sáng kiến KN môn Hoá học

Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng A- Đặt vấn đề: I- Cơ sở lý luận Trong công tác giảng dạy Hoá học, nhiệm vụ chính của giáo viên là truyền thụ kiến thức cơ bản cho học sinh, rèn luyện các kỹ năng, thao tác thực hành thí nghiệm, giúp học sinh nắm vững đợc kiến thức sách giáo khoa. Song bên cạnh đó, một nhiệm vụ không kém phần quan trọng là đào tạo và bồi dỡng nhân tài cho đất nớc. Nhiệm vụ đó đợc cụ thể hoá bằng các kỳ thi học sinh giỏi các cấp hàng năm. Cấu trúc đề thi học sinh giỏi chủ yếu là câu hỏi và bài tập nâng cao, nhằm chọn đúng đối tợng học sinh khá giỏi. Trong Hoá học cơ sở lợng kiến thức mang tính bao quát, tổng thể của chơng trình Hoá học phổ thông nên bài tập nâng cao có thể phát triển ở nhiều dạng. Trong số đó, một dạng bài tập mà ta thờng xuyên gặp trong cấu trúc đề thi học sinh giỏi Huyện, Tỉnh là: Xác định công thức hoá học của chất. Cụ thể trong các đề thi HSG những năm gần đây năm nào cũng có dạng bài tập này. Đây là dạng bài tập khó luôn làm vớng mắc học sinh, bởi vậy để các em tháo gỡ đợc vớng mắc này, trong quá trình dạy bồi dỡng tôi đã tìm hiểu, nghiên cứu đa ra ph- ơng pháp giải. Cách thức khai thác suy luận lô gíc để loại trừ các trờng hợp và chọn đợc tên chất. Theo tôi, có thể phân chia dạng này thành hai dạng bài tập nhỏ nh sau: 1- Xác định chất dựa vào thành phần định tính. 2- Xác định chất dựa vào thành phần định lợng. ở đây tôi chỉ xin trình bày cụ thể hoá dạng bài tập xác định chất dựa vào sự phân tích định lợng II-cơ sở thực tiền - Qua quá trình nghiên cứu đã giúp tôi hoàn thiện hơn về công tác bồi dỡng học sinh giỏi. - Đối với học sinh: Giúp các em biết phân chia đề ra từng dạng nhỏ và định h- ớng đợc phơng pháp giải loại bài tập này. Trớc tình hình chung hiện nay. Việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất và đời sống ngày nay càng phát triển mạnh và mở rộng. Do đó việc cải thiện các trang thiết bị, dụng cụ máy móc. Việc đa công nghệ tiên tiến vào mọi lĩnh vực nhằm phát triển kinh tế, bảo vệ an ninh quốc phòng là rất cần thiết. Để đạt đợc mục tiêu đó thì mỗi quốc gia phải định hớng đào tạo nhân tài từ trong trờng học theo các chuyên ngành khác nhau. Chuyên ngành hoá học là một trong những chuyên ngành có nhiều ứng dụng trong thực tiễn cuộc sống. Nó phục vụ cho nhiều chuyên ngành khác phát triển. Vì vậy một việc rất cần thiết là ngay từ cấp cơ sở trong Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng hệ thống trờng học phổ thông nên hình thành và đào tạo khối mũi nhọn bộ môn hoá học. B Giải quyết vấn đề I- Tình hình thực tiễn. Mặc dù vậy trong bộ môn Hoá học nói riêng, khi giải đề thi học sinh giỏi các em vẫn còn nhiều vớng mắc. Đặc biệt là khi gặp bài tập dạng xác định chất dựa vào sự phân tích thành phần định lợng. Cụ thể khảo sát về chất lợng làm bài dạng này khi cha áp dụng đề tài này vào giảng dạy nh sau: Cách giải khoa học và đúng kết quả giải không khoa học nh- ng đúng kết quả Không giải đợc và giải sai Số lợng 0 6 24 Tỷlệ % 0% 20% 80% ii. Nguyên nhân : Nguyên nhân dẫn đến thực tiễn đó. Một số nguyên nhân cơ bản là: - Đây là dạng bài tập khó không có cách giải mẫu mực. - Khả năng t duy suy luận lô gíc của học sinh còn cha cao, ỉ lại - Việc nắm kiến thức cơ bản của học sinh còn cha chắc chắn. - Kỹ năng giải bài tập dạng này cha cao. - Đây là dạng bài tập ít thấy trong quá trình học ở SGK nên đều mới với giáo viên và HS. III. Giải pháp khắc phục: Kỹ năng đợc hình thành là do rèn luyện, vậy rèn luyện học sinh ở dạng bài tập này là nh thế nào? Theo tôi nên phân chia nhỏ dạng để học sinh dễ tiếp cận nắm đợc cách giải cụ thể. Dạng này tôi chia làm hai dạng nhỏ nh sau: a) Dựa vào thành phần định lợng để xác định các chất trên chuỗi phản ứng chữ cái. b) Phân tích định lợng, dựa vào phản ứng hóa học để xác định một (hoặc vài chất trong hỗn hợp). ở mỗi dạng đều giới thiệu những bớc cơ bản để học sinh định hớng giải. * Yêu cầu: + Nắm vững tính chất lý hoá của các chất đã học + Nắm chắc cách giải bài tập cơ bản + Chịu khó t duy lô gíc - sáng tạo khi giải. Vận dụng linh hoạt nhiều phơng pháp. 2 (kiềm) Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng * Lu ý: Các ví dụ đều lấy trong các đề luyện thi học sinh giỏi. 1- Dạng bài tập dựa vào thành phần định lợng để xác định các chất trên chuỗi phản ánh chữ cái. Một số ví dụ cụ thể. Bài tập 1: Khi nung nóng một lợng cân của một chất rắn A tạo ra 0,6 g chất rắn B và khí C. Sản phẩm B của sự phân huỷ đợc mang hoà tan hoàn toàn vào nớc tạo ra dung dịch chứa 0,96g chất G d. Sản phẩm khí C cho đi qua dung dịch chất Đ d tạo ra 2,76g chất E. Khi cho tơng tác dung dịch nớc của chất này với chất G tạo ra chất A và Đ . Hãy cho biết các chất A, B, C, Đ, G, E là những chất nào.Viết phơng trình phản ứng tơng ứng. Hớng dẫn: (ở đây tôi không giải cụ thể mà chỉ hớng dẫn học sinh tìm tòi lời giải) - Giáo viên hớng dẫn cho học sinh phân tích đề, ví dụ: Nhiệt phân chất A B ( rắn) .+ C ( khí), thì A thuộc loại hợp chất nào? (A phải là muối bị phân huỷ) Hơn nữa B + H 2 O d 2 G, suy ra (B là oxit bazơ và C là một oxit axit) B là oxit của nhóm kim loại nào ? ( B phải là oxit của kim loại kiềm hoặc kiềm thổ, vì các bazơ khác không tan), d 2 G thuộc loại hợp chất nào? (kiềm) - Lập sơ đồ định lợng: A o t 0,6 g oxit bazơ + oxit axit C +H 2 O +d 2 Đ (d) 0,96g d 2 chất G 2,76 g d 2 chất E A + Đ - Vì B có 2 khả năng nên phân chia trờng hợp. * Trờng hợp 1: B là oxit của kim loại kiềm + Ký hiệu B là: M 2 O + Viết phơng trình: ( M 2 O + H 2 O = 2MOB ) (*) 3 Cách giải: - Dựa vào dữ kiện đề cho, ( đặc biệt lu ý đến tỉ lệ về lợng) để lập ra sơ đồ mối quan hệ giữa các chất, tính toán định lợng liên quan. - Phân chia trờng hợp ( kết hợp với phân tích định tính) để loại trừ các hợp chất có liên quan, tìm ra tên các chất. - Viết phơng trình biểu diễn mối quan hệ các chất. OM n 2 = OH n 2 = mol02,0 18 6,096,0 = OM M 2 = 30 02,0 6,0 = M = 7 Liti Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng + Suy nghĩ gì về lợng của B và G? (tìm đợc lợng nớc) + lập tỷ lệ số mol theo lợng nớc? (theo phản ứng (*)) 1 mol M 2 O 1 mol H 2 O + Từ số mol, khối lợng B, tìm ra M? * Trờng hợp 2: B là oxit của kiềm thổ Ký hiệu: MO - Thực hiện tơng tự trờng hợp 1 M = 14 (loại) Vậy A là muối của Li, nhng A thoã mãn những muối nào? ( A có thể là Li 2 CO 3 hoặc Li 2 SO 3 , vì các muối còn lại của Li không phân huỷ) Suy ra các chất B, C, G ? + Dung dịch Đ tác dụng đợc vơí CO 2 hoặc (SO 2 ) thì Đ là những chất nào? + Xét các trờng hợp của Đ và của C Gồm các trờng hợp sau: Gọi M là nguyên tố kim loại trong dung dịch Đ, có hoá trị n) 1) M(OH) n + CO 2 2) M(OH) n +SO 2 3) M 2 (CO 3 ) n + CO 2 + H 2 O 4) M 2 (SO 3 ) n + SO 2 + H 2 O khi xét các trờng hợp trên, dựa vào lợng của C và Đ Suy ra khối lợng mol của kim loại M. + Ví dụ xét trờng hợp 1. 2 M(OH) n + nCO 2 M 2 (CO 3 ) n + nH 2 O Số mol CO 2 là 0,02 mol Suy ra n COM n )( 3 2 = )( 02,0 mol n Ta có: M = m : n 2M + 60n = 138 02,0 76,2 = M = 69 - 30n * n = 2,3 đều loại + Các trờng hợp còn lại xét tơng tự, kết quả đều không phù hợp suy ra Đ là KOH , E là K 2 CO 3 . 4 (B là Li 2 O có n = 0,02mol , C là CO 2 hoặc SO 2 có n = 0,02 mol n A = 0,02 mol Đ là kiềm hoặc muối ( = CO 3 ; = SO 3 tan) n = 1 M = 39 Kaly Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng + Các phản ứng xảy ra là: Li 2 CO 3 o t Li 2 O + CO 2 (1) Li 2 O + H 2 O LiOH (2) CO 2 + 2KOH K 2 CO 3 + H 2 O (3) K 2 CO 3 + 2 LiOH Li 2 CO 3 + 2KOH (4) Vì Li 2 CO 3 ít tan hơn K 2 CO 3 nên phản ứng (4) xảy ra Bài tập 2: Ba nguyên tố A, B, X thuộc cùng 1 nhóm các nguyên tố của hệ thống tuần hoàn, tổng số thứ tự của 2 nguyên tố đầu và cuối trong bảng hệ thống tuần hoàn là 76. Muối của axit Nitric đợc tạo thành từ các nguyên tố đó, thờng sử dụng để nhuộm màu lửa của pháo bông, pháo hoa thành màu đỏ và dung dịch của nó có môi trờng trung tính. Xác định các nguyên tố A,B, X và vị trí của nó trong bảng hệ thống tuần hoàn. Hớng dẫn: - Khi giải học sinh cần phải chú ý đến các đặc tính nh: màu lửa, môi trờng trung tính, tổng số thứ tự trong bảng hệ thống tuần hoàn + Muối ( - NO 3 ) của A, B, X có môi trờng trung tính thì A,B,X phải thuộc loại nào? - Số thứ tự (STT) STT ( A) + STT(X) = 76 Suy ra điều gì? - Màu ngọn lửa đỏ, đó là hợp chất của nguyên tố nào? - Từ đó sẽ xảy ra các cặp nào? ( Lu ý: STT A + STT X = 76) + Vì gốc - NO 3 là gốc axit mạnh nên A, B, X phải là những kim loại mạnh suy ra A, B, X chỉ có thể là kim loại kiềm hoặc kim loại kiềm thổ - vì các nhóm còn lại không có đủ 3 kim loại đều mạnh. + STT (A) + STT(X) = 76 suy ra STT của các kim loại < 76 + Màu lửa đỏ để nhuộm pháo bông là Stronti(Sr) = 38 + trong nhóm II A chỉ có STT ( Ca) + STT ( Ba) = 20 + 56 = 76 Vật A là Ca, B là Sr, X là Ba 2- Dạng bài tập xác định công thức phân tử của một chất dựa vào sự phân tích định lợng. 5 Cách giải: - B 1 : Lập công thức tổng quát dạng A x B y C z - B 2 : Dựa vào các dữ kiện ( chủ yếu đến các thành phần định tính của đề, biện luận để xác định dạng của hợp chất cần tìm.) - B 3 : Dựa vào thành phần định lợng, biện luận, chia trờng hợp để loại trừ các hợp chất có liên quan. - B 4 : Dựa vào tỷ lệ về lợng để lập ra công thức cần tìm. * Chú ý: Trên đây chỉ là 4 bớc cơ bản đợc đúc rút từ kinh nghiệm thực tế khi giải đề thi , trong khi làm cần phải linh hoạt để khai thác các dữ kiện và kết hợp nhiều phơng pháp mang tính sáng tạo để giải. Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng Bài toán1: Hợp chất đợc tạo thành bởi 3 nguyên tố có khối lợng 10,8g, ngời ta xử lý cẩn thận bằng Cl 2 . Khi đó thu đợc hỗn hợp 2 Clorua và hydroclorua mà từ đó có thể điều chế đợc 400 g dung dịch HCl 7,3%. Khối lợng tổng của clorua tạo thành là 38,4g. Xác định công thức của hợp chất đầu. Nếu biết một trong các nguyên tố có phần khối lợng trong hợp chất đều là 42,6%, còn trong clorua của nguyên tố đó 39,3%. Giải: - Khi xử lý hợp chất bằng Cl 2 tạo ra HCl - hợp chất có nguyên tố H - Giả sử hợp chất có dạng A x B y H z - Ta có m HCl = 400 x 7,3% = 29,2(g) n HCL = 5,36 2,29 = 0,8(mol) n H = 0,8(mol) m H = 0,8 (g) Khối lợng của nguyên tố A và B là 10,8 - 0,8 = 10(g) Giả sử trong hợp chất đâù nguyên tố A chiếm 42,6 % ta có: )(6,4 100 6,42 8,10 gm m A A == Mặt khác, gọi công thức muối clorua của A là ACl n nM nM M A A A 98,22 100 3,39 5,35 == + + n = 1 M A = 23 A là Na + n = 2 M A = 46 (loại) + n = 3 M A = 69 (loại) + . + Các giá khác đều không thoã mãn. 6 Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng Vậy trong hợp chất đầu phải có Na. n A = n Na = 23 6,4 = 0,2 (mol) m NaCl = 0,2 x 58,5 = 11,7 (g) Suy ra m B = 10,8 - m Na - m H = 5,4 (g) Giả sử muối clorua của B có dạng BCl m ta có: khối lợng là:38,4 - 11,7 = 26,7(g) Trong đó 26,7 g muối có 5,4 g nguyên tố B 7,26 4,5 = mM mM M B B B 9 5,35 = + + m = 1 M B = 9 B là Beri ( Be) khi đó hợp chất có dạng: Na x Be y H z hợp chất này không tồn taị. + m = 2 M B = 18 (loại) + m = 3 M B = 27 B là Al khi đó hợp chất có dạng: Na x Al y H z . Số mol Al là: n Al = 27 4,5 = 0,2 (mol) Ta có: x : y : z = 0,2 : 0,2 : 0,8 = 1 : 1 : 4 Vậy Công thức hợp chất là: NaAlH 4 Các giá trị khác của m không thoã mãn. Bài toán 2 : Dùng 1,568 l H 2 phản ứng đủ với 4 g hỗn hợp hai oxit thu đợc m gam hai kim loại A và B. Cho m gam A và B ở trên vào dung dịch HCl d tạo ra 0,896l H 2 và còn 0,64g kim loại A hoá trị II. Cho A phản ứng hết với H 2 SO 4 đặc nóng thu đợc 0,224l SO 2 .Các thể tích khí đo ở đktc . a) Tìm m = ? b) Tìm công thức của hai oxit trên. Giải: a) + A có hoá trị II oxit là AO + B có hoá trị n oxit là B 2 O n + 2 H n = )(07,0 4,22 508,1 mol = Phản ứng: H 2 + AO A + H 2 O (1) nH 2 + B 2 O n 2B + nH 2 O (2) Theo (1) và (2) : OH n 2 = 2 H n OH m 2 = 0,07 . 18 = 1,26 (g) m (A, B) = 4 + 0,14 - 1,26 = 2,88 (g) 7 Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng b) A phản ứng với H 2 SO 4 A + 2H 2 SO 4 ASO 4 + 2H 2 O + SO 2 (3) Theo (3) ta có: n A = 2 SO n = 0,01 (mol) Suy ra M A = 64 01,0 64,0 = A là Cu và oxit của A là CuO Khối lợng B là: 2,28 - 0,64 = 2,24 (g) 2 H n sinh ra là: )(04,0 4,22 896,0 mol = - Phản ứng B với HCl là: B + nHCl BCl n + 2 2 H n (4) Theo (4) : n B = )( 08,0 mol n Suy ra: M B = n n 28 08,0 .4,22 = + n = 1: M B = 28 (loại) + n = 2: M B = 56 ( vậy B là Fe) + n = 3: M B = 84 ( loại) Vậy B là Fe. Trong muối clorua Fe có hóa trị II, nhng oxit có thể ở hoá trị khác.Do đó công thức oxit là : Fe x O y Khối lợng Fe x O y là 4 (g) - m CuO = 4 - 0,01 . 80 = 3,2(g) Phản ứng: Fe x O y + yH 2 o t xFe + yH 2 O (5) Số mol H 2 ở phản ứng (5) là: 0,07 - 0,01 = 0,06 (mol) Theo (5): n Fe x O y = mol y 06,0 56x + 16 y = 06,0 2,3 y 3,36 x = 2,24y x : y = 2 : 3 Công thức oxit sắt là: Fe 2 O 3 IV- Kết quả: Sau thời gian áp dụng đềt tài này vào giảng dạy tôi thấy chất lợng học sinh đợc nâng cao lên rõ rệt. Hiểu và giải thông thạo Biết cách giải nhng cha thành thạo Cha biết cách giải 8 Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng Số lợng 17 13 0 Tỷ lệ 57% 43% 0% Cụ thể trong năm học 2005 - 2006 chỉ có 3 em đạt học sinh giỏi cấp Huyện nhng năm nay 2006 - 2007 có đợc 6 em đạt học sinh giỏi cấp Huyện đạt100% C - Kết luận: Qua kết quả của việc áp dụng tài liệu này vào giảng dạy tôi thấy rằng muốn đạt đợc kết quả cao trong công tác bồi dỡng học sinh giỏi , trớc hết ngời thầy phải cần mẫn chịu khó,nhng mang tính sáng tạo trong việc hớng dẫn ôn tập cho học sinh . Về phía học sinh phải nắm vững kiến thức cơ bản , say xa với bộ môn. biết cách khai thác triệt để các dữ kiện của đề cho. Khi cha tìm đợc hớng giải cần đặt các câu hỏi trớc các dữ kiện để suy luận, không đợc chán nản. Dù cho cách em sống ở vùng nông thôn và học ở một trờng nghèo về cơ sở vật chất. Nhng những khám khá về hoá học mà cô trò tìm ra sẽ làm các em yêu môn học, yêu quê hơng đất nớc và có nhiều mơ ớc cho tơng lai sau này các em sẽ đợc học ở các khối khoa học tự nhiên, chắp cánh cho những ớc mơ hoài bão để trở thành những kĩ s, bác sĩ hoặc những ngời giáo viên đứng trên mục giảng và tôi mong rằng sáng kiến này sẽ giúp các em giải bài tập hoá học về lập công thức đơn giản và khoa học hơn. d - nhũng kiến nghị đề xuất: - Để có thể đạt đợc kết quả cao trong các kỳ thi học sinh giỏi Huyện và Tỉnh, theo tôi: các địa phơng cần có sự quan tâm hơn nữa để các trờng cơ sở có thể tạo ra những lớp mũi nhọn, tập hợp đợc nhiều học sinh khá, thuận lợi cho việc bồi dỡng chuyên môn. - Mong rằng tài liệu nhỏ này sẽ đợc đông đảo các bạn đồng nghiệp tham gia góp ý kiến để có thêm kinh nghiệm trong việc bồi dỡng học sinh. - Dạng lập công thức của chất dựa vào phân tích định tính sẽ đợc giới thiệu trong đề tài sáng kiến kinh nghiệm năm sau. Xin chân thành cảm ơn 9 . trờng học phổ thông nên hình thành và đào tạo khối mũi nhọn bộ môn hoá học. B Giải quyết vấn đề I- Tình hình thực tiễn. Mặc dù vậy trong bộ môn Hoá học. mục giảng và tôi mong rằng sáng kiến này sẽ giúp các em giải bài tập hoá học về lập công thức đơn giản và khoa học hơn. d - nhũng kiến nghị đề xuất: - Để