hướng dẫn học sinh thiết lập và vận dụng công thức tính nhanh bài tập hóa học dạng kim loại phản ứng với dung dịch axit thpt triệu sơn 2

Thựchiện dạy học dựa vào hoạt động tích cực, chủ động của học sinh với sự tổchức và hướng dẫn của giáo viên nhằm phát triển tư duy độc lập, sáng tạo,góp phần hình thành phương pháp và nh

A ĐẶT VẤN ĐỀ

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Nước ta đang bước vào giai đoạn công nghiệp hoá, hiện đại hóa vớimục tiêu đến năm 2020 Việt Nam sẽ từ một nước nông nghiệp về cơ bản trởthành nước công nghiệp và hội nhập với cộng đồng quốc tế

Nhân tố quyết định thắng lợi của công cuộc công nghiệp hoá hiện đạihoá và hội nhập quốc tế là con người, nguồn lực người Việt Nam được pháttriển trên cơ sở mặt bằng dân trí cao

Để đáp ứng yêu cầu đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao phục vụcông cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá và hội nhập với cộng đồng quốc tế,đòi hỏi chúng ta phải đổi mới, nâng cao chất lượng giáo dục và đào tạo

Nghị quyết Đại hội Đảng X đã chỉ rõ về giáo dục và đào tạo: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục, phát huy tính tích cực, sáng tạo của người học, khắc phục lối truyền thụ một chiều”.

Hiện nay, chúng ta đã, đang và sẽ thực hiện đổi mới chương trình giáo dục phổthông, từ mục tiêu, nội dung, phương pháp đến phương tiện giáo dục và đánh giá chấtlượng giáo dục

Một trong những nhiệm vụ trọng tâm của đổi mới chương trình và SGKgiáo dục phổ thông là tập trung vào việc đổi mới phương pháp dạy học Thựchiện dạy học dựa vào hoạt động tích cực, chủ động của học sinh với sự tổchức và hướng dẫn của giáo viên nhằm phát triển tư duy độc lập, sáng tạo,góp phần hình thành phương pháp và nhu cầu tự học; rèn luyện kỹ năng vậndụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứngthú và trách nhiệm học tập cho học sinh

Ở trường THPT, môn hóa học có vị trí, vai trò rất quan trọng Nó cungcấp cho học sinh những tri thức khoa học phổ thông, cơ bản về các chất, sựbiến đổi các chất, mối liên hệ qua lại giữa công nghệ hóa học, môi trường vàcon người Những tri thức này, giúp học sinh có nhận thức khoa học về thếgiới vật chất, góp phần phát triển năng lực nhận thức và năng lực hành động,hình thành nhân cách người lao động mới năng động, sáng tạo

Những nghiên cứu về lý luận dạy học môn hoá học cho rằng: Học sinhsau khi được học xong lý thuyết các em phải thấy yên tâm khi vận dụng lý

thuyết vào để giải bài tập Bài tập hoá học có tác dụng rèn luyện kỹ năng vậndụng kiến thức, mở sâu kiến thức một cách sinh động, phong phú và qua đó

ôn tập lại, hệ thống hoá kiến thức một cách thuận lợi nhất Ngoài ra, bài tậphoá học còn có tác dụng rèn luyện, phát triển năng lực hành động sáng tạo vàkhả năng tư duy nhạy bén Nâng cao hứng thú học tập bộ môn hoá học cũng

là một vai trò của các bài tập hoá học

Bài tập hóa học vừa là mục đích, vừa là nội dung phương pháp dạy học

có hiệu quả Bài tập hóa học có nhiều tác dụng lớn như vậy Nhưng sao họcsinh lại rất “sợ” khi phải giải bài tập hoá học như vậy?

Một bài tập hoá học thường có rất nhiều cách giải khác nhau để đưa rakết quả cuối cùng Nhưng hầu hết các học sinh THPT đều sử dụng phươngpháp giải dựa trên phương trình phản ứng đã được cân bằng

Trong các kì thi ĐH, CĐ và tốt nghiệp THPT bộ môn Hóa Học thì hìnhthức thi trắc nghiệm, số lượng câu hỏi nhiều vì vậy yêu cầu học sinh phải tìm

ra kết quả nhanh và chính xác trong thời gian ngắn nhất

Các dạng bài tập rất phong phú và đa dạng, mỗi dạng bài tập thườnggắn với phương pháp giải nhanh, từ đó đã có rất nhiều phương pháp giảinhanh bài toán hóa học đã xuất hiện Tuy nhiên, đối với các phương pháp giảinhanh thì học sinh cần phải tư duy và suy luận rất nhiều, nên thường chỉ cóhọc sinh khá, giỏi mới áp dụng được, còn đối với học sinh yếu và trung bìnhkhông tư duy và vận dụng được các phương pháp giải nhanh đó Như vậy, cầnphải có phương pháp giải nhanh toán hóa học đơn giản, dễ hiểu có thể dànhcho tất cả các đối tương học sinh Đây là vấn đề các giáo viên giảng dạy cácmôn thi theo hình thức trắc nghiệm và nhất là môn hóa học cần phải quantâm

Xuất phát từ những vấn đề trên trong quá trình giảng dạy bộ môn hóahọc tại trường THPT Triệu sơn 2 tôi luôn trăn trở, tìm tòi, vận dụng cácphương pháp để nâng cao chất lượng giảng dạy Vì vậy trong khuôn khổ bàiviết này, tôi xin đưa ra một kinh nghiệm nhỏ của bản thân trong giảng dạy là

“Hướng dẫn học sinh thiết lập và vận dụng công thức tính nhanh bài tập hóa học dạng kim loại phản ứng với dung dịch axit”

II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

- Củng cố phương pháp giải bài tập hay Rèn luyện khả năng tư duythông minh, tích cực sáng tạo nhằm tạo hứng thú học tập bộ môn hoá học củahọc sinh THPT.

- Nghiên cứu xây dựng và sưu tập một số bài toán hướng dẫn học sinhthiết lập và vận dụng công thức tính nhanh bài tập hóa học dạng kim loại phảnứng với dung dịch axit”

III NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài được nghiên cứu bằng phương pháp thực nghiệm trong quá trìnhdạy học trên lớp và hướng dẫn học sinh làm bài tập ở nhà Nghiên cứu líthuyết dựa vào: sách giáo khoa, sách bài tập hóa học phổ thông, các nội dung

lí thuyết và bài tập hóa học, định luật bảo toàn elctron, bảo toàn nguyên tố,bảo toàn khối lượng làm cơ sở

- Đánh giá hiệu quả phương pháp thông qua phương pháp thống kê so sánhkết quả học tập của các lớp học: Lớp thực nghiệm và lớp đối chứng

- Trao đổi kinh nghiệm, thảo luận với đồng nghiệp trong quá trình nghiên cứu

- Thăm dò ý kiến của học sinh sau khi áp dụng phương pháp

IV PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đề tài được áp dụng ở các lớp học sinh thuộc Ban tự nhiên và Ban cơbản của trường THPT Triệu sơn 2 – Thanh Hóa:

- Lớp 12B2 ban Tự nhiên năm học 2011- 2012

- Lớp 12C6 ban Cơ bản năm học 2012- 2013

B GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

I CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI

1 Ý nghĩa, tác dụng của bài tập hóa học đến khả năng sáng tạo của học sinh

Bài tập hóa học làm chính xác hoá khái niệm hoá học, củng cố, đào sâu

và mở rộng kiến thức một cách sinh động phong phú và hấp dẫn Khi vậndụng được kiến thức vào giải bài tập thì học sinh mới nắm được kiến thứcmột cách sâu sắc

Bài tập hóa học có thể hệ thống hoá kiến thức một cách tích cực nhất.Khi ôn tập học sinh sẽ buồn chán nếu chỉ yêu cầu học sinh nhắc lại kiến thức.Thực tế cho thấy học sinh chỉ thích giải bài tập trong giờ ôn tập

Bài tập hóa học ở trường THPT rất đa dạng và phong phú cả nội dung vàthể loại Trong kỳ thi học sinh giỏi, thi đại học, cao đẳng ta thường gặp cácbài tập có nội dung kiến thức được nâng cao mở rộng và đào sâu nội dungkiến thức chương trình và SGK

Để giải được những bài tập được nâng cao mở rộng, đào sâu, có tínhchất tổng hợp kiến thức đòi hỏi học sinh phải nắm vững, chắc kiến thức trongchương trình hóa học phổ thông, phải được nâng cao, mở rộng, đào sâu kiếnthức theo từng nội dung của chương trình Cùng với việc nâng cao mở rộng

và đào sâu kiến thức hóa học, học sinh phải được rèn luyện các năng lực nhưphát hiện và giải quyết vấn đề; năng lực suy luận; năng lực tổng hợp kiếnthức; năng lực tự học, tự đọc, tự tìm tòi; độc lập suy nghĩ và linh hoạt sáng tạotrong học tập

2 Cơ sở thực tiễn

Trong chương trình môn hóa học ở trường phổ thông các dạng bài tập rất phong phú và đa dạng, một trong các dạng phổ biến điển hình là bài toán của kim loại tác dụng với axit Mỗi dạng bài tập thường gắn với nhiều phươngpháp giải khác nhau ngoài cách giải thông thường còn có các cách giải nhanh hơn Đặc biệt khi vận dụng công thức giải nhanh bài toán hóa học để đến đích sớm nhất và điều này rất có ý nghĩa với học sinh lớp 12 trong hình thức thi trắc nghiệm hiện nay

Nhưng vận dụng nó như thế nào để đạt hiệu quả cao nhất trong quá trình dạy học? Trong quá trình nghiên cứu tôi tìm câu trả lời cho các vấn đề sau:

Thứ nhất: Bài tập kim loại tác dụng với dung dịch axit có thể phân thành

các dạng bài tập chính nào.

Thứ hai: Hướng dẫn học sinh thiết lập công thức tính số mol của kim loại,

hoặc số mol sản phẩm khử của axit, công thức tính số mol axit phản ứng, công thức tính khối lượng muối tạo thành của bài toán kim loại tác dụng với dung dịch axit.

Thứ ba: Sự vận dụng các công thức tính nhanh của học sinh vào các dạng

toán áp dụng, so sánh từ phía học sinh với cách giải thông thường về độ chính xác và thời gian làm bài tập

II THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ

1 Thực trạng của vấn đề

Với việc đổi mới thi theo hình thức trắc nghiệm khách quan môn hóa họcthì trong mỗi đề thi số lượng câu hỏi nhiều, các dạng kiến thức khác nhau vàlượng kiến thức nhiều Vì vậy mỗi câu hỏi chỉ giải trong một lượng thời gianngắn, nếu các em vẫn giải theo cách thông thường ( làm bài tự luận) thì không

đủ thời gan Vì vậy buộc học sinh phải tiếp thu và vận dụng được phươngpháp giải nhanh mới đạt kết quả cao Nhưng do nhiều học sinh không địnhhướng được phương pháp giải nên kết quả học tập chưa cao, từ đó tạo ra tâm

lí “sợ” học hoá học ở nhiều em Trong quá trình công tác tôi nhận thấy hướng

dẫn học sinh thiết lập và vận dụng công thức để giải nhanh bài tập hoá học làmột trong những phương pháp dạy học mới thực sự nâng cao kết quả học tậpcủa học sinh Hiện nay đã có rất nhiều tài liệu viết về việc áp dụng công thứctính nhanh để giải bài tập hoá học Các giáo viên cũng có nghiên cứu tài liệu

và rải rác đưa các công thức tính nhanh cho học sinh vận dụng vào giải bài tậphoá học, nhưng thường không hướng dẫn học sinh tự thiết lập công thức,không đưa ra các công thức tổng quát để áp dụng cho từng dạng bài tập Dovậy, học sinh có thể áp dụng làm bài tập trên lớp được, nhưng sau một thờigian lại quên hết Một số học sinh học khá, giỏi biết tự nghiên cứu tài liệuthông qua các bài tập, ví dụ (có lời giải) áp dụng các công thức tính nhanh thìkhông rõ công thức này lấy từ đâu ra và những công thức đó thì áp dụng cho

những dạng bài tập nào? Do đó, các em thường lờ đi các công thức tính nhanh

và giải theo các cách giải thông thường

Từ thực trạng trên, tôi luôn trăn trở, băn khoăn là làm thể nào để học sinhbiết, hiểu, nhớ, thiết lập và vận dụng được công thức tính nhanh vào giải bàitập hoá học nhằm nâng cao hiệu quả trong dạy học

Trong quá trình giảng dạy tôi đã rút ra được nhiều bài học kinh nghiệmcho mình, giúp học sinh giải quyết nhanh những bài tập kim loại tác dụng vớidung dịch axit và tạo sự tự tin cho học sinh trước khi bước vào các kì thi Tôi

đã áp dụng và thấy có những hiệu quả nhất định nên mạnh dạn viết ra đề tài

“ Hướng dẫn học sinh thiết lập và vận dụng công thức tính nhanh bài tập hóa học dạng kim loại phản ứng với dung dịch axit”, chia sẻ cùng với quý

đồng nghiệp cùng tham khảo và có ý kiến góp ý xây dựng giúp tôi hoàn thiệnhơn trong công tác giảng dạy

2 Kết quả của thưc trạng

Từ thực trạng nêu trên trong những năm giảng dạy tôi nhận thấy tỉ lệ họcsinh yếu môn Hóa học ở các khối lớp vẫn chiếm từ 3,0 - 8,0 % / năm, chấtlượng học sinh khá, giỏi của bộ môn chỉ đạt: 3%-5% /năm như vậy với kếtquả nêu trên thì việc áp dụng các phương pháp giải nhanh bài toán hóa học làrất cần thiết trong việc nâng cao chất lượng giảng dạy bộ môn

Thực nghiệm sư phạm đã được thực hiện ở hai lớp 12B2 và 12B4, đều ban

tự nhiên – trường THPT Triệu Sơn 2, năm học 2011 – 2012 Lớp 12B2 là

lớp thực nghiệm, lớp 12B4 là lớp đối chứng Sử dụng phương pháp thống kêkết quả, tôi thấy lớp thực nghiệm đã đạt kết quả học tập cao hơn so với lớpđối chứng

Năm học 2012 – 2013, tôi tiếp tục thử nghiệm đề tài trên hai lớp 12C6 và

12C9, đều ban cơ bản – trường THPT Triệu Sơn 2 Lớp 12C6 là lớp thực

nghiệm, lớp 12C9 là lớp đối chứng Học sinh tại hai lớp 12C6 và 12C9 đượcchọn tham gia nghiên cứu có nhiều điểm tương đồng về khả năng nhận thức,

tỉ lệ giới tính, dân tộc

Về thành tích học tập của năm học 2011 – 2012: Cả hai lớp tương đương nhau

về điểm số của môn học

III CÁC GIẢI PHÁP VÀ TỔ CHỨC THỰC HIỆN

- Năm 2011 – 2012: Tôi chọn lớp 12B2 là lớp thực nghiệm, lớp 12B4

là lớp đối chứng Ở lớp thực nghiệm, tôi dạy theo cách hướng dẫn học sinh

thiết lập công thức và vận dụng công thức giải nhanh vào giải toán hoá học Ởlớp đối chứng, tôi dạy học sinh giải bài tập theo cách giải thông thường Sửdụng kết quả bài kiểm tra 1 tiết đầu học kì 2 môn hóa học làm bài kiểm tratrước tác động Tôi dùng phương pháp thống kê kết quả và so sánh Sau khihọc xong chương “Đại cương của kim loại’’, tôi tiến hành kiểm tra 1 tiết ở hailớp tại cùng một thời điểm làm bài kiểm tra sau tác động

- Năm 2012 – 2013: Tôi chọn lớp 12C6 là lớp thực nghiệm và lớp 12C9

là lớp đối chứng Sử dụng kết quả bài kiểm tra 1 tiết đầu học kì 2 môn hóahọc làm bài kiểm tra trước tác động Kết quả cho thấy điểm trung bình của hailớp có sự chênh lệch không đáng kể, hai lớp được coi là tương đương

Bảng kiểm chứng để xác định các lớp tương đương

Lớp đối chứng 12C9 Lớp thực nghiệm 12C6

Tôi dùng phương pháp thống kê kết quả và so sánh Sau khi học xongchương “Đại cương của kim loại’’, tôi tiến hành kiểm tra 1 tiết ở hai lớp tạicùng một thời điểm làm bài kiểm tra sau tác động Đề kiểm tra do nhómchuyên môn soạn ra, sau đó cũng dùng phương pháp thống kê kết quả và sosánh

Để đảm bảo tính khách quan thời gian tiến hành thực nghiệm vẫn tuântheo kế hoạch dạy học, thời khoá biểu của nhà trường và PPCT của Bộ GD &

ĐT Cụ thể trong Chương đại cương của kim loại, khi hướng dẫn học sinh làmbài tập về kim loại tác dụng với axit, tại lớp đối chứng, GV dạy HS giải bàitheo cách thông thường (lập tỉ lệ số mol → chia trường hợp → viết phươngtrình phản ứng xảy ra → dựa vào phương trình để tính kết quả); Tại lớp thực

nghiệm, giáo viên hướng dẫn học sinh thiết lập và vận dụng công thức tính nhanh dạng bài tập kim loại tác dụng với dung axit (hướng dẫn thiết lập

công thức tính nhanh, bài tập ví dụ vận dụng công thức tính nhanh, bài tậphọc sinh tự giải)

1 Thiết lập các công thức tính toán

Từ những cơ sở lý thuyết, sự kết hợp giữa các phương pháp (phươngpháp bảo toàn electron; bảo toàn nguyên tố; bảo toàn khối lượng), tôi đãhướng dấn học sinh lớp thực nghiệm tiến hành thiết lập các công thức tínhtoán cho các dạng axit

a Dạng 1: Dạng axit chỉ có tính axit

KLAxit Muối + H2 (Thường gặp: HCl, H2SO4 loãng )

 Tính số mol kim loại phản ứng (hoặc số mol H 2 sinh ra)

Cho kim loại M hóa trị a vào dung dịch axit ( HCl, H2SO4) thu được n molkhí H2

Dựa vào phương pháp bảo toàn electron ta có:

Trong đó : a là hóa trị của kim loại

nkl là số mol kim loại phản ứng

 Tính số mol axit phản ứng

Cho kim loại M tác dụng với axit HbA và giải phóng khí H2

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố ta có:

Trong đó: naxit là số mol axit phản ứng

nA là số mol của gốc axit trong muối

b là hóa trị của gốc axit

 Tính khối lượng muối tạo thành

Trong đó: MA là khối lượng mol của gốc axit

Chú ý: Đối với phương pháp này không chỉ giới hạn ở dạng kim loại phản

ứng với axit mà có thể mở rộng cho dạng:

KL + dung dịch / H2O > H2

2 ;NO;N O;N ;NH NO

Sơ đồ phản ứng 2:

KL + H2SO4  Muối sunfat + SP khử X + H2O

Trong đó: Sản phẩm khử có thể là: SO2;S;H2S

 Tính số mol kim loại phản ứng ( hoặc số mol sản phẩm khử)

Cho kim loại M phản ứng với dung dịch axit (HNO3; H2SO4 đặc nóng) thuđược muối và sản phẩm khử X( X có thể là: NO2; NO; N2O; N2; NH4+; SO2; S;

Trong đó: nX số mol của sản phẩm khử

 Tính số mol gốc axit trong muối

M + HbA > MbAa + X(sản phẩm khử) + H2O

Gọi b là hóa trị của gốc axit HbA => muối tạo thành có dạng: MbAa

ta có: MbAa b.Ma+ + a.A

nkl nA

Trong đó: nA số mol gốc axit trong muối

 Tính số mol axit phản ứng

Ta có:

Số mol axit phản ứng = số mol gốc axit trong muối + tổng số mol

nguyên tố phi kim trong sản phẩm khử

TH: X chứa một nguyên tố phi kim ( X có thể là: NO2; NO; SO2; S; H2S)

Ví dụ 1 Hoà tan hoàn toàn 0,855gam hỗn hợp bột Al và Mg vào dung dịch

HCl thu được 1,68 lít H2 (đkc) Phần % khối lượng của Al trong hỗn hợp là

Giải:

 Ở lớp đối chứng giáo viên dạy theo cách giải thông thường

Đặt số mol Al là x mol, Mg là ymol

Pư: 2Al + 6HCl   2AlCl3 + 3H2

Mg + 2HCl   MgCl2 + H2

Ta có: n H2 = 0,075 mol => 1,5x + y = 0,075 (1)

Khối lượng hỗn hợp: 27x + 24y = 0,855 (2)

X axitpu n

b

b c

n  2

Từ (1) và (2) => x = 0,005 mol; y = 0,03 mol

=> 100 % 15 , 79 %

855 , 0

27 005 , 0

 Ở lớp thực nghiệm GV dạy vận dụng công thức giải nhanh.

Đặt số mol Al là x mol, Mg là ymol

Ta có: nH2 = 0,075 mol =>

2

. kl 2 H

a n  n  3.x + 2.y = 0,075 (1) Dựa vào khối lượng hỗn hợp : 27.x + 24.y = 0,855 (2)

Từ (1) và (2) => x = 0,005 mol; y = 0,03 mol => 100 % 15 , 79 %

855 , 0

27 005 , 0

Ví dụ 2 Cho 11,9 gam hỗn hợp gồm Zn, Al tan hoàn toàn trong dung dịch

H2SO4 loãng dư thấy có 8,96 lit khí (đkc) thoát ra Khối lượng hỗn hợp muối sunfat khan thu được là:

Giải:

 Ở lớp đối chứng giáo viên dạy theo cách giải thông thường

Đặt số mol Al là x mol, Zn là ymol

Pư: 2Al + 3H2SO4  Al2(SO4)3 + 3H2

Ví dụ 3 Cho 1,67 gam hỗn hợp gồm hai kim loại ở 2 chu kỳ liên tiếp thuộc

nhóm IIA tác dụng hết với dung dịch HCl (dư), thoát ra 0,672 lít khí H2 (ở đktc) Hai kim loại đó là (Mg= 24, Ca= 40, Sr= 87, Ba = 137)

Giải:

 Ở lớp đối chứng giáo viên dạy theo cách giải thông thường

Đặt công thức TB của hai kim loại là M

Nhận xét: Với 2 cách giải trên trong 3 ví dụ đều đưa đến một kết quả

cuối cùng, nhưng cách giải áp dụng công thức tính nhanh đơn giản và cho kết quả trong thời gian ngắn hơn Do đó, HS thấy từ một bài toán phức tạp trở nên đơn giản tạo được hứng thú học tập cho tất cả các đối tượng học sinh

Ví dụ 4 .Cho 0,69 gam một kim loại kiềm tác dụng với nước (dư) thu được

0,336 lít khí hiđro (ở đktc) Kim loại kiềm là