Sáng kiến kinh nghiệm thpt sử dụng các phương pháp bảo toàn và sơ đồ hoá để giải nhanh bài tập co2, p2o5 tác dụng dung dịch kiềm

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ TĨNH SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM “SỬ DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN VÀ SƠ ĐỒ HOÁ ĐỂ GIẢI NHANH BÀI TẬP CO2, P2O5 TÁC DỤNG DUNG DỊCH KIỀM ” Mơn/Lĩnh vực: Hố học Mã số: 03 Hà Tĩnh, tháng 12 năm 2022 MỤC LỤC Các đề mục Trang Danh mục chữ viết tắt PHẦN MỞ ĐẦU I Bối cảnh đề tài II Lý chọn đề tài III Phạm vi đối tượng nghiên cứu IV Mục đích nghiên cứu V Điểm kết nghiên cứu PHẦN NỘI DUNG I Cơ sở lí luận II Thực trạng vấn đề III Các biện pháp tiến hành để giải vấn đề IV Hiệu mang lại sáng kiến 19 V Khả ứng dụng triển khai 20 VI Ý nghĩa sáng kiến 20 PHẦN KẾT LUẬN 21 I Những học kinh nghiệm 21 II Những kiến nghị đề xuất 21 Danh mục tài liệu tham khảo 22 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết đầy đủ Chữ viết tắt Sách giáo khoa SGK Trung học phổ thông THPT Bài tập BT Học sinh HS Giáo viên GV Phương trình PT Đại học-cao đẳng ĐH-CĐ Tốt nghiệp trung học phổ thông TNTHPT PHẦN MỞ ĐẦU I Bối cảnh đề tài Qua trình giảng dạy trường THPT nhận thấy thực trạng: Học sinh khó khăn việc giải tập, đặc biệt tập mà chất phản ứng lại cho sản phẩm khác tuỳ thuộc vào tỷ lệ số mol chất phản ứng Đặc biệt thời gian gần xu hướng em HS lựa chọn mơn hố hố để thi xét tuyển ngày giảm, nguyên nhân khách quan trường ĐHCĐ tạo nhiều tổ hợp xét tuyển mà có nhiều mơn dễ học so với mơn hố học, ngun nhân chủ quan Thầy Cô chưa thu hút HS đam mê mơn học Điều tập hoá học thường rắc rối xảy nhiều tình huống, nhiều trường hợp khác nhau, khiến cho HS chán nản, học khơ khan, việc chia dạng tập phương pháp giải nhiều hạn chế Để giải vấn đề người GV phải thường xuyên đổi cách dạy, tìm tịi phương pháp ngắn gọn giúp HS hứng thú việc tiếp cận tiếp thu phương pháp giải Là người GV tơi tích luỹ số phương pháp giải, để giúp HS GV có tài liệu học tập, giảng dạy tơi mạnh dạn viết kinh nghiệm thành sáng kiến kinh nghiệm II Lí chọn đề tài Đổi phương pháp dạy học xác định Nghị Đảng thể chế hóa Luật Giáo dục phương pháp Giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo, tự học, kĩ vận dụng vào thực tiễn, phù hợp với đặc điểm lớp học, môn học; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, tạo hứng thú học tập cho học sinh, tận dụng công nghệ nhất, khắc phục lối dạy truyền thống truyền thụ chiều thông báo kiến thức có sẵn Trong q trình dạy bồi dưỡng nâng cao kiến thức cho em HS khối 11, nhận thấy em HS khó khăn việc làm tập CO2, P2O5 tác dụng với dung dịch kiềm Một số HS thường loay hoay việc nhận dạng tiến hành lời giải Đặc biệt kỳ thi TNTHPT với hình thức thi trắc nghiệm khách quan, thời gian cho câu hỏi ngắn, nên việc lựa chọn phương pháp giải tối ưu cho tập để vừa đảm bảo mặt thời gian mà độ xác cao giải pháp cần làm Xuất phát từ lí trên, tơi thấy để giúp em HS có phương pháp giải nhanh xác, giảm bớt lo lắng tham gia thi môn hố học kỳ thi TNTHP tơi lựa chọn đề tài “sử dụng phương pháp bảo toàn sơ đồ hoá để giải nhanh tập CO2, P2O5 tác dụng dung dịch kiềm ” III Phạm vi đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Đề tài xây dựng chương trình kiến thức hóa học áp dụng cho giảng dạy chương 2: Nitơ – Photpho chương 3: Cacbon – Silic hóa học 11 Đối tượng nghiên cứu - Các tài liệu liên quan đến tập CO2, P2O5 tác dụng dung dịch kiềm hóa học vơ 11 - Sách giáo khoa hóa học 11 - Học sinh lớp 11 IV Mục đích nghiên cứu - Đề tài nghiên cứu nhằm đưa phương pháp giải tập, CO2, P2O5 tác dụng dung dịch kiềm, từ giúp HS có cách giải nhanh tập hố học - Giúp học sinh vận dụng linh hoạt phương pháp giải tập, giảm thiểu việc viết phương trình hố học, thay vào sơ đồ phản ứng - Đưa dạng tập thường gặp có đường hướng phương pháp giải thích hợp, tạo tin tưởng cao, cho đáp án nhanh xác V Điểm kết nghiên cứu Đề tài đề xuất dạng tập cụ thể, kèm với phương pháp giải phù hợp, đề xuất tập tương tự để vận dụng phương pháp Nếu đề tài áp dụng nghiên cứu tiếp HS hứng thú việc lựa chọn mơn hố để học thi TNTHPT dùng kết mơn hố học để xét tuyển vào trường ĐH-CĐ PHẦN NỘI DUNG I Cơ sở lí luận Trước HS học phương pháp giải toán riêng lẽ Tuy nhiên việc vận dụng phương pháp giải vào tập vấn đề quan trọng học sinh Để làm điều người giáo viên phải người giúp cho người học tự tìm cách tư logic, tự tìm cách tiếp cận giải vấn đề Việc làm hình thành từ từ qua tiết học, chủ đề mà người dạy định hướng cho người học Thơng qua ví dụ áp dụng biện pháp nêu HS vận dụng vào tập tương tự II Thực trạng vấn đề Thuận lợi: - Số lượng học sinh u thích mơn Hóa trường, khối lớp nhiều so với trường lân cận - Các giáo viên nhóm chun mơn có lực chun mơn tốt, tích cực đổi phương pháp giảng dạy để tạo hứng thú cho học sinh Khó khăn - Tuy số lượng HS lựa chọn mơn hố có nhiều so với trường lân cận, so với trường tỉnh - Các em HS lựa chọn mơn hố để xét tuyển ít, nên em khơng tập cho việc học mơn hố - Học sinh nhìn chung cịn e ngại nhắc đến mơn hóa - Một số giáo viên cịn ngại tìm cách tiếp cận làm đơn giản hóa tập đề thi TNTHPT - Học sinh có xu hướng lịng với kết học tập mình, không nỗ lực học tập III Các biện pháp tiến hành để giải vấn đề Các phương pháp sử dụng để giải tập - Phương pháp sơ đồ hoá: Là phương pháp giải tập mà khơng cần viết phương trình hố học, cần viết sơ đồ phản ứng theo diễn biến đề 7 - Phương pháp bảo toàn nguyên tố: Tổng số mol nguyên tử nguyên tố trước sau phản ứng không đổi - Phương pháp bảo toàn khối lượng: Tổng khối lượng chất trước sau phản ứng không đổi; Khối lượng chất tổng khối lượng thành phần tạo nên chất - Phương pháp bảo tồn điện tích: Trong dung dịch trung hồ điện, nghĩa số mol điện tích âm (n(-) = nion âm *số đơn vị điện tích ion) số mol điện tích dương (n(+) = nion dương *số đơn vị điện tích ion) Về kiến thức 2.1 CO2 tác dụng với dung dịch kiềm Tuỳ vào tỷ lệ mol chất phản ứng mà cho sản phẩm khác CO2 + OH-  HCO3CO2 +2OH-  CO32- + H2O - Để xác định sản phẩm thu cho CO2 tác dụng với dung dịch kiềm ta sử dụng tỷ lệ mol OH- với CO2 CO32- HCO3- OH- dnOH- + Khi nOH  nCO2 nCO2  dư CO2 nên tạo muối HCO3- + Khi 1< nOH  + Khi  nOH  nCO2 nCO2 b = 0,15 mol Bảo toàn C cho 1/2X tác dụng 0,12 mol HCl ta có: 2*(x+0,09)=0,3 =>x = 0,06 mol Khi cho HCl tác dụng 1/2X có nH+ = 0,12 mol < nC = 0,15 mol mà tạo khí CO2 nên X khơng có OH- mà có HCO3- CO32=> x= 0,15 – 0,09 = 0,06 mol 15 Bảo tồn điện tích cho dung dịch sau phản ứng với HCl ta có nNa+ = 0,12 +x = 0,18 mol => a+2b = 0,18*2; thay b = 0,15mol ta có a = 0,06 mol Vậy a : b = 0,06 : 0,15 = : Ví dụ 5: Hấp thụ hồn tồn V lít khí CO2 (đktc) vào 250 ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,4M KOH aM thu dung dịch X Cho từ từ 250 ml dung dịch H2SO4 0,5M vào X thu dung dịch Y 1,68 lít khí CO2 (đktc) Cho Y tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư thấy xuất A 0,9 34,05 gam kết B 0,7 tủa trắng Giá trị C 0,5 a D 0,6 Giải CO2 + x mol NaOH 0,1 mol dd X + 0,125 mol H2SO4 KOH 0,25a mol y mol HCO3+Ba(OH)2 d0,125 mol SO420,075 mol CO2 + 0,1 mol Na 0,25a mol K+ BaSO4 0,125 BaCO3 y mol Bảo toàn khối lượng kết tủa: 0,125*233 + 197y=34,05 =>y=0,025 mol Bảo tồn ngun tố C ta có x = y+0,075 = 0,1 mol Bảo toàn điện tich cho dung dịch Y ta có: 0,25a+0,1=0,025+0,125*2 => a=0,7 Nhận xét: Các ví dụ khơng sơ đồ hố mà viết phương trình tập cần phải viết nhiều phương trình hố học Đặc biệt dùng bảo tồn điện tích dung dịch Y nên khơng cần xác định thành phần dung dịch X Đó ưu điểm trội việc kết hợp nhiều phương pháp bảo taonf vào tập kết hợp với sơ đồ hoá đơn giản hoá dạng tập Ví dụ 6: Dẫn V lít khí CO2 (ở đktc) qua 500 ml dung dịch Ca(OH)2 nồng x M , sau phản ứng thu gam kết tủa dung dịch A Đun nóng dung dịch A thu thêm gam kết tủa Giá trị V x 16 A 1,568 lit 0,1 M B 22,4 lít 0,05 M C 0,1792 lít 0,1 M D 1,12 lít 0,2 M Giải CO2 CaCO3 0,03 mol Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 0,02 mol to CaCO3 0,02 mol Bảo toàn nguyên tố C ta có: nCO2 = nCaCO3 + 2nCa(CO3)2 = 0,03 + 2*0,02 = 0,07 mol V = 0,07*22,4 = 1,568 lít Bảo tồn ngun tố Ca ta có: nCa = nCaCO3 + nCa(CO3)2 = 0,05 mol CM = 0,05/0,5 = 0,1M => Chọn đáp án A 3.2 Bài tập P2O5, H3PO4 tác dụng dung dịch kiềm Dạng 1: Cho số mol P2O5, OH-, xác định thành phần, tính khối lượng chất tan dung sau phản ứng Với dạng sử dụng tỷ lệ mol nOH  nH 3PO4 để xác định thành phần phản ứng Ví dụ 1: Cho 8,52 gam P2O5 tác dụng với 253,5 ml dung dịch NaOH 2M, sau phản ứng xảy hồn tồn, thu đuợc dung dịch X Cơ cạn dung dịch X, thu đuợc m gam chất rắn khan Giá trị m A 12,78 B 17,04 C 21,30 D 25,56 Giải nP2O5 = 0,06 mol => nH3PO4 = 0,12 mol; nNaOH = 0,507 mol nOH  nH 3PO4 = 0,507/0,12=4,225 nên dung dịch X chứa muối Na3PO4 (x mol) NaOH dư (y mol) Bảo toàn nguyên tố P ta có nNa3PO4 = nP=0,12 mol 17 Bảo toàn nguyên tố Na: nNaOH dư = 0,507-0,12*3 = 0,147 mol m= 0,12*164+ 0,147*40= 25,56 gam Ví dụ 2: Cho 100 ml dung dịch KOH 1,5M vào 200 ml dung dịch H3PO4 0,5M, thu dung dịch X Cô cạn dung dịch X, thu hỗn hợp gồm chất A KH2PO4 K3PO4 B KH2PO4 K2HPO4 C KH2PO4 H3PO4 D K3PO4 KOH Giải nKOH = 0,15mol; nH3PO4 = 0,1mol nOH  nH 3PO4 = 0,15/0,1 = 1,5 nên tạo muối KH2PO4 K2HPO4 Dạng 2: Chưa cho số mol P2O5, OH-, nên khơng có tỷ lệ nOH  nH 3PO4 Với dạng toàn giải sau: H2PO4- HPO42- PO43- OH- dnOH- nH3PO4 Dựa vào tỷ lệ mol ta thấy không xác định sản phẩm cần xét trường hợp thay xét 3, trường hơp TH1: nOH  nH 3PO4 3 dung dịch sau phản ứng chứa ion PO43- OH- 18 Ví dụ 1: Cho m gam P2O5 vào dung dịch chứa 0,1 mol NaOH 0,05 mol KOH, thu dung dịch X Cô cạn X, thu 8,56 gam hỗn hợp chất rắn khan Giá trị m A 1,76 B 2,13 C 4,46 D 2,84 Giải TH1: Để đơn giản, ta quy đổi dung dịch X coi chứa ion x mol PO43-; y mol H+; 0,05 mol K+; 0,1 mol Na+; Bảo tồn điện tích: 3x=y+0,05+0,1 (1) Bảo tồn khối lượng: 95x+y+0,05*39+0,1*23 = 8,56 (2) Giải hệ (1) (2) ta có x =0,0455; y=-0,0134 (loại) TH2: Dung dịch X chứa ion x mol PO43-; y mol OH-; 0,05 mol K+; 0,1 mol Na+; Bảo tồn điện tích: 3x+y=0,05+0,1 (1) Bảo tồn khối lượng: 95x+17y+0,05*39+0,1*23 = 8,56 (2) Giải hệ (1) (2) ta có x =0,04 mol; y= 0,03 mol (loại) Vậy nP2O5 = 0,02 mol=> m = 0,02 *142 = 2,84 gam Ví dụ 2: Cho m gam P2O5 tác dụng với 253,5 ml dung dịch NaOH 2M, sau phản ứng xảy hoàn toàn thu dung dịch X Cô cạn dung dịch X, thu 3m gam chất rắn khan Giá trị m A 21,30 B 8,52 C 12,78 D 7,81 Giải nP2O5 = m/142 mol => nH3PO4 =2m/142 mol TH1: Để đơn giản, ta quy đổi dung dịch X coi chứa ion 2m/142 mol PO43-; x mol H+; 0,507 mol Na+; Bảo tồn điện tích: 6m/142=x+0,507 (1) Bảo tồn khối lượng: 95*2m/142+x+0,507*23 = 3m (2) Giải hệ (1) (2) ta có m =6,886 gam; x=-0,216 mol (loại) TH2: Dung dịch X chứa ion 2m/142 mol PO43-; x mol OH-; 0,507 mol Na+; Bảo tồn điện tích: 6m/142+x=0,507 (1) Bảo tồn khối lượng: 95*2m/142+17x+0,507*23 = 3m (2) Giải hệ (1) (2) ta có m =8,52 gam; x=0,147 mol 19 Vậy m = 8,52 gam Ví dụ 3: Cho 2,13 gam P2O5 vào dung dịch chứa x mol NaOH 0,02 mol Na3PO4 Sau phản ứng xảy hoàn toàn , thu dung dịch chứa 6,88 gam hai chất tan Giá trị x A 0,030 B 0,057 C 0,139 D 0,050 Giải x mol NaOH 6,88 gam hai chÊt tan P2O5 + 0,015 mol 0,02 mol Na3PO4 TH1: Để đơn giản, ta quy đổi dung dịch sau phản ứng coi chứa ion 0,05 mol PO43-; y mol H+; (x+0,06) mol Na+; Bảo tồn điện tích: 0,05*3=y+x+0,06 (1) Bảo toàn khối lượng: 0,05*95+y+23*(x+0,06) = 6,88 (2) Giải hệ (1) (2) ta có x= 0,03 mol; y= 0,06 mol TH2: Dung dịch X chứa ion 0,05 mol PO43-; y mol OH-; (x+0,06) mol Na+; Bảo toàn điện tích: 0,05*3+y= x+0,06 (1) Bảo tồn khối lượng: 0,05*95+17y+23*(x+0,06) = 6,88 (2) Giải hệ (1) (2) ta có x= 0,057 mol; y= -0,033 mol (loại) Vậy x = 0,03 mol IV Hiệu mang lại sáng kiến Đối với giáo viên: Việc thực chuyên đề giúp cho thân giáo viên tiếp cận với cách giải nhanh đáp ứng cho yêu cầu đề thi TNTHPT Đề tài mở rộng cho phần khác phản ứng axit với muối cacbonat, hidroxit lưỡng tính tác dụng dung dịch kiềm Tạo phong trào tìm tịi, nghiên cứu giáo viên tổ để đạt hiệu dạy học tốt 20 Đối với học sinh Sử dụng biện pháp sáng kiến để dạy bồi dưỡng kiến thức cho chương Nitơ – Photpho chương Cacbon - Silic học kì lớp 11 năm học 2022 – 2023 - Tơi chọn lớp có lực học sinh tương đương lớp 11A3 (lớp thực nghiệm) 11A4 (đối chứng) Đối với lớp đối chứng 11A4 dạy phương pháp làm phương pháp viết phương trình Đối với lớp thực nghiệm tơi tiến hành giảng dạy phương pháp bảo toàn sơ đồ hoá để giải nhanh tập CO2, P2O5 tác dụng dung dịch kiềm - Tôi thực khảo sát chất lượng lớp đối chứng lớp thực nghiệm để chứng minh tính hiệu qủa đề tài Sau bảng thống kê chất lượng kiểm tra thường xuyên chương Nitơ – Photpho, cacbon - silic hai lớp 11A3 11A4: Lớp Số học sinh đạt điểm Tổng số 10 11A3 36 0 14 11A4 36 0 10 1 0 - Qua bảng kết cho thấy lớp thực nghiệm cao lớp đối chứng Như vậy, việc áp dụng phương pháp bảo tồn sơ đồ hố để giải nhanh tập CO2, P2O5 tác dụng dung dịch kiềm làm tăng hiệu làm HS V Khả ứng dụng triển khai Khả ứng dụng đề tài khẳng định chưa áp dụng diện rộng, thời gian giải pháp cụ thể với quan tâm đồng nghiệp, nhà trường, sở giáo dục đào tạo mong muốn chia sẻ rộng rãi Ngoài kiến thức khai thác đề tài nhiều kiến thức thú vị khác đặc biệt tập axit tác dụng muối cacbonat…, nên thời gian đề tài tiếp tục phát triển hoàn thiện VI Ý nghĩa sáng kiến