy các bài tập đơn giản trên lớp và bồi dỡng học sinh giỏi môn hoá học cấp huyện , cấp tỉnh và đã có nhiều kết quả. Tôi đã đúc rút đợc một số kinh nghiệm nhỏ để trao đổi cùng đồng nghiệp. II. Đối t ợng và thời gian nghiên cứu - Đối tợng : Học sinh lớp 8, lớp 9 . Trờng THCS Lê Thánh Tông - Thời gian nghiên cứu: Từ năm 2007 - 2010 III Nhiệm vụ và ph ơng pháp nghiên cứu 1. Tham khảo tài liệu bồi dỡng học sinh giỏi môn Hoá Học 2. Thông qua việc giải bài tập của học sinh 3. Tham khảo các đề thi học sinh giỏi môn Hoá cấp huyện, cấp tỉnh , đề chuyên Lam Sơn và đề thi học sinh giỏi ở một số tỉnh khác 4. Thông qua các buổi dạy bồi dỡng cho học sinh 5. Rút ra kết luận và học kinh nghiệm. B Nội dung I. Những yêu cầu chung về ph ơng pháp giải toán hoá học Các bài toán hoá học áp dụng cho học sinh cần chú ý những yêu cầu sau đây: 1. Kiến thức phù hợp với chơng trình đã học , từng bớc có nâng cao 2. Phù hợp với từng đối tợng học sinh Bất cứ ở những lớp học nào cũng có các đối tợng học sinh . Giỏi , khá, trung bình do đó phải lựa chọn các bài tập cho phù hợp với từng đối tợng học sinh. Khi hớng dẫn học sinh làm bài tập hoá học thì giáo viên phải phân tich đâu là kiến thức hoá học, đâu là kiến thức của toán học và mối liên hệ giữa toán học và hoá học. Các bài tập đa ra phải từ dễ đến khó, từ đôn giản đến phức tạp. Đối với học sinh khá giỏi có thể vận dụnh các bài tập tổng hợp nhiều phơng pháp giải khác nhau nh tăng giảm khối lợng, biện luận , áp dụng định luật bảo toàn khối lợng 3. Thông qua bài tập giúp học sinh ôn tập củng cố lý thuyết các khái niệm, định luật hoá học, kiến thức đợc mở rộng nâng cao. Để đạt đợc các yêu cầu trên trớc khi giải bài tập giáo viên yêu cầu học sinh cần thực hiện tôt các bớc sau đây. Bớc 1: Đọc kỹ đầu bài để nắm vững các dữ kiện của bài toán. Những điều đã biết, những điều cần tìm Bớc 2: Phân tích đề bài để tìm ra nội dung của hoá học và toán học từ đó . Nếu nh số ẩn số bằng số dữ kiện thì bài toán giải bình thờng . Nếu trờng hợp nếu số ẩn nhiều hơn số dữ kiện thì bài toán có thể gộp ẩn hoặc biện luận theo hoá trị, theo trị số mol trung bình, hoặc áp dụng định luật bảo toàn khối lợng hay tăng giảm khối lợng Nếu trờng hợp số ẩn ít hơn dữ kiện thì chắc chắn bài toán sẽ có chất d hoặc phản ứng xảy ra với hiệu suất cha đạt tới 100% hoặc bài toán sẽ xảy ra nhiều phản ứng khác nữa Bớc 3: Qua phân tích học sinh định hơng và áp dụng các biện pháp giải cho phù hợp. II. á p dụng cụ thể đối với bài toán biện luận Bài toán hoá học áp dụng phơng pháp biện luận thờng xáy ra đối với trờng hợp số ẩn số nhiều hơn số phơng trình nên học sinh không giải đợc . Do đó tuỳ vào từng loại bài mà học sinh có thể sử dụng các phơng pháp biện luận sau. 1. Biện luận theo hoá trị Thờng áp dụng đố với những bài toán tìm nguyên tố kim loại 2. Biện luận nhiều trờng hợp Thông thờng áp dụng cho các bài toán giữa ôxitaxit với kiềm hoặc giữa nhôm và hợp chất của nhôm với kiềm 3. Biện luận so sánh Thờng áp dụng cho các dạng bài tập tìm nguyên tố khi đã biết hoá trị nên so sánh khoảng biến đổi của số mol để tìm ra khoảng xác định của khối l- ợng nguyên tử 4. Biện luận theo trị số trung bình - Dạng bài tập này thờng áp dụng để tìm công thức của đơn chất, hợp chất , hai nguyên tố cùng chu kì, cùng nhóm, cùng dãy đồng đẳng hoặc tìm tổng khối lợng, tìm tổng số mol, khoảng xác định % khối lợng của hợp chất - Thông thờng một bài tập hoá học sẽ có nhiều câu, vì vậy muốn giải quyết triệt để một bài toán thì phải kết hợp nhiều phơng pháp khác nữa. - Học sinh hiểu trị số trung bình tức là khoảng xác định của số mol, của khối lợng hay khối lợng mol áp dụng cho hỗn hợp của nhiều chất. Từ công thức m hỗn hợp M = n hỗn hợp - Sau đây là một số bài toán có áp dụng biện luận theo trị số mol trung bình ở những dạng khác nhau. Bài tập 1. Hoà tan 28,4 g hỗn hợp 2 muối cacbonat của 2 kim loại kế tiếp nhau của bảng tuần hoàn bằng dung dịch HCl d thoát ra 6,72lít CO 2 ở đktc và thu đợc dung dịch A. a. Tính tổng số g 2 muối clorua có trong dung dịch A b. Xác định tên 2 kim loại và phần trăm khối lợng của mỗi muối ban đầu trong hỗn hợp. Giải: Phơng trình phản ứng: ACO 3 + 2HCl ACl 2 + H 2 O +CO 2 BCO 3 + 2HCl BCl 2 + H 2 O +CO 2 n CO2 = 67,2/22,4 = 0,3 mol n muối cacbonat = n CO2 = 0,3 mol a. Tính khối lợng 2 muối. Theo định lụât bảo toàn khối lợng ta có : m muối = m kim loại + m gốc axit m kim loại = m muối cacbonat - m CO3 = 28,4 - 0,3.60 = 14,4g n HCl = 2n CO2 = 0,6 mol m muối = 14,4 + 0,6.35,5 = 31,7 g b. Xác định 2 kim loại áp dụng trị số mol trung bình m hỗn hợp 28,4 M = = = 94,5 n hỗn hơp 0,3 M MCO3 = 94,5 > M M = 34,5 M A < 34,5 < M B Ta thấy 2 nguyên tố kế tiếp trong bảng tuần hoàn có giá trị . M A < 34,5 < M B Chỉ có thể là Mg = 24 và Ca = 40 là phù hợp * Qua bài tập trên ta thấy nếu không áp dụng trị số trung bình thì phải giả sử các nguyên tố A,B ở nhóm IIA lần lợt là Be,Mg,Ca,Ba từ đó lập hệ để giải thì bài toán sẽ rất dài.Mặt khác, ở câu a kết hợp cả phơng pháp bảo toàn khối lợng nên bài toán đơn giản hơn nhiều. Bài tập 2. Hỗn hợp 2 axit hữu cơ no đơn chức kế tiếp trong dãy đồng đẳng.Cho 21g hỗn hợp 2 axit tác dụng với 1 lợng vừa đủ dung dịch NaOH thu đợc 27,6g muối.Tìm công thức của 2 axit hữu cơ. Giải: Gọi công thức chung của 2 axit no đơn chức là C x H 2x +1 COOH (x là giá trị trung bình). Phơng trình hoá học: C x H 2x +1 COOH + NaOH C x H 2x +1 COONa + H 2 O Theo phơng trình hoá học ta thấy độ tăng khối lợng của muối do thay thế nguyên tử hiđrô trong gốc axit bằng nguyên tử Na 27,6 - 21 Số mol 2 axit = = 0,3 mol 23 -1 21 M axit = = 70 0,3 Ta có : 14x + 46 = 70 > x = 1,714 Vậy n < x = 1,714 < m >n = 1 và m = 2 Công thức của 2 axit cần tìm là CH 3 COOH và C 2 H 5 OH * Đối với dạng bài tập này ta nên sử dụng phơng pháp tăng giảm khối lợng kết hợp với trị số mol trung bình thì bài toán sẽ đơn giản hơn trọng việc tính toán. Bài tập 3 : Nhiệt phân hoàn toàn 20g hỗn hợp MgCO 3 ,CaCO 3 và BaCO 3 thu đợc khí B.Cho khí B hấp thụ hết vào nớc vôi trong thu đợc 10g kết tủa và dunh dịch C. Đun nóng dung dịch C tới phản ứng hòan toàn và tạo thành 6g kết tủa nữa. Hỏi % khối lợng của MgCO 3 nằm trong khoảng nào Giải: Đặt x,y,z lần lợt là số mol của MgCO 3 ,CaCO 3 và BaCO 3 (x,y,z >0) Ta có phơng trình hoá học: MgCO 3 t MgO + CO 2 CaCO 3 t MgO + CO 2 MgCO 3 t MgO + CO 2 Theo bài ra thì khí CO 2 hấp thụ vào dung dịch Ca(OH) 2 sẽ tạo thành 2 muối n CaCO3 = 0.1 mol CO 2 + Ca(OH) 2 CaCO 3 + H 2 O 0,1mol 0,1mol 2CO 2 + Ca(OH) 2 Ca(HCO 3 ) 2 n CaCO3 = 0,06 mol Ca(HCO 3 ) 2 t CaCO 3 + H 2 O + CO 2 0,06 mol 0,06 mol Tổng n CO2 = 0,1 + 0,12 = 0,22 ( mol) Ta có hệ phơng trình : 84x + 100y + 197z = 20 x + y + z = 0,22 > m CaCO3 + m BaCO3 = 20 - 84 x n CaCO3 + n BaCO3 = 0,22 - x 20 - 84x M CaCO3 , BaCO3 = 0,22 - x 20 - 84x 100 < < 197 0,22 - x Giải bất phơng trình : 100.(0,22 - x) < 20 - 84 x > x > 0,125 197(0,22 - x) > 20 - 84x > x < 0,2065 0,125 < n MgCO3 < 0,2065 10,5 < m MgCO3 <17,346 52,5 % <%MgCO 3 < 86,75% * Qua bài tập này ta thấy đây là bài toán rất khó và mới đối với học sinh. Bài toán chỉ cho 2 dữ kiện: Khối lợng của hỗn hợp và số mol của CO 2 , do đó không thể giải hệ đợc.Nếu không sử dụng trị số mol trung bình thì phải giả sử tỉ lệ phần trăm khối lợng của CaCO 3 và BaCO 3 lần lợt là 0%,100%, từ đó tìm khoảng biến đổi tỉ lệ phần trăm của MgCO 3 Nếu sử dụng trị số mol trung bình của CaCO 3 và BaCO 3 từ đó chuyển sang khối lợng của MgCO 3 trong khoảng xác định của khối lợng mol trung bình của CaCO 3 và BaCO 3 Sử dụng khối lợng mol trung bình không có nghĩa là khi nào cũng tìm khối lợng mol . Trong trờng hợp này ta lại vận dụng ngợc lại biết khối lợng mol trung bình của CaCO 3 và BaCO 3 biến đồi từ 100 > 197 ta tìm khoảng xác định của khối lợng MgCO 3 . Bài tập 4: Hốn hợp khí A gồm 1 hiđrôcacbon X mạch hở và H 2 .Tỉ khối của A so với H 2 bằng 3.Đun nóng A với bột Ni,xúc tác tới khi phản ứng hoàn toàn thu đợc hỗn hợp B có tỉ khối so với H 2 bằng 4,5. Xác định công thức phân tử của X. Viết công thức cấu tạo và tính tỉ lệ phần trăm thể tích của mỗi khí trong A. Giải: Gọi công thức của hiđrôcacbon X là C n H 2n+2-2a (trong đó,a là số liên kết không bền) Ta có phơng trình hoá học: C n H 2n+2-2a + 2a H 2 > C n H 2n+2 Giả sử lấy số mol của A là 1 mol ta có n X = x mol >n H2 =1 - x mol Khi đó, m hỗn hợp =M = 3.2 = 6g Ta có: M X . x + 2(1 - x ) = 6 6 - 2(1 - x) M X = x Theo định luật bảo toàn khối lợng ta có : Khối lợng của hỗ hợp A = khối lợng của hỗn hợp B = 6 (g) M B = 4,5 .2 = 9 , do đó H 2 d Ta có: n H2 phản ứng = a.x ; n CnH2n+2 = x ; n H2 d = 1 - x - ax Tổng n hỗn hợp sau phản ứng = 1 - x - ax + x = 1 - ax 6 M B = = 9 > ax = 1/3 1 - ax Ta có bảng sau : a 1 2 3 4 x 1/3 1/6 1/9 1/12 ứng với mỗi giá trị của a,x ta tìm đựơc của M X nh sau: 6 - 2(1 - x) M X = x -Với x = 1/3 > M X = 14 (loại) -Với x = 1/6 > M X = 26, đó là C 2 H 2 - Công thức cấu tạo: CH = CH % C 2 H 2 = 16,66% ; % H 2 = 83,34% -Với x = 1/9 > M X = 38(loại) -Với x = 1/12 > M X = 50 đó là C 4 H 2 - Công thức cấu tạo : CH = C - C = CH % C 4 H 2 = 8,33% ; % H 2 = 91,67 % Qua bài tập này ta thấy nếu giải theo phơng pháp thông thờng thì rất khó có rất nhiều ẩn số, vì vậy nếu áp dụng định luật bảo toàn khối lợng và kết hợp với trị số mol trung bình thì ta có thể giải bài toán dễ dàng. III. Kết quả - Theo dõi kết quả học tập của học sinh qua ba năm bồi dỡng học sinh giỏi gần đây, tôi đã phân loại đợc các dạng bài tập và áp dụng nhiều ph- ơng pháp giải khác nhau trong đó có áp dụng phơng pháp trị số mol trung bình cho một số bài tập thì thấy kết quả dợc nâng lên rõ rệt. Học sinh trình bày bài làm ngắn gọn dễ hiểu kết quả chính xác sẽ tiết kiệm dợc thời gian làm bài để làm các bài tiếp theo - Qua kiểm tra bài làm của học sinh trờng THCS Lê Thánh Tông và kết quả đội tuyển học sinh giỏi cấp tỉnh của huyện qua từng năm thì thấy kết quả tăng lên rõ rệt. Tổng số HS dự thi cấp huyên và tỉnh Năm học Số giải cấp huyện Số giải cấp tỉnh 10 em 2006 - 2007 7 4 10 em 2007 - 2008 10 7 10 em 2008 - 2009 9 9 C. Kết luận và bài học kinh nghiệm 1. Kết luận - Để giúp học sinh rèn luyện kĩ năng giải bài tập hoá học đợc tốt trớc hết h- ớng dẫn học sinh phân tích đề bài để đa bài toán về các dạng đã học. Nếu giải bài toán bằng cách lập phơng trình thì phải xác định số phơng trình và số ẩn . - Nếu thấy số lợng ẩn số nhiều hơn số phơng trình thì hãy nghĩ đến sử dụng các phơng pháp áp dụng định luật bảo toàn khối lợng hay tăng giảm khối l- ợng hoặc biện luận theo hoá trị, theo trị số trung bình [...]... tôt cách giải < /b> b i tập hoá học có sử dụng phơng pháp biện luận theo trị số trung b nh tôi đã rút ra một số b i học sau đây 1 Về phía học sinh - Đọc kĩ đề b i toán, phân tích các dữ kiện đã cho Nếu nh hỗn hợp của nhiều chất nhng có hoá trị b ng nhau , thuộc cùng loại hợp chất hoặc cùng nhóm hay cùng dãy đồng đẵng trong hợp chất hữu cơ Thì khi đó mới sử dụng phơng pháp biện luận theo trị số trung b nh -... Có nhiều b i toán phức tạp cần kết hợp cả nhiều phơng pháp nhau thì mới có thể giải < /b> đợc - Đối với b i toán sử dụng phơng pháp biện luận theo trị số mol trung b nh thờng là tìm các nguyên tố hoá học cha biết trong một chu kì hay cùng một phân nhóm chính hoặc tìm công thức hoá học của hợp chất hữu cơ, tìm khối lợng của hỗn hợp, số mol của hỗn hợp Học sinh phải sử dụng một cách linh hoạt II B i học kinh... định của khối lợng hoặc số mol Vì vậy học sinh cần phái sáng tạo 2 Về phía giáo viên - Sử dụng phơng pháp giải < /b> toán biện luận theo trị số trung b nh phải phù hợp với từng loại đối tợng học sinh, vì đây là dạng b i tập khó đòi hỏi học sinh phải thông minh, linh hoạt trong cách nhìn nhận - Hớng dẫn học sinh cách phân tích đề b i so sánh , đối chiếu các dữ kiện của b i toán từ đó nên sử dụng phơng pháp... Từ những kinh nghiệm thực tế trên đã giúp cho học sinh phân loại b i tập nhanh và áp dụng các phơng pháp giải < /b> một cách thành thạo Từ đó mở rộng đợc nhiều dạng b i tập và thấy chất lợng học tập của học ngày một nâng lên - Qua một số b i tập vận dụng ở trên để trao đổi cùng đồng nghiệp Rất mong đợc sự góp ý của các b n đồng nghiệp Thọ Xuân ngày 28 tháng 3 năm 2010 Ngời thực hiện Lê Thị Hằng ... mới sử dụng phơng pháp biện luận theo trị số trung b nh - Nếu sử dụng phơng pháp biện luận thì b i toán dợc giải < /b> nhanh hơn và ngắn gọn hơn các phơng pháp khác - Trong khi sử dụng phơng pháp biện luận có thể phải kết hợp nhiều phơng pháp giái khác nh tăng giảm khối lợng hay định luật b o toàn khối lợng - Sử dụng phơng pháp biện luận này cũng rất đa dạng và phong phú có những trờng hợp tính khoảng xác . hoá học đợc chia ra thành nhiều dạng khác nhau nữa. B i toán về hỗn hợp, b i toán về chất d, b i toán về b o toàn khối lợng, b i toán biện luận b ng trị số trung b nh Để giúp học sinh giải b i. việc giải b i tập của học sinh 3. Tham khảo các đề thi học sinh giỏi môn Hoá cấp huyện, cấp tỉnh , đề chuyên Lam Sơn và đề thi học sinh giỏi ở một số tỉnh khác 4. Thông qua các buổi dạy b i dỡng. Tài hớng dẫn học sinh giải một số b i tập hoá học sử dụng phơng pháp biện luận b ng trị số trung b nh Năm học : 2009 - 2010 Ngời thực hiện : Lê Thị Hằng Đơn vị : Trờng THCS Lê Thánh Tông B cục