SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓATRƯỜNG THPT LANG CHÁNH SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÊN ĐỀ TÀI: “MỘT VÀI KINH NGHIỆM DẠY HỌC SINH YẾU KÉM LỚP 10 CÂN BẰNG PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ BẰNG PHƯƠNG PHÁP T
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA
TRƯỜNG THPT LANG CHÁNH
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
TÊN ĐỀ TÀI:
“MỘT VÀI KINH NGHIỆM DẠY HỌC SINH YẾU KÉM LỚP 10 CÂN BẰNG PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ BẰNG PHƯƠNG PHÁP
THĂNG BẰNG ELECTRON”
Người thực hiện: Lê Thị Hồng Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực: Hóa học
THANH HÓA NĂM 2017
Trang 2MỤC LỤC
1 MỞ ĐẦU 2
1.1 Lí do chọn đề tài: 2
1.2 Mục đích nghiên cứu: 2
1.3 Đối tượng nghiên cứu: 2
1.4 Phương pháp nghiên cứu: 2
2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 3
2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm: 3
2.1.1 Cách xác định số oxi hóa 3
2.1.2 Các khái niệm 3
2.1.3 Các bước cân bằng phản ứng oxi hóa khử bằng phương pháp thăng bằng electron 3
2.1.4 Một số bài tập thường gặp 5
2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm: 5
2.3 Biện pháp để giải quyết vấn đề: 5
2.3.1 Vấn đề 1: Xác định số oxi hoá của các nguyên tố có sự thay đổi số oxi hóa 5
2.3.2 Vấn đề 2: Viết quá trình nhường nhận e, cân bằng mỗi quá trình 6
2.3.3 Vấn đề 3: Lập phương trình hoá học của phản ứng oxi hoá - khử bằng phương pháp thăng bằng electron 6
2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm 13
3 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 14
TÀI LIỆU THAM KHẢO 15
Trang 31 MỞ ĐẦU 1.1 Lí do chọn đề tài:
Cách cân bằng phản ứng oxi hoá - khử là phần khó đối với học sinh Đây là kiến thức mới đối với học sinh lớp 10 Ở những lớp dưới học sinh đã làm quen với khái niệm phản ứng oxi hoá - khử nhưng trong phạm vi hẹp là phản ứng đó phải có nguyên tố oxi tham gia phản ứng Vậy bằng cách nào đó có thể giúp học sinh cân bằng phản ứng oxi hoá - khử Việc học sinh khá giỏi hiểu và vận dụng cân bằng oxi hoá - khử đã khó nhưng đối với học sinh trung bình và yếu thì việc biết và vận dụng được việc này còn khó hơn Qua các năm giảng dạy cho thấy hầu hết học sinh đặc biệt là học sinh trung bình và yếu gặp nhiều khó khăn và lúng túng khi cân bằng phản ứng oxi hóa khử Để cân bằng phản ứng oxi hóa khử học sinh mất nhiều thời gian và không chính xác
Qua tham khảo một số tài liệu tôi thấy mới chỉ viết chung chung về vấn đề này Một số học sinh trung bình, yếu khi đọc vào sẽ thấy khó hiểu, khó làm theo Vì vậy tôi muốn đây sẽ là tài liệu riêng cho đối tượng học sinh này, khi đọc các
em có thể tự làm theo hướng dẫn Khi học sinh đã được hướng dẫn và đã nắm chắc cách cân bằng các phản ứng oxi hóa –khử sẽ gúp cho học sinh cảm thấy tự tin hơn trong khi học môn hóa học, từ đó sẽ cảm thấy yêu thích môn học hơn và
sẽ giúp cho các em học tốt được môn học này
Chính vì những lí do đó nên tôi đã chọn đề tài “Một vài kinh nghiệm dạy
học sinh yếu kém lớp 10 cân bằng phản ứng oxi hóa khử bằng phương pháp thăng bằng electron”.
1.2 Mục đích nghiên cứu:
Giúp cho một số đối tượng học sinh trung bình và yếu ở lớp 10 trường THPT Lang Chánh có thể biết cân bằng một số phản ứng oxi hoá - khử thường gặp Giúp đối tượng HS này không phải mất nhiều thời gian cho việc cân bằng phản ứng và không còn cảm thấy khó khăn khi gặp các phản ứng oxi hóa khử Qua việc cân bằng được các phản ứng oxi hoá - khử giúp học sinh giải được một số dạng toán hoá học đơn giản liên quan
1.3 Đối tượng nghiên cứu:
Một số phản ứng oxi hóa khử đơn giản, thường gặp
1.4 Phương pháp nghiên cứu:
- Tìm hiểu chung về phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử bằng
phương pháp thăng bằng electron
- Tìm hiểu từ thực tiễn khả năng tiếp thu kiến thức của học sinh để đưa ra một số dạng cụ thể của phương pháp phù hợp với trình độ của học sinh
- Sưu tầm, nghiên cứu một số bài tập sử dụng phương pháp này để cho học sinh làm
Trang 42 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM.
2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm:
2.1.1 Cách xác định số oxi hóa.
Theo 4 qui tắc (trong SGK Hóa học 10) Cần cho học sinh phân biệt cách viết số oxi hóa và điện tích của ion:
- Số oxi hóa: dấu viết trước, số viết sau và viết ngay trên kí hiệu hóa học
- Điện tích ion: số viết trước, dấu viết sau và viết lệch về bên phải, hơi thấp hơn.
VD: + Số oxi hóa của Fe trong: Fe3 2O3
+ Điện tích của ion Fe(III) : Fe3
Từ việc xác định chính xác số oxi hóa của các nguyên tố trước và sau phản ứng, HS xác định được đó có phải là phản ứng oxi hóa khử không để áp dụng phương pháp thăng bằng electron vào cân bằng phản ứng
2.1.2 Các khái niệm
Phản ứng oxi hóa khử, chất oxi hóa, chất khử, quá trình oxi hóa, quá trình khử
Khi hình thành cho HS các khái niệm cơ bản này cần gắn sự nhường - nhận electron với sự tăng – giảm số oxi hóa.
- Phản ứng oxi hoá - khử: là phản ứng hoá học trong đó có sự thay đổi số oxi
hoá của một số nguyên tố
- Chất khử: là chất nhường electron hay là chất có số oxi hoá tăng sau phản
ứng Chất khử còn được gọi là chất bị oxi hoá
- Chất oxi hoá: là chất nhận electron hay là chất có số oxi hoá giảm sau phản
ứng Chất oxi hoá còn được gọi là chất bị khử
Nói một cách dễ nhớ: Khử - cho O – nhận
- Sự oxi hoá (quá trình oxi hoá) một chất là làm cho chất đó nhường electron
hay làm tăng số oxi hoá của chất đó
- Sự khử (quá trình khử) một chất là làm cho chất đó nhận electron hay làm
giảm số oxi hoá của chất đó
2.1.3 Các bước cân bằng phản ứng oxi hóa khử bằng phương pháp thăng bằng electron.
Gồm 4 bước (trong SGK Hóa học 10) Phương pháp này dựa trên nguyên
tắc: Tổng số electron do chất khử nhường phải đúng bằng tổng số electron mà
chất oxi hóa nhận.
Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố trước và sau phản ứng.
Ở bước này chỉ yêu cầu HS xác định và viết số oxi hóa của các nguyên tố có sự thay đổi vào sơ đồ phản ứng
VD: Fe H N O0 5 3 Fe3(NO )3 3N O4 2H O2
Trang 5P O0 02 P O52 25
Bước 2: Viết quá trình nhường, nhận electron, cân bằng mỗi quá trình.
Quá trình nhường số oxi hóa tăng lên và viết phía sau mũi tên Quá trình nhận số
oxi hóa giảm xuống và viết phía trước mũi tên Luôn viết cộng thêm electron ở
phía có số oxi hóa cao hơn Chỉ cần viết nguyên tử của nguyên tố có số oxi hóa
thay đổi Thêm hệ số thích hợp để số nguyên tử của nguyên tố có số oxi hóa thay đổi hai bên bằng nhau
VD: Fe H N O0 5 3 Fe3(NO )3 3N O4 2H O2
Trong sơ đồ phản ứng trên:
+ Fe có số OXH từ 0 tăng lên +3: nên viết cộng e ở phía Fe có số OXH +3:
Fe0 Fe3 3e
(Quá trình nhường e) + N có số OXH từ +5 giảm xuống +4: nên viết cộng e ở phía N có số OXH +5:
N5 1e N4
(Quá trình nhận e)
Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất nhường, nhận electron.
Đảm bảo tổng số electron nhường bằng tổng số electro nhận:
- Tìm bội chung nhỏ nhất của số electron nhường và số electron nhận
- Lấy bội chung nhỏ nhất chia cho số e ở từng quá trình được hệ số.
VD: Sơ đồ phản ứng: Fe H N O0 5 3 Fe3(NO )3 3N O4 2H O2
Căn cứ vào quá trình nhường nhận e ở trên ta thấy: Số e nhường là 3, số e nhận
là 1 BCNN là 3 Lấy 3 chia 3 được 1,nhân 1 vào quá trình nhường e Lấy 3 chia
1 được 3, nhân 3 vào quá trình nhận e
(Quá trình nhường e) (Quá trình nhận e)
Bước 4: Đưa hệ số vào phương trình và kiểm tra.
Thứ tự cân bằng: Chất thay đổi số oxi hóa Kim loại tham gia Axit Hiđro Kiểm tra oxi
Đặt hệ số vào các chất nhường, nhận electron trước sau đó cân bằng các chất
khác Nếu phản ứng có các axit như HNO 3 , H 2 SO 4 đặc thì đặt hệ số cho các sản phẩm khử (như: NO, NO 2 , SO 2 ) trước, đặt hệ số cho các axít này sau dựa vào tổng số nguyên tử N, S phiá sau phản ứng.
VD: Fe H N O0 5 3 Fe3(NO )3 3N O4 2H O2
Trong sơ đồ phản ứng trên Ta đặt hệ số cho Fe và NO2 trước Hệ số của Fe là l
Hệ số cho NO2 là 3 Sau đó đặt hệ số cho HNO3 bằng cách đếm tổng số nguyên
tử N ở sau phản ứng là 6 Vì vậy đặt hệ số ở HNO3 là 6 Ta được PTPƯ:
3
Fe Fe e
1
N e N
1 3
Trang 60 5 3 4
Fe H N O Fe N O H O
2.1.4 Một số bài tập thường gặp.
Với đề tài này tôi chỉ chọn một số phản ứng đơn giản, thường gặp để HS có thể cân bằng một số phản ứng oxi hóa khử liên quan đến những bài học về sau như: SO2, H2SO4, HNO3…
2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm:
Qua các năm giảng dạy cho thấy hầu hết học sinh đặc biệt là học sinh trung bình và yếu rất “sợ” cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Để cân bằng phản ứng oxi hóa khử học sinh mất nhiều thời gian và không chính xác Qua các bài kiểm tra 1 tiết số 1 trong các năm học hầu hết khi học sinh cân bằng đúng phản ứng sẽ làm nhanh và chính xác các bài toán liên quan
2.3 Biện pháp để giải quyết vấn đề:
2.3.1 Vấn đề 1: Xác định số oxi hoá của các nguyên tố có sự thay đổi số oxi hóa.
Đây là một mắt xích quan trọng làm cơ sở để viết các bán phương trình nhường, nhận electron một cách đúng đắn nhất Từ việc xác định đúng số oxi hóa của các nguyên tố trước và sau phản ứng, HS xác định được đó có phải là phản ứng oxi hóa khử không để vận dụng phương pháp thăng bằng electron vào cân bằng phản ứng
Để thực hiện tốt việc này tôi thực hiện từng bước một theo trình tự đã có trong sách giáo khoa
* Quy tắc 1: Số oxi hoá của đơn chất bằng 0.
Ví dụ : Xác định số oxi hoá của các nguyên tố trong các đơn chất sau: O2, Fe,
Cu, Al, N2, S, H2
Theo quy tắc, số OXH của các nguyên tố O, Fe, Cu, Al, N, S, H trong các đơn chất trên đều bằng không
* Quy tắc 2: Trong hầu hết hợp chất số oxi hoá của oxi luôn bằng -2 và của
hiđro bằng +1
VD: Trong các hợp chất như H2O, HNO3, H2SO4 số OXH của nguyên tố O bằng 2 và H bằng 1
* Quy tắc 3: Trong ion đơn nguyên tử, số oxi hóa của nguyên tố bằng điện tích
của ion đó
VD: Xác định số oxi hoá của các nguyên tố trong các ion trong các trường hợp sau: Na+, Al3+, Fe2+, K+, Cr3+, Fe3+, Zn2+, S2-, O2- Cl-
GVHD: Số oxi hóa của các nguyên tố Na, Al, Fe, K, Cr, Fe, Zn, S, O, Cl trong các ion trên lần lượt là: +1, +3, +2, +1, +3, +3, +2, -2, -2, -1
* Quy tắc 4: Tổng số oxi hoá trong một phân tử bằng không và trong ion đa
nguyên tử bằng điện tích của ion đấy
Ví dụ : - Xác định số oxi hoá (x) của Photpho trong phân tử: 13 24
x
H P O
Ta có : 3(+1) + 1(x)+ 4(-2) = 0 giải ra x = +5
Trang 7- Xác định số oxi hoá (y) của Nitơ trong ion NO3-: 23
y
N O
Ta có : 1(y) + 3(-2) = -1 giải ra y = +5
- Xác định số oxi hoá (a) của Lưu huỳnh trong ion SO42- :
2 2 4
a
S O
Ta có : 1(a) + 4(-2) = -2 giải ra a = +6
- Xác định số oxi hoá (b) của N trong phân tử: NO2 :
2 2
b
N O
Ta có : 1(b)+ 2(-2) = 0 giải ra b = +4
Giáo viên rèn học sinh cách tính số oxi hóa của các nguyên tố trong một số hợp chất : KMnO4, KClO3, H2SO4, HNO3, NO, NO2, N2O, SO2, H2S
2.3.2 Vấn đề 2: Viết quá trình nhường nhận e, cân bằng mỗi quá trình.
+ Dấu "+e" đặt bên có số oxi hoá lớn
+ Số e = số oxi hoá lớn - số oxi hoá bé
+ Nhân cả quá trình với chỉ số của nguyên tố thay đổi số oxi hoá nếu chỉ số khác 1 (với các đơn chất có thể chấp nhận giữ nguyên chỉ số)
VD1: Fe H N O0 5 3 Fe3(NO )3 3N O4 2H O2
Trong sơ đồ phản ứng trên:
+ Fe có số OXH từ 0 tăng lên +3: nên viết cộng e ở phía Fe có số OXH lớn hơn
là +3 và số e cộng bằng: 3-0 = 3:
Fe0 Fe3 3e
(Quá trình nhường e) + N có số OXH từ +5 giảm xuống +4: nên viết cộng e ở phía N có số OXH lớn hơn là +5 và số e cộng bằng: 5 - 4 = 1:
N5 1e N4
(Quá trình nhận e) VD2: P O0 02 P O5225
- P có số OXH từ 0 tăng lên +5: nên viết cộng e ở phía P có số OXH lớn hơn là +5 và số e cộng bằng: 5-0 = 5:
P o P55e (Quá trình nhường e)
- O có số OXH từ 0 giảm xuống -2: nên viết cộng e ở phía O có số OXH lớn hơn
là 0 và số e cộng bằng: 0 - (-2) = 2, sau đó nhân cả quá trình với 2 vì chỉ số của
O là 2:
O022.2e 2O2 (Quá trình nhận e)
2.3.3 Vấn đề 3: Lập phương trình hoá học của phản ứng oxi hoá - khử bằng phương pháp thăng bằng electron.
Ở đây để giúp học sinh làm quen và cảm thấy đơn giản tôi lựa chọn một số phản ứng đơn giản, quen thuộc Sau khi HS cân bằng thành thạo một số phản ứng đơn giản, tôi sẽ hướng dẫn HS cân bằng các phản ứng đó một cách nhanh hơn để không mất thời gian viết các bước nhường nhận e Từ đó HS sẽ cảm thấy đơn giản hơn trong việc cân bằng phản ứng oxi hóa khử Đây chính là mục đích chính của đề tài này
Ví dụ 1: Cân bằng phản ứng theo sơ đồ: P O 2 P O2 5
Bước 1: Xác định số oxi hoá của các nguyên tố trước và sau phản ứng
Trang 85
o
P P e
2 4 2
O e O
2
P O P O
- Số oxi hoá của P tăng từ 0 lên +5: P là chất khử
- Số oxi hoá của O giảm từ 0 xuống -2 : O2 là chất oxi hoá
Bước 2: Viết quá trình nhường, nhận e:
- P có số OXH từ 0 tăng lên +5: nhường 5e, nên viết cộng e ở phía P có số OXH +5:
(Quá trình nhường e)
- O có số OXH từ 0 giảm xuống -2: hai nguyên tử O nên nhận 4e, viết cộng e ở phía O có số OXH 0:
(Quá trình nhận e) Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất nhường, nhận electron
Căn cứ vào quá trình nhường nhận e ở trên ta thấy: Số e nhường là 5, số e nhận
là 4 BCNN là 20 Lấy 20 chia 5 được 4,nhân 4 vào quá trình nhường e Lấy 20 chia 4 được 5, nhân 5 vào quá trình nhận e
Bước 4: Đưa hệ số vào phương trình và kiểm tra
Đặt 4 vào P, 5 vào O2 và 2 vào P2O5 Ta được ptpư:
2 2 5
4P5O 2P O
Sau đó tôi sẽ hướng dẫn HS cân bằng nhanh.
VD: Ở sơ đồ phản ứng trên: 0 0 52 25
2
P O P O
+ P có số OXH từ 0 tăng lên +5: nhường 5e, đặt 5 xuống phía dưới P
+ O có số OXH từ 0 giảm xuống -2: hai nguyên tử O nên số e nhận là 4, đặt 4 xuống phía dưới O2
Sau đó nhân chéo số e nhường và nhận lên hai chất (nhân 5 lên O2, nhân 4 lên P)
và cân bằng các chất còn lại (thêm 2 vào P2O5
Ta được ptpư: 40P5O02 2P O5 2 25
Từ đây HS sẽ thấy việc cân bằng phản ứng sẽ trở nên nhanh hơn và dễ hơn
Ví dụ 2: Cân bằng phản ứng theo sơ đồ pư: Fe2O3 + CO Fe + CO2
Bước 1: Xác định số oxi hoá của các nguyên tố trước và sau phản ứng
Fe O C O Fe C O
5 4
Trang 92 4
2
C C e
3
Fe e Fe
- Số oxi hoá của C tăng từ +2 đến +4: CO là chất khử
- Số oxi hoá của Fe giảm từ +3 xuống 0 : Fe2O3 là chất oxi hoá
Bước 2: Viết quá trình nhường, nhận e:
+ C có số OXH từ +2 tăng lên +4: nhường 2e, nên viết cộng e ở phía C có số OXH +4:
C2 C4 2e
(Quá trình nhường e) + Fe có số OXH từ +3 giảm xuống 0: nhận 3e, nên viết cộng e ở phía Fe có số OXH +3:
Fe3 3e Fe0
(Quá trình nhận e) Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất nhường, nhận electron
Căn cứ vào quá trình nhường nhận e ở trên ta thấy: Số e nhường là 2, số e nhận
là 3 BCNN là 6 Lấy 6 chia 2 được 3, nhân 3 vào quá trình nhường e Lấy 6 chia 3 được 2, nhân 2 vào quá trình nhận e
Bước 4: Đưa hệ số vào phương trình và kiểm tra
Đặt 3 vào CO, 3 vào CO2, 2 vào Fe Ta được ptpư:
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
Hướng dẫn HS cân bằng nhanh:
+ C có số OXH từ +2 tăng lên +4: nhường 2e, nên đặt 2 xuống phia dưới CO2
+ Fe có số OXH từ +3 giảm xuống 0: nhận 3e, nên đặt 3 xuống phía dưới Fe Sau đó nhân chéo số e nhường và nhận lên hai chất (nhân 2 lên Fe và 3 lên CO2) rồi cân bằng các chất còn lại (thêm 3 vào CO)
Ta được ptpư: Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
Ví dụ 3: Hoàn thành phương trình phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng
electron: Al + HNO3 Al(NO3)3 + NO2 + H2O
Bước 1: Xác định số oxi hoá của các nguyên tố trước và sau phản ứng
0 5 3 3 4 2 2
3
3
Al H N O Al NO N O H O
- Số oxi hoá của Al tăng từ 0 đến +3: Al là chất khử
- Số oxi hoá của N giảm từ + 5 đến +4 : HNO3 là chất oxi hoá
Bước 2: Viết quá trình nhường, nhận e:
3 2 0 4
Fe O C O Fe C O
3 2
Trang 10+ Al có số OXH từ 0 tăng lên +3: nhường 3e, viết cộng e ở phía Al có số OXH +3: Al0 Al3 3e
(Quá trình nhường e) + N có số OXH từ +5 giảm xuống +4: nhận 1e, viết cộng e ở phía N có số OXH +5: N51e N4 (Quá trình nhận e)
Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất nhường, nhận electron
Căn cứ vào quá trình nhường nhận e ở trên ta thấy: Số e nhường là 3, số e nhận
là 1 BCNN là 3 Lấy 3 chia 3 được 1,nhân 1 vào quá trình nhường e Lấy 3 chia
1 được 3, nhân 3 vào quá trình nhận e
(Quá trình nhường e)
(Quá trình nhận e)
Bước 4: Đưa hệ số vào phương trình và kiểm tra
Ta đặt hệ số cho Al và NO2 trước Hệ số của Al là l Hệ số cho NO2 là 3 Sau đó đặt hệ số cho HNO3 bằng cách đếm tổng số nguyên tử N ở sau phản ứng là 6 Vì vậy đặt hệ số ở HNO3 là 6 Hệ số ở H2O là 3 Ta được PTPƯ:
Al + 6HNO3 Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
Hướng dẫn HS cân bằng nhanh:
+ Al có số OXH từ 0 tăng lên +3: nhường 3e, đặt 3 xuống phía dưới Al
+ N có số OXH từ +5 giảm xuống +4: nhận 1e, đặt 1 xuống phía dưới NO2 Sau đó nhân chéo số e nhường và nhận lên hai chất (nhân 3 lên NO2 và 1 lên Al) rồi cân bằng các chất còn lại như đã cân bằng ở trên
Ta được PTPƯ: Al + 6HNO3 Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
Ví dụ 4: Hoàn thành phương trình phản ứng sau theo pp thăng bằng electron:
Cu + HNO3 Cu(NO3)2 + NO + H2O Bước 1: Xác định số oxi hoá của các nguyên tố trước và sau phản ứng
2
- Số oxi hoá của Cu tăng từ 0 đến +2: Cu là chất khử
- Số oxi hoá của N giảm từ + 5 xuống +2 : HNO3 là chất oxi hoá
Bước 2: Viết quá trình nhường, nhận e:
+ Cu có số OXH từ 0 tăng lên +2: nhường 2e, viết cộng e ở phía Cu có số OXH +2: 0 2
2
Cu Cu e (Quá trình nhường e)
3 1
0 3
3
Al Al e
1
N e N
1 3