SKKN Sử dụng bảo toàn điện tích trong giải toán Hóa, Nếu học sinh sử dụng thành thạo phương pháp bảo toàn điện tích thì đây coi như hệ quả suy ra từ ĐLBT, khi áp dụng cách làm mới này học sinh mới thấy nhiều bài toán sẽ ngắn gọn và đơn giản hơn nhiều.
Sử dụng định luật bảo toàn điện tích cách giải toán hóa Mục lục STT Trang Mục lục 1 Đặt vấn đề 2 Giải vấn đề ( Nội dung sáng kiến) Cơ sở lý luận vấn đề Thực trạng vấn đề Những biện pháp thực Dạng 1: Bài toán hóa vô Dạng 2: Bài toán hữu Hiệu sáng kiến Kết luận 11 Tài liệu tham khảo 12 Giáo viên: Trần Gia Đông Trường THPT Việt Lâm Sử dụng định luật bảo toàn điện tích cách giải toán hóa PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ ( Lý chọn đề tài) Trong giải tập hoá học phản ứng xảy dung dịch đặc biệt có nhiều chất tham gia phản ứng có nhiều phản ứng học học xảy lượng chất dư gặp phải dạng tập học sinh thường lúng túng, giải theo cách thông thường ( viết phương trình, đặt số mol ) nhiều thời gian cho việc giải toán dễ sai toán có nhiều công đoạn Loại tập thường gặp sách giáo khoa (SGK), sách tập (SBT), kỳ thi tốt nghiệp, thi học sinh giỏi, thi vào trường đại học cao đẳng Đây loại tập có liên quan đến nhiều kiến thức, đòi hỏi HS có khái quát, tổng hợp kiến thức, từ giúp học sinh phát triển tư lôgic, trí thông minh, óc tổng hợp, khả phân tích cao phải nắm vững kiến thức học Là dạng tập tương đối phổ biến toán hóa vô cơ, học sinh thường hay gặp Từ lý chọn đề tài để giúp học sinh biết vận dụng thành thạo định luật giải toán cho hiệu nhất, nhanh PHẦN GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ ( Nội dung sáng kiến) 2.1 Cơ sở lý luận vấn đề Để giải tốt toán trắc nghiệm hoá học, phải biết vận dụng linh hoạt phương pháp giải nhanh định luật bảo toàn, quy đổi hay tự chọn lượng chất Trong chương trình phổ thông dạng toán hóa áp dụng định luật bảo toàn điện tích học sinh bắt đầu bắt gặp nhiều từ lớp 10,11, 12 đặc biệt toàn kỳ thi học sinh giỏi, tuyển sinh ĐH-CĐ năm chương trình lớp 10 học sinh chưa học phần kiến thức chương điện li ( chương I lớp 11) với dạng toán học sinh sau học xong chương I lớp 11 việc đưa phương pháp vào hợp lý có hiệu nhất, sau học sinh nắm cách thức để vận dụng việc giải toán xảy dung Giáo viên: Trần Gia Đông Trường THPT Việt Lâm Sử dụng định luật bảo toàn điện tích cách giải toán hóa dịch lớp 10 đơn giản Tuy nhiên việc giải toán hóa xảy dung dịch lúc áp dụng phương pháp tối ưu, việc sử dụng định luật dạng toán quan trọng, học sinh cần nghiên cứu kỹ ví dụ phân tích làm tập vận dụng thành thạo để có kỹ làm toán dạng cho tốt 2.2 Thực trạng (trước tạo sáng kiến) Trong năm học dạy tập dạng này, thường cho HS làm số tập nhỏ (kiểm tra 15 phút, dạy chuyên đề, tiết bám sát) để đánh giá mức độ nắm vững kiến thức kỹ làm tập dạng Tôi xin đưa ví dụ đơn giản cho việc áp dụng định luật bảo toàn điện tích giải toán Ví dụ 1: Cho 2,13 gam hỗn hợp X gồm ba kim loại Mg, Cu Al dạng bột tác dụng hoàn toàn với oxi thu hỗn hợp Y gồm oxit có khối lượng 3,33 gam Tính thể tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng hết với Y Ví dụ 2: Cho 115,0g hỗn hợp gồm ACO3, B2CO3, R2CO3 tác dụng hết với dung dịch HCl thấy thoát 22,4 lit CO2 (đktc) Tính khối lượng muối clorua tạo thành dung dịch Khi khảo sát lớp khác với đối tượng khác nhau, nhận thấy số đặc điểm chung sau: - Các em học sinh lớp 12C1, 11B1 nhiều thời gian suy nghĩ để tìm hướng làm, số học sinh sử dụng phương pháp quy đổi chưa định hướng hướng làm tiếp theo, số học sinh giỏi kết hợp phương pháp bảo toàn khối lượng bảo toàn nguyên tố để tìm đáp án Kết luận: Học sinh nhiều thời gian giải toán trắc nghiệm phải vận dụng kết hợp nhiều phương pháp giải toán Nguyên nhân + Kỹ viết phương trình yếu đặc biệt tóm tắt để làm toán đơn giản hiệu + Kỹ làm toán chưa thành thạo + Chưa sử dụng hiệu phương pháp làm toán Giáo viên: Trần Gia Đông Trường THPT Việt Lâm Sử dụng định luật bảo toàn điện tích cách giải toán hóa + Chưa tự tìm tòi vận dụng sáng tạo phương pháp bảo toàn điện tích vào giải toán 2.3 Những biện pháp thực a Việc làm thầy - Dạy học sinh biết tóm tắt toán dạng sơ đồ - Giúp học sinh biết phân tích toán để định hướng cách giải toán tối ưu - Tổng hợp tập dạng tài liệu: SGK, SBT, sách tham khảo, đề thi HS giỏi, đề thi đại học cao đẳng hàng năm - Phân loại tập + Theo yêu cầu đề + Theo mức độ từ dễ đến khó b Việc làm học sinh - Phải nắm vững kiến thức học, ôn tập bổ sung kiến thức thiếu, phân tích nhiều lần tập mẫu chữa để hình thành kỹ giải toán dạng - Đọc thêm tài liệu, làm hết tập tập vận dụng xây dựng đề tài này, làm tập đề thi tuyển sinh ĐH-CĐ năm để có tư nhanh nhạy toán hóa vận dụng được, không nên vận dụng Sau hệ thống tập xây dựng để giúp học làm tập áp dụng định luật bảo toàn điện tích giải toán hóa A Cơ sở lý thuyết -Khi xảy phản ứng hoá học chất tích số mol với điện tích ion âm dương phải tích số mol với điện tích ion âm dương thay vào - Đây thực tế hệ định luật bảo toàn điện tích dung dịch tích số mol với điện tích ion dương âm phải B Phương pháp giải Biết phản ứng hóa học xảy cho chất phản ứng với nhau, tóm tắt toán dạng sơ đồ Xác định nhiệm vụ toán xem có thay ion xảy phản ứng hay không Giáo viên: Trần Gia Đông Trường THPT Việt Lâm Sử dụng định luật bảo toàn điện tích cách giải toán hóa Giải nhiệm vụ toán kết hợp với phương pháp khác để làm toán Dạng 1: Các toán hoá vô Bài tập 1: Cho 2,13 gam hỗn hợp X gồm ba kim loại Mg, Cu Al dạng bột tác dụng hoàn toàn với oxi thu hỗn hợp Y gồm oxit có khối lượng 3,33 gam Tính thể tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng hết với Y Giải - Áp dụng định luật bào toàn khối lượng tính khối lưọng oxi hỗn hợp mO = 3,33 – 2,13 = 1,2 gam => nO = 0,075 (mol) Khi hỗn hợp Y (oxit) phản ứng với HCl ion Cl- thay O2- Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có: 2Cl − = O 2− => nCl − = 2nO 2− = 0,15(mol ) => nHCl = nCl − = 0,15(mol ) VHCl = 0,15 = 0, 075(l ) = 75(ml ) Nhận xét: Bài học sinh dùng phương pháp quy đổi để làm nhanh dùng theo cách viết phương trình phản ứng khó để học sinh tìm cách giải hay ngắn gọn Bài tập 2: Cho 115,0 g hỗn hợp X gồm ACO 3, B2CO3, R2CO3 tác dụng hết với dung dịch HCl thấy thoát 22,4 lit CO (đktc) Tính khối lượng muối clorua tạo thành dung dịch Giải Theo bảo toàn nguyên tố cacbon ta có nCO32− = nCO2 = 1( mol ) Khối lượng kim loại A,B,R có hỗn hợp X 115 – 1.44 = 71 (gam) Hỗn hợp X phản ứng với HCl xảy trình trao đổi ion: ion CO 32- ion Cl- thay vào Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có CO32- = 2Cl- hay nCl = 2nCO − 2− = 2(mol ) Khối lượng muối clorua tạo thành dung dịch là: m = m (A,B,R) + m(Cl- ) = 71 + 35,5 = 142 (gam) Giáo viên: Trần Gia Đông Trường THPT Việt Lâm Sử dụng định luật bảo toàn điện tích cách giải toán hóa Nhận xét: Bài học sinh dùng phương pháp quy đổi để làm khoa học dùng theo cách viết phương trình phản ứng khó để học sinh tìm cách giải hay ngắn gọn Dạng 2: Bài toán hóa hữu Bài tập 1: Hỗn hợp X gồm axit axetic, axit fomic axit oxalic Khi cho m gam X tác dụng với NaHCO3 (dư) thu 15,68 lít khí CO2 (đktc) Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn m gam X cần 8,96 lít khí O (đktc), thu 35,2 gam CO2 y mol H2O Tính giá trị y Giải Ta thấy nCO2 = nNaHCO3 = nNa+ = 0, 7(mol ) Theo định luật bảo toàn điện tích ta có : nNa+ = nH + = 0,7(mol ) Ta lại có : nO = 2nH + = 1, 4(mol ) (Trong nhóm –COOH ta thấy 2O tương ứng 1H+ ) Áp dụng vào toàn số mol nguyên tố O ta có nO / axit + nO / O2 = nO / CO2 + nO / H 2O Thay số ta có: nO / H O = 1,4 + 0,4.2 - 0,8.2 = 0,6 (mol) Mà : nH 2O = nO / H 2O = 0, 6(mol ) Nhận xét : Với toàn giải theo cách viết phương trình phản ứng chất với NaHCO3 sau viết phương trình phản ứng cháy để lập hệ phương trình khó để tìm hướng giải để đến đáp án Bài tập 2: Cho 30 gam hỗn hợp X gồm axit HCOOH, CH 3COOH, CH2=CH-COOH tác dụng hết với dung dịch NaHCO3 thu 13,44 lít CO2 (đktc) Tính khối lượng muối khan thu cô cạn dung dịch Giải Ta có: nNa+ = nCO2 = 0, 6(mol ) Áp dụng định luật bào toàn điện tích ta có nNa+ = nH + = 0, 6(mol ) ( hai ion có điện tích ) Giáo viên: Trần Gia Đông Trường THPT Việt Lâm Sử dụng định luật bảo toàn điện tích cách giải toán hóa Khối lượng muối thu là: m = mX + mNa+ − mH + = 30 + 0,6.23 – 0,6.1 = 43,2 gam Nhận xét: Bài học sinh sử dụng phương pháp quy đổi sau áp dụng định luật bảo toàn khối lượng để tính nhiên chất bảo toàn điện tích với trình hóa học diễn giúp học sinh vừa giải nhanh vừa nắm sâu, chất hóa học 2.4 Kết thực so sánh đối chứng Sau hướng dẫn học sinh làm tập theo phương pháp sử dụng bảo toàn điện tích để giải toán hóa Tôi chia học sinh lớp 11B1 thành nhóm học sinh có lực học tương đương để làm khảo sát xem việc áp dụng định luật bảo toàn điện tích cách giải thông thường xem cách thời gian giải nhanh kết xác Mỗi nhóm tập giống tính thời gian với hình thức thi trắc nghiệm Tôi kết sau Lớp 11 B1 Bài tập 1: Đốt cháy hoàn toàn 33,4 gam hỗn hợp B1 gồm bột kim loại Al, Fe Cu không khí, thu 41,4 gam hỗn hợp B gồm oxit Cho toàn hỗn hợp B2 tác dụng hoàn toàn với dung dịch H 2SO4 20% có khối lượng riêng d = 1,14 g/ml Thể tích tối thiểu dung dịch H 2SO4 20% để hoà tan hết hỗn hợp B là: (cho H = 1, O = 16, S = 32) A 300 ml B 175 ml C 200 ml D 215 ml Bài tập 2: Hoà tan 17 gam hỗn hợp NaOH, KOH, Ca(OH)2 vào nước 500 gam dung dịch X Để trung hoà 50 gam dung dịch X cần dùng 40 gam dung dịch HCl 3,65% Cô cạn dung dịch sau trung hoà thu khối lượng muối khan A 3,16 gam Giáo viên: Trần Gia Đông B 2,44 gam C 1,58 gam D 1,22 gam Trường THPT Việt Lâm Sử dụng định luật bảo toàn điện tích cách giải toán hóa Số học sinh Thời gian tham gia làm Thực nghiệm phút Đối chứng phút STT Lớp Nhóm 11B1 11B1 Kết = 10 đ = đ = đ BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài tập Cho 23,4 gam hỗn hợp X gồm axit HOOC-COOH, CH 3COOH, CH2=CH-COOH tác dụng hết với dung dịch NaHCO3 thu 8,96 lít CO2 (đktc) Tính khối lượng muối khan thu cô cạn dung dịch Bài tập Đốt cháy hoàn toàn 33,4 gam hỗn hợp B gồm bột kim loại Al, Fe Cu không khí, thu 41,4 gam hỗn hợp B gồm oxit Cho toàn hỗn hợp B2 tác dụng hoàn toàn với dung dịch H 2SO4 20% có khối lượng riêng d = 1,14 g/ml Thể tích tối thiểu dung dịch H 2SO4 20% để hoà tan hết hỗn hợp B là: (cho H = 1, O = 16, S = 32) A 300 ml Bài tập B 175 ml C 200 ml D 215 ml Hoà tan 17 gam hỗn hợp NaOH, KOH, Ca(OH) vào nước 500 gam dung dịch X Để trung hoà 50 gam dung dịch X cần dùng 40 gam dung dịch HCl 3,65% Cô cạn dung dịch sau trung hoà thu khối lượng muối khan A 3,16 gam Bài tập B 2,44 gam C 1,58 gam D 1,22 gam Nhúng Mg vào dung dịch có chứa 0,8 mol Fe(NO 3)3 0,05 mol Cu(NO3)2, sau thời gian lấy kim loại cân lại thấy khối lượng tăng 11,6 gam Khối lượng Mg phản ứng là: A 6,96 gam Bài tập B 24 gam C 20,88 gam D 25,2 gam Cho 0,2 mol Zn vào dung dịch chứa 0,2 mol Fe(NO 3)2, 0,1 mol Cu(NO3)2, 0,1 mol AgNO3 Tính khối lượng kết tủa sau kết thúc phản ứng? A 20 gam Giáo viên: Trần Gia Đông B 18 gam C 14 gam D 22,4 gam Trường THPT Việt Lâm Sử dụng định luật bảo toàn điện tích cách giải toán hóa PHẦN 3: KẾT LUẬN Qua việc áp dụng định luật bảo toàn điện tích giải toán hóa học giúp cho học sinh nắm vững chất hóa học, tiết kiệm thời gian giải toán, độ xác kết cao, toán trở lên đơn giản hơn, tạo hứng thú việc học tập môn hóa cho học sinh Để áp dụng linh hoạt thành thạo phương pháp yêu cầu học sinh làm thêm tập tập vận dụng đưa sáng kiến, đặc biệt tự sưu tầm toán dạng đề thi tuyển sinh ĐH-CĐ năm đề thi thử ĐH-CĐ trường THPT để rèn kỹ phán đoán, phản ứng nhanh nhạy đọc toán hóa biết sử dụng phương pháp để giải Để hoàn thành sáng kiến kinh nghiệm mong thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp góp ý cho sáng kiến hoàn thiện NGƯỜI VIẾT SÁNG KIẾN Trần Gia Đông Giáo viên: Trần Gia Đông Trường THPT Việt Lâm Sử dụng định luật bảo toàn điện tích cách giải toán hóa TÀI LIỆU THAM KHẢO 16 phương pháp giải nhanh toán hóa – ĐHSP Hà Nội Đề thi tuyển sinh ĐH-CĐ năm 2007 đến năm 2015 Đề thi thử ĐH-CĐ trường phổ thông toàn quốc Tài liệu mạng internet Giáo viên: Trần Gia Đông 10 Trường THPT Việt Lâm