- Sử dụng bài tập trong dạy học hóa học nhằm kiểm tra kiến thức lí thuyết, áp dụng thực tiễn của học sinh để người giáo viên đánh giá được nhận thức của các em trong học tập.. Giáo viên
Trang 1SỞ GIÁO DỤC& ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI
TRƯỜNG THPT VĨNH CỬU
Mã số:
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM BIỆN PHÁP NÂNG CAO TƯ DUY TRONG VIỆC GIẢI BÀI TẬP HÓA HỌC PHẦN KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI HNO3
Người thực hiện : Lâm Huỳnh Thị Ngọc Hạnh Năm sinh : 1975 Lĩnh vực nghiên cứu :
- Quản lí giáo dục :
- Phương pháp dạy học môn: Hóa Học
- Lĩnh vực khác :
Có đính kèm:
Mô hình Phần mềm Phim ảnh Hiện vật khác
Năm Học: 2012-2013
Trang 2SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC
I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN
1 Họ và tên : Lâm Huỳnh Thị Ngọc Hạnh
2.Ngày tháng năm sinh : 31/ 12 / 1975
8 Đơn vị công tác : Trường THPT Vĩnh Cửu
II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO
- Học vị (hoặc trình độ chuyên môn, nghiệp vụ) cao nhất : ĐHSP ngành hóa học
- Năm nhận bằng: 2005
- Chuyên ngành đào tạo: Ngành Hóa Học
III KINH NGHIỆM KHOA HỌC
- Lĩnh vực chuyên môn có khinh nghiệm : Giảng dạy môn hóa học
- Số năm có kinh nghiệm : 15
- Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây :
1 Một số phương pháp xác định số oxi hóa của các nguyên tố
2 Rèn luyện kỹ năng sử dụng, dụng cụ thí nghiệm – hóa chất
3 Nâng cao chất lượng dạy và học thông qua việc tích hợp và lồng ghép giáo dục môi trường vào bộ môn hóa học
Trang 3I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
- Hình thành phương pháp giải toán hóa học cho học sinh một vấn đề rất quan trọng, đặc biệt theo phương pháp dạy học mới và thi trắc nghiệm thì phương pháp này ngày càng trở nên cấp thiết và quan trọng hơn
- Sử dụng bài tập trong dạy học hóa học nhằm kiểm tra kiến thức lí thuyết, áp dụng thực tiễn của học sinh để người giáo viên đánh giá được nhận thức của các em trong học tập Giáo viên có thể sử dụng các dạng bài tập khác nhau, với những phương pháp giải khác nhau để học sinh tiếp thu, lĩnh hội kiến thức một cách rõ ràng, chính xác Vì vậy, giáo viên lựa chọn sử dụng phương pháp giải bài tập như thế nào để phù hợp với mục đích, yêu cầu điều kiện của việc dạy học đạt kết quả tốt
- Các bài tập có thể giải bằng nhiều cách có tác dụng rất lớn đến sự phát triển tư duy của học sinh Cần chú ý khuyến khích học sinh không nên bằng lòng với phương pháp sẵn có, thỏa mãn với cách giải đã tìm ra, mà cần phải tìm tòi những phương pháp khác, để rồi qua đó lựa chọn cách giải hay nhất
- Như chúng ta đã biết axit nitric có rất nhiều ứng dụng quan trọng Phần lớn axit nitric sản xuất ra được dùng để điều chế phân đạm NH4NO3, Ca(NO3)2…Ngoài ra, axit nitric còn dùng để điều chế thuốc nổ, thí dụ: trinitrotoluen (TNT); thuốc nhuộm; dược phẩm;…Nguyên tố nitơ rất cần cho sự sống trên trái đất Vì những lí
do trên tôi chọn môn hóa học lớp 11, chương II, chủ yếu là các bài tập axit nitric tác dụng với kim loại – qua bài này xuyên suốt cả chương trình lớp 12 phần hóa vô
cơ
- Để giúp học sinh tích cực, chủ động tư duy vận dụng một số phương pháp giải bài tập phần kim loại tác dụng với axit nitric giáo viên cần lựa chọn hệ thống bài tập phù hợp, yêu cầu học sinh giải quyết hệ thống bài tập này từ đó giúp học sinh hiểu sâu về các phương pháp giải
- Xuất phát từ suy nghĩ trên, tôi xây dựng một số bài tập có nhiều cách giải, sau đây là một số ví dụ cụ thể
Trang 4II TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
cách giải bài tập nhanh từ đó tạo hứng thú học tập cho học sinh
Thông qua bài tập, các em hình thành được kiến thức và kỹ năng mới đồng thời
cũng biết cách vận dụng kiến thức đó vào các tình huống nảy sinh trong đời sống
2 Nội dung, biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài
Trong dạy học không chỉ coi trọng việc truyền thụ kiến thức mới mà cũng cần
phải coi trọng cả việc hướng dẫn học sinh độc lập tìm ra con đường dẫn đến kiến thức mới Để giúp các em nâng cao tư duy trong việc giải bài tập phần kim loại tác dụng với axit nitric, trước tiên phải hướng dẫn học sinh nắm được các thông tin của đề bài cho, đề bài yêu cầu Từ đó hướng dẫn học sinh giải bằng các phương pháp thông thường, sau đó nâng cao hơn yêu cầu các em tìm xem có cách giải nào khác đặc biệt không? Qua đó các em tự lựa chọn phương pháp giải phù hợp với
trình độ kiến thức của mình
Sau đây là một số phương pháp giải:
Phương pháp 1: Phương pháp đại số
- Phân tích định tính và phân tích định lượng
- Từ các thông tin của đề bài, học sinh vận dụng công thức tính toán có liên quan
- Viết phương trình hóa học
- Từ các thông tin của đề bài cho, trả lời được câu hỏi của đề bài
Phương pháp 2: Phương pháp bảo toàn electron
- Axit HNO3 khi tác dụng với chất khử (kim loại hoặc hợp chất có tính khử ) có thể
bị khử thành: NO2, NO, N2O, N2 và NH3 (NH3 tồn tại dười dạng muối NH4NO3)
- Nếu cho chất khử M tác dụng với HNO3 thu được khí A thì khí A có thể là: NO2,
NO, N2O, N2 Để xác định khí A ta có thể gọi khí A có dạng NxOy và áp dụng định luật bảo toàn electron ta sẽ tìm được khí A
- Sơ đồ cho – nhận electron
+ Quá trình oxi hóa: M M +n + n e
a a n a (mol)
+ Quá trình khử:
2 / 5
Trang 5Theo định luật bảo toàn electron ta sẽ có
Cách xác định số lectron cho: n e (cho ) = a n
* Dựa vào số mol chất khử tham gia phản ứng n e (cho) = a n
* Dựa vào số mol muối tạo thành M(NO3)n ( a mol )
n e (cho) = a n = n NO3 – ( tạo muối)
* Dựa vào số mol HNO3 phản ứng
n HNO3 ( p/ ư) = n NO3 – ( tạo SP khử) + n NO3 – ( tạo muối)
= n NO3 – ( tạo sp khử) + a n
n e ( cho) = a n = n HNO3 ( p/ư) - n NO3 – ( tạo sp khử)
= n HNO3 ( p/ ư) - b.x
Phương pháp 3: Sử dụng phương trình ion – electron
Phương pháp này giúp chúng ta hiểu kỹ hơn về bản chất của phương trình hóa học Đôi khi một số bài tập không thể giải theo phương trình phân tử phải giải dựa theo phương trình ion
Với NO3- là số mol của chúng trong muối của kim loại
Phương pháp 4: Phương pháp sử dụng sơ đồ chữ V
Trong đó a là hóa trị chung cho các kim loại
Minh họa bằng một số dạng bài tập
Dạng 1: Hỗn hợp các kim loại tác dụng với HNO 3 tạo ra một sản phẩm khử
Bài tập 1: Hòa tan hoàn toàn 11 gam hỗn hợp Al và Fe vào dung dịch HNO3 loãng thu được 6,72 lit (đktc)NO là sản phẩm khử duy nhất
a.Tính thành phần phần trăm khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu
b.Tính thể tích dung dịch HNO3 0,5M đã tham gia phản ứng
c Tính khối lượng muối khan thu được khi cô cạn dung dịch
Trang 6- HNO3 có oxi hóa được Al, Fe không, viết phương trình hóa học
- Theo đề bài ta có khối lượng hỗn hợp kim loại, thể tích khí thoát ra ở 2 phương trình, ta lập hệ phương trình và giải hệ
Tính khối lượng từng kim loại % m của các kim loại
- Tính thể tích dung dịch HNO3 dựa vào công thức nào?
- Khối lượng muối tính ?
2 Phương pháp áp dụng định luật bảo toàn electron :
- Nguyên tắc của phương pháp “Trong một phản ứng oxi hóa – khử, tổng số electron do chất khử nhường bằng tổng số electron do chất oxi hóa nhận”
- Mở rộng “Trong một hệ phản ứng oxi hóa – khử, tổng số mol electron do các chất khử cho bằng tổng số mol electron do các chất oxi hóa nhận”
Trang 7- Có thể áp dụng bảo toàn electron cho một phương trình, nhiều phương trình, hoặc toàn bộ quá trình
- Xác nhận chính xác chất nhường và chất nhận electron Nếu xét cho một quá trình chỉ cần xác định trạng thái đầu và cuối số oxi hóa của nguyên tố
- Khi áp dụng phương pháp bảo toàn electron thường sử dụng kèm các phương pháp bảo toàn khác (bảo toàn khối lượng, nguyên tố )
- Khi cho kim loại tác dụng với dung dịch HNO3 và dung dịch sau phản ứng không chứa muối amoni
- n (NO3-) ( muối) = số mol electron nhường ( hoặc nhận)
a Thành phần phần trăm khối lượng mỗi kim loại
c Khối lượng muối
m muối = m kim loại + m gốc axit
= 11 + 62.(3x + 3y)
= 11 + 62.(3.0,2 + 3.0,1)
= 66,8 g
3 Phương pháp sử dụng phương trình ion - electron :
a Thành phần phần trăm khối lượng mỗi kim loại
Trang 8c Khối lượng muối
m muối = m kim loại + 62 3n NO = 11 + 62.3.0,3 = 66,8 g
m muối = m kim loại + 0,3.3.62 = 66,8 g
Bài tập 2 : Hòa tan hoàn toàn 5,04 gam Fe cần tối thiểu Vml dung dịch HNO3 2M, thu được khí NO( sản phẩm khử duy nhất) Giá trị của V là :
A 120 B 60 C 90 D 180
Bài tập 3 :Hỗn hợp X gồm 16,8 gam Fe, 6,4 gam Cu và 2,7 gam Al Cho X tác dụng với dung dịch HNO3 2M chỉ thoát ra khí N2( sản phẩm khử duy nhất) Thể tích dung dịch HNO3 tối thiểu cần dùng để hòa tan hết X là:
a 720ml b 660ml c 840ml d 780ml
Bài tập 4: Cho 2,16 gam kim loại Mg tác dụng với dung dịch HNO3 dư Sau phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 0,896 lít khí NO ( ở đktc) và dung dịch X Khối lượng muối khan thu được khi cô cạn dung dịch X là:
a 13,32 gam b 13,92gam c 8,88 gam d 6,52 gam
Bài tập 5: Cho 6,72 gam Fe vào 400ml dung dịch HNO3 1M đến khi phản ứng xảy
ra hoàn toàn, thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch X Dung dịch X có thể hòa tan tối đa m gam Cu Giá trị của m là:
a 1,92 b 0,64 c 3,84 d 3,2
Bài tập 6: Nung 2,23 gam hỗn hợp X gồm các kim loại Fe, Al, Zn, Mg trong oxi, sau một thời gian thu được 2,71 gam hỗn hợp Y Hòa tan hoàn toàn Y vào dung dịch HNO3 (dư), thu được 0,672 lít khí NO là sản phẩm khử duy nhất (đktc) Số mol HNO3 đã phản ứng là:
a 0,12 b 0,14 c 0,16 d 0,18
Trang 9Dạng 2: Một kim loại tác dụng với HNO 3 tạo ra hỗn hợp sản phẩm khử
Bài tập 1: Hòa tan hoàn toàn 8,32 g Cu vào 240ml dung dịch HNO3 (vừa đủ) thu được 4,928 lít hỗn hợp NO và NO2
a Tính số mol mỗi khí
b Tính khối lượng muối khan thu được khi cô cạn dung dịch
c Tính nồng độ mol/ lit của dung dịch axit đã dùng
b Khối lượng muối khan thu được
c Nồng độ mol/ lit của dung dịch thu được
Gợi ý : Thông tin của đề bài ta tính được số mol đồng, số mol hỗn hợp khí
Viết phương trình ta lập hệ, và giải hệ pt
2 Pháp pháp dùng định luật bảo toàn electron :
Cu 0 Cu 2+ + 2e quá trình oxi hóa
Trang 10b Khối lượng muối khi cô cạn
m muối = m kim loại + m gốc axit = 8,32 + 0,26 62 = 24,44 g
Số mol HNO3 = 2 n Cu + n NO + n NO2
b Khối lượng muối khi cô cạn
m muối = m kim loại + 62 ( 3n NO + n NO2 )
Trang 11m muối = m kim loại + ( 0,2 + 0,02.3 ) 62
a 35,1 gam b 2,7 gam c 16,8 gam d 5,4gam
Bài tập 3: Hòa tan hết 12 gam hỗn hợp Fe và Cu (tỷ lệ 1:1) bằng axit HNO3 thu được V lít ở đktc hỗn hợp khí X gồm NO và NO2 và dung dịch Y (chỉ chứa 2 muối
và axit dư) Tỷ khối của X đối với H2 bằng 19 Giá trị của V là:
a 3,36 b 2,24 c 4,48 d 5,60
Bài tập 4: Hòa tan 5,49 gam Al bằng dung dịch HNO3 thu được hỗn hợp khí NO và
N2O có tỷ khối hơi đối với hiđro bằng 16,75 Thể tích NO và N2O thu được là
a 2,24 lit và 6,72 lit b 2,016lit và 0,672 lit
c 0,672 lit và 2,016lit d 1,792lit và 0,448 lit
Bài tập 5 : Hòa tan hoàn toàn một lượng bột sắt vào dung dịch HNO3 loãng thu được hỗn hợp khí gồm 0,015 mol N2O và 0,01mol NO Lượng sắt đã hòa tan là :
a 0,56 gam b 0,84 gam c 2,8 gam d 1,4 gam
Dạng 3: Tìm tên kim loại
Bài tập 1: Hòa tan hoàn toàn 3,024 gam kim loại M trong HNO3 loãng thu được 940,4ml khí NxOy là sản phẩm khử duy nhất (đktc) có tỷ khối so với H2 là 22 Tìm
Trang 12Kết luận Loại Loại Nhôm
2 Pháp áp dụng định luật bảo toàn electron :
M M +n + n e quá trình oxi hóa
K luận Xác định tên kim loại
Gợi ý : Ta tính số mol NO dựa vào công thức nào?
Viết PTHH
Dựa vào số mol khí ta tính số mol kim loại, biện luận tìm tên kim loại
Trang 132: Phương pháp bảo toàn e
Ta có : M M n+ + ne quá trình oxi hóa
Bài tập 3: Cho 73,6 gam kim loại M hòa tan hoàn toàn vào dung dịch HNO3 vừa
đủ thu được 1,12 lít hỗn hợp A gồm 3 khí : NO, NO2, N2O có tỉ lệ mol tương ứng
Trang 142 Phương pháp bảo toàn electron
M M n+ + n e quá trình oxi hóa
Bài tập 4: Hòa tan hết 12 g kim loại A trong dung dịch HNO3 thu được 2,24 lit khí
N2 là sản phẩm khử duy nhất (đktc) Kim loại đã dùng là:
a 97,98 b 106,38 c 38,34 d 34,08
Dạng 4 Tìm sản phẩm khử
Kim loại tác dụng với dung dịch axit HNO3
A + HNO3 A(NO3)a + NxOy + H2O
Trang 15Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có:
( a,b là hóa trị tương ứng của kim loại A,B )
( x1, x2 số nguyên tử nitơ trong khí Nx 1Oy1)
(y1,y2 là số nguyên tử Oxi trong khí Nx2Oy2)
2 Pháp áp dụng định luật bảo toàn electron :
Zn Zn + 2 + 2e quá trình oxi hóa
0,05 0,1 (mol)
N+5 + (5x – 2y ) e NxOy +2y/x quá trình khử (5x- 2y) 0,01 0,01 (mol)
Trang 16a NO b NO2 c N2 d N2 O
Bài tập 4: Hòa tan hoàn toàn 16,25g kim loại A trong dung dịch HNO3 dư, thu được 1,12 lit khí X ( ở đktc, là sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch B Cô cạn dung dịch B thu được 47,25gam muối khan Khí X và kim loại A là:
a N 2 , Zn b NO, Fe c N2O, Al d NO2, Cu Bài tập 5: Hòa tan 2,7 gam Al trong dung dịch HNO3 được 0,03 mol khí Y (đktc) bay ra Xác định Y
a N2O b N2 c NO d NO2
Trang 17III HIỆU QUẢ CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
Qua một số kinh nghiệm giảng dạy ở trên và những kiểm nghiệm qua khảo sát chất lượng bộ môn, tiết ôn tập, bài tập tại lớp, bài tập về nhà kiểm tra, thi học kì được áp dụng cho các đối tượng học sinh, đặc biệt là học sinh yếu, trung bình, khá, giỏi đều thu được kết quả khả quan
- Khi chưa hướng dẫn, tỉ lệ học sinh giải được bài tập rất ít, nếu giải được thì rất chậm, mất nhiều thời gian
Trang 18IV ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG
Qua thực tế giảng dạy tôi nhận thấy có một số điểm cần lưu ý
- Sau mỗi bài giảng, cố gắng tận dụng thời gian cũng cố kiến thức, làm hết các bài tập trong sách giáo khoa, ngoài ra còn có thể cho thêm một số bài tập tương tự
- Tăng cường bài tập trên lớp, thường xuyên phân hóa các loại bài tập tùy theo từng đối tượng học sinh
- Ngoài sử dụng sách giáo khoa, sách bài tập còn sử dụng thêm sách tham khảo để giúp học sinh có nhiều kỹ năng giải bài tập Qua đó học sinh nắm chắc kiến thức hơn
- Tuyên dương những học sinh có tính kiên nhẫn làm bài tập độc lập, tìm ra nhiều cách giải hay, biết bàn luận và phân tích các cách giải đó Đặc biệt khuyến khích học sinh tham gia nhận xét các cách giải bài tập, rút được kinh nghiệm, nhất là phân tích được về mặt tư duy, về kỹ năng giải bài tập
- Giáo dục tư tưởng cho học sinh biết cách làm bài tập nghiêm chỉnh và thông minh, biết tìm phương án tối ưu khi giải bài tập
- Khi hướng dẫn học sinh phải phân tích kỹ lưỡng tác dụng của từng bài tập, cần chú ý đến từng mặt, khi chọn bài tập cho học sinh làm cần có bài tập dành cho học sinh khá, học sinh trung bình để xen lẫn nhau, vừa để động viên vừa khuyến kích toàn lớp học tập tránh gây nhàm chán cho học sinh
- Trên đây là những kinh nghiệm mà tôi tích lũy được trong quá trình giảng dạy
Vì thời gian có hạn và kinh nghiệm bản thân chưa nhiều, nên chắc chắn có nhiều điều cần bổ sung, rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của các cấp lãnh đạo
và đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn