Một số kinh nghiệm hướng dẫn học sinh giải dạng bài tập tách chất vô cơ bằng phương pháp hóa học trong bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường THCS

Là một giáo viên thường xuyên được tham gia bồi dưỡng đội tuyển HSgiỏi môn Hóa học trường THCS Cẩm Tân và đội tuyển HS giỏi môn Hóa 9huyện Cẩm Thủy, qua sinh hoạt chuyên môn ở tổ, qua kh

TRƯỜNG THCS

Người thực hiện: Nguyễn Văn Tùng

Chức vụ: Giáo viên

Đơn vị công tác: Trường THCS Cẩm Tân

SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Hóa học

THANH HOÁ NĂM 2017

1

1 Lí do chọn đề tài.

Thực hiện kế hoạch phát triển giáo dục giai đoạn 2016-2020 của phòngGD&ĐT huyện Cẩm Thủy; Cụ thể hóa và triển khai thực hiện NQ số29-NQ/TW về "Đổi mới căn bản toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầucông nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước trong điều kiện kinh tế thị trường địnhhướng xã hội chủ nghĩa"; Tiếp tục thực hiện NQTW2 khóa VIII về GDĐT đó là

"nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài" đào tạo nên những conngười Việt Nam xã hội chủ nghĩa vừa "hồng" vừa "chuyên" như lời căn dặn củaBác Hồ để xây dựng đất nước Việt Nam ngày càng văn minh, giàu đẹp sánh vaivới các cường quốc năm châu trên thế giới Chính vì vậy bản thân tôi luôn quantâm nâng cao chất lượng giáo dục đại trà, tích cực bồi dưỡng học sinh giỏi thamgia các kì thi học sinh giỏi các cấp

Công tác bồi dưỡng học sinh giỏi là một trong những nhiệm vụ quan trọnghàng đầu trong việc nâng cao chất lượng giáo dục Bồi dưỡng học sinh giỏi làmột công việc khó khăn và lâu dài, đòi hỏi nhiều công sức của thầy và trò Mặtkhác trường THCS Cẩm Tân là trường thuộc vùng núi nên đa số học sinh thuộccon em gia đình có hoàn cảnh khó khăn, thời gian dành cho việc học còn ít Dẫntới chất lượng đại trà cũng như chất lượng mũi nhọn không cao Tuy nhiên với

sự nỗ lực của đội ngũ giáo viên trong trường không ngừng học hỏi để tìm ranhững phương pháp giảng dạy, bồi dưỡng hiệu quả thì trong những năm gầnđây, qua các kỳ thi học sinh giỏi cấp huyện, cấp tỉnh nhà trường đã đạt đượcnhững thành công nhất định góp phần vào kết quả thi học sinh giỏi chung củatoàn huyện

Là một giáo viên thường xuyên được tham gia bồi dưỡng đội tuyển HSgiỏi môn Hóa học trường THCS Cẩm Tân và đội tuyển HS giỏi môn Hóa 9huyện Cẩm Thủy, qua sinh hoạt chuyên môn ở tổ, qua khảo sát thực tế giảngdạy tôi thấy nhiều vấn đề mà trong đội tuyển học sinh giỏi gặp khó khăn trong

đó có có việc giải bài tập dạng tách chất vô cơ ra khỏi hỗn hợp Trong khi loạibài tập này hầu như năm nào cũng có trong các đề thi cấp tỉnh, huyện

Dạng bài tập tách chất vô cơ ra khỏi hỗn hợp là một trong những dạng bàitập khó vì học sinh phải nắm được một khối lượng kiến thức khổng lồ về tính chấtvật lí, hóa học của các chất cũng như phương pháp điều chế các chất Mặt kháccác em còn phải nhạy bén trong việc phát hiện sự khác nhau về tính chất của cácchất Vì vậy để giúp học sinh giải thành thạo dạng bài tập này là yêu cầu hết sứccần thiết đối với người giáo viên dạy bồi dưỡng bộ môn Hoá học

Qua thực tế giảng dạy tôi nhận thấy khi gặp bài tập dạng này nhiều họcsinh vẫn còn lúng túng, không xác định được cách giải Là một giáo viên làmcông tác giảng dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi nhiều năm tôi thấy rằng chỉ có thểđạt được hiệu quả nếu như giáo viên biết chọn lọc, nhóm các bài tập tách chấttheo từng dạng, nêu đặc điểm của dạng và xây dựng hướng giải cho mỗi dạng.Điều này có ý nghĩa quyết định trong công tác giảng dạy, bồi dưỡng vì nó là cẩm

2

nang giúp học sinh tìm ra được hướng giải một cách dễ dàng, hạn chế tối đanhững thiếu sót trong quá trình giải bài tập, đồng thời phát triển được tiềm lực trítuệ cho học sinh thông qua các bài tập cơ bản và nâng cao.

Với tất cả những lí do trên tôi đã tìm hiểu tài liệu, đúc rút kinh nghiệmcủa bản thân trong thực tế giảng dạy và dự giờ, tham khảo ý kiến đồng nghiệptôi đã chọn thực hiện đề tài “ Một số kinh nghiệm hướng dẫn học sinh giải dạng bài tập tách chất vô cơ bằng phương pháp hóa học trong bồi dưỡng học sinh giỏi môn Hóa học ở trường THCS ” nhằm giúp cho các em học sinhgiỏi nắm được phương pháp giải dạng bài tập tách chất vô cơ ra khỏi hỗn hợp

2 Mục đích nghiên cứu:

- Nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy - học Hoá học

- Giúp học sinh nắm được các dạng và phương pháp giải các dạng bài tập tách chất vô cơ bằng phương pháp hóa học

- Phát huy tính tích cực và tạo hứng thú cho học sinh trong học tập, đặcbiệt là trong giải bài tập hoá học

- Là tài liệu rất cần thiết cho việc giảng dạy, ôn học sinh giỏi lớp 9 vàgiúp giáo viên hệ thống hoá được kiến thức, phương pháp dạy học

3 Đối tượng nghiên cứu.

Nghiên cứu về các dạng và phương pháp giải các dạng tách chất vô cơ bằng phương pháp hóa học

4 Phương pháp nghiên cứu.

Để hoàn thành đề tài này tôi đã sử dụng các phương pháp nghiên cứukhoa học như:

`- Phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở lí thuyết: Sử dụng trong phântích các tài liệu có liên quan đến tách chất

- Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin: Sử dụng trongkhảo sát thực trạng ban đầu khi chưa áp dụng SKKN tại đơn vị trường THCSCẩm Tân và đội tuyển HSG lớp 9 môn Hóa học huyện Cẩm Thủy

- Phương pháp thống kê, xử lí số liệu: Sử dụng trong việc thống kê, xử líkết quả bài kiểm tra của HS trước và sau khi thực hiện đề tài

PHẦN B: NỘI DUNG

I Cơ sở lí luận của SKKN

3

Tách riêng chất A trong hỗn hợp gồm 4 chất (A,B,C,D) là tìm cách loại B,

C, D để chỉ còn lại A nguyên chất Ta không thu hồi lại các chất B, C, D (xemnhư tạp chất), nhưng nếu đã chuyển A thành chất khác thì phải đưa chất A vềdạng ban đầu của nó bằng một phản ứng thích hợp

b Tách riêng từng chất ra khỏi hỗn hợp

Là chuyển từng chất trong hỗn hợp về trạng thái riêng lẻ ở dạng nguyênchất và tinh khiết Ví dụ tách hỗn hợp bốn chất (A,B,C,D) nghĩa là tách riêngtừng chất một, sau đó phải đưa các chất ấy về trạng thái ban đầu của nó Nhưvậy ngoài việc nắm vững các phản ứng đặc trưng, ta còn phải biết phương phápđiều chế (kim loại, phi kim, oxit, bazơ, muối )

Ta cần dùng hai loại phản ứng:

- Phản ứng tách riêng: Chuyển các chất cần tách thành sản phẩm mới ởdạng có thể tách ra khỏi hỗn hợp một cách dễ dàng (kết tủa, bay hơi hay phântích cho hai chất lỏng không hòa lẫn nhau)

- Phản ứng tái tạo: Từ sản phẩm tách ra từ hỗn hợp nêu trên, phải thựchiện phản ứng để điều chế lại chất ban đầu

3 Các bước để làm một bài tập tách chất bằng phương pháp hóa học:

- Phân tích đề bài

- Viết sơ đồ tách chất

- Trình bày cách tiến hành bằng lời giải-Viết các PTHH minh họa

Trong ba bước trên thì bước viết sơ đồ tách chất là quan trọng nhất vì họcsinh phải biết phân tích đề bài, nắm được tính chất đặc trưng của từng chất đểtìm phản ứng tách thích hợp

hh A,B    X XY

PƯ tách AX (   , , tan)   Y

Sơ đồ được thực hiện theo các bước sau:

- Bước 1: Chọn chất X chỉ tác dụng với chất A (mà không tác dụng với

chất B trong hỗn hợp) để chuyển A thành AX ở dạng kết tủa, bay hơi hoặc hòatan, sau đó tách ra khỏi B (bằng cách lọc hoặc tự tách)

- Bước 2: Điều chế lại chất A từ chất AX

4

Một số chú ý :

- Ta chỉ thu được chất tinh khiết nếu chất đó không lẫn chất khác cùngtrạng thái

- Nếu hỗn hợp A, B đều tác dụng được với X thì dùng chất X chuyển cả

A, B trong hỗn hợp thành A/, B/ rồi tách A/, B/ thành 2 chất nguyên chất Sau đótiến hành bước 2 (điều chế lại A từ A/, B từ B/ )

4 .Một số phản ứng tách và phản ứng tái tạo lại chất ban đầu

Cu (CuO) Cu  H2SO4 ,n CuSO 4 ddNaOH   Cu(OH) 2 ↓  t0 CuO  H2 Cu

II Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm

Trường THCS Cẩm Tân được trang bị khá đầy đủ về trang thiết bị phục

vụ cho việc giảng dạy bộ môn Các dụng cụ, hoá chất đầy đủ, nên rất thuận lợicho việc học sinh được quan sát, thực hành thí nghiệm Từ đó giúp học sinh nắmvững về tính chất của các chất, các phản ứng đặc trưng Đây là cơ sở vững chắc

để các em làm tốt dạng bài tập này Bên cạnh đó ban giám hiệu nhà trường cùng

tổ chuyên môn luôn quan tâm sát sao đến chuyên môn của từng đồng chí cán bộ,giáo viên Thường xuyên tổ chức thanh kiểm tra, đánh giá và góp ý rút kinhnghiệm trong công tác giảng dạy để cùng nâng cao chuyên môn nghiệp vụ Mặtkhác bản thân giáo viên bồi dưỡng nắm vững kiến thức, nội dung chương trình,tâm huyết với nghề, với học sinh và không ngừng học hỏi đồng nghiệp để nângcao trình độ chuyên môn nghiệp vụ và trau dồi kinh nghiệm dạy bồi dưỡng họcsinh giỏi Học sinh trong đội tuyển môn Hóa học của trường và của huyện chămngoan, có ý thức vươn lên trong học tập Phụ huynh học sinh có trách nhiệm,nhiệt tình ủng hộ

Tuy nhiên trong quá trình bồi dưỡng học sinh giỏi nói chung và bồi dưỡng

về chủ đề tách chất nói riêng giáo viên cũng như học sinh gặp không ít khó khăn

đó là: Có rất nhiều tài liệu viết về chuyên đề tách chất nhưng tài liệu phù hợp đểbồi dưỡng học sinh giỏi bậc THCS thì rất ít Mặt khác để làm bài tập dạng nàyhọc sinh phải làm chủ lượng kiến thức rất rộng về tính chất lý, hoá, ứngdụng ,điều chế các chất và phân loại chất có trong chương trình, những loạiphản ứng hoá học và điều kiện xảy ra của các phản ứng đó Vì vậy để làm thànhthạo dạng bài tập này là một quá trình ôn luyện lâu dài Không những vậy khảnăng phân tích đề bài, nhận dạng loại bài tập, trình bày lời giải đối với học sinhtrong đội tuyển trường tôi còn nhiều hạn chế

5

Sau đây là kết quả bài kiểm tra khảo sát về dạng tách chất bằng phươngpháp hóa học được thực hiện ở đội tuyển học sinh giỏi năm học 2015-2016 khichưa thực hiện đề tài:

Số học sinh hiểu và làm tốt dạng bài tập tách chất vô cơ bằng phương pháp hoá học.

(9 -10)

Khá (7 – 8)

Tb (5 – 6)

Yếu dưới 5

III Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề:

Từ thực trạng trên, để áp dụng đề tài vào trong công tác bồi dưỡng họcsinh giỏi tôi đã chọn lọc và nhóm các bài tập theo dạng, xây dựng nguyên tắc ápdụng cho mỗi dạng, biên soạn bài tập mẫu và các bài tập vận dụng, nâng cao

Tôi đã phân chia một số dạng bài tập tách chất vô cơ bằng phương pháphóa học và đã được vận dụng trong quá trình bồi dưỡng học sinh giỏi như sau:

1- DẠNG 1: Tách riêng một chất ra khỏi hỗn hợp

Đây là dạng bài tập tách chất đơn giản nhất, trong đó chất được tách rathường là chất không phản ứng được với chất X, hoặc là chất duy nhất cho đượcphản ứng so với các chất có trong hỗn hợp Chỉ cần thực hiện bước 1

+ Dùng dung dịch bazơ để hòa tan hidroxit lưỡng tính

Ví dụ 1: Tách riêng Cu ra khỏi hỗn hợp gồm vụn Cu và Fe bằng phương

pháp hóa học

Hướng dẫn: Chọn chất tác dụng được với Fe nhưng không tác dụng

được với Cu Theo ý nghĩa của dãy hoạt động hóa học thì đó là axit HCl hoặc

6

Giải:

Cho hỗn hợp trên tác dụng với dung dịch HCl dư, sắt sẽ tan ra.Chất rắnkhông phản ứng chính là đồng

PTHH: Fe + 2HCl  FeCl2 + H2

Lọc dung dịch ta sẽ thu được Cu

Sau khi hướng dẫn học sinh tỉ mỉ cách giải bài tập 1, giáo viên đưa ra một

số bài tập tương tự để học sinh luyện

Ví dụ 2: Quặng boxit có thành phần chính là Al2O3 có lẫn một lượng

Fe2O3 và SiO2. Bằng phương pháp hóa học hãy tách Al2O3 ra khỏi hỗn hợp Viết

phương trình phản ứng minh họa.( Trích đề thi chọn đội tuyển HSG lớp 9 dự thi

cấp tỉnh của huyện Cẩm Thủy năm học 2013-2014)

Hướng dẫn: SiO2 là oxit axit và Al2O3 là oxit lưỡng tính tác dụng đượcvới dung dịch kiềm còn Fe2O3 là oxit bazơ nên không tác dụng được với dungdịch kiềm Dùng dung dịch kiềm loại bỏ Fe2O3 Nước lọc gồm Na2SiO3 , NaAlO2

NaOH dư Sục khí CO2 vào nước lọc tạo kết tủa Al(OH)3 Nung kết tủa thu được

Đun hỗn hợp với dung dịch NaOH đặc dư

SiO2 + 2NaOH  t0 Na2SiO3 + H2O

Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O

Lọc tách phần dung dịch rồi dẫn khí CO2 tới dư vào

CO2 + NaOH → NaHCO3

CO2 + NaAlO2 + 2H2O → Al(OH)3 + NaHCO3

Lọc tách kết tủa rồi nung ở nhiệt độ cao thu được Al 2 O 3

2Al(OH)3  t0 Al2O3 + 3H2O

1.2 Tách riêng một chất ra khỏi hỗn hợp chất khí

Ta thường lựa chọn chất X là chất để hấp thụ A (giữ lại trong dung dịch)

Ví dụ 1 : Tách riêng khí CO2 ra khỏi hỗn hợp CO2, N2, O2, H2 (Trích đề bài tập nhận biết và tách chất của Ngô Ngọc An)

Ca(OH)2, bị hấp thụ bởi dd Ca(OH)2 tạo thành kết tủa CaCO3 Nung kết tủa thuđược CO2

7

Sơ đồ tách:

Hỗn hợp CO2, N2, O2, H2 + Ca(OH)2 dư CaCO3  t0 CO2

N2, O2, H2

Giải: Dẫn hỗn hợp khí qua bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư Lọc kết tủa

rồi nung ở nhiệt độ cao thu được CO 2

Viết các PTHH xảy ra (Trích đề thi HSG huyện Cẩm Thủy năm học 2014-2015)

HCl + NaHCO3  NaCl + H2O + CO2

8

H2SO4 đặc hấp thụ hơi nước.

1.3 Tách riêng một chất ra khỏi hỗn hợp lỏng (dung dịch)

Đối với hỗn hợp lỏng (hoặc dung dịch) ta chọn X thường là dung dịch đểtạo kết tủa hoặc khí với chất B

Ví dụ 1: Bằng phương pháp hóa học tách riêng KCl ra khỏi dung dịch

Giải: Cho hỗn hợp tác dụng với dung dịch K2SO4 Lọc tách kết tủa thu

được dung dịch KCl Cô cạn dung dịch thu được KCl khan.

Cho muối ăn có lẫn tạp chất tác dụng với dung dịch BaCl2 dư:

Na2SO4 + BaCl2    BaSO4 ↓+ 2NaCl

CaSO4 +BaCl2    BaSO4 ↓ + CaCl2

9

- Lọc bỏ kết tủa, dung dịch nước lọc gồm: NaCl, NaBr, MgCl2, CaCl2, BaCl2

cho tác dụng với dung dịch Na2CO3 dư

MgCl2 + Na2CO3    MgCO3 ↓ + 2NaCl

CaCl2 + Na2CO3    CaCO3 ↓+ 2NaCl

BaCl2 + Na2CO3    BaCO3 ↓ + 2NaCl

- Dung dịch còn lại gồm NaCl, NaBr, Na2CO3 tác dụng với dd HCl dư

Na2CO3 + 2HCl    2NaCl + H2O + CO2

- Dung dịch còn lại gồm NaCl, NaBr, HCl dư sục khí Cl2 dư vào, sau phản

ứng cô cạn dung dịch thu được NaCl khan

Bài tập ở loại này phức tạp hơn đòi hỏi phải vận dụng nhiều kiến thức và

thao tác linh hoạt hơn Dùng phản ứng đặc trưng đối với từng chất để tách chúng

ra khỏi hỗn hợp, sau đó dùng các phản ứng thích hợp để tái tạo các chất ban đầu

từ các sản phẩm tạo thành ở trên

2.1 Tách riêng từng chất ra khỏi hỗn hợp chất rắn

Ví dụ 1: Hỗn hợp gồm 2 oxit kim loại Fe2O3 và CuO Bằng phương pháphóa học hãy tách riêng từng oxit ra khỏi hỗn hợp

Hướng dẫn: Giáo viên có thể hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức về

tính chất hóa học của oxit bazơ, của kim loại và mối quan hệ giữa các chất đểlập sơ đồ

0

t

  Cu + H2O Hỗn hợp Fe và Cu cho tác dụng với dung dịch HCl dư chỉ có Fe phản ứng:

10

Ví dụ 2: Bằng phương pháp hóa học hãy tách riêng từng kim loại ra khỏi

hỗn hợp gồm Mg, Al, Fe, Cu (Trích đề thi HSG lớp 9 cấp tỉnh Thanh Hóa Năm

+NaOH +CO

Fe ,MgO MgO,Fe2O3   t0 Fe(OH)2, Mg(OH)2

+H2SO4 đặc

+NaOH + HCl

Fe MgSO4 Mg(OH)2MgCl2   dpnc Mg

Hoà tan hỗn hợp trong dd NaOH dư, Al tan theo phản ứng:

2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2

- Lọc tách được Fe, Mg, Cu không tan Thổi CO2 dư vào nước lọc:

NaAlO2 + CO2 + 2H2O Al(OH)3↓ + NaHCO3

- Lọc tách kết tủa Al(OH)3, nung đến khối lượng không đổi thu được Al2O3,

điện phân nóng chảy thu được Al:

2Al(OH)3

0

t

  Al2O3 + 3H2O 2Al2O3

11

- Cho dd NaOH dư vào dung dịch 2 muối :

MgCl2 + 2NaOH Mg(OH)2 ↓ + 2NaCl

FeCl2+2NaOH Fe(OH)2↓ + 2NaCl

- Lọc kết tủa và nung ở nhiệt độ cao:

Mg(OH)2

0

t

  MgO + H2O 4Fe(OH)2 + O2

- Hoà tan hỗn hợp (để nguội) sau khi nung vào H2SO4 đặc nguội, MgO tan

còn Fe không tan được tách ra:

MgO + H2SO4 (đặc nguội)    MgSO4 + H2O

- Tiến hành các phản ứng với dung dịch còn lại thu được Mg:

MgSO4 +2NaOH    Mg(OH)2↓ + Na2SO4

Mg(OH)2 + 2HCl    MgCl2 + 2H2O

MgCl2

dpnc

Ví dụ 3: Có một hỗn hợp gồm các oxit: K2O, Al2O3, BaO Bằng phương

pháp hóa học hãy tách riêng từng kim loại ra khỏi hỗn hợp (Trích đề thi HSG

lớp 9 cấp tỉnh Thanh Hóa Năm học 2009-2010)

+HCl + NaOH dư Mg(OH)2 

Phần 1: Mg ,Al MgCl2; AlCl3 , HCl dư NaAlO2, NaCl

+CO2dư

12