Phân loại và giải các bài toán hóa học hữu cơ - phần Hiđrocacbon theo một phương pháp chung góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học môn Hóa học trung học phổ thông

Để góp một phần vào việc giải quyết khó khăn trên, chúng tôi đã chọn đề tài “Phân loại và giải các bài toán hóa học hữu cơ - phần hiđrocacbon theo một phương pháp chung góp phần nâng cao

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 3.1 Bảng điểm các bài kiểm tra 89

Bảng 3.2 Tổng hợp kết quả các bài kiểm tra đầu vào tại các lớp TN và ĐC (Bài số 1) 91

Bảng 3.3 Tổng hợp kết quả thực nghiệm sư phạm 91

Bảng 3.4 Tỉ lệ % số học sinh đạt điểm Xi trở xuống 92

Bảng 3.5 Tổng hợp phân loại kết quả học tập 92

Bảng 3.6 Giá trị của các tham số đặc trưng 94

Bảng 3.7 Bảng thống kê các tham số đặc trưng của hai đối tượng thực nghiệm và đối chứng 94

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

Trang

Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn đường tích lũy bài kiểm tra số 2 92

Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn đường tích lũy bài kiểm tra số 3 93

Hình 3.3 Đồ thị phân loại kết quả học tập học sinh qua bài kiểm tra số 2 93

Hình 3.4 Đồ thị phân loại kết quả học tập học sinh qua bài kiểm tra số 3 94

MỤC LỤC

Trang

Lời cảm ơn i

Danh mục các chữ viết tắt ii

Danh mục các bảng iii

Danh mục các biểu đồ iv

Mục lục v

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 4

1.1 Cơ sở lí luận của việc nâng cao chất lượng, hiệu quả quá trình dạy và học môn Hóa học THPT 4

1.1.1 Quá trình dạy học 4

1.1.2 Chất lượng dạy học 4

1.1.3 Một số biện pháp để nâng cao chất lượng dạy học 6

1.2 Bài tập hóa học 6

1.2.1 Ý nghĩa, tác dụng của bài tập hóa học 6

1.2.2 Lựa chọn và phân loại bài tập hóa học 7

1.2.3 Thực trạng sử dụng bài toán hóa học ở trường THPT hiện nay 9

1.3 Phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT 13

1.3.1 Các công thức cần thiết khi giải bài toán hóa học 13

1.3.2 Quan hệ giữa số mol của các chất phản ứng 14

1.3.3 Phương pháp chung giải các bài toán hóa học 16

Chương 2: LỰA CHỌN, PHÂN LOẠI CÁC BÀI TOÁN HÓA HỌC HỮU CƠ – PHẦN HIĐROCACBON VÀ GIẢI THEO PHƯƠNG PHÁP CHUNG GIẢI CÁC BÀI TOÁN HÓA HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 23

2.1 Tổng quan về chương trình môn Hóa học lớp 11 – phần hiđrocacbon 23

2.2 Phân loại các bài toán hóa học hữu cơ – phần hiđrocacbon và giải theo phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT 24

2.2.1 Hiđrocacbon no 25

2.2.2 Hiđrocacbon không no 43

2.2.3 Hiđrocacbon thơm 61

2.2.4 Bài toán tổng hợp 73

2.3 Sử dụng hệ thống bài toán hóa học hữu cơ – phần hiđrocacbon theo các mức độ nhận thức tư duy trong quá trình dạy học môn Hóa học lớp 11 THPT 82

2.3.1 Sử dụng hệ thống bài toán hóa học theo các mức độ nhận thức tư duy trong việc hình thành kiến thức mới 83

2.3.2 Sử dụng hệ thống bài toán hóa học theo các mức độ nhận thức tư duy để vận dụng, củng cố kiến thức, kĩ năng 83

2.3.3 Sử dụng hệ thống bài toán hóa học theo các mức độ nhận thức tư duy nhằm kiểm tra, đánh giá mức độ vận dụng kiến thức, kĩ năng của học sinh 84

Chươmg 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 87

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 87

3.1.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 87

3.1.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 87

3.2 Quá trình tiến hành thực nghiệm sư phạm 87

3.2.1 Chuẩn bị cho quá trình thực nghiệm 87

3.2.2 Tiến hành thực nghiệm 88

3.2.3 Kết quả các bài kiểm tra 88

3.2.4 Xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm 89

3.2.5 Tính các tham số đặc trưng thống kê 94

3.2.6 Phân tích kết quả thực nghiệm 95

KẾT LUẬN 99

TÀI LIỆU THAM KHẢO 100

PHỤ LỤC 103

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Trong quá trình dạy và học bộ môn Hóa học Trung học phổ thông, bài tập hóa học nói chung và bài toán hóa học nói riêng có vai trò quan trọng đối với việc củng cố, rèn luyện và phát triển năng lực nhận thức tư duy cho học sinh

Người thầy luôn quan tâm tìm tòi, lựa chọn các câu hỏi, bài toán phù hợp cũng như các cách giải hiệu quả nhất để phục vụ cho giờ lên lớp, giờ luyện tập hoặc kiểm tra đánh giá học sinh nhằm nâng cao hiệu quả, chất lượng giảng dạy

Học sinh cũng luôn mong muốn có được những câu hỏi, bài toán tốt, có những cách giải dễ dàng, thuận tiện để nâng cao hiệu quả học tập

Tuy nhiên trong các tài liệu tham khảo về hóa học, số lượng bài toán hóa học rất lớn và đa dạng, số phương pháp giải các bài toán đưa ra lại nhiều làm cho học sinh và ngay cả một số giáo viên cũng thấy lúng túng khi lựa chọn và giải các bài toán hóa học

Để góp một phần vào việc giải quyết khó khăn trên, chúng tôi đã chọn đề

tài “Phân loại và giải các bài toán hóa học hữu cơ - phần hiđrocacbon theo một phương pháp chung góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học môn Hóa học Trung học phổ thông”

2 Lịch sử nghiên cứu

Hiện nay, đã có nhiều tác giả nghiên cứu và đưa ra nhiều cách phân loại cũng như phương pháp khác nhau để giải các bài toán hóa học, đặc biệt các phương pháp giải nhanh các bài toán trắc nghiệm hóa học [ 2, 3, 4, 6, 14, 20,

22, 26, 29] Trong tài liệu [2], tác giả đã hệ thống hóa và đưa ra một phương pháp chung đơn giản và thuận lợi để giải các bài toán hóa học, THPT Việc áp dụng phương pháp chung để giải các bài toán Hóa vô cơ lớp 12 và bài toán xác định công thức hợp chất hữu cơ đã được thể hiện ở 2 luận văn thạc sĩ sư phạm hóa học [7, 21] Trong bản luận văn này, chúng tôi tiếp tục nghiên cứu việc vận dụng phương pháp chung nêu trên để giải các dạng toán hóa học hữu

cơ - phần hiđrocacbon, góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học môn hóa học

3.2 Nhiệm vụ

- Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc nâng cao chất lượng, hiệu quả quá trình dạy học; ý nghĩa, tác dụng của bài tập hóa học trong quá trình dạy và học môn Hóa học THPT; cơ sở lựa chọn, phân loại các bài tập hóa học, thực trạng của việc sử dụng các bài toán hóa học ở THPT hiện nay

- Nghiên cứu phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT Tiến hành phân loại các bài toán hóa học hữu cơ – phần hiđrocacbon và vận dụng phương pháp chung để giải các bài toán hóa học đã phân loại, đề xuất việc sử dụng các bài toán hóa học nêu trên trong giảng dạy môn hóa học lớp 11 – phần hiđrocacbon

- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả và tính khả thi của đề tài

4 Phạm vi nghiên cứu

- Phạm vi về nội dung Các bài toán hóa học hữu cơ – phần hiđrocacbon

- Phạm vi về thời gian: học kì II – Năm học 2011-2012

5 Khách thể nghiên cứu và đối tƣợng nghiên cứu

5.1 Khách thể nghiên cứu

Quá trình dạy và học môn Hóa học ở 2 trường THPT tại Hải Phòng

5.2 Đối tượng nghiên cứu

Các bài toán hóa học hữu cơ – phần hiđrocacbon

6 Câu hỏi nghiên cứu

- Cơ sở để lựa chọn, phân loại các bài toán hóa học là gì?

- Phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT là phương pháp nào?

7 Giả thuyết nghiên cứu

Việc lựa chọn, phân loại tốt các bài toán hóa học hữu cơ – phần hiđrocacbon và việc vận dụng tốt phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT để giải các bài toán trên sẽ góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học môn Hóa học ở khối lớp 11 nói riêng và ở trường THPT nói chung

8 Phương pháp nghiên cứu

- Các phương pháp nghiên cứu lí luận:

+ Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc nâng cao hiệu quả quá trình dạy và học, ý nghĩa và tác dụng của bài tập hóa học, cơ sở lựa chọn, phân loại và phương pháp chung giải các bài toán hóa học, THPT

+ Nghiên cứu nội dung chương trình, chuẩn kiến thức – kĩ năng phần hiđrocabon lớp 11

- Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn:

+ Phương pháp điều tra, thu thập thông tin

+ Phương pháp thống kê và xác suất để xử lí kết quả thực nghiệm

9 Đóng góp mới của đề tài

Đã lựa chọn, phân loại các bài toán hóa học hữu cơ – phần hiđrocacbon theo các mức độ nhận thức và tư duy từ thấp đến cao: biết – hiểu – vận dụng (trong đó có vận dụng sáng tạo) và giải chúng theo một phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT Đây là một tài liệu tham khảo hữu ích cho giáo viên và học sinh trong quá trình dạy và học môn Hóa học THPT

10 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung của luận văn được trình bày trong 3 chương:

- Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài

- Chương 2: Lựa chọn và phân loại các bài toán hóa học hữu cơ - phần hiđrocacbon và giải theo phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT

- Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Cơ sở lí luận của việc nâng cao chất lượng, hiệu quả quá trình dạy và học môn Hóa học THPT

1.1.1 Quá trình dạy học

Quá trình dạy học là quá trình tương tác giữa thầy và trò trong đó thầy giữ vai trò chủ đạo tổ chức, điều khiển, lãnh đạo còn trò tham gia hoạt động học chủ động, tích cực và sáng tạo

Quá trình dạy học gồm 2 hoạt động , gắn bó chặt chẽ với nhau đó là hoạt động dạy và hoạt động học

Hoạt động dạy: Đó là toàn bộ hoạt động của thầy trong quá trình dạy học nhằm truyền thụ các kiến thức đến trò, làm cho trò nắm vững kiến thức và kĩ năng, trên cơ sở đó phát triển ở họ những năng lực nhận thức, hình thành thế giới quan khoa học

Hoạt động học: Đó là toàn bộ hoạt động của trò nhằm tiếp thu các kiến thức từ thầy, dưới sự tổ chức, điều khiển của thầy nhằm tìm hiểu, khám phá, lĩnh hội kiến thức, để từ đó hình thành quan điểm duy vật biện chứng, đạo đức

bộ con người, sự vật và không tách rời con người, sự vật đó

Trong giáo dục, chất lượng giáo dục không phải được biểu hiện qua việc người học đọc được bao nhiêu quyển sách, làm được bao nhiêu bài tập, … mà điều quan trọng nhất là thông qua quá trình giáo dục đó người học thay đổi được những gì về mặt nhận thức, về động cơ học tập, thái độ và hành vi học

tập Như vậy, chất lượng giáo dục sẽ được biểu hiện tập trung nhất ở nhân cách của người học – người được đào tạo, được giáo dục

1.1.2.2 Chất lượng dạy học

Chất lượng dạy học là một bộ phận hợp thành quan trọng của chất lượng giáo dục Chất lượng dạy học có thể được hiểu là chất lượng giảng dạy của người dạy và chất lượng học tập của người học xét cả về mặt định lượng và định tính so với các mục tiêu của môn học

Chất lượng dạy học được đánh giá thông qua giờ học hoặc thông qua một quá trình dạy học và chủ yếu được căn cứ vào kết quả giảng dạy học tập của giờ học hay quá trình đó về mặt định lượng ( khối lượng tri thức mà người học tiếp thu được) và cả về mặt định tính ( mức độ sâu sắc, vững vàng của những tri thức mà người học lĩnh hội được)

Trong hai yếu tố là chất lượng giảng dạy của người dạy và chất lượng học tập của người học thì chất lượng dạy học được biểu hiện tập trung nhất ở chất lượng học tập của người học Người học là người quyết định chính đến chất lượng dạy học Muốn nâng cao được chất lượng dạy học thì đồng nghĩa với việc phải nâng cao chất lượng của người học

Lí luận dạy học hiện đại đã chỉ ra rằng: Người học trong quá trình đào tạo không chỉ là đối tượng của hoạt động dạy mà còn là chủ thể của hoạt động lĩnh hội tri thức, kĩ năng, kĩ xảo Trong các hình thức tổ chức học thì việc tự học có một vai trò quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng dạy học Tự học của người học là khâu quan trọng không thể tách rời quá trình đào tạo ở nhà trường Đó là hoạt động cần thiết để người học biến tri thức của nhân loại thành hiểu biết và năng lực của mình Bồi dưỡng cho người học phương pháp luận khoa học, phương pháp nghiên cứu và phương pháp tự học sẽ giúp người học phát triển những phẩm chất và năng lực hoạt động trí tuệ sáng tạo, chính

là dạy phương pháp nhận thức để tìm ra tri thức Tổ chức được hoạt động tự học một cách khoa học, hợp lí và đạt hiệu quả cao chính là việc nâng cao chất lượng dạy học Đây không chỉ là trách nhiệm chỉ của người dạy mà quan trọng hơn là ý thức học tập của bản thân người học

1.1.3 Một số biện pháp để nâng cao chất lượng dạy học

Chất lượng, hiệu quả của quá trình dạy và học phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nội dung và chương trình môn học, hệ thống SGK, điều kiện cơ sở vật chất phục vụ cho quá trình dạy và học, việc đổi mới các phương pháp dạy học, Trong bản luận văn này, chúng tôi chỉ đề cập đến việc sử dụng bài toán hóa học, trong đó chú trọng vào việc lựa chọn, phân loại và phương pháp giải các bài toán

hóa học để nâng cao chất lượng dạy và học môn hóa học ở THPT

1.2 Bài tập hóa học

1.2.1 Ý nghĩa, tác dụng của bài tập hóa học

Trong quá trình dạy học hóa học ở trường phổ thông không thể thiếu bài tập hóa học Bài tập hóa học giữ một vai trò to lớn trong việc thực hiện mục tiêu đào tạo: Nó vừa là mục đích, vừa là nội dung, lại vừa là phương pháp dạy học hiệu nghiệm Nó cung cấp cho học sinh kiến thức, con đường giành lấy kiến thức và cả niềm hứng thú say mê nhận thức Bài tập hóa học có tác dụng

- Bài tập hóa học đào sâu mở rộng sự hiểu biết một cách sinh động phong phú không làm nặng nề khối lượng kiến thức của học sinh

b Bài tập hóa học tạo điều kiện để tư duy học sinh phát triển

Bài tập hóa học phát triển năng lực nhận thức, rèn luyện trí thông minh cho học sinh Khi giải một bài tập, học sinh được rèn luyện các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh,

c Tác dụng giáo dục tư tưởng

- Khi giải bài tập hóa học, học sinh được rèn luyện các phẩm chất, nhân cách như: tính kiên nhẫn, tính trung thực trong lao động học tập, tính độc lập, sáng tạo khi xử trí các vấn đề xảy ra

- Việc tự mình giải các bài tập hóa học còn giúp cho học sinh rèn luyện tinh thần kỉ luật, tính kiên trì khắc phục khó khăn, biết tự kiềm chế, có cách suy nghĩ và trình bày chính xác, khoa học, tạo hứng thú học tập, nâng cao lòng yêu thích bộ môn Hóa học nói riêng và các môn học nói chung

d Giáo dục kĩ thuật tổng hợp

Bộ môn Hóa học có nhiệm vụ giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh, bài tập hóa học tạo điều kiện tốt cho giáo viên làm nhiệm vụ này

1.2.2 Lựa chọn và phân loại bài tập hóa học

Hiện nay số lượng câu hỏi và bài toán hóa học trong SGK và các tài liệu tham khảo rất phong phú và đa dạng Để phục vụ tốt cho việc dạy và học môn hóa học cần phải lựa chọn những bài tập bám sát nội dung chương trình, mục tiêu của môn học, những bài tập có nội dung phong phú, đi sâu về bản chất hóa học, không nặng về thuật toán Bên cạnh những bài tập cơ bản cần có những bài tập tổng hợp sâu sắc, phát triển trí thông minh, sáng tạo, khơi dậy niềm say mê hứng thú học tập của học sinh Bên cạnh những bài tập có hướng dẫn giải cần phải có các bài tự luyện, giúp học sinh tự học, phát huy tính chủ động, sáng tạo của học sinh Sau khi đã lựa chọn được các bài tập thì việc phân loại chúng có ý nghĩa quan trọng

Trên thực tế, khó có thể có được một tiêu chuẩn thống nhất nào về vấn

đề phân loại bài tập hóa học Nói cách khác, sự phân hóa bài tập hóa học bao giờ cũng mang tính tương đối vì trong bất kì loại bài tập nào cũng chứa đựng một vài yếu tố của một hay nhiều loại khác Tuy nhiên người ta có thể căn cứ vào những đặc điểm, dấu hiệu cơ bản để phân loại theo các tiêu chí: nội dung, mục đích dạy học, phương pháp cho điều kiện hay phương pháp giải,

Việc phân loại bài tập hóa học có thể dựa theo:

- Hoạt động của học sinh khi giải bài tập: Bài tập lí thuyết, bài tập thực nghiệm

- Nội dung hóa học của bài tập: Bài tập hóa đại cương, bài tập hóa vô cơ, bài tập hóa hữu cơ

- Nhiệm vụ và yêu cầu của bài tập: Bài tập cân bằng phương trình phản ứng, bài tập viết chuỗi phản ứng, bài tập điều chế, nhận biết, tách chất,

- Khối lượng kiến thức: Bài tập đơn giản, bài tập phức tạp

- Cách thức tiến hành kiểm tra: Bài tập trắc nghiệm, bài tập tự luận

- Phương pháp giải bài tập: Bài tập tính theo công thức và phương trình, bài tập biện luận,

- Mục đích sử dụng: Bài tập dùng kiểm tra đầu giờ, bài tập dùng củng cố kiến thức, bài tập dùng ôn tập, ôn luyện, tổng kết,

- Chức năng của bài tập: Bài tập tái hiện kiến thức, bài tập rèn luyện tư duy độc lập, sáng tạo

- Các bước của quá trình dạy học: Bài tập mở bài tạo tình huống dạy học, bài tập vận dụng khi giảng bài mới,

- Nội dung toán học của bài tập: Bài tập định tính, bài tập định lượng Trong bản luận văn này, chúng tôi phân loại các bài tập hóa học dựa theo

hoạt động nhận thức của học sinh Thang cấp độ nhận thức tư duy đã được

nhiều tác giả nghiên cứu, thí dụ trên thế giới có giáo sư Benjamin Bloom, Lorin Andersen, …; ở Việt Nam có cố giáo sư Nguyễn Ngọc Quang, Các quan điểm này đã được trình bày khá chi tiết và đầy đủ trong các tài liệu và trong nhiều luận văn trước đây

Sau khi nghiên cứu và đánh giá các quan điểm trên, thấy có những điểm tương đồng và phù hợp với nền giáo dục Việt Nam, Bộ Giáo dục và đào tạo

đã đưa ra cách phân loại bài tập hóa học theo 4 mức độ:

- Các bài tập dạng biết:

Các bài tập ở dạng biết chỉ yêu cầu về năng lực nhận thức của học sinh là nhớ và nhắc lại những kiến thức đã học một cách máy móc Tư duy của học

sinh ở mức độ biết là tư duy cụ thể và kĩ năng tương ứng chỉ là kĩ năng bắt chước theo mẫu

- Các bài tập dạng hiểu:

Các bài tập ở dạng hiểu yêu cầu học sinh có năng lực nhận thức là tái hiện kiến thức, diễn giải kiến thức, mô tả kiên thức Ở mức độ này, học sinh phải có tư duy logic, tương ứng với kĩ năng phát huy sáng kiến (làm không còn bắt chước máy móc)

- Các bài tập dạng vận dụng:

Các bài tập dạng vận dụng yêu cầu học sinh cần phải có khả năng vận dụng kiến thức để xử lí tình huống khoa học cụ thể hay tình huống mới, tình huống trong đời sống thực tiễn Ở đây, tư duy học sinh đã được nâng lên một trình độ cao hơn đó là tư duy hệ thống (suy luận tương tự, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa) Kĩ năng tương ứng mà học sinh cần đáp ứng là kĩ năng đổi mới (không bị lệ thuộc vào mẫu, có sự đổi mới, hoàn thành kĩ năng nhịp nhàng không phải hướng dẫn)

- Các bài tập dạng vận dụng sáng tạo:

Đây là dạng vận dụng được nâng lên ở trình độ cao hơn Ở trình độ này, học sinh có năng lực nhận thức là phân tích, tổng hợp, đánh giá và phải có tư duy trừu tượng (suy luận các vấn đề một cách sáng tạo, ngoài khuôn khổ quy định)

Kĩ năng tương ứng là kĩ năng có sáng tạo, đạt tới trình độ cao, sáng tạo ra một quy trình hoàn toàn mới, nguyên lí mới, tiếp cận mới, tách ra khỏi mẫu ban đầu Trong luận văn này chúng tôi sử dụng cách phân loại bài toán hóa học theo chủ đề (bám sát cấu trúc, nội dung chương trình môn học đối với từng chương cụ thể của môn học) và các bài toán hóa học được sắp xếp theo 4 mức

độ nhận thức tư duy theo cách phân loại của Bộ Giáo dục và đào tạo với cả 2 hình thức tự luận và trắc nghiệm khách quan

1.2.3 Thực trạng sử dụng bài toán hóa học ở trường THPT hiện nay

Để đánh giá thực trạng việc sử dụng bài toán hóa học trong trường phổ thông, tôi đã tiến hành điều tra thực tế thông qua phiếu điều tra dành riêng

cho giáo viên (32 giáo viên) và học sinh (534 học sinh) (Phụ lục 1) thu được

kết quả như sau:

1.2.3.1 Kết quả phiếu điều tra giáo viên

Tác dụng của việc sử dụng bài toán hóa học Lựa chọn

2 Rèn các kỹ năng hóa học cho học sinh 6 (19%)

3 Rèn cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức 6 (19%)

4 Bổ sung, mở rộng kiến thức cho học sinh 5 (16%)

5 Để học sinh tự tìm tòi kiến thức mới 1 (3%)

6 Để đáp ứng yêu cầu kiểm tra và thi 7 (22%)

7 Để hình thành và rèn kỹ năng tự học cho học sinh 2 (6%)

8 Để tạo niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh 2 (6%)

Sử dụng bài toán hóa học trong các kiểu bài Lựa chọn

2 Sách bài tập 2 7 20 3

6 Tuyển chọn, xây dựng hệ thống bài 3 11 13 5

Phương pháp giải bài toán hóa học sử dụng Lựa chọn

1 Một phương pháp chung cho hầu hết các bài toán 2 (6%)

2 Nhiều phương pháp khác nhau tùy theo từng loại bài toán 30 (94%)

- Hầu hết các giáo viên giải các bài toán hóa học không theo phương pháp chung mà theo nhiều phương pháp khác nhau tùy từng loại bài toán

- Phần lớn giáo viên đã chủ động tiếp cận công nghệ thông tin để tìm kiếm nguồn bài toán hóa học, ít phụ thuộc vào các tài liệu cơ bản; tuy nhiên, việc tự xây dựng bài toán hóa học mới vẫn còn nhiều hạn chế

1.2.3.2 Kết quả phiếu điều tra học sinh

Bài toán hóa học khó là vì Lựa chọn

1 Có nhiều bài tập nặng về thuật toán 150 (28%)

2 Nhiều dạng bài, mỗi bài lại giải theo một phương pháp

5 Em ít được luyện tập nên kỹ năng làm bài còn yếu 48 (9%)

5 Đề cương từ giáo viên phát 300 135 99 0

Phân loại nhóm bài toán hóa học thường làm Lựa chọn

1 Theo từng bài học, từng chương trong SGK, sách bài tập 72 (13%)

2 Theo các tính chất và các phản ứng của các chất được học 66 (12%)

3 Theo từng mức độ phân chia từ dễ đến khó 24 (4%)

4 Theo sự phân loại trong đề cương mà giáo viên phát 372 (70%)

Phương pháp giải bài toán hóa học các thầy cô thường dạy Lựa chọn

1 Theo một phương pháp chung cho nhiều dạng bài 33 (6%)

2 Với mỗi dạng bài, có cách giải khác nhau 501 (94%)

Nhận xét:

Hầu hết các em cho rằng việc giải các bài toán hóa học khó Các em giải thích với nhiều lí do, trong đó, có một nguyên nhân là do giáo viên đưa ra nhiều cách giải với từng loại bài khác nhau nên các em không nắm được bản chất Các em thường lúng túng, không có định hướng cụ thể cũng như không linh hoạt trong giải bài toán hóa học Vì vậy một yêu cầu đặt ra là cần phải có một phương pháp đơn giản và thống nhất để học sinh có thể sử dụng dễ dàng

và có hiệu quả khi giải các bài toán hóa học Mục đích của luận văn là nhằm đóng góp một phần vào giải quyết nhiệm vụ nêu trên

1.3 Phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT

Để giải các bài toán hóa học, trước hết cần phân tích nội dung của bài toán và biểu thị nội dung đó bằng các PTHH Khi đã viết và cân bằng được các PTHH, dễ dàng thiết lập được mối quan hệ giữa số mol của các chất đã tham gia hay hình thành sau phản ứng, nhờ đó tính được số mol của “ các chất cần tính toán” khi biết số mol của “các chất có số liệu cho trước” Tuy nhiên, trong bài toán hóa học các số liệu cho trước thường không phải là số mol của các chất mà là khối lượng, thể tích, nồng độ, của các chất và mục đích của bài toán hóa học cũng không phải là xác định số mol “ các chất cần tính toán ”

mà là xác định khối lượng, thể tích, nồng độ,… của các chất đó Như vậy, để giải các bài toán hóa học, ngoài quan hệ giữa số mol của các chất phản ứng, còn cần phải dựa vào một số công thức chuyển đổi khối lượng, thể tích, nồng

độ, v.v… của chất ra số mol và ngược lại

1.3.1 Các công thức cần thiết khi giải bài toán hóa học

Để chuyển đổi các đại lượng như nồng độ, thể tích, khối lượng của chất

ra số mol chất, ta sử dụng 4 công thức chính:

M

nC

V

4

ct dd ct

m

mm.100%

Trong đó, các công thức 1, 2, 3, 4 biểu thị:

- Quan hệ giữa khối lượng (m), khối lượng mol (M), số mol (n) của chất

- Quan hệ giữa thể tích khí ở điều kiện tiêu chuẩn (Vo) với số mol khí

- Quan hệ giữa nồng độ mol (CM), số mol chất tan (nct) và thể tích dung dịch (V)

- Quan hệ giữa nồng độ phần trăm (C%), khối lượng chất tan (mct) và khối lượng hay thể tích dung dịch (mdd, V)

Gọi nA, nB, nC, nD là số mol của các chất A, B, C, D đã tham gia hay hình thành sau phản ứng, ta có:

Giả thiết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn Hãy thiết lập quan hệ giữa

số mol của các chất bất kì đã tham gia phản ứng, thí dụ giữa nK và nA; nB và

nM?

Để thiết lập mối quan hệ giữa nK và nA ta xuất phát từ chất K và xét quan

hệ giữa K và A bắc cầu qua các chất trung gian H và C Cụ thể theo các phản ứng (3), (2), (1):

 nK = 5/2 nH ; nH = 4/3 nC ; nC = 1/2 nA nK = 5/2 4/3 1/2 nA = 5/3 nA.Tương tự thiết lập mối quan hệ giữa nB và nM ta xuất phát từ chất B và cũng xét quan hệ giữa B và M bắc cầu qua chất trung gian C và H Cụ thể theo các phản ứng (1), (2), (3):

nB = 5 nC ; nC = 3/4 nH ; nH = 2/3 nM nB = 5 3/4 2/3 nM = 5/2 nM

Từ các ví dụ trên nhận thấy khi đã viết và cân bằng được các phương trình hóa học thì dễ dàng thiết lập được quan hệ giữa số mol của các chất phản ứng Dựa vào các quan hệ này và các công thức đã nêu ở phần 1.3.1, có thể giải quyết được các bài toán hóa học Điều này sẽ được trình bày rõ ràng

và chi tiết ở phần tiếp theo

1.3.3 Phương pháp chung giải các bài toán hóa học

Các bài toán hóa học có thể chia làm 2 loại là: Các bài toán hỗn hợp và

 Loại bài toán “không hỗn hợp”

Phương pháp giải các bài toán loại này là: Lập biểu thức tính đại lượng

mà bài toán đòi hỏi rồi dựa vào quan hệ giữa số mol của chất cần tính toán với số mol của chất có số liệu cho trước trong PTHH và dựa vào công thức

 Loại bài toán hỗn hợp

Phương pháp giải bài toán loại này là: Đặt ẩn số, lập phương trình và giải phương trình để suy ra các đòi hỏi của bài toán

- Ẩn số thường đặt là số mol của các chất trong hỗn hợp

- Các phương trình được thiết lập bằng cách biểu thị mối quan hệ giữa các số liệu cho trong bài (sau khi đã đổi ra số mol chất, nếu có thể được) với các ẩn số

- Giải các phương trình sẽ xác định được các ẩn số rồi dựa vào đó suy

ra các yêu cầu khác nhau của bài toán

VD2: Chia hỗn hợp gồm etilen và axetilen thành 2 phần bằng nhau:

- Phần 1: Cho qua bình đựng nước brom thấy khối lượng bình tăng 0,68g

- Phần 2: Đem đốt cháy hoàn toàn cần 1,568 lít oxi (đktc)

Tính thành phần % thể tích mỗi khí trong hỗn hợp đầu

C2H4 + 3O2  t 0 C  2CO2 + 2H2O

C2H2 + 5

2O2  t 0 C  2CO2 + H2O Đặt số mol của C2H4 và C2H2 trong 1/2 hỗn hợp ban đầu lần lượt là a và b mol

1 Trong trường hợp số phương trình lập được trong bài toán ít hơn số

ẩn số để giải bài toán có thể dựa vào 2 cách:

- Giải kết hợp với biện luận, dựa vào điều kiện của các ẩn số

Ví dụ, nếu ẩn số là số mol của các chất thì chúng phải luôn dương, ẩn số

là số nguyên tử cacbon (n) trong các chất hữu cơ n phải là nguyên dương Với hiđrocacbon là chất khí thì n ≤ 4, với ancol chưa no thì n ≥ 3,… Dựa vào các điều kiện trên có thể giải được hệ phương trình vô định và giải được bài toán

- Giải dựa vào việc tính khối lượng mol trung bình của hỗn hợp

đặc biệt là với các bài toán hỗn hợp các chất liên tiếp trong dãy đồng đẳng

2 Với bài toán hỗn hợp của các chất cùng loại, có các phản ứng xảy ra tương tự nhau, hiệu suất như nhau,… thì có thể thay hỗn hợp đó bằng một chất có CTPTTB để giải

và nhanh gọn hơn Đây cũng là một phương pháp có hiệu quả để giải các bài toán hỗn hợp (các chất cùng loại) có số phương trình lập được ít hơn số ẩn số

VD: Cho 2,05g hỗn hợp 2 ancol no, đơn chức, liên tiếp nhau trong dãy đồng

đẳng, tác dụng với Na dư thu được 0,448 lít H2 (đktc) Xác định công thức 2 ancol và % khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp

Thay n = 2 vào (a) và giải phương trình (a) và (b) thu được x = 0,025 ; y

= 0,015; từ đó tính được % khối lượng của mỗi ancol như ở cách 1

Có thể giải bài toán nhanh gọn hơn bằng cách đặt CTPTTB của 2 ancol

2

Giải thu được: n = 2,375

2 ancol liên tiếp trong dãy đồng đẳng là C2H5OH và C3H7OH

Gọi số mol 2 ancol tương ứng là b, c ta có:

hóa học THPT

Nhận xét:

Hiện nay, hình thức thi trắc nghiệm ngày càng phổ biến, đặc điểm của loại hình kiểm tra này là số lượng câu hỏi nhiều mà thời gian làm bài lại rất ngắn, vì thế, ngoài việc áp dụng phương pháp chung giải các bài toán hóa học

THPT nêu trên học sinh cần kết hợp và vận dụng hợp lí các định luật sẵn có trong hóa học để giải nhanh các bài toán hóa học Riêng với bài toán hóa

học hữu cơ chủ yếu vận dụng 2 định luật sau:

- Định luật bảo toàn khối lượng: “ Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các chất tạo thành sau phản ứng”

VD: Đun nóng 5,14g hỗn hợp khí X gồm metan, hiđro và một ankin với xúc

tác Ni thu được hỗn hợp khí Y Cho hỗn hợp khí Y tác dụng với dung dịch brom dư thu được 6,048 lít hỗn hợp khí Z (đktc) có tỉ khối hơi đối với hiđro bằng 8 Độ tăng khối lượng dung dịch brom là:

Giả sử lượng dung dịch brom tăng là m gam

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mX = mY = mZ + m

 m = mX – mZ = 5,14 – 4,32 = 0,82g  Đáp án A

- Định luật bảo toàn nguyên tố: “ Trong các phản ứng hóa học, các nguyên tố luôn được bảo toàn nghĩa là tổng số mol nguyên tử của một nguyên

tố bất kì trước và sau phản ứng luôn bằng nhau”

Định luật này thường áp dụng với các bài toán xảy ra nhiều phản ứng và

để giải nhanh ta chỉ cần thiết lập sơ đồ mối quan hệ giữa các chất

VD: Tiến hành crackinh ở nhiệt độ cao 5,8g butan Sau một thời gian thu

được hỗn hợp khí X gồm CH4, C2H6, C2H4, C3H6 và C4H10 Đốt cháy hoàn

toàn X trong khí oxi dư, rồi dẫn toàn bộ sản phẩm sinh ra qua bình đựng

H2SO4 đặc Độ tăng khối lượng của bình H2SO4 đặc là:

A 18g B 4,5g C 9g D 13,5g

Sơ đồ phản ứng: C4H10  crackinh  X 2

0 + O

t C

  H2O 0,1 a (mol)

Khối lượng bình H2SO4 đặc tăng lên chính là khối lượng H2Obị hấp thụ

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố với hiđro:

- Phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT

Đây là những cơ sở lí luận và thực tiễn định hướng cho chúng tôi nghiên cứu, lựa chọn, phân loại và vận dụng phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT để giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 12 – THPT

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN, PHÂN LOẠI CÁC BÀI TOÁN HÓA HỌC HỮU CƠ – PHẦN HIĐROCACBON VÀ GIẢI THEO PHƯƠNG PHÁP CHUNG GIẢI CÁC BÀI TOÁN HÓA HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

2.1 Tổng quan về chương trình môn Hóa học lớp 11 – phần hiđrocacbon

Chương trình môn Hóa học lớp 11 – phần hiđrocacbon được phân bổ 2 tiết/tuần với chương trình chuẩn, 3 tiết/tuần với chương trình nâng cao; bao gồm các nội dung sau:

Chương Chương trình chuẩn Chương trình nâng cao

tử và tính chất vật lí Bài 27: Luyện tập ankan và

xicloankan

Bài 35: Ankan: Tính chất hóa học, điều chế và ứng dụng Bài 28: Bài thực hành số 3:

chế và ứng dụng

Bài 31: Luyện tập anken và ankađien

Bài 41: Ankađien

Bài 32: Ankin và luyện tập ankin

Bài 42: Khái niệm về tecpen

Bài 33: Ankin và luyện tập ankin (tiếp theo)

Bài 45: Thực hành: Tính chất của hiđrocacbon không no Chương 7:

Bài 46: Benzen và ankylbenzen

Bài 36: Luyện tập: Hiđrocacbon thơm

Bài 47: Stiren và naphtalen

Bài 37: Nguồn hiđrocacbon thiên nhiên

Bài 48: Nguồn hiđrocacbon thiên nhiên

Bài 38: Hệ thống hóa về hiđrocacbon

Bài 49: Luyện tập: So sánh đặc điểm cấu trúc và tính chất của hiđrocacbon thơm với hiđrocacbon no và không no Bài 50: Thực hành: Tính chất một số hiđrocacbon thơm

2.2 Phân loại các bài toán hóa học hữu cơ – phần hiđrocacbon và giải theo phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT

Các bài toán hóa học hữu cơ – phần hiđrocacbon được phân loại theo chủ đề (theo từng chương) chủ yếu dựa vào tính chất hóa học đặc trưng của

các hiđrocacbon và sắp xếp theo 4 mức độ nhận thức tư duy: biết, hiểu, vận dụng và vận dụng sáng tạo với 2 hình thức tự luận và trắc nghiệm khách

quan Các bài toán được giải theo phương pháp chung giải bài toán hóa học THPT đã nêu trên

2.2.1 Hiđrocacbon no (ankan và xicloankan)

+ Số mol khí sau phản ứng tăng nhưng khối lượng của các chất sau phản ứng luôn bằng tổng khối lượng các hiđrocacbon bị crackinh

+ Số mol hỗn hợp sau nhiều hơn số mol ban đầu chính bằng số mol ankan đã crackinh

n > n thì suy ra 1 trong 2 hiđrocacbon đó phải là ankan

- Đốt cháy xicloankan cho:

phẩm cháy sục qua nước vôi trong dư thấy có 40g kết tủa Xác định CTPT của X

nX = 0,1 mol ;

3 CaCO

n = 0,4 mol

CnH2n+2 + 3n + 1

2 O2 to nCO2 + (n + 1)H2O (1)

CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O (2) (1), (2) 

2 CO

n = 0,1n = 0,4 mol  n = 4  CTPT của X là C4H10

Bài 2: Cho m gam hiđrocacbon A thuộc dãy đồng đẳng metan tác dụng với

clo có chiếu sáng, chỉ thu được một dẫn xuất clo duy nhất B với khối lượng 8,52g Để trung hòa hết khí HCl sinh ra cần vừa đúng 80ml dung dịch NaOH

1M Xác định CTPT của A và B

nNaOH = 0,08 mol

CnH2n+2 + Cl2  askt  CnH2n+1Cl + HCl (1) NaOH + HCl   NaCl + H2O (2) (1), (2)  nB = 8,52

14n 1 35,5  = 0,08 mol  n = 5

CTPT của A là C5H12 và B là C5H11Cl

Bài 3: Khi nhiệt phân ankan X (không có không khí) thu được khí hiđro và

muội than, thấy thể tích khí thu được gấp 5 lần thể tích ankan X (đo ở cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất) Xác định CTPT của X

n = 5nX  n + 1 = 5  n = 4 CTPT của X là C4H10

Phần trắc nghiệm Bài 1: Đốt cháy hoàn toàn một hidrocacbon X thu được 0,11 mol CO2 và 0,132 mol H2O CTPT của X là:

0,022 = 5

 CTPT của X là C5H12  Đáp án D

Bài 2: Khi brom hóa một ankan X chỉ thu được một dẫn xuất mono brom Y

duy nhất có tỉ khối hơi đối với H2 là 75,5 Tên gọi của ankan X là:

A 3,3 – đimetylhexan B isopentan

C 2,2 – đimetylpropan D 2,2,3 – trimetylpentan

Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn 2,24 lít (đktc) hỗn hợp X gồm 2 ankan kế tiếp nhau

trong dãy đồng đẳng thu được 5,6 lít khí CO2 (đktc) CTPT của 2 ankan là:

Bài 4: Xicloankan X tác dụng với dung dịch brom tạo thành dẫn xuất đibrom

có % khối lượng brom bằng 74,07% Tên của X là:

b Dạng hiểu

Phần tự luận Bài 1: Thực hiện phản ứng tách H2 của ankan A thu được hỗn hợp 2 hiđrocacbon B và C Đốt cháy hoàn toàn 4,48 lít B hoặc C (đktc) đều thu được 17,92 lít CO2 (đktc)và 14,4g H2O Xác định CTPT của A, B, C

Bài 2: Khi Clo hóa 96 gam một ankan A tạo ra 3 sản phẩm thế lần lượt chứa

1, 2, 3 nguyên tử clo Tỉ lệ thể tích của các sản phẩm khí và hơi là 1: 2: 3 Tỉ khối hơi của sản phẩm thế chứa 2 nguyên tử clo đối với hiđro là 42,5 Tính

propan bằng oxi không khí (trong không khí oxi chiếm 20% thể tích) thu được 7,84 lít khí CO2 (đktc) và 9,9 gam H2O Thể tích không khí (đktc) nhỏ nhất cần dùng để đốt cháy hoàn toàn lượng khí thiên nhiên trên là:

Bài 2: Khi crackinh toàn bộ một thể tích ankan X thu được ba thể tích hỗn

hợp Y (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ áp suất), tỉ khối của Y so với H2 bằng 12 CTPT của X là:

Bài 3: Đốt cháy 0,672 lít khí A là một xicloankan (đktc) thấy khối lượng CO2

tạo thành nhiều hơn khối lượng nước tạo thành là 3,12g và khí A làm mất màu nước brom Tên gọi của A là:

Bài 4: Nhiệt phân nhanh khí metan thu được hỗn hợp X gồm hiđro và

axetilen (giả sử hiệu suất phản ứng là 100%) Hỗn hợp X có tỉ khối so với hiđro là:

Lời giải

2CH4  t 0 C2H2 + 3H2 (1) Giả sử số mol CH4 bị nhiệt phân là 1 mol

c Dạng vận dụng

Phần tự luận Bài 1: Khi cho m gam hiđrocacbon no, mạch vòng A tác dụng với clo chiếu

sáng thu được 9,48g một dẫn xuất clo duy nhất B Để trung hòa khí HCl sinh

ra cần vừa đúng 80ml dung dịch NaOH 1M Biết hiệu suất clo hóa là 80%

a Xác định CTCT của A và gọi tên

b.Tính giá trị của m

a A là hiđrocacbon no, mạch vòng nên A thuộc dãy đồng đẳng xicloankan

CnH2n + Cl2  Caskt nH2n-1Cl + HCl (1) HCl + NaOH  NaCl + H2O (2) (1),(2)  nB = nHCl = nNaOH = 0,08.1 = 0,08 mol

Lời giải

Đặt a, b lần lượt là số mol của C3H8 tham gia các phản ứng (1) và (2)

C3H8 t C0 CH4 + C2H4 (1)

C3H8 t C0 C3H6 + H2 (2) Đặt a, b lần lượt là số mol của C3H8 tham gia các phản ứng (1) và (2)

Bài 3: Cho m gam xicloankan đơn vòng A phản ứng với clo (askt) thu được p

gam hợp chất B chứa 29,96% Clo Để trung hòa hết khí HCl sinh ra cần vừa đúng 300 ml dung dịch NaOH 0,8M Biết rằng phân tử khối của chất B không vượt quá 120 và hiệu suất phản ứng đạt 80% Tính giá trị của m và p

nNaOH = 0,24 mol

CnH2n + xCl2  Caskt nH2n-xClx + xHCl (1) HCl + NaOH  NaCl + H2O (2)

Phần trắc nghiệm Bài 1: Crackinh C4H10 thu được hỗn hợp A gồm 5 hiđrocacbon có tỉ khối so

với hiđro là 16,325 Hiệu suất của phản ứng crackinh là:

Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon X rồi cho sản phẩm cháy qua

bình 1 đựng P2O5 sau đó qua bình 2 đựng KOH đặc Tỉ lệ độ tăng khối lượng

của bình 1 so với bình 2 là 5,4 : 11 CTPT của X là:

Bài 3: Cho sơ đồ chuyển hóa: CH4  C2H2  C2H3Cl  PVC Để tổng hợp

250 kg PVC theo sơ đồ cần V m3 khí thiên nhiên (đktc) Biết CH4 chiếm 80%

thể tích khí thiên nhiên, hiệu suất của cả quá trình là 50% Giá trị của V là:

A 358,4 m3 B 448 m3

phẩm cháy vào dung dịch Ba(OH)2 dư tạo ra 29,55g kết tủa, dung dịch sau phản ứng có khối lượng giảm 19,35g so với dung dịch ban đầu Xác định CTPT của X

Bài 2: Một ankan A tác dụng với 2,24 lít Clo (đktc) dưới askt được hỗn hợp

X gồm 2 dẫn xuất monoclo và điclo ở thể lỏng có khối lượng 4,26g và hỗn hợp Y có thể tích 3,36 lít (đktc) Cho hỗn hợp Y tác dụng với lượng vừa đủ dung dịch NaOH tạo ra dung dịch mới có thể tích 200 ml và tổng nồng độ mol