SKKN hướng dẫn học sinh sử dụng phương trình ion thu gọn giải một số dạng bài toán hoá học nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy môn hoá học ở trường THPT số 2 mường khương

MỤC LỤC Lí chọn đề tài Giải vấn đề 2.1 Cơ sở lí luận 2.2 Thực trạng vấn đề 2.3 Các biện pháp tiến hành để giải vấn đề 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm Kết luận Tài liệu tham khảo 2 3-9 11 12 Lý chọn đề tài Hố học mơn khoa học nghiên cứu thành phần, cấu trúc, tính chất chất q trình chuyển hố chất thành chất khác Trong mơn hố học, việc hướng dẫn học sinh giải tập có ý nghĩa quan trọng, rèn luyện kỹ vận dụng, đào sâu mở rộng kiến thức học cách sinh động cho học sinh Thông qua vệc hướng dẫn học sinh giải tập, giúp học sinh rèn luyện tính tích cực, trí thơng minh, sáng tạo, bồi dưỡng hứng thú học tập Trong trình giảng dạy, bồi dưỡng học sinh giỏi, ôn thi đại học việc tham khảo nhiều tài liệu, tơi tích luỹ kinh nghiệm hướng dẫn học sinh giải tập hóa học có vai trị quan trọng việc rèn luyện kỹ năng, củng cố kiến thức phát triển tư học sinh Có nhiều phương pháp để giải tốn hố học, hướng dẫn học sinh sử dụng phương trình ion thu gọn theo bước cụ thể làm cho lời giải ngắn gọn hơn, học sinh hiểu chất phản ứng hóa học, rút ngắn thời gian làm bài, phù hợp với kiểu tập trắc nghiệm khách quan Trong sáng kiến kinh nghiệm muốn trao đổi kinh nghiệm “ hướng dẫn học sinh sử dụng phương trình ion thu gọn giải số dạng toán hoá học nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy mơn hóa học trường THPT số Mường Khương" Giải vấn đề 2.1 Cơ sở lý luận vấn đề Để giải nhanh số toán hoá học phương pháp ion thu gọn em cần phải nắm kiến thức sau: Phản ứng trao đổi ion dung dịch chất điện li phản ứng ion Phản ứng trao đổi ion dung dịch chất điện li xảy ion kết hợp với tạo thành chất sau: + Chất kết tủa chất tan + Chất điện li yếu + Chất khí Chất điện li mạnh chất tan nước, phân tử hoà tan đuề phân li ion Chất điện li yếu chất tan nước có phần số phân tử hồ tan phân li ion, phần cịn lại tồn dạng phân tử dung dịch Phải hiểu thực chất phản ứng oxít axít phản ứng với bazơ phản ứng oxít axít với ion OH- Muối nhơm tác dụng với dung dịch kiềm thực chất phản ứng giưa ion với Hiểu tính chất chất chất phản ứng hố học xảy 2.2 Thực trạng vấn đề Năm học 2009 -2010; 2010 – 2011; 2011 -2012; 2012 – 2013, 2013 - 2014 nhà trường phân công giảng dạy mơn hố học 12A1 bồi dưỡng học sinh giỏi ôn thi Cao đẳng, Đại học Với đối tượng học sinh ngoan, có ý thức học tập Tuy nhiên học sinh giải tập hoá học tỏ lúng túng việc lựa chọn phương pháp phù hợp để giải toán hoá học cho phù hợp, học sinh thường chưa hiểu chất chất phản ứng với thường hay viết phương trình phân tử tốn thời gian, làm cho toán trở phức tạp khó giải Từ thực trạng qua q trình học chuyên đề bồi dưỡng thường xuyên, học hỏi đồng nghiệp, tham khảo tài liệu trình tự học, giảng dạy nhiều năm tự bồi dưỡng sử dụng phương pháp ion thu gọn để hướng dẫn học sinh giải số tốn hố học có hiệu 2.3 Các biện pháp tiến hành để giải vấn đề 2.3.1 Chọn khách thể đối tượng nghiên cứu Khách thể: Học sinh lớp 11; 12 Trường THPT số Mường Khương Đối tượng nghiên cứu: Hướng dẫn học sinh sử dụng phương trình ion giải tốt dạng tập hóa học 2.3.2 Phương pháp nghiên cứu Để nghiên cứu đề tài sử dụng phối hợp phương pháp nghiên cứu sau: - Các phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Đọc tài liệu tham khảo có liên quan đến đề tài, từ khái quát vấn đề làm sở cho việc nghiên cứu thực tiễn - Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn: + Phương pháp quan sát sư phạm: Quan sát theo dõi học sinh hoạt động lần học sinh làm + Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Thực nghiệm biện pháp nhằm rèn luyện phương pháp làm cho học sinh so sánh kết thực nghiệm cách giải tập - Tổng hợp từ kinh nghiệm thực tiễn giảng dạy 2.3.3 Các bước thực Khi giảng dạy thường hướng dẫn học sinh thực theo bước sau: Bước 1: Tính tổng số mol ion chất có khả tham gia phản ứng Bước 2: Xác định ion phản ứng với nhau, viết phương trình phản ứng (dạng ion thu gọn) Bước 3: Tính đại lượng dựa vào phương trinh ion thu gọn thiết lập mối liên quan giữ đại lượng với Bước 4: Tính tốn đại lượng theo yêu cầu đầu Sau số dạng tập hướng dẫn học sinh áp dụng giải theo phương trình ion rút gọn, kinh nghiệm giải thực đúc kết từ thực tế Trong giới hạn đề tài này, nêu dạng tập thường gặp, dạng tập thử nghiệm thấy có hiệu Dạng 1: Phản ứng axit với bazơ thực chất phản ứng ion H + OH- Ví dụ 1: Trộn 100 ml dung dich hỗn hợp gồm H 2SO4 0,05M HCl 0,1M với 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,2M Ba(OH)2 0,1M thu dung dịch X Dung dịch X có pH bao nhiêu? Hướng dẫn giải: GV hướng dẫn học sinh thực chất phản ứng axit với bazơ phản ứng ion H+ OHBước 1: Tính số mol OH- = 0,04 mol số mol H+ = 0,02 mol Bước 2: Viết phương trình ion thu gọn: OH- + H+ → H2O Bước 3: Tính xem ion dư 0, 02 OH- dư 0,04 – 0,02 = 0,02 => [OH-] = 0, = 0,1 mol/l Bước 4: Tính đại lượng theo yêu cầu đầu [H+] = 10−14 = 10−13 mol/l 10−1 ⇒ pH = 13 Ví dụ 2: Trộn lẫn V ml dung dịch NaOH 0,01M với V ml dung dịch HCl 0,03 M 2V ml dung dịch Y Dung dịch Y có pH là? GV hướng dẫn học sinh thực chất phản ứng axit với bazơ phản ứng ion H+ OHBước 1: GV hướng dẫn HS tính số mol Số mol OH– = 0,01V mol Số mol H+ = 0,03V mol Bước 2: Viết phương trình ion xảy H+ + OH- → H2O Bước 3: Tính xem số mol ion dư ⇒ H+ dư 0,02 mol => [H+] = 0,02V 2V Bước 4: Tính đại lượng theo yêu cầu đầu [H + ] = 0, 02 = 0, 01 = 10−2 M ⇒ pH = 2 Ví dụ 3: Trộn 100 ml dung dịch (gồm Ba(OH)2 0,1M NaOH 0,1M) với 400 ml dung dịch (gồm H2SO4 0,0375M HCl 0,0125M), thu dung dịch X Giá trị pH dung dịch X bao nhiêu? Hướng dẫn giải n Ba (OH )2 = 0,01 mol   ⇒ Tổng n OH − = 0,03 mol n NaOH = 0,01 mol  n H 2SO4 = 0,015 mol   ⇒ Tổng n H + = 0,035 mol n HCl = 0,005 mol  Khi trộn hỗn hợp dung dịch bazơ với hỗn hợp dung dịch axit ta có phương trình ion rút gọn: Bắt đầu H+ + OH− → H2O 0,035 0,03 mol 0,03 ← 0,03 Phản ứng: n H + ( d­ ) = 0,035 − 0,03 = 0,005 mol Sau phản ứng: ⇒ Tổng: Vdd (sau trộn) = 500 ml (0,5 lít) 0,005  H +  = = 0,01 = 10−2 → 0,5 pH = Dạng 2: Phản ứng oxit axit với hỗn hợp dung dịch kiềm: Thực chất phản ứng oxít axít phản ứng với OHVí dụ: : Hấp thụ hồn tồn 4,48 lít khí CO (ở đktc) vào 500 ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,1 M Ba(OH)2 0,2M, sinh m gam kết tủa Tính giá trị m? Hướng dẫn giải: Bước 1: Tính số mol lập tỉ lệ số mol nCO2 = 0,2 ; nOH- = 0,25 => ta cã : 2> nOH − nCO2 Bước 2: Viết phương trình ion CO2 + OH- → HCO 3− > => Phản ứng tạo muối (1) x x CO2 + 2OH- → CO 32 − + H2O (2) y 2y y 22+ CO3 + Ba  BaCO3 0,05 0,05 0,05 => m = 0,05 197 = 9,85 g Bước 3: Lập hệ phương trình tính số mol CO 32 − Bước 4: So sánh số mol CO 32 − số mol Ba2+ tính lượng kết tủa Ví dụ 2: Thổi đến hết 0,672 lít khí CO (đktc) vào bình chứa lít dung dịch Ca(OH)2 0,01M Thêm tiếp 0,4 gam NaOH vào bình Tính lượng kết tủa thu bình? Hướng dẫn giải: Tính số mol CO2 ion OH- ion Ca2+: nCO2 = 0,03 ; nOH- = 0,05 => ta cã :2 > CO2 + OH- → HCO 3− nOH − nCO2 (1) > => Phản ứng tạo muối x x CO2 + 2OH- → CO 32 − + H2O (2) y 2y y 22+ CO3 + Ca  CaCO3 0,02 0,02 0,02 => m = 0,02.100 = g Dạng 3: Muối nhôm tác dụng với dung dịch kiềm thực chất phản ứng ion Al3+ OH- Al(OH)3 + OH- Khi cho muối nhôm tác dụng với dung dịch kiềm, tuỳ theo tỉ lệ mol mà phản ứng theo trình tự: Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 (1) → Al(OH)3 + OH AlO2 + 2H2O (2) → Hay: Al(OH)3 + OH Al(OH)4(3) Do đó: nOH − - Dạng biết T = n Al Nếu: ≤ T Xảy phản ứng (1), có kết tủa T≥ Xảy phản ứng (1) sau kết tủa (1) bị tan theo (2): n ↓ = 3< T < Xảy phản ứng (1) (2): kết tủa tạo (1) có tan bớt phần theo (2) 3+ - Dạng biết n Al n ↓ : tính OH − ; so sánh n Al n ↓ * Nếu n Al = n ↓ : xảy phản ứng (1) ⇒ nOH_ = 3n Al * Nếu n Al ≠ n ↓ : có trường hợp: TH1: Xảy phản ứng (1): Al3+ dư ⇒ OH- tính theo kết tủa TH2: Xảy phản ứng (1) (2): ∑ nOH- = nOH- (1) + nOH- (2) Ví dụ 1: Cho V lít dung dịch NaOH 2M vào dung dịch chứa 0,1 mol Al2(SO4)3 0,1 mol H2SO4 đến phản ứng hoàn toàn, thu 7,8 gam kết tủa Tính giá trị lớn V để thu lượng kết tủa Hướng dẫn giải: Bước 1: Tính số mol ion có liên quan đến phản ứng V max Al(OH)3 tạo thành tối đa bị hòa tan phần 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ Theo ta có:  n H SO = 0,1 mol  =>  n Al (SO ) = 0,1 mol 2 4  n = 0,2 mol  H  n Al = 0,2 mol n Al(OH) ¯ = 0,1 mol   n SO = 0,4 mol + 3+ 24 Bước 2: Viết phương trình ion Khi cho NaOH vào phản ứng xảy theo thứ tự: V max Al(OH)3 tạo thành tối đa bị hòa tan phần H+ + OH- → H2O 0,2 mol → 0,2 mol Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 ; Al3+ + 4OH- → AlO -2 + H2O 0,1 mol 0,3 mol ¬ 0,1 mol 0,1 mol → 0,4 mol Bước 3: Tính đại lượng dựa vào phương trình ion Bước 4: Tính V max Al(OH)3 tạo thành tối đa bị hòa tan phần nNaOH = ∑ n OH = 0,2 + 0,3 + 0,4 = 0,9 mol => Vmax = 0,9 : = 0,45 lít Ví dụ 2: Cho 4,005 gam AlCl3 vào 1000 ml dung dịch NaOH 0,1M Sau phản ứng xong thu gam kết tủa? Hướng dẫn giải: Giáo viên hướng dẫn học sinh tính số mol: Số mol Al3+ = 0,03 mol; số mol NaOH = 0,1 mol Đây dạng toán biết số mol Al3+ số mol OH-; học sinh phải - nOH − 0,1 lập tỷ lệ: T = n = 0,03 = 3,33 3< T < Al Xảy phản ứng (1) (2): kết tủa tạo (1) có tan bớt phần theo (2) Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 (1) 0,03 0,09 0,03 Al(OH)3 + OH → AlO2- + 2H2O (2) 0,01 0,01 Số mol Al(OH)3 lại = 0,03- 0,01 = 0,02 mol Khối lượng Al(OH)3 là: 0,02.78 = 1,56 gam 3+ Dạng 4: Phản ứng oxi hoá khử Ví dụ 1: Cho 3,2 gam bột Cu tác dụng với 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm HNO3 0,8M H2SO4 0,2M Sau phản ứng xảy hồn tồn, sinh V lít khí NO (sản phẩm khử nhất, đktc) Tính giá trị V ? Hướng dẫn giải: Bước 1: Tính số mol Cu ion sau: Số mol Cu = 0,05 mol (dư) Số mol H+ = 0,08 + 0,04 = 0,12 mol (hết) Số mol NO3– = 0,08 mol (dư) Bước 2: Viết phương trình ion cân phương trình 3Cu + 8H+ + 2NO3– → 3Cu 2+ + NO + H2O Ban đầu : 0,05 0,12 0,08 0 Pư :0,015 0,12 0,03 0,03 + – Bước 3: So sánh số mol Cu; H ; NO3 Bước 4: Tính số mol NO dựa vào số mol H+ => VNO = 0,03 22,4 = 0,672 lít Các ví dụ: Ví dụ 2: Hòa tan hỗn hợp X gồm hai kim loại A B dung dịch HNO3 loãng Kết thúc phản ứng thu hỗn hợp khí Y (gồm 0,1 mol NO, 0,15 mol NO2 0,05 mol N2O) Biết khơng có phản ứng tạo muối NH 4NO3 Tính số mol HNO3 phản ứng Hướng dẫn giải Ta có bán phản ứng: NO3− + 2H+ + 1e → NO2 + H2O (1) × 0,15 ← 0,15 NO3− + 4H+ + 3e → NO + 2H2O (2) × 0,1 ← 0,1 2NO3− + 10H+ + 8e → N2O + 5H2O (3) 10 × 0,05 ← Từ (1), (2), (3) nhận được: 0,05 n HNO3 p­ = ∑ n H + = × 0,15 + × 0,1 + 10 × 0,05 = 1,2 mol (Đáp án D) Ví dụ 3: Hịa tan 10,71 gam hỗn hợp gồm Al, Zn, Fe lít dung dịch HNO3 aM vừa đủ thu dung dịch A 1,792 lít hỗn hợp khí gồm N N2O có tỉ lệ mol 1:1 Cô cạn dung dịch A thu m (gam.) muối khan Tính giá trị m, a? Hướng dẫn giải n N 2O = n N = 1,792 = 0,04 mol × 22,4 Ta có bán phản ứng: 2NO3− + 12H+ + 10e → N2 + 6H2O 0,08 0,48 0,04 2NO3− + 10H+ + 8e → N2O + 5H2O 0,08 0,4 0,04 ⇒ n HNO3 = n H + = 0,88 mol ⇒ a= 0,88 = 0,22 M Số mol NO3− tạo muối 0,88 − (0,08 + 0,08) = 0,72 mol Khối lượng muối 10,71 + 0,72 × 62 = 55,35 gam Ví dụ 4: Hịa tan 5,95 gam hỗn hợp Zn, Al có tỷ lệ mol 1:2 dung dịch HNO3 lỗng dư thu 0,896 lít sản shẩm khử X chứa nitơ Hãy xác định X: Hướng dẫn giải Ta có: nZn = 0,05 mol; nAl = 0,1 mol Gọi a số mol NxOy, ta có: Zn → Zn2+ + 2e 0,05 0,1 Al → Al3+ + 3e 0,1 0,3 xNO3− + (6x − 2y)H+ + (5x − 2y)e → NxOy + (3x − 2y)H2O 0,04(5x − 2y) 0,04 ⇒ 0,04(5x − 2y) = 0,4 → 5x − 2y = 10 Vậy X N2 2.4 Hiệu áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Năm học 2011 – 2012; 2012-2013, 2013 - 2014 phân công dạy lớp 12A1 trường THPT số Mường Khương Nhà trường bố trí dạy ôn thi đại học lớp 12A1 bồi dưỡng học sinh giỏi, Học sinh hướng dẫn phương pháp giải tập cách tỉ mỉ Kết kiểm tra thực nghiệm đối chiếu qua năm học lớp 12A1 ôn thi đại học sau: Năm học Số học Điểm giỏi Điểm Điểm trung Điểm yếu, sinh (9-10) khá(7-8) bình(5-6) 2011- 2012 30 10 10 2012-2013 35 14 2013 - 2014 34 15 Như tỉ lệ từ trung bình trở lên lớp 12A1 năm học 2011 – 2012 66,67%, năm học 2012 - 2013 85,71%; năm học 2013 – 2014 91,18 % Qua số liệu cho thấy chất lượng giảng dạy thấy tăng dần theo năm học Vì việc hướng dẫn học sinh sử dụng phương trình ion để giải số tốn hóa học cần thiết để nâng cao chất lượng môn hoá học trường THPT số Mường Khương Bài tập áp dụng Bài 1: Dung dịch X chứa dung dịch NaOH 0,2M dung dịch Ca(OH) 0,1M Sục 7,84 lít khí CO2 (đktc) vào lít dung dịch X lượng kết tủa thu A 15 gam B gam C 10 gam D gam Bài 2: Hòa tan 0,1 mol Cu kim loại 120 ml dung dịch X gồm HNO 1M H2SO4 0,5M Sau phản ứng kết thúc thu V lít khí NO (đktc).Giá trị V A 1,344 lít B 1,49 lít C 0,672 lít D 1,12 lít Bài 3: Cho 200ml dung dịch KOH vào 200ml dung dịch AlCl3 1M thu 7,8 gam kết tủa keo Nồng độ M dung dịch KOH là: A 1,5 3,5 B 1,5 2,5 C 2,5 3,5 D 2,5 4,5 Bài : Cho 200ml dung dịch KOH vào 200ml dung dịch AlCl 1M thu 7,8gam kết tủa keo Nồng độ mol/lít dung dịch KOH là: A: 1,5 mol/lít 3,5 mol/lít B: 1,5 mol/lít 2,5 mol/lít Bài 5: Để trung hoà 150 ml dung dịch X gồm NaOH 1M Ba(OH) 0,5M cần ml dung dịch chứa HCl 0,3M H2SO4 0,1M A 180 B 600 C 450 D.90 Kết luận Quá trình giảng dạy năm học, tự bồi dưỡng học hỏi đồng nghiệp đổi phương pháp dạy học, nhận thấy: Việc hướng dẫn học sinh phương pháp sử dụng phương trình ion thu gọn để giải số dạng toán hoá học thực đem lại hiệu định, giúp học 10 sinh nắm phương pháp giải, hiểu chất hóa học, rút ngắn thời gian, cách tiếp cận nhận dạng toán hoá học Hướng dẫn học sinh sử dụng phương pháp giảng dạy, thầy cô giáo nhiều thời gian việc mơ tả tượng, viết nhiều phương trình hoá học dạng phân tử Do lực thời gian có hạn, đề tài chưa bao quát hết loại dạng phương pháp Các ví dụ đưa đề tài chưa thực điển hình lợi ích thiết thực phương pháp công tác giảng dạy học tập nên mạnh dạn viết, giới thiệu với thầy cô học sinh Đề tài nghiên cứu chưa nhiều, đúc kết kinh nghiệm qua thực tế giảng dạy, tổng hợp nhiều nguồn tư liệu kiến thức Kinh nghiệm hướng dẫn học sinh sử dụng phương trình ion để giải tập mơn hố học Rất mong đóng góp ý kiến q thầy bổ sung cho đề tài tơi để thực góp phần giúp học sinh học tập ngày tốt mong quý thầy cô tiếp tục đưa kinh nghiệm tối ưu có hiệu giúp học sinh đạt kết cao học tập TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa, Sách giáo viên Hoá học lớp 11 – NXB Giáo dục 16 phương pháp kỹ thuật giải nhanh tập trắc nghiệm mơn Hố học – NXB Đại học sư phậm Phạm Ngọc Bằng 11 Hướng dẫn giải dạng tập từ đề thi Quốc gia môn Hoá học NXBĐại học Quốc gia Hà Nội Cao Thị Thiên An 12 ... thấy chất lượng giảng dạy thấy tăng dần theo năm học Vì việc hướng dẫn học sinh sử dụng phương trình ion để giải số tốn hóa học cần thiết để nâng cao chất lượng mơn hố học trường THPT số Mường Khương. .. đổi phương pháp dạy học, nhận thấy: Việc hướng dẫn học sinh phương pháp sử dụng phương trình ion thu gọn để giải số dạng toán hoá học thực đem lại hiệu định, giúp học 10 sinh nắm phương pháp giải, ... tư học sinh Có nhiều phương pháp để giải toán hoá học, hướng dẫn học sinh sử dụng phương trình ion thu gọn theo bước cụ thể làm cho lời giải ngắn gọn hơn, học sinh hiểu chất phản ứng hóa học,