sở giáo dục đào tạo THáI BìNH Trờng THPT NAM TIềN HảI Sáng kiến kinh nghiệm "sử dụng ph ơng pháp đồ thị toán học để giải nhanh số tập Hoá học" Ngời viết: TRầN VĂN Tổ: Tự NHIÊN NHấT Năm học: 2015 - 2016 Mục lục Trang A Đặt vấn đề B Giải vấn đề I Phơng pháp đồ thị II Các ví dụ III Phơng pháp chung IV Tổ chức thực 11 C Kết luận 12 Tài liệu tham khảo Sách Hoá học Lớp 12 Sách Bài tập Hoá học Lớp 12 Đề thi tuyển sinh vào trờng Đại học Cao đẳng Đề thi chọn học sinh giỏi môn Hóa học A đặt vấn đề Trong học tập hoá học, việc giải tập có ý nghĩa quan trọng Ngoài việc rèn luyện kỹ vận dụng, đào sâu mở rộng kiến thức học cách sinh động; tập hoá học đợc dùng để ôn tập, rèn luyện số kỹ hoá học Thông qua giải tập, giúp học sinh rèn luyện tính tích cực, trí thông minh, sáng tạo, bồi dỡng hứng thú học tập Việc lựa chọn phơng pháp thích hợp để giải tập lại có ý nghĩa quan trọng Mỗi tập có nhiều phơng pháp giải khác Nếu biết lựa chọn phơng pháp hợp lý, giúp học sinh nắm vững chất tợng hoá học Qua trình giảng dạy, tích luỹ đợc số phơng pháp giải tập hoá học Việc vận dụng phơng pháp đồ thị toán học để giải nhanh số tập hoá học tỏ có nhiều u điểm, đặc biệt kỳ thi ngày chuyển đổi sang phơng pháp TNKQ Trong trờng hợp này, học sinh tiết kiệm đợc nhiều thời gian tính toán để có kết Một số tác giả khác đề cập đến cách làm số tài liệu tham khảo Tuy nhiên, dừng lại việc giải số tập đơn lẻ mà cha có tính khái quát Chính vậy, viết đề tài nhằm khái quát việc vận dụng phơng pháp đồ thị toán học để giải số tập hoá học Thông qua muốn giới thiệu với thầy cô giáo học sinh phơng pháp giải tập hoá học có hiệu Vận dụng đợc phơng pháp giúp cho trình giảng dạy học tập môn hoá học đợc thuận lợi nhiều, nhanh chóng có kết để trả lời câu hỏi TNKQ Đề tài đợc viết dựa sở giải số ví dụ điển hình hai phơng pháp khác Trong có phơng pháp đồ thị toán học Tổ chức giảng dạy lớp, đánh giá việc vận dụng phơng pháp sau đợc học tập So sánh kết làm với lớp khác không đợc giới thiệu vận dụng phơng pháp đồ thị toán học học tập Trên sở kết thu đợc, đánh giá đợc u điểm khái quát thành phơng pháp chung cho số dạng tập hoá học giải phơng pháp B giải vấn đề I ph ơng pháp đồ thị Cơ sở phơng pháp việc sử dụng đồ thị toán học để giải số hệ phơng trình Trong hoá học, số dạng tập đợc giải dựa sở nội dung phơng pháp Đó trờng hợp mà thí nghiệm hoá học có hai trình lợng kết tủa tăng dần, sau giảm dần đến hết lợng chất phản ứng có d Có thể vận dụng phơng pháp hoá học trờng hợp chủ yếu sau: Thổi khí CO2 vào dung dịch chứa hiđroxit kim loại phân nhóm nhóm II Rót từ từ dung dịch kiềm đến d vào dung dịch muối nhôm muối kẽm Rót từ từ dung dịch axit đến d vào dung dịch muối có chứa anion AlO2- ZnO22- Ta xem xét phơng pháp giải số tập dựa sở thông qua số ví dụ sau II Các ví dụ Ví dụ 1: Cho 10 lít (đktc) hỗn hợp A gồm N CO2 đktc vào lít dung dịch Ca(OH)2 0,02 M thu đợc gam kết tủa Tính % CO2 hỗn hợp A theo thể tích Lời giải * Phơng pháp tự luận: Phơng trình hoá học phản ứng lần lợt xảy nh sau: CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O CO2 + H2O + CaCO3 Ca(HCO3)2 Ta có: Số mol Ca(OH)2 = 0,02 = 0,04 (mol) Số mol CaCO3 = : 100 = 0,01 (mol) Trờng hợp 1: Chỉ có phản ứng (1) Ca(OH)2 d Theo phơng trình ta có: Số mol CO2 = Số mol CaCO3 = 0,01 (mol) = Số mol Ca(OH) < 0,04 (mol) (1) (2) Vậy, A có % CO2 = 0,01 ì 22,4 ì 100% = 2,24% 10 Trờng hợp 2: Cả phản ứng (1) (2) xảy Ca(OH)2 hết Theo phơng trình (1): Số mol CaCO3 (1) = Số mol Ca(OH)2 = 0,04 (mol) Số mol CaCO3 (2) = 0,04 - 0,01 = 0,03 (mol) Theo phơng trình (1) (2): Số mol CO2 = 0,04 + 0,03 = 0,07 (mol) Vậy, A có % CO2 = 0,07 ì 22,4 ì 100% = 15,68% 10 * Phơng pháp đồ thị: Dựa vào tỷ lệ phản ứng phơng trình (1) (2) ta vẽ đợc đồ thị biểu diễn lợng kết tủa thu đợc theo lợng CO2 phản ứng nh sau: Số mol CaCO3 0,04 0,01 0,01 0,04 0,07 0,08 Số mol CO Dựa vào đồ thị, sau phản ứng thu đợc gam kết tủa ta có ngay: Trờng hợp 1: Số mol CO2 = 0,01 (mol) Trờng hợp 2: Số mol CO2 = 0,07 (mol) Ví dụ 2: Hoà tan 26,64 gam chất X tinh thể muối sunfat ngậm nớc kim loại M hoá trị n vào nớc đợc dung dịch A Cho A tác dụng với dung dịch NH d, lọc lấy kết tủa, nung đến khối lợng không đổi thu đợc 4,08 gam chất rắn B Nếu cho A tác dụng với dung dịch BaCl2 d thu đợc 27,96 gam kết tủa a Tìm công thức X b Tính thể tích dung dịch NaOH 0,2 M cần thêm vào A để thu đợc lợng kết tủa lớn nhất, nhỏ c Cho 250 ml dung dịch KOH tác dụng hết với A thu đợc 2,34 gam kết tủa Tính nồng độ dung dịch KOH (Đề thi tuyển sinh - NXB Giáo dục Hà nội - 1998) Lời giải a Kết tính toán cho ta công thức muối là: Al 2(SO4)3.18H2O Nh vậy, dung dịch A có: Số mol Al3+ = Số mol Al2O3 = ì 4,08 = 0,08 (mol ) 102 * Phơng pháp tự luận: Phơng trình hoá học phản ứng lần lợt xảy nh sau: Al3+ + OH- Al(OH)3 (1) Al(OH)3 + OH- AlO2- + H2O (2) b Để lợng kết tủa lớn xảy phản ứng (1) Theo phơng trình: Số mol OH- = Số mol Al3+ = 0,08 = 0,24 (mol) Để lợng kết tủa nhỏ xảy phản ứng (1) (2) Theo phơng trình: Số mol OH- = Số mol Al3+ = 0,08 = 0,32 (mol) Vậy, thể tích dung dịch NaOH 0,2 M cần thêm vào A để lợng kết tủa thu đợc lớn nhất, nhỏ tơng ứng là: V = 0,24 : 0,2 = 1,2 (lít) V' = 0,32 : 0,2 = 1,6 (lít) c Số mol kết tủa Al(OH)3 thu đợc 2,34 : 78 = 0,03 (mol) Trờng hợp 1: Chỉ có phản ứng (1) Al3+ d Theo phơng trình ta có: Số mol OH- = Số mol Al(OH)3 = 0,03 = 0,09 (mol) Số mol Al3+ (p) = Số mol Al(OH)3 < 0,04 (mol) Vậy, nồng độ dung dịch KOH là: [KOH] = 0,09 = 0,36 ( M ) 0,25 Trờng hợp 2: Cả phản ứng (1) (2) xảy Al3+ hết Theo phơng trình (1): Số mol Al(OH)3 (1) = Số mol Al3+ = 0,08 (mol) Số mol Al(OH)3 (2) = 0,08 - 0,03 = 0,05 (mol) Theo phơng trình (1) (2): Số mol OH- = 0,08 + 0,05 = 0,29 (mol) Vậy, nồng độ dung dịch KOH là: [KOH] = 0,29 = 1,16 ( M ) 0,25 * Phơng pháp đồ thị: Dựa vào tỷ lệ phản ứng phơng trình (1) (2) ta vẽ đợc đồ thị biểu diễn lợng kết tủa thu đợc theo lợng OH- phản ứng nh sau: Số mol Al(OH)3 0,08 0,03 0,09 0,24 0,29 0,32 Số mol OH - Dựa vào đồ thị ta có ngay: b Số mol OH- cần có để lợng kết tủa thu đợc lớn nhất, nhỏ tơng ứng 0,24 0,32 (mol) c Nếu sau phản ứng thu đợc 2,34 gam kết tủa thì: Trờng hợp 1: Số mol OH- = 0,09 (mol) Trờng hợp 2: Số mol OH- = 0,29 (mol) Ví dụ 3: Hoà tan vừa hết m gam Al vào dung dịch NaOH thu đợc dung dịch A 3,36 lít H2 (đktc) a Tính m b Rót từ từ dung dịch HCl 0,2 M vào A thu đợc 5,46 gam kết tủa Tính thể tích dung dịch HCl dùng Lời giải a Phơng trình phản ứng: Al + H2O + NaOH NaAlO2 + H2 Theo phơng trình: Số mol Al = 2/3 Số mol H2 = 0,1 (mol) m = 2,7 (gam) * Phơng pháp tự luận: Phơng trình hoá học phản ứng lần lợt xảy nh sau: H+ + H2O + AlO2- Al(OH)3 (1) H+ + Al(OH)3 Al3+ + H2O (2) b Theo giả thiết: Số mol Al(OH)3 = 5,46 : 78 = 0,07 (mol) Trờng hợp 1: Chỉ có phản ứng (1) AlO2- d Theo phơng trình ta có: Số mol H+ = Số mol Al(OH)3 = 0,07 (mol) Số mol AlO2- (p) = Số mol Al(OH)3 < 0,1 (mol) Vậy, thể tích dung dịch HCl là: [HCl] = 0,07 = 0,35 (lít) 0,2 Trờng hợp 2: Cả phản ứng (1) (2) xảy AlO2- hết Theo phơng trình (1): Số mol Al(OH)3 (1) = Số mol AlO2- = 0,1 (mol) Số mol Al(OH)3 (2) = 0,1 - 0,07 = 0,03 (mol) Theo phơng trình (1) (2): Số mol H+ = 0,1 + 0,03 = 0,19 (mol) Vậy, nồng độ dung dịch HCl là: [HCl] = 0,19 = 0,95 (lít) 0,2 * Phơng pháp đồ thị: Số mol Al(OH)3 0,1 0,07 0,07 0,1 0,19 0,4 Số mol H+ Dựa vào tỷ lệ phản ứng phơng trình (1) (2) ta vẽ đợc đồ thị biểu diễn lợng kết tủa thu đợc theo lợng H+ phản ứng nh b Nếu sau phản ứng thu đợc 5,46 gam kết tủa thì: Trờng hợp 1: Số mol H+ = 0,07 (mol) Trờng hợp 2: Số mol H+ = 0,19 (mol) III Ph ơng pháp chung Qua việc giải tập hai phơng pháp khác ta nhận thấy: - Có thể giải số tập hoá học theo phơng pháp đồ thị cách nhanh chóng mà không bị bỏ sót nghiệm - Các tập hoá học giải đợc theo phơng pháp gồm hai loại chủ yếu sau: Tính lợng chất phản ứng tơng ứng với lợng kết tủa thu đợc Tìm điều kiện để khối lợng kết tủa thu đợc lớn nhất, nhỏ Dạng 1: Thổi từ từ khí CO2 đến d vào dung dịch chứa a mol Ca(OH)2 Ba(OH)2 Sau phản ứng thu đợc b mol kết tủa Số mol kết tủa a b x a Số mol CO2 phản ứng là: y 2a Số mol CO2 x = b (mol) y = 2a - b (mol) Dạng 2: Rót từ từ dung dịch kiềm đến d vào dung dịch chứa a mol muối Al 3+ Zn2+ Sau phản ứng thu đợc b mol kết tủa * Số mol OH- phản ứng là: x = 3b (mol) y = 4a - b (mol) Số mol Al(OH)3 a b Số mol OH10 x 3a y 4a Số mol Zn(OH)2 a b Số mol OH- x * Số mol OH- phản ứng là: 2a y x = 2b (mol) y = 4a - 2b (mol) 4a Dạng 3: Rót từ từ dung dịch axit đến d vào dung dịch chứa a mol muối AlO 2hoặc ZnO22- Sau phản ứng thu đợc b mol kết tủa Số mol Al(OH)3 a b Số mol H+ x a y * Số mol OH- phản ứng là: x = b (mol) y = 4a - 3b (mol) Số mol Zn(OH)2 4a a b Số mol H+ x * Số mol H+ phản ứng là: 2a y x = 2b (mol) y = 4a - 2b (mol) 4a Khi ó vng phng phỏp ny, cỏc bn cú th rỳt gn bt cỏc bc gii trờn gii cỏc bi toỏn nhanh hn Tụi hy vng thụng qua bi vit ny, cỏc bn, cỏc em hc sinh s gii cỏc bi dng ny d dng hn v phỏt trin nhiu hn na cỏc ý tng sỏng to ca mỡnh 11 IV tổ chức Thực Với nội dung phơng pháp nh trình bày trên, áp dụng giảng dạy lớp khối 12 thu đợc kết tốt Đối tợng áp dụng học sinh lớp 12A3 lớp 12A6 trờng THPT Nam Tiền Hải năm học: 2015 - 2016 Học sinh lớp 12A10 đợc giới thiệu phơng pháp đồ thị, học sinh lớp 12A15 đợc giới thiệu phơng pháp truyền thống Đề kiểm tra TNKQ (trích): Câu 1: Cho V lít (đktc) khí CO hấp thụ hoàn toàn vào 450 ml dung dịch Ba(OH)2 0,2M thu đợc 15,76 gam kết tủa Giá trị V là: A 1,792 lít B 2,24 lít C 2,016 lít D A B Câu 2: Cho m gam Na tan hết 100 ml dung dịch Al 2(SO4)3 0,2M Sau phản ứng thu đợc 0,78 gam kết tủa Giá trị m là: A 0,69 gam B 2,76 gam C 2,45 gam D 1,69 gam Câu 3: Rót từ từ dung dịch HCl 0,1M vào 200 ml dung dịch KAlO 0,2M Sau phản ứng thu đợc 1,56 gam kết tủa Thể tích dung dịch HCl dùng là: A 0,2 lít B 0,4 lít C 0,2 0,8 lít D 0,4 lít Câu 4: Rót từ từ dung dịch Ba(OH) 0,2M vào 150 ml dung dịch AlCl 0,04M đến thu đợc lợng kết tủa lớn nhất, nhỏ Thể tích dung dịch Ba(OH)2 dùng tơng ứng là: A 45 60 ml B 60 45 ml C 90 120 ml D 45 90 ml Kết chọn đợc số phơng án đúng: Lớp 12A3 Lớp 12A6 Tổng HS 55 52 9 11 40 31 Ngoài lần kiểm tra, đánh giá lấy kết để so sánh nh trên, theo dõi, so sánh trực tiếp giảng thông qua câu hỏi vấn đáp Mức độ nắm vững bài, biết vận dụng kiến thức học sinh lớp có kết tơng tự nh kiểm tra TNKQ 12 Nh vậy, với việc vận dụng phơng pháp đồ thị toán học để giải số tập hoá học chắn phơng pháp mang lại hiệu cao trình giảng dạy nh học tập môn hoá 13 C Kết luận Quá trình giảng dạy năm học vừa qua, đặc biệt việc kiểm tra, đánh giá học sinh chuyển sang hình thức kiểm tra TNKQ, nhận thấy: Kiến thức học sinh ngày đợc củng cố phát triển sau hiểu nắm vững đợc chất trình hoá học Trong trình tự học, học sinh tự tìm tòi, phát đợc nhiều phơng pháp khác giải tập hoá học Niềm hứng thú, say mê học tập học sinh đợc phát huy biết sử dụng kiến thức toán học, đặc biệt kiến thức đồ thị để giải tập loại Học sinh nhanh chóng có đợc kết để trả lời câu hỏi TNKQ mà tránh đợc việc bỏ sót nghiệm làm theo hình thức tự luận Sử dụng phơng pháp giảng dạy, thầy cô giáo nhiều thời gian việc mô tả tợng, xét trờng hợp xảy Do lực thời gian có hạn, đề tài cha bao quát hết đợc loại dạng phơng pháp Các ví dụ đợc đa đề tài cha thực điển hình nhng lợi ích thiết thực phơng pháp công tác giảng dạy học tập nên mạnh dạn viết, giới thiệu với thầy cô học sinh Rất mong đóng góp ý kiến bổ sung cho cho đề tài để thực góp phần giúp học sinh học tập ngày tốt Xin chân thành cảm ơn Tin Hi, ngy 20/04/2016 Ngời viết TRN VN NHT 14 [...]... ứng là: x = b (mol) y = 4a - 3b (mol) Số mol Zn(OH)2 4a a b Số mol H+ x * Số mol H+ đã phản ứng là: 2a y x = 2b (mol) y = 4a - 2b (mol) 4a Khi ó vng phng phỏp ny, cỏc bn cú th rỳt gn bt cỏc bc gii trờn gii cỏc bi toỏn nhanh hn Tụi hy vng thụng qua bi vit ny, cỏc bn, cỏc em hc sinh s gii cỏc bi tp dng ny d dng hn v phỏt trin nhiu hn na cỏc ý tng sỏng to ca mỡnh 11 IV tổ chức Thực hiện Với nội dung... dạy ở các lớp khối 12 và thu đợc kết quả rất tốt Đối tợng áp dụng là học sinh lớp 12A3 và lớp 12A6 trờng THPT Nam Tiền Hải năm học: 2015 - 2016 Học sinh lớp 12A10 đợc giới thi u phơng pháp đồ thị, còn học sinh lớp 12A15 chỉ đợc giới thi u phơng pháp truyền thống Đề bài kiểm tra TNKQ (trích): Câu 1: Cho V lít (đktc) khí CO 2 hấp thụ hoàn toàn vào 450 ml dung dịch Ba(OH)2 0,2M thì thu đợc 15,76 gam kết... đặc biệt là kiến thức về đồ thị để giải các bài tập loại này Học sinh nhanh chóng có đợc kết quả để trả lời câu hỏi TNKQ mà tránh đợc việc bỏ sót nghiệm khi làm theo hình thức tự luận Sử dụng phơng pháp này trong giảng dạy, các thầy cô giáo sẽ không phải mất nhiều thời gian trong việc mô tả hiện tợng, xét các trờng hợp xảy ra Do năng lực và thời gian có hạn, đề tài có thể cha bao quát hết đợc các... gian có hạn, đề tài có thể cha bao quát hết đợc các loại dạng của phơng pháp Các ví dụ đợc đa ra trong đề tài có thể cha thực sự điển hình nhng vì lợi ích thi t thực của phơng pháp trong công tác giảng dạy và học tập nên tôi mạnh dạn viết, giới thi u với các thầy cô và học sinh Rất mong sự đóng góp ý kiến bổ sung cho cho đề tài để thực sự góp phần giúp học sinh học tập ngày càng tốt hơn Xin chân thành