Từ thực tiễn như vậy, nhằm giúp học sinh tiết kiệm thời gian giải toán trong kỳ thi trung học phổ thông quốc gia tôi lựa chọn đề tài “Hướng dẫn học sinh sử dụng phương pháp bỏ ẩn để giải
Trang 1I MỞ ĐẦU:
I.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.
Cùng với sự phát triển kinh tế -xã hội, Việt Nam ngày càng hội nhập sâu rộng vào các vấn đề quốc tế, trong đó có lĩnh hội những tinh hoa giáo dục của các nước tiên tiến trên thế giới trong công cuộc cải cách giáo dục và đặc biệt quan trọng là Đảng và Nhà nước đã xác định giáo dục là mục tiêu hàng đầu, đầu
tư cho giáo dục là đầu tư cho sự phát triển lâu dài và bền vững Khi hội nhập quốc tế đòi hỏi nguồn nhân lực của đất nước ta phải đảm bảo về trình độ, năng lực làm việc và có một nền tảng các kiến thức khoa học cơ bản
Xuất phát từ đòi hỏi đó công cuộc cải cách giáo dục của nước nhà đã diễn
ra trong những năm gần đây, để đáp ứng những yêu cầu với sự phát triển của xã hội Từ việc cải cách nội dung dẫn đến cải cách phương thức đánh giá Chính vì vậy cũng phải đổi mới cách học của trò và cách dạy của thầy Trong thực tế thi trung học phổ thông quốc gia những năm gần đây Không chỉ học sinh làm bài đúng mà còn phải chạy đua với thời gian Chính vì vậy phải tìm ra phương pháp giải tốn ít thời gian nhất cho các bài toán thì học sinh mới có thể hoàn thành tốt được bài thi của mình Trong quá trình dạy học và ôn thi tôi nhận thấy có những học sinh có thể giải chính xác các bài toán khó nhưng khi thi điểm không cao Lí
do rất đơn giản là không đủ thời gian để hoàn thành tất cả nội dụng của bài thi
Từ thực tiễn như vậy, nhằm giúp học sinh tiết kiệm thời gian giải toán trong kỳ
thi trung học phổ thông quốc gia tôi lựa chọn đề tài “Hướng dẫn học sinh sử dụng phương pháp bỏ ẩn để giải các bài toán hóa học ” để nghiên cứu
Trang 2I.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU.
Trong quá trình dạy học trên lớp và ôn thi trung hoc phổ thông quốc gia cho học sinh, tôi nhận thấy rất nhiều em học sinh lúng túng khi gặp các bài toán hỗn hợp nhiều chất nhưng số dữ kiện để đặt phương trình lại ít hơn số ẩn cần đặt Học sinh thường không giải được hoặc có giải được thì mất rất nhiều thời gian Trong khi đó thời gian làm bài thi rất ngắn nếu không chạy đua được với thời gian thì học sinh sẽ không hoàn thành được nội dung yêu cầu Đề tài này nhằm giúp học sinh có được cái nhìn tổng quát về một phương pháp giải toán hay gặp trong quá trình học tập và thi cử, từ đó giúp các em nhận ra dạng toán
và lựa chọn được phương pháp phù hợp đưa ra kết quả chính xác trong thời gian ngắn nhất Đề tài còn nhằm phát huy tính tích cực sáng tạo trong giải toán hóa học của học sinh, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy của giáo viên
I.3 GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU.
Phương pháp bỏ ẩn được áp dụng cho các bài toán hỗn hợp vô cơ và hữu
cơ mà số phương trình lập được ít hơn số ẩn của bài toán
I.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
Để thực hiện đề tài, tôi sử dụng phương pháp chủ yếu là tổng kết kinh nghiệm Xuất phát từ những khó khăn vướng mắc của học sinh trong quá trình lựa chọn phương pháp tối ưu cho các bài toán hỗn hợp các chất nhưng số phương trình lập được ít hơn số ẩn Tôi xác định cần phải nghiên cứu phương pháp bỏ ẩn áp dụng cho giải bài toán hỗn hợp nhiều chất mà số phương trình ít hơn số ẩn làm cơ sở nghiêm cứu từ đó mở rộng ra giải các loại bài toán tương
tự
Trong quá trình nghiên cứu đề tài tôi đã sử dụng nhiều phương pháp khác nhau như:
- Phương pháp trao đổi cùng các giáo viên có kinh nghiệm và học sinh
- Phương pháp kiểm tra đánh giá
- Phương pháp đối chứng
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu…
Trang 3II NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP.
II.1 CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA PHƯƠNG PHÁP BỎ ẨN
Phương pháp bỏ ẩn là hệ quả của phương pháp qui đổi Nhưng cách thức giải đơn giản hơn rất nhiều, giúp học sinh giải rất nhanh và đơn giản dạng toán
số ẩn nhiều hơn số phương trình lập được
II.2 THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN
KINH NGHIỆM.
Khi giải các bài toán hỗn hợp nhiều chất, học sinh phải vận dụng rất nhiều những kỹ năng hóa học để giải toán, vì những bài toán hỗn hợp thường là những bài toán tổng hợp, học sinh phải biết chuyển từ tên hợp chất thành công thức hóa học, phải biết các dạng công thức tổng quát của các chất, biết bảo toàn nguyên
tố, bảo toàn khối lượng, ghép ẩn Mục đích của việc làm đó cũng chỉ nhằm làm giảm ẩn của bài toán để số ẩn bằng với số phương trình có thể lập được Nhưng thực tế không phải học sinh nào cũng có thể làm được điều đó Học sinh có tâm
lý sợ bài tập hỗn hợp, nhiều em còn không đọc đề khi nhìn thấy bài tập hỗn hợp
là bỏ luôn Trước thực trạng trên là giáo viên trực tiếp dạy các học trò, tôi cũng muốn tìm ra phương pháp giải các bài toán hỗn hợp có số ẫn nhiều hơn số phương trình lập được một cách thuận lợi đơn giản nhất Giúp học trò tự tin khi làm bài
II.3 GIẢI PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ.
II.3.1 Nội dung của phương pháp
Bỏ ẩn là một phương pháp rất đơn giản dễ làm hầu hết các học sinh đều vận dụng giải được những bài toán phức tạp Bỏ ẩn nhằm đưa bài toán ban đầu
là một hỗn hợp nhiều chất với số phương trình nhiều hơn số ẩn về bài toán có số
ẩn bằng số phương trình chỉ bằng cách đếm số ẩn và số dữ kiện, số ẩn bỏ đi bằng tổng số ẩn trừ đi số dữ kiện của đề bài Qua đó đưa bài toán từ số ẩn nhiều hơn số phương trình thành bài toán có số ẩn bằng số phương trình làm cho các phép tính trở nên dễ dàng, thuận tiện
II.3.2 Nguyên tắc của phương pháp bỏ ẩn.
a Do việc bỏ ẩn nên trong một số trường hợp số mol một chất có thể có giá trị
âm để tổng số mol mỗi nguyên tố là không đổi (bảo toàn)
b Trong quá trình làm bài ta thường kết hợp sử dụng các phương pháp bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố và bảo toàn electron, kết hợp với việc sơ đồ hóa bài toán để tránh viết phương trình phản ứng, qua đó rút ngắn thời gian làm bài
c Khi bỏ ẩn không được làm thay đổi bản chất hóa học của bài toán
II.4 VÍ DỤ MINH HỌA.
Ví dụ 1:(Câu 12- đề thi thử lần 2 của trường THPT chuyên KHTN) Hỗn hợp
X gồm: HCHO, CH3COOH, HCOOCH3 và CH3CH(OH)COOH Đốt cháy hoàn
Trang 4toàn hỗn hợp X cần V lít O2 (đktc) sau phản ứng thu được CO2 và H2O Hấp thụ hết sản phẩm cháy vào nước vôi trong dư thu được 50 gam kết tủa Vậy giá trị của V tương ứng là?
A 8,40 lít B 16,8 lít C 7,84 lít D 11,2 lít.
Hướng dẫn giải:
Hỗn hợp X có 4 chất nếu đặt ẩn số ẩn là 4 ẩn
Số dữ kiện của bài toán là 1
Số ẩn bỏ đi = tổng số ẩn – số dữ kiện = 4-1=3
Đối với ví dụ này thì chúng ta có thể bỏ bất kì chất nào chúng ta muốn, vậy để cho bài toán đơn giản nhất tôi bỏ đi các chất phức tạp hơn là CH3COOH, HCOOCH3 và CH3CH(OH)COOH còn để lại chất HCHO
Ta có: HCHO + O2 → CO2 + H2O
50
100
CO H O
n n n mol
Từ bài toán 4 ẩn số nhưng chỉ có một phương trình, bằng cách bỏ ẩn chúng ta giải được bài toán một cách đơn giản Đây chính là điểm ưu việt nhất của phương pháp này
Ví dụ 2: (Câu 35- Mã đề 303- Đề thi thử lần 1 THPT Quốc Gia của Sở GD
& ĐT tỉnh Vĩnh Phúc - 2017) Hỗn hợp X gồm metyl fomat, anđehit acrylic
và metyl acrylat Đốt cháy hoàn toàn m gam X rồi hấp thụ hết sản phẩm cháy
vào dung dịch Ca(OH)2 dư, thu được 9 gam kết tủa và khối lượng dung dịch giảm 3,78 gam Giá trị của m là
A 1,95 B 1,54 C 1,22 D 2,02
Hướng dẫn giải:
Ta nhận thấy nếu đặt ẩn thì bài toán có ba ẩn tương ứng với số mol của metyl fomat, anđehit acrylic và metyl acrylat Số dữ kiện của bài toán là hai gồm khối lượng kết tủa và khối lượng dung dịch giảm Vậy số ẩn được bỏ đi
là một ẩn Trong bài này tôi bỏ đi ẩn của metyl acrylat
Ta có:
Từ (1), (2) ta có:
→ m = 0,015*60+0,02*72 = 2,02(gam) chọn D
Ví dụ 3: (Thư viện giáo án trên internet) Cho 2,81gam hỗn hợp gồm Fe2O3,
Trang 5ZnO , MgO tác dụng vừa đủ với 500ml dd H2SO4 0,1M Khối lượng muối sunfat tạo ra trong dd là
A 5,81gam B 5,18gam C 6,18gam D 6,81gam
Hướng dẫn giải:
Bài toán bỏ ẩn có thể áp dụng cho cả bài tập hữu cơ lẫn vô cơ Tôi chọn ví
dụ 3 để tiến hành phương pháp bỏ ẩn với bài toán vô cơ
Với ví dụ 3 ta có ba ẩn và có hai dữ kiện, với qui tắc bỏ ẩn thì ta được phép bỏ một ẩn Ví dụ này ta được tùy ý bỏ một ẩn bất kỳ
Trường hợp 1 : Tôi bỏ ẩn của Fe2O3 bài toán còn lại hai ẩn với hai dữ kiện
→81x+40y=6,81(1) Mặt khác khi cho hỗn hợp tác dụng với H2SO4 ta có
Từ (1), (2) ta có
Trường hợp 2 : Tôi bỏ ẩn của MgO bài toán còn lại hai ẩn với hai dữ kiện
→81x+160y =2,81(1) Mặt khác khi cho hỗn hợp tác dụng với H2SO4 ta có
Từ (1), (2) ta có
Tương tự như trên ta cũng có thể bỏ ZnO mà không làm thay đổi kết quả của bài toán
Ví dụ 4: (Câu 23- Đề khối A năm 2014- Mã đề 259) Đốt cháy hoàn toàn 13,36
gam hỗn hợp X gồm axit metacrylic, axit ađipic, axit axetic và glixerol (trong đó
số mol axit metacrylic bằng số mol axit axetic) bằng O2 dư, thu được hỗn hợp Y gồm khí và hơi Dẫn Y vào dung dịch chứa 0,38 mol Ba(OH)2, thu được 49,25 gam kết tủa và dung dịch Z, đun nóng Z lại xuất hiện kết tủa Cho 13,36 gam hỗn hợp X tác dụng với 140 ml dung dịch KOH 1M, sau khi các phản ứng xảy
Trang 6ra hoàn toàn, cô cạn dung dịch thu được chất rắn khan có khối lượng là
14,44 gam 18,68 gam D 13,32 gam D 19,04 gam
Hướng dẫn giải:
Ta có:
Từ giả thiết “Dẫn Y vào dung dịch chứa 0,38 mol Ba(OH)2, thu được 49,25 gam kết tủa và dung dịch Z Đun nóng Z lại thấy xuất hiện kết tủa” ta có phản ứng sinh ra 2 muối
→ nCO2 = 0.25 + (0.38 – 0.25)*2 = 0.51 (mol)
Ta có công thức các chất:
+ Acid axetic: CH3COOH (C2H4O2)
+ acid adpic: HOOC-[CH2]4-COOH (C6H10O4)
+ acid metacrylic : CH2=C(CH3)-COOH (C4H6O2)
+ glixerol: C3H5(OH)3
Ta tóm tắt bài toán theo sơ đồ:
Bài toán có ba ẩn và có hai dữ kiện Vậy ta có thể bỏ đi một ẩn
Tôi bỏ đi ẩn z từ các dữ kiện ta có hệ phương trình
Chất rắn gồm:
Chọn đáp án A
Ví dụ 5: (Câu 49- Đề năm 2015 - Bộ Giáo Dục và Đào Tạo) Hỗn hợp X gồm
2 ancol CH3OH, C2H5OH có cùng số mol và 2 axit C2H5COOH và HOOC[CH2]4COOH Đốt cháy hoàn toàn 1,86 gam X cần dùng vừa đủ 10,08 lít không khí (đktc, 20% O2 và 80% N2theo thể tích) thu được hỗn hợp Y gồm khí
và hơi Dẫn Y qua nước vôi trong dư, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thấy khối lượng dung dịch giảm m gam m gần nhất với giá trị:
Hướng dẫn giải:
Ta có sơ đồ bài toán :
Bài toán có ba ẩn hai dữ kiện ta được bỏ đi một ẩn Tôi bỏ một ẩn z để giải
Trang 7Từ bài toán ta có hệ:
Ví dụ 6: (Câu 1- Đại học khối A năm 2011- Mã đề 482) Đốt cháy hoàn toàn
3.42 gam hỗn hợp gồm axit acrylic, vinyl axetat, metyl acrylat và axit oleic, rồi hấp thụ hết toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)2 (dư) Sau phản ứng thu được 18 gam kết tủa và dung dịch X Khối lượng X so với khối lượng dung dịch Ca(OH)2 ban đầu đã thay đổi như thế nào?
A Giảm 7.74 gam B.Tăng 7.92 gam C.Tăng 2.7 gam D Giảm 7.38 gam
Hướng dẫn giải:
Ta có sơ đồ của bài toán:
Bài toán có bốn ẩn và có hai dữ kiện nên ta được bỏ đi hai ẩn Tôi bỏ đi ẩn z và
ẩn t để giải bài toán
Ta có hệ phương trình về khối lượng và bảo toàn C
→
Vậy khối lượng dung dịch giảm =18-10,62=7,38(g) chọn đáp án D
Đối với phương pháp này thì khi giải ra nghiệm âm nhưng vẫn cho kết quả chính xác
Ví dụ 7: (Câu 15- Đại học khối B năm 2012- Mã đề 359) Cho hỗn hợp X gồm ancol metylic, etylen glicol và glixerol Đốt cháy hoàn toàn m gam X thu được 6.72 lít khí CO2 (đktc) Cũng m gam X trên cho tác dụng với Na dư thu được tối
đa V lít khí H2 (đktc) Giá trị của V là
A 3.36 lít B 11.20 lít C 5.6 lít D 6.72 lít.
Hướng dẫn giải:
Sơ đồ của bài toán:
Ta thấy bài toán có ba ẩn và có một dữ kiện nên ta bỏ đi hai ẩn bất kỳ để giải Ở đây tôi bỏ đi ẩn x và ẩn y
Ta có phương trình theo dữ kiện: x = 0,3 (mol)
Trang 8Chọn đáp án A.
Ví dụ 8: (Câu 14- Đại học khối A năm 2012- Mã đề 296) Hỗn hợp X gồm axit
fomic, axit acrylic, axit oxalic và axit axetic Cho m gam X phản ứng hết với dung dịch NaHCO3 thu được 1,344 lít CO2 (đktc) Đốt cháy hoàn toàn m gam X cần 2,016 lít O2, thu được 4,84 gam CO2 và a gam H2O (đktc) Giá trị của
a là
Hướng dẫn giải:
Ta có sơ đồ bài toán:
Mặt khác
Ta thấy bài toán có ẩn mà có ba dư kiện nên ta được bỏ đi một ẩn Tôi bỏ
đi ẩn z để giải bài toán
Ta có hệ phương trình:
→a = 0,08*18 = 1,44 (gam) Chọn đáp án A
Trang 9II.5 MỘT SỐ BÀI TẬP VẬN DỤNG.
Câu 1: Hỗn hợp X gồm metyl fomat, anđehit acrylic và metyl acrylat Đốt cháy hoàn toàn m gam X rồi hấp thụ hết sản phẩm cháy vào dung dịch
Ca(OH)2 dư, thu được 9 gam kết tủa và khối lượng dung dịch giảm 3,78 gam Giá trị của m là
A 1,95 B 1,54 C 1,22 D 2,02
Câu 2: Cho 3,15 gam hỗn hợp X gồm axit axetic, axit acrylic, axit propionic vừa đủ
để làm mất màu hoàn toàn dung dịch chứa 3,2 gam brom Để trung hòan toàn 3,15
gam hỗn hợp X cần V ml dd NaOH 0,5M Giá trị của V là
A 89 B 90 C 91 D 92.
Câu 3: Đốt cháy m gam hỗn hợp X gồm etyl axetat, axit acrylic và andehit
axetic rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình đựng nước vôi trong dư thu được 45 gam kết tủa và khối lượng bình nước vôi trong tăng 27 gam Số mol axit acrylic có trong m gam hỗn hợp X là
A 0,050 B 0,025 C 0,150 D 0,100
Câu 4 Hỗn hợp khí và hơi X gồm C2H4, CH3CHO, CH3COOH Trộn X với V
lít H2 (đktc) rồi cho qua Ni, đốt nóng thu được hỗn hợp Y (gồm khí và hơi) Đốt cháy hoàn toàn Y thu được 0,15 mol CO2 và 0,2 mol H2O Giá trị của V là
Câu 5: Cho hỗn hợp X gồm C3H7COOH, C4H8(NH2)2, HO-CH2-CH=CH-CH2OH.
Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X rồi dẫn sản phẩm cháy cho hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ca(OH)2 thấy tạo ra 20 gam kết tủa và dung dịch Y Đun nóng dung dịch Y thấy xuất hiện kết tủa Cô cạn dung dịch Y rồi nung chất rắn đến khối lượng không đổi thu được 5,6 gam chất rắn Giá trị của m là
A 5,4 B 7,2 C 8,2 D 8,8
Câu 6 Đốt cháy 0,15 mol hỗn hợp X gồm metyl acrylat, etylen glicol,
axetanđehit và ancol metylic cần dùng a mol O2 Sản phẩm cháy dẫn qua 200 ml dung dịch Ba(OH)2 1M, lọc bỏ kết tủa, cho dung dịch Ca(OH)2 dư vào phần nước lọc thì thu được thêm 53,46 gam kết tủa nữa Giá trị của a là bao nhiêu ?
Câu 7 Hỗn hợp khí X gồm etilen, metan, propin và vinylaxetilen có tỉ khối so
với H2 là 17 Đốt cháy hoàn toàn 3,4 gam hỗn hợp X rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào bình dung dịch Ca(OH)2 (dư) Sau khi kết thúc thí nghiệm khối lượng dung dịch Ca(OH)2 thay đổi như thế nào?
A tăng 20 gam B giảm 10,4 gam C giảm 15 gam D tăng 14,6 gam Câu 8: Cho một lượng dung dịch X chứa hỗn hợp HCHO và HCOOH tác dụng
hoàn toàn với lượng dư dung dịch AgNO3/NH3 thu được 32,4 gam Ag Cũng lượng dung dịch X này tác dụng với lượng dư nước brom thấy có x mol Br2 phản ứng Giá trị x là
Câu 9: Chia m gam hỗn hợp X gồm CH3CH2COOH; CH2=CH-COOH vàCH
C- COOH thành hai phần không bằng nhau:
Trang 10+ Đốt cháy hoàn toàn phần 1 được 39,6 gam CO2 và 12,15 gam H2O
+ Phần 2 cho tác dụng với dung dịch NaHCO3 dư được 2,24 lít CO2 (đkc) Giá
trị m là
Câu 10 Hỗn hợp X gồm axit fomic, axit acrylic, axit oxalic và axit axetic Để
trung hòa m gam X cần dùng V ml dung dịch NaOH 2M Mặt khác, để đốt cháy hoàn toàn m gam X cần 6,048 lít O2 (đktc), thu được 14,52 gam CO2 và 4,32 gam H2O Giá trị của V là
Đáp án:
Câu
1
Câu 2
Câu 3
Câu 4
Câu 5
Câu 6
Câu 7
Câu 8
Câu 9
Câu 10
Trang 11III KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ
III.1 KẾT LUẬN
Đề tài này đã góp phần nâng cao chất lượng bồi dưỡng học sinh, giúp các
em tích cực và tự tin hơn trong hoạt động tìm kiếm hướng giải cho các bài tập,
từ chỗ rất lúng túng hoặc lựa chọn phương pháp tốn nhiều thời gian, thì nay sau khi bồi dưỡng chuyên đề trên phần lớn các em đã vận dụng phương pháp này một cách thành thạo Khá nhiều em không những áp dụng thành thạo phương pháp giải bài toán vô cơ mà các em còn vận dụng được phương pháp để giải thành công một số bài toán hóa học hữu cơ phức tạp
Qua đề tài này, kiến thức kĩ năng giải toán của học sinh được củng cố một cách có cơ sở vững chắc; kết quả học tập của học sinh được nâng cao
Tôi đã tiến hành khảo sát ở hai lớp 11A2 và 11A3 có chất lượng môn hóa như nhau trong trường THPT Lê Lợi trong hai năm học 2015-2016 và
2016-2017 Một lớp không dạy phương pháp bỏ ẩn một lớp dạy phương pháp bỏ ẩn cho cùng một nội dung bài dạy Kết quả được đánh giá như bảng số liệu sau:
Bảng số liệu và kết quả thực hiện đề tài:
ST
T
Năm học Lớp đối chứng 11A3 Lớp thực nghiệm 11A2
III.2 KIẾN NGHỊ
Tuy nhiên với thời gian nghiên cứu chưa nhiều và trong phạm vi trình độ nhất định của bản thân chắc chắn đề tài cũng còn nhiều hạn chế Rất mong được
sự góp ý của bạn bè và các đồng nghiệp để bản thân tôi hoàn thiện nội dung và
có thêm được nhiều kinh nghiệm trong quá trình giảng dạy
Xin chân thành cảm ơn!
XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG
ĐƠN VỊ
Thanh Hóa, ngày 13 tháng 06 năm 2017 Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình Không sao chép nội dung của người
Người viết SKKN
Nguyễn Vũ Hùng