SKKN giải bài toán hóa học bằng phương pháp sơ đồ đường chéo

Đó là lý do để tôi viết đề tài “ giải bài toán hóa học bằng phương pháp sơ đồ đường chéo” nhằm giúp học sinh một phần nào giải quyết tốt các bài toán hóa một cách nhanh chóng đồng thời c

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ

1 Lí do chọn đề tài

Hóa học là môn khoa học tự nhiên được đưa vào giảng dạy từ khá sớmtrong giáo dục phổ thông (lớp 8 bậc THCS) Việc giảng dạy Hóa học trongtrường phổ thông phải thực hiện 3 nhiệm vụ cơ bản sau:

- Nhiệm vụ trí dục: Cung cấp một nền học vấn Hóa học phổ thông nhất,

hiện đại và là cơ sở để tìm hiểu về nền sản xuất hiện đại, hiểu được vai trò củaHóa học đối với kinh tế, xã hội và môi trường

- Nhiệm vụ phát triển năng lực nhận thức: Từ những kiến thức và kỹ

năng trong bộ môn Hóa học mà học sinh có phương pháp nhận thức Hóa học vàphát triển trí tuệ, biết kết hợp tư duy cụ thể và trừu tượng, các lập luận chặt chẽ

và logic hơn

- Nhiệm vụ đạo đức: Hình thành thế giới quan khoa học, thái độ đúng

đắn với thiên nhiên và con người; với kinh tế, xã hội và môi trường

Hiện nay, khi hình thức thi chuyển từ tự luận sang trắc nghiệm, thì cácphương pháp giải toán nhanh được quan tâm và chú trọng rất nhiều Việc dạycác phương pháp giải toán có một ý nghĩa rất quan trọng với học sinh Mỗi bàitập có thể có nhiều phương pháp giải khác nhau, nhưng cần lựa chọn phươngpháp hợp lý, tối ưu nhất để giải quyết

Qua thực tế giảng dạy tôi thấy, phương pháp đường chéo là một phươngpháp khá hay, đơn giản và hữu ích, có thể dùng để giải nhanh một số dạng bàitập trong chương trình phổ thông Tuy nhiên, học sinh vẫn còn lúng túng, gặpkhó khăn và tâm lý ngại sử dụng, thường làm theo cách truyền thống Điều này

có thể do học sinh chưa nắm vững và hiểu đúng về phương pháp cũng như chưabiết vận dụng một cách linh hoạt vào từng bài tập, từng trường hợp cụ thể Đó

là lý do để tôi viết đề tài “ giải bài toán hóa học bằng phương pháp sơ đồ đường chéo” nhằm giúp học sinh một phần nào giải quyết tốt các bài toán hóa

một cách nhanh chóng đồng thời chia sẻ kinh nghiệm về phương pháp giải bàitập với các đồng nghiệp

2 Mục đích nghiên cứu

- Đối với giáo viên: Nhằm nâng cao nghiệp vụ công tác của bản thân và

nâng cao chất lượng cho học sinh

- Đối với học sinh: Có khả năng tiếp thu bài nhanh, hứng thú với giờ học,

tích cực, chủ động đóng góp ý kiến của mình, dần dần hình thành cho bản thân thói quen tư duy khoa học, trình bày vấn đề trước tập thể và có trách nhiệm hơn khi làm việc Giúp học sinh yêu thích môn học hơn

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Đưa ra phương pháp giải bài toán Hóa một cách nhanh chóng

Thử nghiệm trên các lớp: 10A1 trường THPT Nguyễn Duy Thì, lớp 12A1trường THPT Triệu Thái

Giáo viên đưa ra các dạng bài tập để giải nhanh nhất bằng phương pháp

sơ đồ đường chéo

4 Đối tượng nghiên cứu

* Đối tượng : Học sinh lớp 10A1 trường THPT Nguyễn Duy Thì- BìnhXuyên- Vĩnh Phúc và 12A1trường THPT Triệu Thái- Lập Thạch- Vĩnh phúc

5 Phạm vi và thời gian nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu: Hóa học 10,11,12 cơ bản.

Thời gian: Từ tháng 8 năm 2013 đến tháng 4 năm 2015.

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết

Đọc các tài liệu làm cơ sở xây dựng lí thuyết của chuyên đề: tài liệu líluận dạy học (chủ yếu là phương pháp giải bài tập Hóa học THPT); sách giáokhoa, sách bài tập hóa học 10,11 phần cơ bản và nâng cao; phương pháp giải bàitập hóa vô cơ, hữu cơ; 16 phương pháp và kĩ thuật giải nhanh bài tập trắcnghiệm môn Hóa học; một số đề thi học sinh giỏi, đề thi đại học, cao đẳng

6.2 Phương pháp sư phạm

a Phương pháp chuyên gia

Vận dụng phương pháp bài tập để hướng dẫn học sinh giải quyết bài toán.Xin ý kiến nhận xét, đánh giá của các giáo viên có kinh nghiệm, giáo viêngiỏi về nội dung sáng kiến

b Tìm hiểu chất lượng học sinh ở những lớp mình điều tra.

c Chọn lớp thử nghiệm và đối chứng kết quả.

7 Cấu trúc của SKKN

PH N I: ẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ ĐẶT VẤN ĐỀ T V N ẤN ĐỀ ĐỀ

1 Lý do chọn đề tài ………

2 Mục đích nghiên cứu………

3 Nhiệm vụ nghiên cứu………

4 Đối tượng nghiên cứu………

5 Phạm vi và thời gian nghiên cứu………

6 Phương pháp nghiên cứu………

7 Cấu trúc của SKKN PHẦN II: NỘI DUNG Chương I:Tổng quan

I Nguyên tắc II Tổng quan về các dạng bài tập sử dụng phương pháp sơ đồ đường chéo Chương II: Thực trạng vấn đề 1 Thuận lợi 2 Khó khăn Chương III: Giải quyết vấn đề 1 Phương pháp giải một số dạng bài tập thường gặp 2 Kết quả và bài học thực nghiệm PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

PHẨN II: NỘI DUNG Chương I: TỔNG QUAN

I Nguyên tắc

1 Nguyên tắc: Trộn lẫn hai dung dịch.

Dung dịch 1: có khối lượng m1, thể tích V1, nồng độ C1 (C% hoặc CM),khối lượng riêng d1

Dung dịch 2: có khối lượng m2, thể tích V2, nồng độ C2 (C2>C1), khối lượngriêng d2

Dung dịch thu được có m = m1 + m2, V = V1 + V2, nồng độ C (C1<C<C2),khối lượng riêng d

Sơ đồ đường chéo và công thức tương ứng với mỗi trường hợp là:

a Đối với nồng độ % về khối lượng:

C -Cm

 Dung môi coi như dung dịch có C = 0%

 Khối lượng riêng của H2O là d = 1 g/ml

2 Tổng quan về các dạng bài tập sử dụng phương pháp sơ đồ đường chéo.

Dạng 1 : Tính toán hàm lượng các đồng vị

- Đồng vị (cùng vị trí) là các nguyên tử có cùng số proton nhưng khác nhau về

số khối (do khác nhau số nơtron) nên cùng thuộc một nguyên tố hoá học và cócùng vị trí trong tuần hoàn các nguyên tố hoá học

- Khác với số khối của đồng vị, khối lượng nguyên tử trung bình là giá trị trungbình các số khối của các đồng vị tạo nên nguyên tố đó Trong trường hợpnguyên tố được tạo nên bởi 2 đồng vị chủ yếu, ta có thể dễ dàng tính được hàmlượng chất mỗi đồng vị bằng phương pháp đường chéo

Dạng 2 : Tính tỉ lệ thành phần của hỗn hợp khí qua tỷ khối

- Hỗn hợp khí, nhất là hỗn hợp 2 khí là một dữ kiện dễ dàng bắt gặp trong nhiềubài toán hoá học mà thông thường ta sẽ phải tính số mol hoặc tỷ lệ số mol hoặcthể tích hoặc tỉ lệ thể tích để tìm ra được giá trị cuối cùng của bài toán

Dạng 3 : Tính toán trong pha chế các dung dịch có cùng chất tan

- Trong trường hợp bài toán có sự thay đổi về nồng độ của dung dịch do bị phaloãng hoặc do bị trộn lẫn với một dung dịch có nồng độ khác, ta có thể áp dụngđường chéo để tìm ra tỉ lệ giữa các dung dịch này

Dạng 4 : Tính thành phần hỗn hợp muối trong phản ứng giữa đơn bazơ với

đa axit

- Tỉ lệ : phương trình - số mol

Dạng 5 : Tính tỉ lệ các chất trong hỗn hợp 2 chất hữu cơ

- Bài toán hỗn hợp 2 chất hữu cơ, đặc biệt, 2 chất đồng đẳng kế tiếp là một dữkiện rất hay gặp trong bài toán hóa hữu cơ phổ thông Trong những bài toán này,nếu có yêu cầu tính tỷ lệ % của 2 chất trong hỗn hợp ban đầu (về khối lượnghoặc thể tích hoặc số mol) ta nên áp dụng phương pháp đường chéo

- Chú ý là dữ kiện đồng đẳng liên tiếp chỉ phục vụ việc biện luận giá trị rời rạc,không liên quan đến việc sử dụng đường chéo để tính tỷ lệ, do đó, trong trườnghợp đã biết giá trị của đại lượng đặc trưng của 2 chất (XA và XB trong bài toántổng quát) thì ta vẫn hoàn toàn có thể tính được tỉ lệ này, dù hai chất đó khôngphải là đồng đẳng liên tiếp, thậm chí không phải là đồng đẳng

- Đại lượng trung bình dùng làm căn cứ để tính toán trên đường chéotrong trường hợp này thường là: Số nguyên tử C trung bình, khối lượng phân

tử trung bình, số nguyên tử H trung bình, số liên kết pi trung bình, số nhóm chứctrung bình… và tỷ lệ thu được là tỷ lệ số mol 2 chất

Dạng 6 : Tính tỉ lệ các chất trong hỗn hợp 2 chất vô cơ

- Bài toán 2 chất vô cơ cũng khá thường gặp trong số các bài toán hóa học.Thông thường đó là hỗn hợp 2 kim loại, 2 muối,… mà khả năng phản ứng vàhóa trị của chúng trong các phản ứng hóa học là tương đương nhau, trong trườnghợp này, ta thường dùng giá trị khối lượng phân tử trung bình là cơ sở để tínhtoán trên đường chéo

- Trong một số trường hợp khác, hóa trị và khả năng phản ứng của các chấttrong hỗn hợp không tương đương nhau thì ta dùng hóa trị trung bình làm cơ sở

để áp dụng phương pháp đường chéo

Dạng 7: Áp dụng phương pháp đường chéo cho hỗn hợp nhiều hơn 2 chất.

- Về nguyên tắc, phương pháp đường chéo chỉ áp dụng cho hỗn hợp 2 thànhphần, điều này không thể thay đổi Tuy nhiên khái niệm “2 thành phần” không

có nghĩa là “2 chất”, đó có thể là hai hỗn hợp, hoặc hỗn hợp với 1 chất,… miễnsao ta có thể chỉ ra ở đó một đại lượng đặc trưng có thể giúp chia tất cả các chấtban đầu thành 2 nhóm, “2 thành phần” là có thể áp dụng đường chéo

- Ngoài ra, có thể những hỗn hợp có nhiều hơn 2 thành phần, nhưng ta đã biết

tỷ lệ của một vài thành phần so với các thành phần còn lại trong hỗn hợp thì vẫnhoàn toàn có thể giải bằng phương pháp đường chéo

Chương II THỰC TRẠNG CỦA ĐỀ TÀI

1 Thuận lợi

Đội ngũ cán bộ giáo viên nhà trường và tổ bộ môn đảm bảo về số lượng

và chất lượng, đáp ứng yêu cầu của cấp học Giáo viên trong nhà trường luôn cótrách nhiệm cao, say mê với nghề nghiệp và hết lòng yêu thương học sinh Ngay

từ đầu năm học, ban giám hiệu và tổ bộ môn đã có triển khai các kế hoạch, chỉthị năm học; kiểm tra khảo sát theo bộ môn để phân loại đối tượng học sinh, từ

đó có biện pháp phụ đạo học sinh yếu kém, bồi dưỡng học sinh khá giỏi

Có một số học sinh khá, giỏi đã có kĩ năng giải bài tập này theo phươngpháp thông thường (đặt ẩn, lập hệ phương trình)

2 Khó khăn

Trường THPT Triệu Thái và trường THPT Nguyễn Duy Thì là hai trường

chuyển từ mô hình Bán công sang mô hình Công lập trong 6 năm trở lại đây nênphần đông học sinh có học lực yếu kém Ngoài ra phần đông là con em nôngthôn nên không có nhiều điều kiện về cả kinh tế và thời gian dành cho việc họctập

Rất nhiều học sinh khi vào lớp 10 rồi nhưng vẫn chưa giải được phươngtrình bậc nhất một ẩn và hệ phương trình nên rất khó khăn để giải bài toán theocách giải thông thường

Chưa biết cách áp dụng phương pháp sơ đồ đường chéo vào giải quyếtmột số bài tập khó

Mỗi dạng bài tập có nhiều phương pháp làm, nhưng có 1 phương pháphiệu quả nhất để giải quyết mà học sinh chưa tìm ra được

Thói quen của học sinh về giải toán hoá bao giờ cũng là viết phương trìnhhoá học, đặt ẩn, lập hệ phương trình Phương pháp này chỉ phù hợp với nhữngbài toán đơn giản, khi số ẩn và số phương trình đại số lập được bằng nhau Mặtkhác, với một câu hỏi trắc nghiệm khách quan trong đề thi Đại học với thời giantrung bình 1,8 phút/1 câu hỏi thì việc giải nhanh bài toán này là vấn đề khá nangiải

Chương III: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

1 Phương pháp giải một số dạng bài tập thường gặp

Dạng 1 : Tính toán hàm lượng các đồng vị

Đây là dạng toán gặp ở lớp 10 chương “cấu tạo nguyên tử”

Ví dụ 1: (Bài 5 - SGK Hóa 10 – trang 14):

Đồng có hai đồng vị bền 6529Cu và 63

29Cu Nguyên tử khối trung bình của

đồng là 63,54 Tính thành phần phần trăm số nguyên tử của mỗi đồng vị.

Ví dụ 3: Trong tự nhiện Br có hai đồng vị bền 81Br và 79Br Nguyên tử khối trung bình của brom là 79,91 Thành phần phần trăm khối lượng của 81Br trong HBr là



Đáp án C Dạng 2: Tính tỉ lệ thành phần của hỗn hợp khí qua tỉ khối.

Ví dụ 1 : Một hỗn hợp gồm O 2 ,O 3 ở điều kiện tiêu chuẩn có tỉ khối hơi với hiđro

Ví dụ 2 : Cho hỗn hợp SO 3 và O 2 có tỉ khối với H 2 là 32 % thể tích O 2 trong hỗn hợp là:

Dạng 3 : Tính toán trong pha chế các dung dịch có cùng chất tan

Ví dụ 1: Để thu được dung dịch HNO 3 20% cần lấy a gam dung dịch HNO 3 40% pha với b gam dung dịch HNO 3 15% Tỉ lệ của a/b là:

A V1 = V2 = 500 B V1 = 400, V2 = 600

C V1 = 600, V2 = 400 D V1 = 700, V2 = 300

Giải

V1 1,26 0,1

A 180 gam và 220 gam B 330 gam và 70 gam.

C 300 gam và 100 gam D 80 gam và 320 gam

Vậy : m = 80 (gam)

Khối lượng của CuSO4 8% là: 400 80 320 (gam) 

 Đáp án là D.

Ví dụ 5: Hòa tan hoàn toàn m gam Na 2 O nguyên chất vào 40 gam dung dịch NaOH 12% thu được dung dịch NaOH 40% Giá trị của m là:

Giải

Phản ứng hòa tan: Na2O + H2O  2NaOH

Ta coi Na2O nguyên chất như dung dịch NaOH có 80.100 129%

62

m Na2O 129 28

40

40 NaOH 12 89

Vậy 40.28 12,58 89 m  gam

 Đáp án B Dạng 4 : Tính thành phần hỗn hợp muối trong phản ứng giữa đơn bazơ với

đa axit

Ví dụ 1: (Bài 6 - SGK Hóa 11 – trang 75): Nung 52,65 gam CaCO 3 ở 1000 0 C

và cho toàn bộ lượng khí thoát ra hấp thụ hết vào 500 ml dung dịch NaOH 1,800M Hỏi thu được những muối nào? Khối lượng là bao nhiêu? Biết rằng hiệu suất của phản ứng nhiệt phân CaCO 3 là 95%.

Giải

2

52,05

1,8 100

0,5 0,9

CO

n

n n









Vậy sản phẩm tạo ra hai loại muối NaHCO3 và Na2CO3NaHCO3 (n1 = 1) 0,2  1

Ví dụ 2 (TSĐH khối A – 2009):Cho 0,448 lít khí CO 2 (đktc) hấp thụ hết vào 10

kết tủa Giá trị của m là

B 28,4 gam Na2HPO4; 16,4 gam Na3PO4.

C 12 gam NaH2PO4; 28,4 gam Na2HPO4.

D 24 gam NaH2PO4; 14,2 gam Na2HPO4

Dạng 5 : Tính tỉ lệ các chất trong hỗn hợp 2 chất hữu cơ

Ví dụ 1:(TSĐH khối A – năm 2009): Hỗn hợp khí X gồm anken M và ankin N

có cùng số nguyên tử cacbon trong phân tử Hỗn hợp X có khối lượng 12,4 g và thể tích 6,72 l (đktc) Số mol, công thức phân tử của M và N lần lượt là:

A 0,1 mol C2H4 và 0,2 mol C2H2 B 0,2 mol C2H4 và 0,1 mol C2H2

C 0,1 mol C3H6 và 0,2 mol C3H4 D 0,2 mol C3H6 và 0,1 mol C3H4

C H

C H

n n

Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp 2 hiđrocacbon đồng đẳng liên tiếp,

thu được 0,9 mol CO 2 và 1,4 mol H 2 O Thành phần % về thể tích của mỗi chất trong hỗn hợp ban đầu lần lượt là

Dạng 6 : Tính tỉ lệ các chất trong hỗn hợp 2 chất vô cơ

* Ví dụ 1 (Bài 4 -SGK Hóa 11 – trang 86): Cho 5,94 gam hỗn hợp K 2 CO 3 và

Na 2 CO 3 tác dụng với dung dịch H 2 SO 4 dư thu được 7,74 gam hỗn hợp các muối khan K 2 SO 4 và Na 2 SO 4 Thành phần của hỗn hợp ban đầu là:

A 3,18 g Na2CO3 và 2,76 g K2CO3 B 3,02 g Na2CO3 và 2,25 g K2CO3

C 3,81 g Na2CO3 và 2,67 g K2CO3 D 4,27 g Na2CO3 và 3,82 g K2CO3

Giải

Cứ 1 mol hỗn hợp phản ứng thì m tăng: 96 – 60 = 36 gam

0,05 mol m tăng: 7,74 – 5,94 = 1,8 gam

5,94

118,80,05

M  

K2CO3 138 12,8  2

118,8

Na2CO3 106 19,2  3

Vậy: n K CO2 3 0,02 m K CO2 3 2,76 Đáp án A

Ví dụ 2: Hoà tan 3,164 gam hỗn hợp 2 muối CaCO 3 và BaCO 3 bằng dung dịch HCl dư thu được 448ml khí CO 2 (đktc) Thành phần % số mol của BaCO 3 trong hỗn hợp là

A 50% B 55% C 60% D 65% Giải

Vậy % BaCO3 là 60% và % CaCO3 là 40%  Đáp án C

Dạng 7: Áp dụng phương pháp đường chéo cho hỗn hợp nhiều hơn 2 chất.

Ví dụ : Cho hỗn hợp gồm H 2 , N 2 và NH 3 có tỉ khối hơi so với H 2 bằng 8 đi qua dung dịch H 2 SO 4 đặc, dư thì thể tích khí còn lạt một nửa Thành phần % thể tích của mỗi khí lần lượt trong hỗn hợp lần lượt là

Câu 1 : Nguyên tử khối trung bình của rubiđi là 85,559 Trong tự nhiên

rubiđi có hai đồng vị 85Rb và 87Rb Thành phần % số nguyên tử của đồng vị

85Rb là

A 72,05% B 44,10% C 5590% D 27,95% Câu 2 : Trong tự nhiên chỉ có 2 đồng vị 35Cl và 37Cl Thành phần % khối lượngcủa 37Cl trong KClO4là (cho O =16; Cl = 35,5; K = 39)

A 6,25% B 6,32% C 6,41% D 6,68%.

Câu 3 : Một hỗn hợp gồm CO và CO2 ở điều kiện tiêu chuẩn có tỉ khối hơi với hiđro là 18,2 Thành phần % về thể tích của CO2 trong hỗn hợp là

A 45,0% B 47,5% C 52,5% D 55,0%.

Câu 4 : Hoà tan m gam Al bằng dung dịch HNO3 loãng thu được hỗn hợp khí

NO và N2O có tỉ khối so với H2 bằng 16,75 Tỉ lệ thể tích khí NO : N2O trong hỗn hợp là :

A 2: 3 B l: 2 C l: 3 D 3: l.

Câu 5 : Cho hỗn hợp FeS và FeCO3 tác dụng hết dung dịch HCl thu hỗn hợp khí X có tỉ khối hơi so H2 là 20,75 % khối lượng của FeS trong hỗn hợp đầu là

A 20,18% B 79,81% C 75% D 25%

Câu 6: Để thu được dung dịch HCl 30% cần lấy a gam dung dịch HCl 55% pha

với b gam dung dịch HCl 15% Tỉ lệ a/b đó là:

A 2/5 B 3/5 C 5/3 D 5/2