Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp trung bình

Phương pháp trung bình: đưa ra cơ sở lí thuyết của phương pháp và một số kiểu BT áp dụng. Hiện nay, học sinh ở các trường phổ thông được làm quen và vận dụng nhiều phương pháp giải bài tập hóa học dựa trên các cơ sở lí thuyết đã có, bao gồm phương pháp đại số; phương pháp đại số kết hợp giải nhanh có sử dụng định luật bảo toàn khối lượng, định luật bảo toàn nguyên tố, định luật bảo toàn điện tích, bảo toàn electron, … Một số phương pháp mới như: phương pháp tự chọn lượng chất, phương pháp sử dụng giá trị trung bình (phương pháp trung bình), phương pháp đường chéo, …cũng ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong giải các dạng bài tập nhất định và đã đem lại hiệu quả cao. Để chọn nhanh đáp án của bài tập trắc nghiệm khách quan, yếu tố quan trọng là cần biết cách phân tích đề bài, lập bước giải từ đó lựa chọn phương pháp phù hợp. Lựa chọn phương pháp có thể coi là bước cuối cùng của tư duy trong việc giải quyết một bài tập cụ thể, và đây cũng là bước quyết định khả năng giải thành công cũng như tốc độ làm bài. Phương pháp trung bình tuy không phải là một phương pháp mới trong giải bài tập hóa học, nhưng phạm vi áp dụng của phương pháp là khá lớn đối với nhiều chuyên đề, nhiều dạng bài tập của nhiều nội dung kiến thức khác nhau, từ hóa học đại cương, đến hóa vô cơ và hữu cơ; ở những bài toán đơn giản và phức tạp.

1 Sáng kiến kinh nghiệm MỤC LỤC GV: Nguyễn Thị Hồng Hạnh THPT Lưu Nhân Chú- Thái Nguyên Sáng kiến kinh nghiệm DANH MỤC KÍ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT CHỮ VIẾT TẮT GV HS HSG CĐ ĐH PTHH Đktc Pư THCS THPT CTPT CTCT GV: Nguyễn Thị Hồng Hạnh Ý NGHĨA Giáo viên Học sinh Học sinh giỏi Cao đẳng Đại học phương trình hóa học điều kiện tiêu chuẩn phản ứng Trung học sở Trung học phổ thông Công thức phân tử Công thức cấu tạo THPT Lưu Nhân Chú- Thái Nguyên Sáng kiến kinh nghiệm MỞ ĐẦU I CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI I.1 Cơ sở lí luận dạy học Hóa học môn khoa học lí thuyết khoa học thực nghiệm, hai yếu tố đóng vai trò vô quan trọng việc cung cấp những nhận thức, hiểu biết cho HS lĩnh vực hóa học Học sinh làm quen với môn học từ chương trình lớp 8- THCS tiếp tục hình thành, phát triển hoàn thiện kiến thức chương trình THPT Nội dung môn học bao gồm thuyết định luật Hóa học (như thuyết cấu tạo nguyên tử, định luật tuần hoàn, thuyết cấu tạo hợp chất hữu cơ, …), nguyên tố hợp chất vô cơ, hợp chất hữu Vị trí môn: Bộ môn Hóa học môn học chiếm nhiều thời lượng trường phổ thông, có vai trò quan trọng nằm danh mục môn thi tốt nghiệp thi đại học Là môn có vai trò quan trọng việc rèn luyện tư duy, khả phán đoán, nhận biết, phân biệt nhiều kĩ khác Đây cũng môn đem lại nhiều ứng dụng thực tế, giúp học sinh hiểu biết nhiều giới xung quanh, từ rèn luyện khả tìm tòi khám phá, trân trọng yếu tố tự nhiên có nhận thức hành động bảo vệ môi trường Kể từ năm 2007, Bộ Giáo dục Đào tạo đã chuyển cấu trúc đề thi tốt nghiệp tuyển sinh đại học – cao đẳng môn Hóa học từ hình thức tự luận sang trắc nghiệm khách quan Cùng với đổi cấu trúc đề thi kiểm tra những yêu cầu đổi phương pháp dạy học, không chỉ trọng vào việc giúp HS nắm vững kiến thức mà luyện tập rèn kĩ giải nhiều dạng tập với nhiều phương pháp, đặc biệt rèn cho HS phương pháp giải nhanh Muốn vậy GV trước hết cần hướng dẫn HS việc nhận thức tư đứng trước kiểu, dạng tập đó, để tìm phương pháp giải phù hợp, đặc biệt lựa chọn những phương pháp giải nhanh hiệu I.2 Cơ sở thực tiễn Hiện nay, học sinh trường phổ thông làm quen vận dụng nhiều phương pháp giải tập hóa học dựa sở lí thuyết đã có, bao gồm phương pháp đại số; phương pháp đại số kết hợp giải nhanh có sử dụng định luật bảo toàn khối lượng, định luật bảo toàn nguyên tố, định luật bảo toàn điện tích, bảo toàn electron, … Một số phương pháp như: phương pháp tự chọn lượng chất, phương pháp sử dụng giá trị trung bình (phương pháp trung bình), phương pháp đường chéo, …cũng ngày ứng dụng rộng rãi giải dạng tập định đã đem lại hiệu cao Để chọn nhanh đáp án tập trắc nghiệm khách quan, yếu tố quan trọng cần biết cách phân tích đề bài, lập bước giải từ lựa chọn phương pháp phù hợp Lựa GV: Nguyễn Thị Hồng Hạnh THPT Lưu Nhân Chú- Thái Nguyên Sáng kiến kinh nghiệm chọn phương pháp có thể coi bước cuối tư việc giải tập cụ thể, cũng bước định khả giải thành công cũng tốc độ làm Phương pháp trung bình phương pháp giải tập hóa học, phạm vi áp dụng phương pháp lớn đối với nhiều chuyên đề, nhiều dạng tập nhiều nội dung kiến thức khác nhau, từ hóa học đại cương, đến hóa vô hữu cơ; những toán đơn giản phức tạp Để học sinh có cách nhìn nhận có khả vận dụng phương pháp trung bình cách thành thạo hơn, đã có những nghiên cứu định trình giảng dạy đã hướng dẫn học sinh cách nhận biết dạng phù hợp với phương pháp cũng cách sử dụng phương pháp để giải tập Vì những lí trên, định lựa chọn đề tài: “Vận dụng sáng tạo phương pháp trung bình giải tập hóa học ở trường phổ thông” nhằm góp phần vào mục tiêu xây dựng đổi phương pháp dạy học trường phổ thông II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI - Phân dạng tập nhằm đưa dấu hiệu nhận biết kiểu có sử dụng phương pháp trung bình; - Trình bày cách áp dụng khác phương pháp vào kiểu cụ thể để làm bật tính sáng tạo vận dụng phương pháp; - Rút kinh nghiệm trình giảng dạy môn nhà trường phổ thông III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU, PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Các tập hóa học nằm chương trình THPT, chương trình luyện thi đại học, cao đẳng, ôn HSG; - Thực nghiệm nghiên cứu đối tượng học sinh lớp 12A3, 12A6, 12A7, 12A8 đội tuyển thi HSG lớp 11 12 năm học 2012 – 2013 trường THPT Lưu Nhân Chú - Đại Từ - Thái Nguyên IV KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu tài liệu, bao gồm: sách giáo khoa THPT lớp 10 đến 12 thuộc chương trình hóa học nâng cao, sách tham khảo phân loại phương pháp giải dạng tập theo chuyên đề, tài liệu thu thập từ nguồn khác… - Xây dựng hệ thống dạng câu hỏi tập theo chuyên đề, phân loại tập theo mức độ nhận thức tư học sinh; - Lập đề cương, xây dựng nội dung nghiên cứu cụ thể; - Khảo sát kết kết luận Rút kinh nghiệm cho thân trình dạy học GV: Nguyễn Thị Hồng Hạnh THPT Lưu Nhân Chú- Thái Nguyên Sáng kiến kinh nghiệm GV: Nguyễn Thị Hồng Hạnh THPT Lưu Nhân Chú- Thái Nguyên Sáng kiến kinh nghiệm NỘI DUNG I Cơ sở phương pháp Với hỗn hợp chất gồm nhiều chất tác dụng với chất khác (trong phương trình hóa học (PTHH) loại, hiệu suất, sản phẩm có dạng tương tự nhau), ta có thể biểu diễn chúng thông qua đại lượng đại diện, thay cho hỗn hợp, gọi đại lượng trung bình (như khối lượng mol trung bình, số nguyên tử trung bình, số nhóm chức trung bình, số nguyên tử Cacbon trung bình, số liên kết π trung bình, …), biểu diễn qua biểu thức: n X= ∑X n i =1 n i i ∑n i =1 i Với: Xi: Đại lượng xét chất thứ i hỗn hợp ni: Số mol chất thứ i hỗn hợp Ví dụ: Với hỗn hợp chứa chất hữu A, B, C, … (chứa C, H, O) có thể thay tương đương Cx H y Oz M= M A nA + M B nB + + M i ni nA + nB + + ni + Giá trị khối lượng mol trung bình (trong nA, nB, …ni số mol hoặc % số mol, thể tích hoặc % thể tích (đo điều kiện) chất A, B, …, i hỗn hợp) x= x A nA + xB nB + + xi ni nA + nB + + ni + Số nguyên tử Cacbon trung bình (trong xA, xB, …xi số nguyên tử C chứa chất A, B, …, I hỗn hợp) + Tương tự, ta có thể xây dựng công thức tính số nguyên tử hiđro, oxi trung bình * Lưu ý: Ta có: Min (Xi) < X < Max (Xi) (trong đó: Min (Xi) Max (Xi) giá trị nhỏ lớn đại lượng Xi) Ta có thể dựa vào giá trị trung bình tính để đánh giá, rút gọn khoảng nghiệm làm cho toán đơn giản hơn, thậm chí có thể biện luận để xác định nghiệm toán Để áp dụng phương pháp, cần: - Xác định kiểu cần sử dụng phương pháp trung bình (thường toán hỗn hợp chất chất có mối liên hệ hoặc đặc điểm chung định); GV: Nguyễn Thị Hồng Hạnh THPT Lưu Nhân Chú- Thái Nguyên Sáng kiến kinh nghiệm - Xác định giá trị trung bình cần dùng để giải toán, từ dựa vào dữ kiện đầu tính trị số trung bình dựa vào kết tính trị số trung bình để biện luận, kết luận; - Các trị số trung bình thường sử dụng: Khối lượng mol trung bình, số nguyên tử (C, H, N) trung bình, số hiệu nguyên tử trung bình, số nhóm chức trung bình, số liên kết π trung bình, … II Ý nghĩa việc sử dụng phương pháp trung bình giải tập hóa học Phương pháp thể nhiều ưu điểm giải toán xác định chất hỗn hợp, nguyên tố bảng tuần hoàn, …một cách nhanh chóng, xác, hiệu quả, giảm bớt số bước giải toán theo cách giải thông thường; Phương pháp góp phần việc hỗ trợ HS giải nhanh tập trắc nghiệm khách quan, tập Hóa học nâng cao, toán khó; giúp GV HS có đổi phương pháp dạy học III Nội dung nghiên cứu Căn vào kết nghiên cứu tài liệu kinh nghiệm giảng dạy, học tập, qua những phân tích đánh giá thân, nhận thấy có nhiều dạng sử dụng đến phương pháp trung bình, từ những toán tư đơn giản đến những dạng toán có nhiều bước giải tư phức tạp Về phạm vi áp dụng: phương pháp thường dùng để giải loại tập hữu cơ, vô cơ, đại cương như: tập xác định công thức phân tử chất hóa học, tính thể tích, tính số mol hoặc % số mol, % thể tích chất khí, … Nhóm 1: Bài tập Hóa đại cương sử dụng phương pháp trung bình Trong nhóm này, ta thường gặp số dạng tập như: tập xác định tên nguyên tố hóa học liền kề bảng tuần hoàn, tập xác định thành phần đồng vị nguyên tố, … VD1: Nguyên tử khối trung bình nguyên tố R 79,91; R có đồng vị Biết chiếm 54,5%, nguyên tử khối đồng vị lại có giá trị sau đây? A 80 B 81 C 82 D 83 Tóm tắt cách giải: 79 Z R Gọi M nguyên tử khối trung bình nguyên tố R M= A1 x1 + A2 x2 100 (trong A1, A2 số khối đồng vị R; x 1, x2 thành Ta có: phần phần trăm số nguyên tử tương ứng đồng vị) Từ công thức với giá trị A1=79; x1=54,5; x2=45,5 ta xác định giá trị A2=81 Đáp án: C VD2: X, Y nguyên tố liên tiếp chu kì, tổng số hạt mang điện nguyên tử X, Y 30 Vị trí X, Y bảng tuần hoàn là: GV: Nguyễn Thị Hồng Hạnh THPT Lưu Nhân Chú- Thái Nguyên Sáng kiến kinh nghiệm A X, Y thuộc chu kì B X, Y thuộc chu kì C X thuộc nhóm IIA, Y thuộc nhóm IIIA D X thuộc nhóm IIIA, Y thuộc nhóm IVA Tóm tắt cách giải: Tổng số hiệu nguyên tử nguyên tố ⇒ ∑Z = 30 = 15 2 nguyên tố có số hiệu nguyên tử đơn vị Gọi Z số hiệu nguyên tử trung bình nguyên tố Z= Ta có: ∑ Z = 7,5 ⇒ Z = 7; Z = Đáp án: B VD3: Hợp chất M tạo từ nguyên tố X Y có dạng YX3, nguyên tố X Y thuộc nhóm A chu kì liên tiếp bảng tuần hoàn, có tổng giá trị điện tích hạt nhân 24 X Y A Oxi lưu huỳnh B lưu huỳnh oxi C Nitơ hiđro D Hiđro nitơ Tóm tắt cách giải: Với ∑ Z = 24 , X Y nguyên tố thuộc chu kì nhỏ bảng tuần hoàn, có điện tích hạt nhân đơn vị Gọi Z số hiệu nguyên tử trung bình nguyên tố Z= Ta có:  Z = Z − = ⇒ O 24 = 12 ⇒   Z = Z + = 16 ⇒ S Theo đầu bài, M có công thức YX3, vậy M SO3 Đáp án: A Nhóm 2: Bài tập Hóa học vô sử dụng phương pháp trung bình Dạng tập hay gặp nhóm toán xác định nguyên tố nhóm chứa hỗn hợp đơn chất hợp chất định Ta thường dùng giá trị M đê giải dạng tập Sau số tập phân chia mức độ từ dễ đến khó theo cấp độ tư duy, vận dụng: VD1: Cho 4,4 g hỗn hợp X gồm kim loại kiềm thổ bảng tuần hoàn tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl thu 3,36 lit khí (đktc) kim loại đã cho là: A Be Mg B Mg Ca C Ca Sr D Sr Ba GV: Nguyễn Thị Hồng Hạnh THPT Lưu Nhân Chú- Thái Nguyên Sáng kiến kinh nghiệm Tóm tắt cách giải: Xây dựng PTHH pư chung hỗn hợp X: X + HCl → Ta có: ⇒ nX = nH = 0,15 XCl2 + (mol) gọi M khối lượng mol trung bình hỗn hợp X, ta có: Biết M1 < M < M ⇒ H2 M= 4, = 29,333 0,15 nguyên tố cần tìm Mg Ca Đáp án: B VD2: A B nguyên tố kim loại kiềm nằm chu kì bảng tuần hoàn (biết MA[...]... trong những phương pháp đem lại hiệu quả cao trong hệ thống các phương pháp giải nhanh, đặc biệt dưới yêu cầu ngày càng cao hiện nay của bộ môn về kĩ năng, kĩ xảo của HS ở nhà trường phổ thông 5 Phương pháp trung bình tuy không mới nhưng lại luôn có những sáng tạo, đổi mới trong cách thức áp dụng, vì vậy GV và HS cần luôn trau dồi, nghiên cứu để phương pháp trên cũng như nhiều phương pháp giải...11 Sáng kiến kinh nghiệm Vậy, kim loại kiềm M thỏa mãn điều kiện trên là Cs (133) Đáp án: D Nhóm 3: Bài tập Hóa học hữu cơ sử dụng phương pháp trung bình Ở nhóm này, các bài tập thường xoay quanh yêu cầu xác định CTPT của hợp chất hữu cơ, tính tỉ lệ số mol (tỉ lệ thể tích, phần trăm khối lượng) của các chất trong hỗn hợp Trị số trung bình thường sử dụng là: Khối lượng mol phân tử trung bình, ... khi thực hiện giảng dạy các lớp 12, lớp ôn bồi dưỡng HSG, ôn thi đại học tôi rút ra một số kết luận sau đây: 1 Phương pháp trung bình là một phương pháp giải toán hóa học đã được HS từ mức độ nhận thức môn học trung bình trở lên học và biết cách áp dụng 2 Thông thường, HS áp dụng phương pháp nêu trên khi giải các bài tập vận dụng cơ bản, với các kiểu bài toán xác định thành phần hỗn hợp nguyên... chức NO2 trung bình x Gọi là tổng số mol của hỗn hợp hợp chất nitro Ta có : C6H6-x(NO2)x → 2 N2 2 0,14 n = 0,07 = (mol ) ∑ ⇒ x x ∑n Gọi M là khối lượng mol trung bình của hỗn hợp hợp chất nitro Lập biểu thức tính M tìm được x = 1,4 GV: Nguyễn Thị Hồng Hạnh THPT Lưu Nhân Chú- Thái Nguyên 18 Sáng kiến kinh nghiệm đáp án : A GV: Nguyễn Thị Hồng Hạnh THPT Lưu Nhân Chú- Thái Nguyên 19 Sáng kiến kinh nghiệm... THPT Lưu Nhân Chú- Thái Nguyên 16 Sáng kiến kinh nghiệm Lập sơ đồ đg chéo khối lượng mol của các ete do ancol 2C và ancol 3C tạo thành: Được tỉ lệ số mol ancol X và Y tham gia pư là: X:Y = 2:1 Mặt khác, 2 ancol ban đầu có cùng số mol  chọn đáp án: C DẠNG 2 Bài tập về phản ứng hóa học đặc trưng của hỗn hợp chất hữu cơ Phương pháp giải: kết hợp các phương pháp đại số, sử dụng định luật bảo... 30% và 30% Tóm tắt cách giải: nCO2 n = 0,25 mol, H O = 0,35 mol ⇒ 2 ancol là no, đơn chức, có giá trị số nguyên tử C trung bình n= 0,25/0,1 = 2,5 ⇒ 2 ancol là C2H5OH và C3H7OH có cùng số mol (tỉ lệ số mol xác định theo phương pháp đường chéo áp dụng cho giá trị số nguyên tử C trung bình) Với số mol hỗn hợp = 0,25/n = 0,1 mol ⇒ mỗi ancol X và Y có 0,05 mol Số mol 3 ete = 0,015 mol, có khối lượng... mol (tỉ lệ thể tích, phần trăm khối lượng) của các chất trong hỗn hợp Trị số trung bình thường sử dụng là: Khối lượng mol phân tử trung bình, số nguyên tử C (hoặc H, O, N, …) trung bình, số liên kết π trung bình, số nhóm chức trung bình, … Dưới đây là các bài tập phân chia theo dạng và mức độ từ dễ đến khó : Dạng 1 Bài tập về phản ứng đốt cháy hỗn hợp chất hữu cơ * Bài toán ở mức độ vận dụng cơ bản:... C4H8(OH)2 D C2H4(OH)2 và C3H6(OH)2 Tóm tắt cách giải: Loại phương án B do 2 ancol phải là đa chức Gọi chung 2 ancol có CT là C nH2n+2Oa (n là giá trị số nguyên tử C trung bình) , theo tỉ lệ pư đốt cháy ⇒ n=3 ⇒ 2 ancol cần tìm lần lượt chứa 2 C và 4 C trong phân tử Đáp án: C GV: Nguyễn Thị Hồng Hạnh THPT Lưu Nhân Chú- Thái Nguyên 13 Sáng kiến kinh nghiệm VD6 (ĐH-2009) Cho hh X gồm 2 axit cacboxylic... axit còn lại phải là đa chức ⇒ loại C, D Vậy axit còn lại có 2 chức Gọi axit còn lại có công thức là CxHyO4 nNaOH 5 ≈ 1, 667 Ta có: số nhóm chức COOH trung bình của hỗn hợp X = nX = 3 Áp dụng phương pháp đường chéo cho dữ kiện số nhóm COOH trung bình ta được kết nHCOOH 1 = nCx H y O4 2 ⇒ quả Ta có nHCOOH = 0,1(mol ) n  Cx H y O4 = 0, 2( mol ) HCOOH → CO2 CxHyOa → xCO2 Từ dữ kiện về phản ứng... dãy đồng đẳng Các đại lượng trung bình thường được sử dụng nhiều nhất là giá trị khối lượng mol M , số nguyên tử Cacbon n 3 Hiện nay, phương pháp bước đầu được GV và HS sử dụng nhiều hơn cho các bài toán hỗn hợp phức tạp hơn, trong nhiều chuyên đề ôn thi HSG, ôn thi ĐH, CĐ, … tuy nhiên kĩ năng áp dụng của HS còn nhiều hạn chế 4 Thông qua việc nghiên cứu và áp dụng phương pháp trên khi hướng dẫn HS