SKKN: Sử dụng phương pháp đồ thị để giải nhanh một số dạng bài tập trắc nghiệm Hóa học

SKKN: Sử dụng phương pháp đồ thị để giải nhanh một số dạng bài tập trắc nghiệm Hóa học

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ ĐỂ GIẢI NHANH MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP

TRẮC NGHIỆM HÓA HỌC

A PHẦN MỞ ĐẦU

1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Với xu thế “đổi mới phương pháp dạy học”, hình thức thi trắc nghiệm khách quan (TNKQ) đã được đưa vào để thay thế hình thức thi tự luận trong một số môn học, trong đó có môn Hóa học Với hình thức thi trắc nghiệm, trong một khoảng thời gian ngắn học sinh phải giải quyết được một lượng khá lớn các câu hỏi, bài tập Điều này không những yêu cầu học sinh phải nắm vững, hiểu rõ kiến thức mà còn phải thành thạo trong kĩ năng giải bài tập và đặc biệt phải có phương pháp giải bài tập trắc nghiệm hợp lí Thực tế cho thấy có nhiều học sinh có kiến thức vững vàng nhưng trong các kì thi vẫn không giải quyết hết các yêu cầu của đề ra Lí do chủ yếu là các em vẫn tiến hành giải bài tập hóa học theo cách truyền thống, việc này làm mất rất nhiều thời gian nên từ đấy không tạo được hiệu quả cao trong việc làm bài thi trắc nghiệm Vì vậy việc xây dựng “các phương pháp giải nhanh bài tập hóa học” là một việc rất cần thiết để giúp các em học sinh đạt hiệu quả cao trong các kì thi Tuy nhiên, hóa học là một môn khoa học thực nghiệm, sử dụng các phương pháp toán học để giải quyết các bài toán hóa học một cách nhanh gọn và đơn giản nhưng vẫn giúp học sinh hiểu được sâu sắc bản chất hóa học là một điều không phải dễ dàng

Trong quá trình giảng dạy, tôi đã thấy các em học sinh gặp phải rất nhiều khó

khăn trong việc giải quyết các dạng bài toán: “Sục CO 2 vào dung dịch hỗn hợp Ca(OH) 2 và NaOH”, “dung dịch H + tác dụng với dung dịch hỗn hợp 2 

3

CO và



3

HCO ”… thực sự đây là những dạng bài tập khó và cũng là một dạng toán thường

gặp trong các kì thi ĐH-CĐ Là một giáo viên, khi hướng dẫn cho học sinh sử dụng các phương pháp truyền thống để giải những bài tập dạng này mất rất nhiều thời gian vì học sinh rất dễ nhầm lẫn thứ tự của các phản ứng xẩy ra dẫn đến việc lựa chọn đáp án sai

Phương pháp đồ thị là một phương pháp đã được sử dụng và viết trong khá nhiều tài liệu, tuy nhiên qua tham khảo các tài liệu tôi thấy phương pháp đồ thị chỉ dừng lại ở việc áp dụng cho các bài toán đơn giản, những bài toán dung dịch chỉ gồm một chất Những dạng bài toán phức tạp như trên (sẽ được đề cập đến trong đề tài sáng kiến kinh nghiệm này) thì chưa có tài liệu tham khảo hoặc tác giả nào đề cập đến

Trong quá trình giảng dạy của mình, đặc biệt là dạy khối và dạy ôn thi đại học, tôi nhận thấy khi sử dụng “phương pháp đồ thị” để giải quyết các bài tập dạng này

đã tiết kiệm được rất nhiều thời gian Học sinh đã nhanh chóng và chính xác hơn trong việc lựa chọn đáp án đúng do không phải viết nhiều phương trình và không phải thực hiện các phép toán phức tạp, dễ nhầm lẫn Thay vào đó học sinh chỉ phải

sử dụng các phép toán đơn giản về tỉ lệ trong tam giác đồng dạng Khi làm theo phương pháp này, các em có thể nhìn vào đồ thị và hiểu ngay được các quá trình phản ứng xảy ra mà trước đó còn rất mơ hồ và không hiểu rõ

Với các lí do trên, tôi chọn đề tài “Sử dụng phương pháp đồ thị để giải nhanh

một số dạng bài tập trắc nghiệm Hóa học” làm đề tài sáng kiến kinh nghiệm của

mình

2 NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI

* Xây dựng dạng đồ thị và phương pháp sử dụng phương pháp đồ thị cho 4 dạng bài toán

- Dung dịch H+ tác dụng với dung dịch hỗn hợp CO2 

3

- Dung dịch OH- tác dụng với dung dịch hỗn hợp Al3+ và H+

2 và OH

* Bằng thực nghiệm sư phạm đánh giá kiểm tra hiệu quả của phương pháp

3 PHẠM VI ÁP DỤNG

Phương pháp trong đề tài được áp dụng vào các tiết dạy tự chọn phần kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm ở lớp 12 và áp dụng cho các lớp ôn thi ĐH

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để hoàn thành nhiệm vụ đặt ra tôi sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau: Nghiên cứu cơ sở lí luận, cơ sở pháp lí, thực nghiệm sư phạm

B NỘI DUNG CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ

1 CỞ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP

Phương pháp đồ thị trong giải toán hóa học là phương pháp dựa vào đồ thị mô

tả sự phụ thuộc của sản phẩm (thường là số mol chất kết tủa, chất bay hơi) vào chất tham gia phản ứng để xác định các yêu cầu của bài toán

Từ đồ thị có nhiều phương pháp khác nhau để xác định các giá trị cần tính, nhưng có lẽ đơn giản nhất là sử dụng tỉ lệ của tam giác đồng dạng ( Định lý Talet

đã được học ở môn toán cấp 2) Từ đó học sinh chỉ cần sử dụng những phép tính rất đơn giản là có thể tìm ra kết quả

Phương pháp này đã được sử dụng rất hiệu quả vào một số dạng bài tập như:

- Sục CO2 vào dung dịch chứa a mol Ca(OH)2

- Dung dịch OH- tác dụng với dung dịch chứa a mol Al3+

Khi học sinh đã nắm vững dạng đồ thị của bài toán, thì việc xác định kết quả được thực hiện nhanh chóng và dễ dàng, phương pháp đồ thị không những không làm mất đi bản chất Hóa học mà nó còn giúp học sinh giải thích được và dự đoán một cách chính xác hơn các hiện tượng thực nghiệm Nó không những có hiệu quả trong các bài tập định lượng mà còn rất hiệu quả trong một số bài tập định tính về giải thích hiện tượng hoặc dự đoán hiện tượng

2 SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ VÀO MỘT SỐ DẠNG BÀI TOÁN

Dùng phương pháp đồ thị để giải các dạng bài tập trên đã được một số tác giả khai thác và được viết khá phổ biến trong các tài liệu tham khảo Với phương châm thừa kế và phát triển, tôi mạnh dạn đưa phương pháp đồ thị vào các dạng bài tập phức tạp hơn

2.1 Dung dịch H + tác dụng với dung dịch hỗn hợp chứa a mol CO2 

3 và b mol HCO

3

2.1.1 Cho từ từ dung dịch H + vào dung dịch hỗn hợp chứa a mol CO2 

3 và b mol HCO

(a+b) (a+b) (a+b)

Hiện tượng: Ban đầu chưa có khí bay lên (xảy ra phương trình (1.1)), sau đó

có khí bay lên (xảy ra phương trình (1.2)) Số mol khí thoát ra cực đại là (a+b) mol khi số mol H+ bằng (2a+b) Đồ thị là đường số (1)

2.1.2 Cho từ từ dung dịch hỗn hợp chứa a mol CO2 

3 và b mol HCO

3 vào dung dịch H +

3   CO2 + H2O

2a a a

3   CO2 + H2O

b b b

Hiện tượng: Lập tức có khí bay lên Đồ thị là đường số (2)

2.1.3 Trộn nhanh dung dịch H + với dung dịch hỗn hợp chứa a mol CO2 

3 và b mol HCO

Đồ thị là đường số (3)

*Áp dụng

Dung dịch A là dung dịch HCl 0,25M Dung dịch B là dung dịch hỗn hợp

Na 2 CO 3 0,1M và NaHCO 3 0,2M Tính thể tích CO 2 (đktc) thoát ra trong các trường hợp sau:

a Cho từ từ và khuấy đều 100ml dung dịch A vào 100ml dung dịch B

01 , 0 025 , 0 03 0

025 , 0 03 0

02 , 0 025 , 0 02 , 0 03 , 0

02 , 0

- Cho từ từ 100ml dung dịch A vào 100ml dung dịch B được 3,808 lít khí

- Cho từ từ 100ml dung dịch B vào 100ml dung dịch A được 4,536 lít khí

- Cuối cùng kết tủa tan dần cho đến hết (xẩy ra phản ứng (2.4), đồ thị là đoạn BC)

VD2: Hấp thụ hoàn toàn x mol CO 2 vào dung dịch hỗn hợp chứa a mol Ca(OH) 2

và b mol NaOH Điều kiện để xuất hiện kết tủa cực đại là:

Nếu học sinh dung phương pháp tính theo phương trình phản ứng để giải quyết bài tập này thì mất khá nhiều thời gian và có thể dẫn đến nhầm lẫn, Nhưng nếu sử

dụng đồ thị thì kết tủa cực đại sẽ ứng với đoạn AB trên hình II.2 Từ đó học sinh dễ dàng xác định được đáp án đúng là đáp án D

2 , 0 25 , 0 1 ,

12 , 0 03

Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn 8 gam bột lưu huỳnh rồi cho sản phẩm cháy hấp thụ

hoàn toàn vào 200ml dung dịch hỗn hợp Ba(OH) 2 0,5M và NaOH 0,5M Khối lượng kết tủa thu được là:

- Một lúc sau xuất hiện kết tủa và kết tủa tăng dần đến cực đại (xảy ra phản ứng (3.2), đồ thị là đoạn AB)

- Cuối cùng kết tủa tan dần đến hết (xảy ra phản ứng (3.3), đồ thị là đoạn BC)

VD2: Cho dung dịch chứa x mol NaOH vào dung dịch hỗn hợp chứa a mol

AlCl 3 và b mol HCl, khuấy đều để phản ứng xảy ra hoàn toàn Điều kiện chính xác nhất để có kết tủa là:

A x < b hoặc x > (4a + b) B b < x < (3a + b)

Yêu cầu xác định V lớn nhất nên chúng ta chỉ xác định n2 Xét 2 tam giác đồng

dạng ABC và DEC ta có:

CB

CE DE

AB

8 , 0 0 , 1

0 , 1 2 , 0

1 ,

VD2: Cho từ từ 400ml dung dịch NaOH 2M vào 200ml dung dịch hỗn hợp

H 2 SO 4 xM và Al 2 (SO 4 ) 3 0,5M thì thu được 11,7 gam kết tủa Xác định x

8 , 0 )

6 ,

* 2

35 , 0

=0,875M

* Xét trường hợp 2: nNaOH =0,8 mol = n2

2 , 0

8 , 0 ) 8 , 0 ( ) 6 , 0 ( ) 8 ,

0

(

) 8 , 0 (

n b

Câu 1: Cho dung dịch chứa 0,8 mol NaOH vào dung dịch hỗn hợp chứa a mol AlCl 3

và 0,2 mol HCl, khuấy đều để phản ứng xảy ra hoàn toàn thì thu được dung dịch trong suốt điều kiện của a là:

A a ≤ 0,2 B a ≤ 0,15 C a ≤ 0,4 D a ≤ 0,6

Câu 2: Cho V lít dung dịch NaOH 0,5M tác dụng với 200ml dung dịch hỗn hợp

AlCl 3 1,5M và HCl 1M, lượng kết tủa thu được là 15,6 gam, giá trị lớn nhất của V là:

Câu 3: Cho 400ml dung dịch NaOH aM vào dung dịch hỗn hợp chứa 0,1 mol HCl

và 0,15 mol AlCl 3 thì thu được 9,36(g) kết tủa Giá trị của a là:

* Áp dụng định tính

VD1: Nêu hiện tượng xảy ra khi cho từ từ đến dư dung dịch HCl vào dung

dịch hỗn hợp NaAO 2 và NaOH

- Đầu tiên chưa xuất hiện kết tủa (xảy ra phản ứng (4.1), đồ thị là đoạn OA)

- Một lúc sau xuất hiện kết tủa và kết tủa tăng dần đến cực đại (xảy ra phản ứng (4.2), đồ thị là đoạn AB)

- Cuối cùng kết tủa tan dần đến hết (xảy ra phản ứng (4.3), đồ thị là đoạn BC)

VD2: Cho dung dịch chứa x mol HCl vào dung dịch hỗn hợp chứa a mol

NaAlO 2 và b mol NaOH Khuấy đều để phản ứng xảy ra hoàn toàn thì thu được dung dịch trong suốt Điều kiện chính xác nhất của x là:

A x ≤ b hoặc x ≥ (4a + b) B b ≤ x ≤ (4a + b)

Dựa vào đồ thị hình II.4 Học sinh dễ dàng nhận thấy để thu được dung dịch trong suốt

(không có kết tủa) thì n H nằm ngoài khoảng AC Từ đấy chọn được đáp án chính xác A

* Áp dụng định lượng

VD1: Cho 200ml dung dịch HCl vào 100ml dung dịch hỗn hợp NaAlO 2 0,15M

và NaOH 0,1M thì thu được 0,78 (g) kết tủa Nồng độ M của dung dịch HCl là:

01 , 0 015

, 0

01 ,

02 , 0

07 , 0 015 , 0

01 ,

04 , 0

= 0,2 (M)

=> Đáp án B

*Bài tập áp dụng

Câu 1: Cho từ từ 200ml dung dịch H 2 SO 4 1M vào 400ml dung dịch hỗn hợp NaOH

aM và NaAlO 2 0,5M thì thu được 11,7 gam kết tủa Xác định a

A 0,625 hoặc 0,125 B 0,25 hoặc 0,05

C 0,625 hoặc 0,25 D 0,25 hoặc 0,125

Câu 2: Cho 300ml dung dịch HCl 2M vào 200ml dung dịch NaAlO 2 1M và NaOH

aM thì thu được 7,8 gam kết tủa Xác định a

A 0,5 hoặc 2 B 0,2 hoặc 2,5 C 0,5 hoặc 2,5 D 0,1 hoặc 0,5

Câu 3: Cho 200ml dung dịch HCl vào 300ml dung dịch hỗn hợp NaAlO 2 1M và NaOH 0,5M thu được 15,6 gam kết tủa keo Nồng độ M của dung dịch HCl là:

A 0,35 hoặc 0,75 B 1 hoặc 3,75 C 1,75 hoặc 3 D 1,75 hoặc

3 THỰC NGHIỆM

3 1 Mục đích thực nghiệm sư phạm

Mục đích của thực nghiệm sư phạm nhằm giải quyết các vấn đề sau:

3.1.1 Khẳng định hướng đi đúng đắn và cần thiết của đề tài trên cơ sở lý luận và thực tiễn

3.1.2 Kiểm chứng tính ưu việt của phương pháp đồ thị trong việc giải một số dạng bài tập trắc nghiệm ở các chương kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm

3.1.3 Góp phần đổi mới phương pháp và nâng cao chất lượng dạy học hiện nay ở phổ thông

3.2 Chọn lớp thực nghiệm

Để có số liệu khách quan và chính xác, tôi chọn dạy 2 lớp 12A2 và 12A4

có trình độ tương đương nhau về các mặt:

- Số lượng học sinh, độ tuổi, nam , nữ

- Chất lượng học tập nói chung và môn Hoá nói riêng

Đặc điểm và kết quả học tập học kỳ I ở 2 lớp được chọn như sau

3.3 Nội dung thực nghiệm

Trong các tiết dạy tự chọn hoặc các buổi dạy khối (ôn thi ĐH), khi hướng dẫn học sinh giải bài tập ở các chương kim loại kiềm, kiềm thổ, Nhôm Tôi tiến hành thực nghiệm cùng một nội dung bài tập theo hai phương pháp khác nhau

- Hướng dẫn cho học sinh giải theo phương pháp thông thường (tính theo phương trình phản ứng, áp dụng các định luật bảo toàn trong Hóa học…) ở lớp ĐC 12A4

3.4 Kiểm tra kết quả thực nghiệm và thảo luận

Để xác định hiệu quả, tính khả thi của phương pháp Việc kiểm tra, đánh giá chất lượng nắm bắt kiến thức của học sinh ở lớp thực nghiệm và lớp đối chứng được tiến hành bằng các bài kiểm tra, kết quả của một trong các bài kiểm tra đó (đề kiểm ở phần phụ lục) như sau

Học sinh đạt điểm 7,8 28,6% 46,7%

Từ kết quả các bài kiểm tra cho thấy:

- Khi không dùng phương pháp đồ thị số học sinh hoàn thành tất cả các câu hỏi rất ít (đa số các em không làm hết bài trong 20 phút), nhiều em lựa chọn đáp án sai

- Khi sử dụng phương pháp đồ thị tỉ lệ học sinh hoàn thành chính xác ≥ 90% yêu cầu đề ra khá cao (≈ 50%)

Từ kết quả trên cho thấy phương pháp đồ thị rất có hiệu quả trong việc giải các dạng bài tập trên

Phương pháp đồ thị mà tôi nêu ra trên đây là kết quả của một thời gian giảng dạy các lớp học khối, các lớp ôn thi ĐH và CĐ ở trường THPT số 1 Bát Xát Sau khi trao đổi với các đồng nghiệp về phương pháp này, tôi cũng đã nhận được những

sự đóng góp quý báu và sự ủng hộ của các đồng nghiệp trong và ngoài trường Tôi

đã đưa phương pháp này vào giảng dạy cho các em học sinh và bước đầu thu được kết quả khả quan được thể hiện qua các bài kiểm tra cũng như trong các kì thi thử

ĐH mà trường tổ chức Còn một số dạng bài toán hóa học khác cũng có thể giải bằng phương pháp đồ thị như

- Xét sự biến đổi pH của dung dịch khi điện phân dung dịch hỗn hợp một số chất

- Xét sự biến đổi lượng kết tủa khi nhỏ từ từ dung dịch NH3 vào dung dịch

Tôi viết với mong muốn được chia sẻ sáng kiến của bản thân với các đồng nghiệp, mong các bạn đồng nghiệp phát huy một cách hiệu quả những cái được của

đề tài này nhằm nâng cao hiệu quả dạy học Đồng thời bản thân tôi cũng mong

muốn nhận được sự tiếp tục phát triển rộng hơn nữa về phương pháp này hoặc

sự góp ý của các bạn để tôi có thể hoàn thiện hơn nữa về phương pháp dạy học của

- HẾT -