cách hình thành phương pháp sum trong dạy học môn hóa ở thcs

Vì vậy nội dung đề tài mạnh dạn đề cập tới một khía cạnh hay và mới, được phát sinh trong thực tế giảng dạy: “Phương trình hóa học có nhiều tỉ lệ hệ số” và việc vận dụng phương trình hóa

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

-o0o -

đề tài

Hình thành phương pháp “SUM”

trong giải bài tập hóa học

Họ và tên: Hoàng Xuân Hiến

Trường: THCS Phù Cừ PGD & ĐT: Huyện Phù Cừ

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

-o0o -

đề tài

Hình thành phương pháp “SUM”

trong giải bài tập hóa học

Họ và tên: Hoàng Xuân Hiến

Trường: THCS Phù Cừ PGD & ĐT: Huyện Phù Cừ

Xếp loại:

A Cấp trường:

B Cấp huyện:

C Cấp tỉnh:

LËp hÖ sè tæng qu¸t cho c¸c PTHH nhiÒu tØ lÖ hÖ sè 9 – 13

¸p dông PTHH nhiÒu tØ lÖ hÖ sè vµo viÖc h×nh thµnh ph−¬ng

ph¸p gi¶i bµi tËp hãa häc (Ph−¬ng ph¸p SUM) 14 - 19

Hình thành phương pháp “SUM”

trong giải bài tập hóa học

I Đặt vấn đề

A Lí do chọn đề tài

Hiện nay đã có rất nhiều phương pháp giải bài tập khác nhau (khoảng

16 phương pháp) Tuy nhiên, mỗi phương pháp trên lại phù hợp cho từng dạng

bài tập khác nhau, giúp học sinh phản ứng một cách mau lẹ trước yêu cầu của

đề bài; trong từng bài tập cụ thể lại cần khả năng phán đoán và tư duy nhanh của học sinh Ngày nay môn học có nhiều biến chuyển về kiến thức và cả phương pháp, đặc biệt là các vấn đề liên quan tới các lớp chất lượng cao và bồi dưỡng học sinh giỏi Vì vậy nội dung đề tài mạnh dạn đề cập tới một khía

cạnh hay và mới, được phát sinh trong thực tế giảng dạy: “Phương trình hóa học có nhiều tỉ lệ hệ số” và việc vận dụng phương trình hóa học nhiều tỉ lệ hệ

số vào việc giải bài tập hóa học đã hình thành nên một phương pháp giải bài

tập hóa học mới: Phương pháp SUM!

Đề tài là sự phát triển, tiếp nối liền mạch của đề tài “Có hay không có

trong những năm trước đây (2001 – 2004) Trong thời gian này (năm học 2002

– 2003) đề tài đã được giải A cấp huyện và giải B cấp tỉnh Từ việc giải quyết

những khúc mắc về phương tình hóa học nhiều tỉ lệ hệ số, thông qua quá trình

trực tiếp giảng dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi, điều chỉnh, đúc kết và hình

thành lên một phương pháp giải bài tập hóa học mới (Phương pháp SUM)

đảm bảo yêu cầu nhanh, gọn, chính xác phù hợp với dạng bài tập hóa học đặc trưng

Xin đưa lại một số tình huống để bạn đọc hình dung một cách khái quát

về sự tồn tại và phổ biến của dạng phương trình hóa học nhiều tỉ lệ hệ số thông qua một số ví dụ

Thông thường, mỗi phương trình hóa học chỉ tương ứng với một tỉ lệ

H2O2 + O3 → H2O + 2O2Hoặc 6H2O2 + 4O3 → 6H2O + 9O2

CuFeS2 + Fe2(SO4)3 + O2 + H2O > CuSO4 + FeSO4 + H2SO4

Chúng tôi xin đưa ra một số tỉ lệ hệ số phù hợp cho phương trình trên: 2CuFeS2 + 2Fe2(SO4)3 + 7O2 + 2H2O → 2CuSO4 + 6FeSO4 + 2H2SO45CuFeS2 + 8Fe2(SO4)3 + 16O2 + 8H2O → 5CuSO4 + 21FeSO4 + 8H2SO43CuFeS2 + 8Fe2(SO4)3 + 8O2 + 8H2O → 3CuSO4 + 19FeSO4 + 8H2SO49CuFeS2 + 2Fe2(SO4)3 + 35O2 + 2H2O → 9CuSO4 + 13FeSO4 + 2H2SO4Một điều khẳng định là những phương trình hóa học đặc biệt như 2 ví

dụ trên là tương đối phổ biến Việc nghiên cứu và áp dụng chúng đã hình

thành nên phương pháp giải bài tập hóa học mới (Phương pháp SUM), hỗ trợ

đắc lực cho việc rèn luyện trí thông minh và khả năng tư duy nhạy bén của học sinh

B Mục đích đề tài Với ý tưởng xây dựng một phương pháp giải bài tập hóa học mới cho một dạng bài tập khá phổ biến: Kiềm tác dụng với oxit axit, chất lưỡng tính, muối axit,…những dạng bài tập có từ 2 phương trình hóa học trở lên và có thể viết dưới dạng phương trình hóa học tổng Cộng 2 hay nhiều phương trình hóa

học sẽ cho phương trình hóa học tổng có rất nhiều tỉ lệ hệ số phù hợp (như 2 ví

dụ ở phần trên)

Với một thời gian hạn hẹp, vì vậy nội dung đề tài đi vào những tiện ích

cụ thể của việc xây dựng, vận dụng phương trình hóa học nhiều tỉ lệ hệ số phục vụ cho công tác học tập, giảng dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi môn Hoá học

C Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng trực tiếp trong quá trình nghiên cứu là các em học sinh khá, giỏi ở các khối lớp 9 trường THCS Phù Cừ và đội tuyển học sinh giỏi dự thi cấp huyện, cấp tỉnh môn Hóa trong nhiều năm

Nội dung chính của đề tài cũng được gửi tới rất nhiều đồng nghiệp cùng chuyên môn ở nhiều trường tại 10 huyện, thành phố trong tỉnh Thông qua các

đồng nghiệp mà nội dung đề tài đã được triển khai tới các đối tượng học sinh khá, giỏi và đặc biệt là đội tuyển hóa dự thi các cấp tại nhiều trường trong tỉnh Từ đó thu nhận được nhiều những phản ánh, góp ý có giá trị thực tiễn và mang đậm tính khách quan

Thông qua các diễn đàn hóa học trên mạng Internet, nội dung đề tài cũng nhận được sự qua tâm download của nhiều đồng nghiệp và các em học

sinh (trên thư viện tư liệu của trang web http://violet.vn/main , tính đến cuối tháng 4/2010 sau hơn 2 tháng upload đã có 101 thành viên download tham khảo) Hy vọng trong thời gian tới có thể đưa toppic chưng cầu sự góp ý của

đồng nghiệp cùng chuyên môn trên các diễn đàn hóa học

Mặt khác nội dung nghiên cứu của đề tài còn có ý nghĩa nâng cao kiến thức, kỹ năng giải bài tập hóa học và phương pháp bồi dưỡng học sinh giỏi cho các giáo viên dạy hóa trong tỉnh thông qua các đợt báo cáo các chuyên đề

đổi mới phương pháp dạy học hóa học trong các năm vừa qua

D Phương pháp nghiên cứu

Việc nghiên cứu, tập hợp các dạng bài tập hóa học liên quan từ đó vận

dụng hình thành và vận dụng phương pháp “SUM” áp dụng cho “phương trình

hóa học nhiều tỉ lệ hệ số” đòi hỏi nhiều thời gian, nhiều phương pháp khác

nhau vì vậy việc nghiên cứu phải được tiến hành đồng thời theo nhiều hướng:

1 Trực tiếp

Đó là quá trình tích luỹ kiến thức, kinh nghiệm, kỹ năng giải bài tập hóa học thông qua nhiều phương pháp khác nhau, từ đó tìm ra những ưu và nhược điểm của từng phương pháp (tất nhiên mỗi phương pháp thường chỉ áp dụng tốt nhất cho một dạng bài tập nhất định) Tất cả những công việc này giúp cho quá trình xây dựng, hình thành lên một phương pháp giải bài tập hóa học mới một cách thuận lợi

Sử dụng các hình thức giao bài tập, thảo luận, vấn đáp, phỏng vấn đối với các đối tượng nghiên cứu trực tiếp là các em học sinh khá, giỏi, học sinh trong đội tuyển Hóa trường THCS Phù Cừ Từ đó có những điều chỉnh, phát triển sự vận dụng phương pháp “SUM” trong các bài tập hóa học nâng cao

Kết hợp sử dụng phương pháp so sánh giữa các nhóm, các lớp trước và sau khi triển khai phương pháp mới, từ đó tổng hợp các kết quả thu được

2 Gián tiếp

Đó là quá trình trao đổi với bạn bè đồng nghiệp cùng chuyên môn trong huyện và trong tỉnh, từ đó nhờ các đồng nghiệp có độ tin cậy cao áp dụng tại các trường bạn Thông qua đó thu thập ý kiến góp ý xây dựng của các đồng nghiệp và của các em học sinh trong một phạm vi tương đối rộng

II nộI DUNG

LậP Hệ Số TổNG QUáT CHO CáC PTHH NHIềU Tỉ Lệ Hệ Số

Để hoàn thành mục đích thứ nhất của đề tài thông qua lần lượt các ví dụ sau dựa trên phương pháp cân bằng đại số

aCuFeS2 + bFe2(SO4)3 + (4 )

1 Oxit axit tác dụng với kiềm

n n

≤

⎝ ⎠thì sản phẩm chỉ có Na2CO3PTHH: CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O

TH 2: Nếu CO2 dư CO2 1

NaOH

n n

≥

⎝ ⎠thì sản phẩm chỉ có NaHCO3PTHH: CO2 + NaOH → NaHCO3

1 2

CO NaOH

n n

aCO2 + bNaOH → cNa2CO3 + dNaHCO3 + gH2O

Trong quá trình giải bài tập, hoàn toàn có thể áp dụng phản ứng dạng tổng hoặc dạng sơ đồ để tính sự biến đổi số mol Tuy nhiên phương trình phản ứng trên lại có rất nhiều tỉ lệ hệ số phù hợp, phụ thuộc vào tỉ lệ số mol CO2 và NaOH Điều đó nhiều khi dẫn đến sai lầm của học sinh trong quá trình giải bài tập Xin đưa một số tỉ lệ hệ số phù hợp:

2CO2 + 3NaOH → Na2CO3 + NaHCO3 + H2O (1)

Hoặc: 4CO2 + 7NaOH → 3Na2CO3 + NaHCO3 + 3H2O (2)

Hoặc: 5CO2 + 6NaOH → Na2CO3 + 4NaHCO3 + H2O (3)

………

Vậy hệ số tổng quát cho phản ứng trên?

Học sinh dễ dàng thành lập được hệ số tổng quát theo phương pháp Cân bằng đại số

aCO2 + bNaOH → (b – a)Na2CO3 + (2a – b)NaHCO3 + (b – a)H2O

VÝ dô 4:

Tr−êng hîp sôc CO2 vµo dung dÞch Ca(OH)2 sÏ x¶y ra s¶n phÈm cã c¶ hai muèi

Häc sinh dÔ dµng thiÕt lËp ®−îc PTHH d¹ng tæng qu¸t sau:

aCO2 + bCa(OH)2 → (2a – b)CaCO3↓ + (a – b)Ca(HCO3)2 + (2b – a) H2O Víi , 0

CO

Ca OH

n

n = ta ®−îc PTHH:

4CO2 + 3Ca(OH)2 → 2CaCO3↓ + Ca(HCO3)2 + 2H2O

Nh− vËy, øng víi mçi tû lÖ sè mol CO2 vµ Ca(OH)2, tháa m·n ®iÒu kiÖn

ë bµi nµy cã 3 tr−êng hîp:

TH 1: NÕu AlCl3 d− th× s¶n phÈm thu ®−îc ngoµi NaCl cßn cã Al(OH)3 PTHH: 3NaOH + AlCl3 → 3NaCl + Al(OH)3↓

TH 2: NÕu NaOH d− th× s¶n phÈm sÏ gåm NaCl vµ NaAlO2

PTHH: 3NaOH + AlCl3 → 3NaCl + Al(OH)3↓ (1)

Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O (2)

không đủ hòa tan hết Al(OH)3 theo phản ứng (2)

Vậy TH 3 cũng có thể viết dưới dạng tổng và cũng có rất nhiều tỉ lệ hệ

số:

7NaOH + 2AlCl3 → Al(OH)3↓ + NaAlO2 + 6NaCl + 2H2O

10NaOH + 3AlCl3 → 2Al(OH)3↓ + NaAlO2 + 9NaCl + 2H2O

2

b aưZn(OH)2↓ + 2

KOH ZnCl

2

5 2

KOH ZnCl

2 Muối axit tác dụng với dung dịch kiềm

Ví dụ 7:

Lập PTHH khi cho NaHCO3 tác dụng với dung dịch Ba(OH)2

Học sinh có thể viết một trong các cách sau:

TH 1:

2NaHCO3 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + Na2CO3 + 2H2O (1)

TH 3: Viết dưới dạng sơ đồ (chưa cân bằng)

NaHCO3 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + Na2CO3 NaOH+ H2O (3)

Tại sao lại viết như trường hợp 3?

Câu trả lời sẽ là:

+ Nếu NaHCO3 dư thì ta có phản ứng (1)

+ Nếu Ba(OH)2 dư thì ta có phản ứng (2)

+ Ngoài ra: Sau phản ứng (1), nếu còn Ba(OH)2 thì sẽ có tiếp phản ứng:

Na2CO3 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + 2NaOH

Vậy TH 3 sẽ xảy ra khi Ba(OH)2 không đủ để phản ứng hết với Na2CO3sinh ra ở phản ứng (1) Khi đó sản phẩm của phản ứng giữa NaHCO3 và Ba(OH)2 sẽ gồm: Na2CO3, BaCO3, NaOH, H2O Nếu viết tất cả các sản phẩm

Trên cơ sở nghiên cứu, thành lập hệ số tổng quát cho các PTHH nhiều

hệ số, từ đó mở ra một phương pháp giải bài tập hóa học mới (Phương pháp

SUM), góp phần bổ sung vào hệ thống các phương pháp giải bài tập hóa học,

mang lại những điều bất ngờ và thú vị

Phần 2:

BàI TậP áP DụNG PTHH NHIềU Tỉ Lệ Hệ Số VàO VIệC hình

THàNH PHƯƠNG PHáP GIảI BàI TậP HóA HọC

n n

≤

⎝ ⎠thì sản phẩm chỉ có Na2CO3PTHH: CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O

TH 2: CO2 dư CO2 1

NaOH

n n

≥

⎝ ⎠thì sản phẩm chỉ có NaHCO3PTHH: CO2 + NaOH → NaHCO3

2

CO NaOH

n n

< <

⎝ ⎠thì sản phẩm có cả 2 muối (NaHCO3 và Na2CO3) PTHH: CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O

CO2 + NaOH → NaHCO3Như vậy ở bài này ta sẽ làm theo 2 phương pháp:

- Phương pháp truyền thống (đa số học sinh vẫn làm từ trước)

- Phương pháp SUM (được đưa ra từ nội dung đề tài này)

CO NaOH

n n

< <

⎝ ⎠ Vậy sản phẩm có cả 2 muối PTHH:

Ph−¬ng ph¸p SUM

Theo tØ lÖ: 2 0, 2 2

0,3 3

CO NaOH

n

n = = => 1 2

1 2

CO NaOH

n n

Ta cã sè mol Ba(OH)2 = 2.0,3 = 0,6 mol

VËy s¶n phÈm cã c¶ 2 muèi (BaCO3 vµ Ba(HCO3)2)

Bµi nµy ta còng lµm theo 2 ph−¬ng ph¸p:

CO

Ba OH

n

n = 7CO2+6Ba(OH)2→5BaCO3↓+Ba(HCO3)2+5H2O0,7 0,6 0,5 0,1

VËy dung dÞch sau p/− chØ cã Ba(HCO3)2

Sè mol Ba(HCO3)2 = 0,1 mol

PTHH CaCO3 ⎯⎯→t o CaO + CO2↑

2 3

40

0, 4 100

19,6.2

0,756

CO KOH

n n

Thùc tÕ chØ thu ®−îc 0,2 mol CaCO3 v× vËy cã 0,1 mol CaCO3 tan ®i:

TH 1: 0,2mol Å 0,2mol Å 0,2 mol

TH 2: 0,4 mol 0,3 mol 0,2 mol 0,1 mol

Hßa tan hoµn toµn hçn hîp A (CaO, CaCO3) b»ng dung dÞch HCl thu

®−îc dung dÞch B vµ khÝ C, c« c¹n dung dÞch B thu ®−îc 2,22 g muèi khan NÕu cho khÝ C hÊp thô hoµn toµn vµo 100 ml dung dÞch NaOH 0,15M thu

®−îc dung dÞch D Do dung dÞch D t¸c dông víi dung dÞch BaCl2 d− thu ®−îc 1,04 g kÕt tña TÝnh khèi l−îng hçn hîp A

D t¸c dông víi BaCl2 thu ®−îc 1,04 g kÕt tña (BaCO3) => dung dÞch D cã

Na2CO3

Sè mol BaCO3 = 1, 04

0.005

208 = molPTHH: Na2CO3 + BaCl2 → BaCO3↓ + 2NaCl

0,005 0,005

Để tạo thành 0.005 mol Na2CO3 khi cho y mol CO2 tác dụng với 0,015 mol NaOH ta sẽ có 2 trường hợp

Làm theo phương pháp SUM:

aCO2 + bNaOH → (b – a)Na2CO3 + (2a – b)NaHCO3 + (b – a)H2O GT: 0,015 mol 0,005 mol

TH 1: 0,005 mol Å0,01 mol Å 0,005 mol

TH 2: 0,01 mol Å 0,015 mol Å 0,005 mol ặ 0,005 mol

Vậy TH 1: y = 0,005 mol => x = 0,015 mol

Hấp thụ x mol CO2 vào 200 g dung dịch có y mol NaOH Tính nồng

độ % của dung dịch sau phản ứng

x

y x C

x

x y C

y

= +

Sau p/− (1) cßn d−: 0,7 – 0,6 = 0,1 mol NaOH => cã p/−:

NaOH + Al(OH)3 → NaAlO2 + 2H2O (2)

0,1 0,1 0,1

Sau p/− (2) sè mol Al(OH)3 cßn l¹i lµ: 0,2 – 0,1 = 0,1 mol

Khèi l−îng Al(OH)3 thu ®−îc lµ 0,1.78 = 7,8 g

Qua trªn ta thÊy sè mol Al(OH)3 lµ: 0,1 mol

Khèi l−îng Al(OH)3 thu ®−îc lµ 0,1.78 = 7,8 g

III Kết quả

1 Đối với giáo viên

Việc tìm ra quy luật hình thành và vận dụng “phương trình hóa học

nhiều tỉ lệ hệ số” vào việc giải quyết các dạng bài tập hóa học đặc trưng, từ đó

xây dựng, hình thành phương pháp “SUM” trong giải bài tập hóa học đã giúp mỗi giáo viên hình thành thêm những kiến thức, kĩ năng giải bài tập hóa học

Từ những trau dồi về mặt kiến thức đã giúp tạo ra những kinh nghiệm và phương pháp dạy học và phương pháp bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học,…

2 Đối với học sinh

Các em có thêm một phương pháp giải bài tập hóa học mới, có thể áp dụng một cách thuần thục và nhanh chóng cho ra kết quả (điều này rất phù hợp với học sinh giỏi và hình thức thi trắc nghiệm) Ngoài ra việc định hướng, khéo léo đưa các em tham gia vào các tình huống nghiên cứu hình thành phương pháp, sẽ giúp các em rèn luyện trí thông minh, sự tự tin, lòng hăng say học tập và nghiên cứu môn học

3 Kết quả nghiên cứu

Được thể hiện thông qua 2 nội dung:

* Kiểm tra khảo sát trực tiếp:

- Đối tượng nghiên cứu: 2 nhóm học sinh, mỗi nhóm 15 em được chọn ngẫu nhiên (nhóm nghiên cứu đã được hướng dẫn phương pháp “SUM”)

- Cấu trúc đề khảo sát: Các bài tập thuộc phạm vi nghiên cứu của đề tài

- Mức độ yêu cầu của đề: Dành cho đối tượng khá, giỏi

- Cơ sở đánh giá: Dựa trên 2 tiêu chí:

Bài đạt yêu cầu (trên điểm 5) Bài không đạt (điểm dưới 5)

- Kết quả cụ thể được tổng hợp trong bảng sau:

STT Tên nhóm Số học sinh Đạt yêu cầu

(số lượng - %)

Không đạt (số lượng - %)

1 Nhóm nghiên cứu 15 13 (86,7%) 2 (13,3%)

2 Nhóm đối chứng 15 7 (46,7%) 8 (53,3%)

Việc ứng dụng, triển khai nội dung giải đề tài tới học sinh dưới dạng các bài tập nghiên cứu, đã mang lại sự hào hứng trong học tập bộ môn, điều

đó cũng được thể hiện thông qua kết quả học tập ở hai khối 8 và 9 trường THCS Phù Cừ trong nhiều năm trở lại đây: Chất lượng học sinh học bộ môn

được nâng cao, các em có hứng thú học tập bộ môn, đặc biệt là chất lượng đội tuyển Hoá dự thi cấp huyện và cấp tỉnh

Năm học Học sinh giỏi cấp huyện Học sinh giỏi cấp tỉnh

2006 - 2007 10 em 7 em (1 giải nhất, 1 giải nhì, 5 ba)

2007 - 2008 8 em 4 em (1 giải nhất, 2 ba, 1 KK)

2008 - 2009 10 em 4 em (2 giải ba, 2 KK)

2009 - 2010 10 em 6 em (2 gải nhì , 2 ba, 2 KK)

IV Hạn chế

Việc tìm tòi nghiên cứu về phương trình hóa học nhiều tỉ lệ hệ số để từ

đó hình thành lên một phương pháp giải bài tập mới có liên quan tới nhiều nội dung kiến thức khác nhau, đặc biệt là những kiến thức hóa học nâng cao vì vậy mà trong quá trình làm và triển khai gặp không ít khó khăn Khi triển khai cũng gặp những hạn chế nhất định

1 Có nhiều kiến thức đòi hỏi khả năng suy luận rất cao của học sinh, tuy nhiên trở ngại lớn nhất là nhiều học sinh kiến thức và kỹ năng toán học không theo kịp (nhất là việc dùng kỹ năng toán học để thiết lập hệ số tổng quát cho phương trình hóa học)

2 Phạm vi nghiên cứu, ứng dụng và triển khai trực tiếp còn trong phạm

vi hẹp, vì vậy độ tin cậy cần phải được kiểm chứng

3 Đối trượng áp dụng là các em học sinh khá, giỏi Vì vậy rất phù hợp với việc bồi dưỡng học sinh giỏi, còn đối với học sinh trung bình thì hiệu quả

- Sưu tập và hệ thống các dạng bài tập để làm phong phú hơn phạm vị

ảnh hưởng của phương pháp “SUM”

- Có hình thức chuyển đổi phù hợp để giúp học sinh trung bình có khả năng tiếp thu và vận dụng