ử dụng bài tập để củng cố, rèn luyện kỹ năng, mở rộng và hình thành quy luật phản ứng của ion NO3 với kim loại phụ thuộc vào môi trường

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT LANG CHÁNH SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÊN ĐỀ TÀI: SỬ DỤNG BÀI TẬP ĐỂ CỦNG CỐ, RÈN LUYỆN KỸ NĂNG, MỞ RỘNG VÀ HÌNH THÀNH QUY LUẬT PHẢN ỨNG CỦA ION NO3VỚI KIM LOẠI PHỤ THUỘC VÀO MÔI TRƯỜNG (Chương 2: Nitơ-Photpho SGK Hóa học 11, Chương trình bản) Người thực hiện: Lê Thị Hồng Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực: Hóa học THANH HỐ NĂM 2018 MỤC LỤC Mục 1.1 1.2 1.3 1.4 2.1 2.2 2.3 2.4 Nội dung Bìa Mở đầu Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Nội dung Cơ sở lí luận Thực trạng trước áp dụng SKKN Các giải pháp sử dụng để giải vân đề Hiệu SKKN Kết luận, kiến nghị Tài liệu tham khảo Trang 2 2 3 5 10 11 MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Ở công đoạn q trình dạy học sử dụng tập Khi dạy học dùng tập để vào bài, để tạo tình có vấn đề, để chuyển tiếp từ phần sang phần kia, để củng cố bài, để hướng dẫn học sinh học nhà Khi ôn tập, củng cố, luyện tập kiểm tra, đánh giá thiết phải dùng tập Sử dụng tập để luyện tập biện pháp quan trọng để nâng cao chất lượng dạy học Bài tập hóa học có ý nghĩa, tác dụng to lớn nhiều mặt Nó làm xác hóa khái niệm hóa học Củng cố, đào sâu mở rộng kiến thức cách sinh động, phong phú, hấp dẫn Chỉ vận dụng kiến thức vào việc giải tập, học sinh nắm kiến thức cách sâu sắc ôn tập, học sinh buồn chán yêu cầu em nhắc lại kiến thức Thực tế cho thấy học sinh thích giải tập ôn tập Đối với kiến thức phản ứng ion NO3- dừng lại mức độ lý thuyết mà không luyện tập, củng cố thêm tập cho em khó để em làm tập sau Đặc biệt việc hình thành quy luật phản ứng ion NO3- với kim loại phụ thuộc vào môi trường giúp em dễ hình dung để áp dụng vào làm tập Chính lý cần thiết nên tơi chọn đề tài "Sử dụng tập để củng cố, rèn luyện kỹ năng, mở rộng hình thành quy luật phản ứng ion NO 3- với kim loại phụ thuộc vào môi trường (chương 2: Nitơ - Photpho SGK Hóa học 11, chương trình bản)" 1.2 Mục đích nghiên cứu Tơi nghiên cứu đề tài nhằm giúp học sinh hình thành quy luật phản ứng, hiểu rõ chất phương pháp làm dạng tập này, từ em vận dụng thành thạo vào làm tập Chỉ học sinh vận dụng kiến thức vào việc giải tập, học sinh nắm kiến thức Thơng qua qua giáo viên nắm bắt xem học sinh tiếp thu kiến thức đến đâu để có phương pháp thay đổi cho phù hợp 1.3 Đối tượng nghiên cứu Trong đề tài nghiên cứu phản ứng ion NO 3- với kim loại môi trường khác Ở chủ yếu đưa tập kim loại Al, Fe, Cu phản ứng với ion NO3- môi trường axit 1.4 Phương Pháp nghiên cứu Để thực nghiệm sư phạm tổ chức giảng dạy, soạn giáo án lên lớp học theo phân phối chương trình Đặc biệt tơi sử dụng tiết luyện tập ôn tập vào buổi chiều Sau nghiên cứu xây dựng sở lý thuyết cho học sinh vận dụng lý thuyết vào làm tập củng cố Trong q trình kiểm tra đánh giá tơi ln khen ngợi, động viên, cho điểm học sinh làm tốt để em có tinh thần tích cực học tập NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận SKKN 2.1.1 Sử dụng tập để củng cố, mở rộng hình thành quy luật phản ứng ion NO3- với kim loại Đối với dạng tập việc hình thành quy luật cho HS cần thiết Từ quy luật HS dễ dàng áp dụng vào việc giải tập - Đặt vấn đề: Ta biết, HNO3 có tính oxi hóa mạnh ngun tử nito có độ âm điện lớn có số oxi hóa cao (+5) Vậy muối nitrat hay cụ thể ion NO 3- có tính oxi hóa mạnh khơng? - Nêu tình có vấn đề: Cu + HCl không tác dụng (do Cu đứng sau H) Cu + NaNO3 không tác dụng (do Cu đứng sau Na) → GV đưa kết luận: Trong môi trường trung tính, NO 3- khơng có khả oxi hóa Nhưng: Cu + NaNO3 + HCl Có tác dụng? - Gv hướng dẫn HS tự lực giải vấn đề: + Viết phương trình hóa học dạng phân tử ion thu gọn cho Cu tác dụng với dd HNO3 loãng (HS học): 3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O (1) + 3Cu + 2H + 8NO3 3Cu2+ + 2NO + 4H2O (2) + Viết ion trường hợp: Cu + NaNO3 + HCl Cu + NaNO3 + HCl Cu + Na+ + NO3- + H+ + Cl→ Như có đủ ion (2) nghĩa có phương trình ion thu gọn (2) Vậy phải xảy phản ứng: 3Cu + 2NaNO3 + 8HCl 3CuCl2 + 2NaCl + 2NO + 4H2O - GV đưa kết luận: Trong môi trường axit, NO 3- có khả oxi hóa HNO3 Khả phản ứng NO3- biểu thị sơ đồ sau: Mơi trường trung tính NO3- Mơi trường axit Mơi trường kiềm mạnh, dư Khơng có khả oxi hóa Có khả oxi hóa HNO3 Bị Al Zn khử đến NH3 VD: Xác định dd muối A B biết: A + B → Không tác dụng Cu + A → Không tác dụng Cu + B → Không tác dụng Cu + A + B → Có tác dụng Sau em cung cấp lý thuyết trên, HS suy muối phải có muối nitrat muối axit có khả phân ly H + , phải muối axit axit mạnh H 2SO4 Chọn: A: NaNO3 B: NaHSO4 Đến HS dễ dàng viết đươc phương trình phản ứng biết phương trình ion thu gọn phản ứng 3Cu + 2NaNO3 + 8NaHSO4 → 3CuSO4 + 5Na2SO4 + 2NO + 4H2O 2.1.1 Sử dụng tập để củng cố, rèn luyện kỹ giải tập phản ứng ion NO3- với kim loại Muốn hình thành kỹ năng, giải tập mà phải giải số tập dạng Nếu tập hoàn toàn giống (chỉ khác số liệu) gây nhàm chán, học sinh giỏi Do cần phải bổ sung chi tiết mới, vừa có tác dụng mở rộng, đào sâu kiến thức vừa gây hứng thú cho học sinh Giáo viên đưa phương pháp chung để giải dạng tập này: Phương pháp chung để giải loại tốn phải viết phương trình dạng ion có tham gia ion NO3- Sau so sánh số mol kim loại M với tổng số mol H+ tổng số mol NO3- để xem chất hay ion phản ứng hết, tính toán số mol chất phản ứng hết VD: So sánh thể tích khí NO (duy nhất) thí nghiệm (đo điều kiện nhiệt độ áp suất): - TN 1: Cho 3,84g Cu tác dụng hết với 80ml dd HNO3 1M - TN 2: Cho 3,84g Cu tác dụng hết với 80ml dd hỗn hợp chứa HNO 1M HCl 1M Giải: 3,84 nH  0, 08mol nNO   0,08mol =0,06mol - TN 1: n = Cu 64 Viết phương trình dạng ion:  3Cu  NO3  8H  � 3Cu 2  NO  H 2O Ban đầu: 0,06 0,08 0,08 Phản ứng: 0,03 0,02 0,08 (hết) Còn dư: 0,03 0,06 - TN 2: 3,84 nH  0,16mol n = =0,06mol Cu 64 Viết phương trình dạng ion:  0,02 n NO   0,08mol 3Cu  NO3  8H  � 3Cu 2  NO  H 2O Ban đầu: Phản ứng: 0,06 0,08 0,06 0,04 0,16 0,16 (hết) 0,04 Còn dư: 0,06 Ta thấy: số mol NO TN2 gấp đôi TN1 nên thể tích NO TN2 gấp đơi TN1 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng SKKN Trước áp dụng SKKN, việc truyền tải kiến thức định hướng cho học sinh cách làm dạng tập khó Vì học sinh chưa hình thành quy luật phản ứng chưa có phương pháp để giải dạng tập nên gặp lúng túng cảm thấy khó khăn Kết khảo sát lớp 11A1 chưa tiến hành áp dụng đề tài vào giảng dạy: (tôi cho HS làm tập 1, 2, phần chưa cung cấp sở lý thuyết) Bài Số HS làm Tỉ lệ 3/29 10,34% 2/29 6,9% 1/29 3,45% Kết khảo sát cho thấy em chưa biết cách làm dạng tập Hầu em đơn viết phương trình phân tử để làm mà chưa biết ảnh hưởng củamôi trường H+ đến phản ứng 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải Sau cung cấp lý thuyết, phương pháp giải đưa tập để HS vận dụng làm Sau tập rút điểm cần ý cho HS Bài 1: So sánh thể tích khí NO (duy nhất) thí nghiệm (đo điều kiện nhiệt độ áp suất): - TN 1: Cho 6,4g Cu tác dụng hết với 120ml dd HNO3 1M (loãng) - TN 2: Cho 6,4g Cu tác dụng hết với 120ml dd hỗn hợp chứa HNO 1M H2SO4 0,5M (lỗng) Cơ cạn dd TN thu mol muối khan? Giải: Việc so sánh thể tích khí NO giống VD học sinh làm HS trung bình làm lại để hình thành kỹ năng, HS có tình - TN 1: 6, nH  0,12mol nNO   0,12mol n   0,1mol 64 Cu  Viết phương trình dạng ion: Từ pt ta thấy: chất theo H+ : n n n   → H+ hết, tính Cu H NO3_ 3Cu  NO3  H  � 3Cu 2  NO  H 2O Ban đầu: Phản ứng: Còn dư: - TN 2: 0,1 0,045 0,055 0,12 0,03 0,09 0,12 0,12 (hết) 6,  0,1mol 64 0,03  0,12mol NO  n n n   Viết phương trình dạng ion: Từ pt ta thấy: → H+ hết, tính nCu  n nH   0, 24mol Cu H NO3_ chất theo H+ : 3Cu  NO3  H  � 3Cu 2  NO  H 2O Ban đầu: Phản ứng: Còn dư: Ta thấy: 0,1 0,12 0,24 0,09 0,06 0,24 (hết) 0,09 0,06 0,01 0,06 n n NO ( ) NO (1)  0,06  Vậy thể tích khí NO TN2 gấp đơi TN1 0,03 Khi cô cạn dd thu được: 0,09 mol Cu2+, 0,06 mol NO3- Vậy có 0,03 mol Cu(NO3)2 0,06 mol CuSO4 Bài 2: Cho 1,92 gam đồng vào 100 ml dung dịch chứa đồng thời KNO 0,16M H2SO4 0,4M thấy sinh chất khí có tỉ khối so với H 15 ddA a) Viết phương trình ion thu gọn phản ứng tính thể tích khí sinh đktc b) Tính thể tích dung dịch NaOH 0,5M tối thiểu cần dùng để kết tủa toàn ion Cu2+ dung dịch A Giải: n  Cu n H SO4 1,92 n  0,1.0,16  0,016mol  0,03mol 64  0,1.0,  0,04mol � n  0,08mol KNO3 H Khí sản phẩm khử NO3- có phân tử khối 30 NO 3Cu  NO3  H  � 3Cu 2  NO  H 2O Ban đầu: 0,03 0,016 0,08 Phản ứng: 0,024 0,016(hết)0,064 0,024 0,016 Còn dư: 0,006 0,016 VNO = 0,016.22,4 = 0,3584 lít Do có H+ dư nên cho dd NaOH vào có phản ứng: H+ + OH- → H2O 0,016 0,016 Cu2+ + 2OH- → Cu(OH)2↓ 0,024  V NaOH 0,048 0,016  0,048  0,128lit 0,5 Thực tế cho thấy HS thường quên phản ứng trung hòa H + dư nên kết sai Ở chất tác dụng hết cho thay đổi nên HS cần phát chất tác dụng hết để tính chất khác theo Bài 3: Cho m gam bột Cu vào dd chứa 13,6g AgNO 3, khuấy kỹ Khi phản ứng xong thêm tiếp vào dd lượng H 2SO4 lỗng đun nóng đến phản ứng hồn toàn thu 9,28g bột kim loại, dd A khí NO Lượng NaOH cần thiết để tác dụng với chất A 13g Xác định m tính số mol H 2SO4 cho vào dd Giải: n  AgNO3 13,6  0,08mol 170 Cu  AgNO � Cu ( NO )  Ag � (1) 0,04 m Ag (1) 0,08(hết)  108.0,08  8,64 g 0,04 0,08 Khi phản ứng xong thêm H2SO4 vào, có mơi trường axit nên Cu dư sau (1) khử NO3- đến NO, phản ứng xong thu 9,28g kim loại có 8,64g Ag, nên Cu dư = 9,28 - 8,64 = 0,64g → NO3- phản ứng hết, H+ hết dư 3Cu  NO3  H  � 3Cu 2  NO  H 2O (2) 0,12 0,08 0,32 0,12 NaOH tác dụng với chất A (A gồm Cu 2+ : 0,04 + 0,12 = 0,16mol, có H+ dư): H+ dư + OH- → H2O (3) Cu2+ + 2OH- → Cu(OH)2↓ (4) 0,16 0,32 n NaOH  13  0,325mol  0,32 → có H+ dư n 40 H  ( du )  0,325  0,32  0,005mol Vậy: m = 64(0,04 + 0,12) + 0,64 = 10,88g n  0,32  0,005  0,325mol � n H H SO4  0,1625mol Bài 4: Cho hỗn hợp gồm 1,12 gam Fe 1,92gam Cu vào 400ml dd chứa hỗn hợp gồm NaNO3 0,2M H2SO4 0,5M Sau phản ứng xảy hồn tồn thu dd X khí NO (sản phẩm khử nhất) Cho V ml NaOH 1M vào dd X lượng kết tủa thu lớn Tính giá trị tối thiểu V Giải: nFe = 0,02 mol ; nCu = 0,03 mol 3 Fe � Fe  3e 2 Cu � Cu  2e → Σne cho = 0,02.3 + 0,03.2 = 0,12 mol nH+ = 0,4 mol ; n  0,08mol NO3  NO3  3e  H  � NO  H 2O Ban đầu: 0,08 Ta thấy: 0,12 0,4 0, 08 0,12 0,   → Kim loại phản ứng hết, H+ dư Dung dịch X gồm: H+ dư: 0,4 - 0,16 = 0,24mol NO3- = 0,08 - 0,04 = 0,04mol Fe3+ = 0,02mol Cu2+ = 0,03mol Cho NaOH vào X (để thu lượng kết tủa lớn NaOH phải vừa đủ): H+ dư + OH- → H2O 0,24 0,24 2+ Cu + 2OH- → Cu(OH)2↓ 0,03 0,06 3+ Fe + 3OH- → Fe(OH)3 ↓ 0,02 0,06 ∑nOH = 0,24 + 0,06 + 0,06 = 0,36mol → V = 0,36 lít Bài 5: Cho 50,82 gam hỗn hợp X gồm NaNO 3, Fe3O4, Fe(NO3)2 Mg tan hoàn toàn dd chứa 1,8mol KHSO loãng Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu dd Y chứa 275,42g muối sunfat trung hòa 6,272 lit (đktc) Z gồm khí có khí hóa nâu khơng khí Biết tỉ khối Z so với H2 11 Tìm % Mg hỗn hợp X Giải: Ta có: nZ = 0,28 mol khí là: NO: 0,2 mol H2: 0,08 mol Áp dụng ĐKBTKL: 50,82 + 1,8.136 = 275,42 + 0,28.2.11 + mH2O → mH2O = 14,04 → nH2O = 0,78mol Bảo toàn nguyên tố H: 1,8 = 0,08.2 + 0,78.2 + 4nNH4+ → nNH4+ = 0,02mol Bảo toàn e: 2nMg = 0,2.3 + 0,08.2 + 0,02.8 + 0,08.2 → nMg = 0,54mol X: %Mg = 25,5% Bài 6: Cho 2,88g Mg vào dd hỗn hợp chứa 0,2mol HCl 0,015 mol Cu(NO3)2 Khi phản ứng kết thúc thu dd có chất tan MgCl 2, thấy m1 gam hỗn hợp khí gồm H N2 m2 gam chất khơng tan Tính m1, m2 Giải: Ta có: nMg  0,12mol ; nH  0,2mol  n  0,015mol; n Cu 2 NO3  0,03mol Có phản ứng sau: Mg + 2H+ → Mg2+ + H2 a 2a a 5Mg  NO3  12 H  � 5Mg 2  N  H 2O 0,075 0,03(hết)0,18 0,015 Mg + Cu2+ → Mg2+ + Cu 0,015 0,015(hết) 0,015 Ta có: 2a + 0,18 = 0,2 → a = 0,01 m1 = 2.0,01 + 28.0,015 = 0,44g nMg(pư) = 0,01 + 0,075 + 0,015 = 0,1mol nMg(dư) = 0,12 - 0,1 = 0,02mol m2 = 64.0,015 + 24.0,02 = 1,44g Qua 5, HS thấy phản ứng kim loại khử NO 3- môi trường axit phụ thuộc vào độ hoạt động kim loại nồng độ ion NO 3- H+ Với kim loại mạnh Mg khử NO 3- đến N2, NH3 hay NH4+ (chứ đến NO) Bài 7: Dung dịch X gồm 0,02 mol Cu(NO3)2 và0,1 mol H2SO4 Khối lượng Fe tối đa phản ứng với dung dịch X (biết NO sản phẩm khử NO3 ) A 4,48 gam B 5,60 gam C 3,36 gam Giải: Fe max→ Fe phản ứng tạo thành Fe2+ 3Fe  NO3  8H  � 3Fe 2  NO  H 2O Ban đầu: 0,04 0,2 Phản ứng: 0,06 0,04(hết) 0,16 dư: 0,06 0,04 Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu 0,02 0,02 D 2,24 gam Fe + 2H+ → Fe2+ + H2 0,02 0,04 nFe = 0,06 + 0,02 + 0,02 = 0,1mol mFe = 0,1.56 = 5,6g Chon đáp án B 2.4 Hiệu SKKN thân đồng nghiệp Sau áp dụng đề tài thấy học sinh biết cách làm dạng tập này, mang lại hiệu cao, có tác dụng tạo niềm tin, kích thích hứng thú học tập HS Để xác định kết thân khảo sát sau: * Chuẩn bị cho khảo sát - Chọn lớp thực nghiệm (11A1) lớp đối chứng (11A2) - Sau tiết luyện tập, ôn tập lớp, kiểm tra tiết tiết ôn tập sau * Đánh giá kết Các để đánh giá kết thực nghiệm sư phạm - Các dấu hiệu bên + Thái độ học tập HS thể tập trung ý, tự giác thực nhiệm vụ học tập + Số lần học sinh xung phong kiểm tra đánh giá + Tính kiên trì + Kết kiểm tra - Các dấu hiệu bên + Sự tiến HS môn học + Khả phân tích, khả so sánh vấn đề + Khả vận dụng kiến thức đa học vào việc giải tập liên quan - Đánh giá khả HS: vào điểm số kiểm tra 1tiết * Kết thực nghiệm Kết Lớp Sĩ số Giỏi Khá TB Yếu, TN: 29 (17,2%) 20 (69,0%) (13,8%) 11A1 ĐC: 36 (5,6%) 16 (44,4%) 12 (33,3%) (16,7%) 11A2 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ Sử dụng tập để luyện tập biện pháp quan trọng để nâng cao chất lượng giảng dạy Chỉ học sinh vận dụng kiến thức vào việc giải tập học sinh nắm kiến thức thơng qua giáo viên nắm bắt mức độ hiểu học sinh Sau thời gian thực nhiệm vụ nghiên cứu đề ra, triển khai đề tài đạt kết sau đây: Trình bày rõ sở lí luận việc sử dụng tập để củng cố, rèn luyện kỹ giải tập phản ứng ion NO3- với kim loại phụ thuộc vào môi trường Trong trình dạy học, giáo viên người tổ chức, hướng dẫn hoạt động học tập, có tác dụng thúc đẩy phong trào học tập học sinh nhờ chất lượng học tập nâng cao Trên vài kinh nghiệm việc đưa tập để củng cố, rèn luyện kỹ cho học sinh phần muối nitrat Do thời gian hạn chế, nhiều nhận định mang tính chủ quan, q trình nghiên cứu soạn thảo khơng thể tránh khỏi thiếu sót, tơi mong nhận ý kiến đóng góp để đề tài hồn thiện XÁC NHẬN Thanh Hóa, ngày 20 tháng 05 năm 2018 CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác NGƯỜI THỰC HIỆN Lê Thị Hồng TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa hóa học 11 bản, Nguyễn Xuân Trường, Lê Mậu Quyền, Phạm Văn Hoan, Lê Chí Kiên, NXB Giáo dục, năm 2007 2 Sử dụng tập dạy học hóa học trường phổ thông, Nguyễn Xuân Trường, NXB Đại học sư phạm, 2006 Tham khảo tài liệu mạng internet  ... NO3- với kim loại phụ thuộc vào môi trường giúp em dễ hình dung để áp dụng vào làm tập Chính lý cần thiết nên tơi chọn đề tài "Sử dụng tập để củng cố, rèn luyện kỹ năng, mở rộng hình thành quy luật. .. 2.1.1 Sử dụng tập để củng cố, mở rộng hình thành quy luật phản ứng ion NO3- với kim loại Đối với dạng tập việc hình thành quy luật cho HS cần thiết Từ quy luật HS dễ dàng áp dụng vào việc giải tập. .. việc sử dụng tập để củng cố, rèn luyện kỹ giải tập phản ứng ion NO3- với kim loại phụ thuộc vào môi trường Trong trình dạy học, giáo viên người tổ chức, hướng dẫn hoạt động học tập, có tác dụng