Với những lý do trên tôi ñã tìm tòi nghiên cứu, tham khảo tư liệu và áp dụng ñề tài: “ Phương pháp giải bài toán về CO 2 hoặc SO 2 tác dụng với kiềm giải các bài tập loại này một cách t
Trang 1
Họ và tên : Nguyễn đình Hành Ngày sinh: 02 - 11- 1969 Giới tắnh: Nam ; Dân tộc: Kinh Chức vụ: Giáo viên
đơn vị công tác: Trường THCS Chu Văn An
Trang 2MỤC LỤC:
A- Phần mở ñầu
I- Lý do chọn ñề tài ……… 1
II- Mục ñích nghiên cứu ……… 2
III- ðối tượng nghiên cứu ……… 2
IV- Phương pháp nghiên cứu ……… 2
V- Giới hạn của ñề tài ……… 3
VI- Phạm vi và kế hoạch nghiên cứu……… 3
B- Nội dung ñề tài I- Cơ sở lý luận……… 4
II- Thực trạng của vấn ñề nghiên cứu……… 6
III- Kinh nghiệm vận dụng ñề tài vào thực tiễn……… 8
Dạng 1: Xác ñịnh ñược số mol của CO2 ( hoặc SO2) và R(OH)2 9 Dạng 2: Chỉ biết số mol của một chất CO2 (SO2) hoặc kiềm 12 Dạng 3: Biết khối lượng của một muối hoặc khối lượng chung 13 Dạng 4: CO2 ( SO2) tác dụng với hỗn hợp kiềm X(OH)2 và YOH 17 IV- Kết quả ñạt ñược và bài học kinh nghiệm……… 19
1- Kết quả ñạt ñược……… 19
2- Bài học kinh nghiệm……… 20
C- Kết luận ……… 21
Trang 3A- PHẦN MỞ ðẦU
I- LÝ DO CHỌN ðỀ TÀI:
Mục tiêu chính của ñổi mới phương pháp dạy học là nhằm góp phần thực hiện mục tiêu ñổi mới nền giáo dục nước nhà Theo Luật Giáo dục Việt Nam:
" Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác chủ
ñộng sáng tạo của học sinh phù hợp với ñặc ñiểm của từng lớp học, từng môn
học, bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn tác ñộng ñến tình cảm, ñem lại niềm vui hứng thú học tập cho học sinh" Muốn ñổi mới giáo dục thì phải tích cực ñổi mới cách dạy và cách học, thay ñổi nhận thức về chất lượng dạy và học Như vậy, ñổi mới phương pháp dạy học phải chống thói quen áp ñặt, “rót kiến thức” và tạo ra cơ hội cho học sinh tiếp cận và phát hiện kiến thức, biết giải quyết các vấn ñề một cách linh hoạt và sáng tạo
Ngày nay, việc ñổi mới trong các bài giảng lý thuyết ñã ñược áp dụng một cách rộng rãi và có hiệu quả Tuy nhiên, ñổi mới trong phương pháp bồi dưỡng kỹ năng giải bài tập cho học sinh vẫn còn nhiều hạn chế ( nhất là trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi); giáo viên vẫn còn sử dụng theo lối mòn (giáo viên giải mẫu, học sinh làm theo), chưa phát huy hết tiềm lực về tư duy, tính sáng tạo và trí thông minh của học sinh
Trong nhiều năm làm nhiệm vụ bồi dưỡng học sinh giỏi cho trường và phòng Giáo dục ðakPơ, tôi nhận thấy học sinh giỏi vẫn còn nhiều lúng túng khi giải các bài toán phức tạp Sự lúng túng này càng thể hiện rõ khi các em tham gia giải các bài toán có liên quan ñến phản ứng giữa CO2 hoặc SO2 tác dụng với kiềm dạng R(OH)2 Trong khi loại bài tập này hầu như không thể thiếu trong các kỳ thi học sinh giỏi Từ những sai lầm và rất lúng túng của học sinh, tôi ñã kiểm tra, phân tích thực trạng và tìm nguyên nhân chính là do các
Trang 4Với những lý do trên tôi ñã tìm tòi nghiên cứu, tham khảo tư liệu và áp
dụng ñề tài: “ Phương pháp giải bài toán về CO 2 hoặc SO 2 tác dụng với kiềm
giải các bài tập loại này một cách tự tin và hiệu quả
II- MỤC ðÍCH NGHIÊN CỨU:
ðề tài nhằm mục ñích làm rõ bản chất của phản ứng CO2 hoặc SO2 tác dụng với kiềm của kim loại hóa trị II, qua ñó giúp học sinh hình thành kỹ năng giải các bài toán có liên quan ñến phản ứng hóa học này ðề tài còn nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo trong giải toán hóa học của học sinh, góp phần nâng cao chất lượng ñội tuyển học sinh giỏi
III- ðỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU:
ðề tài này nghiên cứu bản chất của phản ứng phản ứng CO2 ( hoặc SO2) tác dụng với kiềm dạng R(OH)2 và các phương pháp giải các bài toán hóa học có liên quan ñến phản ứng này
IV- PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
1- Phương pháp chủ yếu
ðể thực hiện ñề tài, tôi sử dụng phương pháp chủ yếu là tổng kết kinh
nghiệm, ñược thực hiện theo các bước:
• Xác ñịnh ñối tượng: xuất phát từ những khó khăn vướng mắc trong công
tác bồi dưỡng HS giỏi, tôi xác ñịnh cần phải có một ñề tài nghiên cứu về các phương pháp giải bài toán về phản ứng giữa CO2 ( hoặc SO2) với kiềm
• Thể nghiệm và ñúc kết kinh nghiệm : Trong quá trình vận dụng ñề tài, tôi
ñã áp dụng nhiều biện pháp, như: trao ñổi cùng giáo viên có kinh nghiệm, trò
chuyện cùng HS; kiểm tra, ñánh giá và so sánh kết quả
2-Các phương pháp hỗ trợ
Ngoài ra, tôi còn dùng một số phương pháp hỗ trợ khác như phương pháp nghiên cứu tài liệu, ñiều tra nghiên cứu…
Trang 5V- GIỚI HẠN CỦA ðỀ TÀI:
ðề tài này chỉ nghiên cứu và áp dụng cho ñối tượng học sinh giỏi trong ñội
tuyển học sinh giỏi lớp 9 của huyện ðakPơ Về mặt kiến thức kỹ năng, ñề tài chỉ nghiên cứu một số phương pháp giải toán có liên quan ñến phản ứng CO2
( hoặc SO2 ) tác dụng với kiềm của kim loại hóa trị II
VI- PHẠM VI VÀ KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU:
- Kế hoạch thực hiện ñề tài : ðề tài bắt ñầu nghiên cứu từ tháng 9 năm
2007, ñược thử nghiệm trong năm học 2007-2008 và học kỳ I năm học
2008-2009 ðề tài ñã ñược tổng kết, rút kinh nghiệm vào tháng 12 năm 2008
- ðề tài ñược áp dụng tại trường THCS Chu Văn An, sau ñó áp dụng bồi dưỡng ñội tuyển học sinh giỏi môn Hóa học lớp 9 của huyện ðakPơ
Trang 6B- NỘI DUNG ðỀ TÀI
I- CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN VỀ PHẢN ỨNG CO 2 ( SO 2 ) TÁC DỤNG VỚI KIỀM DẠNG R(OH) 2
Giải toán hóa học là sự kết hợp nhuần nhuyễn giữa hiện tượng và bản chất hóa học với các kỹ năng về toán học Tuy nhiên, muốn giải chính xác một bài toán hóa học ( loại tính theo phương trình hóa học) thì trước tiên phải viết ñầy
ñủ và chính xác các phương trình hóa học xảy ra, ñây là “chìa khóa” ñể mở ñáp án của một bài toán hóa học Chỉ cần một nhầm lẫn nhỏ trong việc viết
phương trình hóa học thì mọi nổ lực trong giải toán ñều trở nên vô nghĩa Trong hệ thống các bài tập hóa học nâng cao có rất nhiều loại bài tập mà bản chất của phản ứng rất phức tạp, học sinh thường viết thiếu phương trình phản ứng hoặc xác ñịnh sai về chất sản phẩm, do ñó không thể nào có ñược lời giải và ñáp số chính xác Một trong các loại bài tập phức tạp ñó là dạng toán về CO2 tác dụng với kiềm hóa trị II dạng R(OH)2 ðể giải tốt loại bài toán này thì học sinh phải hiểu ñược bản chất của phản ứng Vậy bản chất của phản ứng này như thế nào ?
1- Bản chất phản ứng giữa CO 2 ( SO 2 ) tác dụng với kiềm dạng R(OH) 2
Giả sử dẫn b (mol) CO2 ( hoặc SO2) vào dung dịch chứa a (mol) kiềm Ca(OH)2 hoặc Ba(OH)2 thì phản ứng xảy ra theo trình tự như sau:
ðầu tiên, phản ứng tạo muối trung hòa, ñến khi nRCO3 =nR(OH)2 =a thì kết tủa ñạt cự ñại ( với R là kim loại kiềm hóa trị II):
Trang 7Nếu chỉ tạo muối trung hịa thì coi như chỉ xảy ra phản ứng (1)
Nếu chỉ tạo muối axit thì coi như chỉ xảy ra phản ứng (2)
Nếu tạo đồng thời hai muối thì coi như chỉ xảy ra cả (1) và (2)
2) Phương pháp xác định nhanh loại muối tạo thành :
Căn cứ vào bản chất của phản ứng, chúng ta cĩ thể kết luận nhanh loại
muối tạo thành dựa theo tỷ số mol nCO (2 hoặc SO )2
R(OH)2
n
Nếu đặt T nCO (2 hoặc SO )2
R(OH)2
n
Trang 83) Cơ sở phân loại các bài toán về phản ứng CO 2 ( SO 2 ) tác dụng với kiềm dạng R(OH) 2
Ngoài việc phân tích, làm rõ bản chất của phản ứng, giáo viên còn phải biết sáng tạo trong cách phân dạng bài tập, nhằm giúp học sinh có ñịnh hướng rõ ràng về phương pháp giải ðây là yêu cầu rất quan trọng vì nó có thể biến cái phức tạp trở thành những ñiều ñơn giản
Dựa vào số lượng của các dữ kiện và mục ñích yêu cầu của ñề bài tôi thường chia các bài toán về phản ứng CO2 ( SO2) tác dụng với kiềm R(OH)2
thành 4 dạng chính sau ñây:
* Dạng 1: Xác ñịnh ñược số mol của CO 2 ( hoặc SO 2 ) và kiềm R(OH) 2
* Dạng 2: Chỉ biết số mol của một chất tham gia CO 2 ( SO 2 ) hoặc kiềm, yêu cầu xác ñịnh lượng muối tạo thành
* Dạng 3: Biết khối lượng của một muối hoặc khối lượng muối chung
* Dạng 4: CO 2 ( hoặc SO 2 ) tác dụng với hỗn hợp kiềm X(OH) 2 và YOH
II- THỰC TRẠNG CỦA VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU
1- Thực trạng về ñiều kiện học tập và trình ñộ của học sinh trước khi thực hiện ñề tài:
Trong một buổi bồi dưỡng học sinh giỏi cho trường tôi ñã ñưa ra bài toán “ Tính thể tích CO2 ( ñktc) ñể khi sục vào 2 líl dung dịch Ca(OH)2 0,02M thì thu ñược 3 gam kết tủa” Kết quả cả 10 em trong ñội tuyển ñều ñã mắc sai lầm chung là không nhìn thấy trường hợp tạo hỗn hợp muối CaCO3 và Ca(HCO3)2, các em cho rằng phản ứng chỉ tạo muối trung hòa và Ca(OH)2 dư
Và rất nhiều sai lầm khác có liên quan ñến bài toán về CO2 ( hoặc SO2 ) tác dụng với kiềm dạng R(OH)2 Hầu hết các em ñều cho rằng dạng toán này khó quá, thường tỏ ra rất sợ khi nhận nhiệm vụ giải các bài tập loại này Vì thế các
em học sinh rất thụ ñộng trong các buổi học bồi dưỡng, không hứng thú học tập Trong 10 học sinh tham gia bồi dưỡng chỉ có một em biết viết PTHH xảy
ra theo ñúng bản chất, nhưng lại chưa biết cách giải toán
Trang 9Là học sinh vùng nơng thơn cịn nhiều khĩ khăn, vì vậy điều kiện học tập của các em cịn rất hạn chế Nhiều học sinh khơng cĩ sách tham khảo, một số
em cĩ sách tham khảo thì lại chưa biết cách học tập với sách
Từ những sai lầm và các khĩ khăn nêu trên, tơi nghĩ cần phải nghiên cứu, tổng hợp về phương pháp giải một số dạng bài tốn cĩ liên quan đến phản
ứng CO2 ( SO2) tác dụng với kiềm
2- Chuẩn bị thực hiện đề tài:
ðể áp dụng đề tài, tơi thực hiện một số khâu quan trọng như sau:
a) ðiều tra trình độ HS, tình cảm thái độ của HS về nội dung của đề tài;
điều kiện học tập của HS Hướng dẫn cách sử dụng sách tham khảo và giới
thiệu một số sách của thư viện trường để học sinh mượn đọc
b) Chọn lọc và nhĩm các bài tốn theo dạng, xây dựng phương pháp giải chung cho mỗi dạng, biên soạn bài tập mẫu; bài tập vận dụng và nâng cao Ngồi ra phải dự đốn những sai lầm mà học sinh cĩ thể mắc phải
c) Lên kế hoạch về thời lượng cho mỗi dạng tốn Tham khảo tài liệu, trao
đổi với đồng nghiệp; nghiên cứu các đề thi HS giỏi của tỉnh ta và một số tỉnh,
thành phố khác, viết thành tài liệu riêng để bồi dưỡng học sinh
Trang 10III- KINH NGHIỆM VẬN DỤNG ðỀ TÀI VÀO THỰC TIỄN:
Khi thực hiện ñề tài vào việc giảng dạy, trước hết tôi làm rõ bản chất của phản ứng oxit axit tác dụng với kiềm ( như ñã nêu trong phần cơ sở lý luận) Sau ñó tổ chức giải khảo sát một số bài tập mẫu ñể rút ra hướng giải chung cho các bài tập dạng CO2 (hoặc SO2) tác dụng với kiềm R(OH)2 , gồm các bước cơ bản sau ñây:
Bước 1: Chuyển ñổi các dữ kiện thành số mol ( nếu ñược), xác ñịnh tỷ
lệ số mol của cặp chất tham gia ( hoặc một cặp chất nào ñó)
Bước 2: Xác ñịnh muối nào tạo thành
+) Nếu biết tỷ lệ số mol ( T) thì kết luận ñược loại muối tạo thành ( ñã nêu trong phần cơ sở lý luận)
+) Nếu không biết tỷ lệ mol (T) thì phải biện luận theo trường hợp
Bước 3: Viết ñầy ñủ các PTHH xảy ra
Bước 4: Tính toán ñể hoàn thành yêu cầu của ñề bài
Tiếp theo, tôi tiến hành bồi dưỡng kỹ năng theo dạng Mức ñộ rèn luyện từ
dễ ñến khó, nhằm bồi dưỡng học sinh phát triển kỹ năng từ biết làm ñến thành thạo và sáng tạo Khi tổ chức bồi dưỡng kỹ năng giải toán cho học sinh, tôi luôn tạo cơ hội cho học sinh phát hiện vấn ñề, hướng dẫn học sinh giải quyết vấn ñề, tổ chức vận dụng và nâng cao Từ việc giải bài tập mẫu, học sinh rút
ra ñược phương pháp giải và tránh ñược những sai lầm trong nhận thức hóa học
Sau ñây là một số kinh nghiệm về phân dạng và phương pháp giải các bài toán về phản ứng của CO2 ( hoặc SO2) tác dụng với kiềm dạng R(OH)2
Trang 111) Dạng 1: Xác ñịnh ñược số mol của CO 2 ( hoặc SO 2 ) và kiềm R(OH) 2 a) Phương pháp chung:
Bước 1: Xác ñịnh số mol CO2 ( hoặc SO2) và R(OH)2
Bước 2: Lập tỷ lệ số T = CO (SO )2 2
R (OH)2
n
n và kết luận loại muối tạo thành
Bước 3: Viết PTHH tương ứng và tính toán theo yêu cầu của ñề bài
Nếu kết thúc phản ứng chỉ thu ñược một muối trung hòa hoặc muối axit thì bài toán rất ñơn giản ( tôi không trình bày trường hợp này) Nếu biết ñược phản ứng tạo 2 muối thì bài toán có thể giải ñược bằng 4 cách khác nhau:
* Cách 1: Phương pháp nối tiếp (ñúng nhất về bản chất)
* Cách 2: Phương pháp song song
Gọi x,y lần lượt là số mol của RCO3 và RHCO3 thì ta có:
Trang 12* Cách 4: Phương pháp ñường chéo
Phương pháp này cho phép xác ñịnh nhanh tỷ lệ số mol của hai muối tạo thành mà không cần viết phản ứng ( nếu ñề bài không yêu cầu )
Từ CTHH của các muối dễ dàng xác ñịnh ñược tỷ số mol T1, T2 ñể tạo ra mỗi muối ñó Cụ thể :
−
=
− (1) ; n1 + n2 = a (2) Giải các phương trình (1) và (2) sẽ tìm ñược n1 và n2
b)Ví dụ: Dẫn 2,688 lít CO2 ( ñktc) vào 200ml dung dịch Ba(OH)20,5M Hỏi muối nào tạo thành ? bao nhiêu gam ?
Phản ứng: 0,1 0,1 0,1
Sau p.ứng: 0,02 0 0,1
Vì CO2 dư nên một phần kết tủa bị hòa tan :
Trang 13Cách 2: Phương pháp song song
Gọi x,y lần lượt là số mol của BaCO3 và Ba(HCO3)2
Cách 4: Phương pháp ñường chéo
Căn cứ vào CTHH của 2 muối cũng biết ñược tỷ lệ số mol vừa ñủ ñể tạo ra
Trang 14n nên có thể xảy ra 3 trường hợp
+) Trường hợp 1: muối tạo thành là muối trung hòa Xác ñịnh m1 ( g) +) Trường hợp 2: muối tạo thành là muối axit Xác ñịnh m2 (g)
+) Trường hợp 3: tạo ra hai muối Tổng lượng muối : m1 < m < m2
Trang 15Vì chưa biết số mol Ca(OH)2 nên có thể xảy ra cả 3 trường hợp
*Trường hợp1: muối tạo thành là CaSO3
Ca(OH)2 + SO2 → CaSO3 ↓ + H2O (1) Theo (1) : nCaSO3 =nSO2 =0,1 (mol)
*Trường hợp2: Chỉ có muối Ca(HCO3)2 tạo thành
Ca(OH)2 + 2SO2 → Ca(HSO3)2 (2) Theo (2) : nCa(HSO )3 2 1nSO2 0,1 0,05
3) Dạng 3: Biết khối lượng của một muối hoặc khối lượng muối chung
Trang 16b) Các ví dụ:
Ví dụ 1: Dẫn 10 lít (ñktc) hỗn hợp gồm N2 và CO2 vào bình ñựng 2 lít dung dịch Ca(OH)2 0,02M, sau khi kết thúc phản ứng thu ñược 1 gam kết tủa Xác ñịnh thành phần % thể tích của CO2 trong hỗn hợp
* Phát hiện vấn ñề:
2
n <n nên kết tủa chưa cực ñại Vì vậy
có 2 lý do làm cho kết tủa không cực ñại: hoặc CO2 thiếu không ñủ chuyển hết Ca(OH)2 thành kết tủa, hoặc CO2 có dư và hòa tan một phần kết tủa
Trường hợp 1: CO2 thiếu ⇒ Ca chưa chuyển hết thành kết tủa
Trang 17Nhận xét:
Sai lầm của học sinh là thường không phát hiện ra trường hợp 2 Hoặc biện luận theo 3 trường hợp rất dài dòng, tốn nhiều thời gian Vì thế khi gặp các bài tập này, tôi thường hướng dẫn các em phát hiện vấn ñề và khẳng ñịnh bài toán dạng này luôn có 2 trường hợp
Ví dụ 2: ðốt cháy hoàn toàn 6,72 lít hỗn hợp khí A gồm CO và CH4 Khí sinh ra ñược dẫn vào 4 lít dung dịch Ca(OH)2 thì thấy tạo ra 25 gam kết tủa Tính nồng ñộ mol của dung dịch Ca(OH)2
*Phát hiện vấn ñề:
+) Khi ñốt 1mol CO →1mol CO2 ; ñốt 1mol CH4 → 1mol CO2
⇒ số mol CO2 = tổng số mol hỗn hợp khí (CO + CH4)
+) Vì phản ứng có tạo muối CaCO3, nhưng chưa biết tỷ lệ mol của
Vì nCO2 >nCaCO3 nên có 2 trường hợp:
Trường hợp 1: CO2 còn dư Vô lý vì phản ứng tạo muối trung hòa
Trường hợp 2: một phần CO2 ñã phản ứng tạo muối Ca(HCO3)2
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 ↓ + H2O
Trang 182CO2 + Ca(OH)2 →Ca(HCO3)2
Nhận xét : Nếu nCO (SO )2 2 >nkeát tuûathì luôn tại hỗn hợp 2 muối
Ví dụ 3: Hấp thụ V (lít) SO2 ( ñktc) vào 150 ml dung dịch Ba(OH)2 0,2M Sau phản ứng, cô cạn hỗn hợp sản phẩm thu ñược 8,15 gam muối Tìm V
*Phát hiện vấn ñề: Vì ñề cho có 8,15 gam muối chung nên chưa biết
muối nào Nên giả sử phản ứng tạo 2 muối, nếu muối nào có số mol bằng 0 thì coi như không ñược sinh ra
*Bài giải:
* Cách 1: Phương pháp biện luận theo 3 trường hợp
Trường hợp 1: phản ứng chỉ tạo ra muối trung hòa BaSO3
m (max)=0,03 217⋅ =6,51 (gam) < 8,15 (vô lý)
Trường hợp 2: : phản ứng chỉ tạo muối axit Ba(HSO3)2
2SO2 + Ba(OH)2 →Ba(HSO3)2
2SO2 + Ba(OH)2 →Ba(HSO3)2