chuyên đề bồi DƯỠNG một số kỹ NĂNG BIỆN LUẬN tìm CÔNG THỨC hóa học

BỒI DƯỠNG MỘT SỐ KỸ NĂNG BIỆN LUẬN TÌM CƠNG THỨC HÓA HỌC PHẦN I ĐẶT VẤN ĐÊ A- LÝ DO CHỌN ĐÊ TÀI I- CƠ SỞ LÍ LUẬN Nghị Quốc hội khóa X kì họp thứ công tác đổi giáo dục phổ thông với mục tiêu xây dựng chương trình phương pháp giáo dục toàn diện cho hệ trẻ, đáp ứng yêu cầu phát triển nguồn nhân lực phục vụ cho việc cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, phù hợp với thực tiễn truyền thống Việt Nam, tiếp cận trình độ giáo dục nước khu vực giới Để thực tốt mục tiêu giáo dục người giáo viên cần phải có hiểu biết nắm bắt chắn thay đổi nội dung phương pháp giảng dạy yêu cầu đổi phương pháp Đó lấy học trò làm trung tâm, phát huy tính tích cực học sinh Học sinh tự tìm tòi kiến thức, vận dụng kiến thức học vào trình giải tập vào thực tế đời sống Trong cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi ngồi việc rèn luyện kỹ cho học sinh vấn đề quan trọng kiến thức người thầy Là giáo viên giảng dạy mơn hóa học đòi hỏi giáo viên phải có vốn kiến thức sâu rộng, phải biết phân loại dạng tập phát triên dạng tập dạng cao thành chuyên đề Qua giúp học sinh nắm kĩ kiến thức sâu vào dạng tập bản, tập nâng cao, hệ thống hóa chương trình học có tính sáng tạo học tập, việc giải tốn hóa học II- CƠ SỞ THỰC TẾ Dạy học hóa học trường đổi tích cực nhằm góp phần thực thắng lợi mục tiêu trường THCS Ngoài nhiệm vụ nâng cao chất lượng hiểu biết kiến thức vận dụng kỹ năng, nhà trường phải trọng tới công tác bồi dưỡng học sinh giỏi cấp; coi trọng việc hình thành phát triển tiềm lực trí tuệ cho học sinh Đây nhiệm vụ khơng phải trường làm tốt nhiều lí Có thể nêu số lí như: Do mơn học bậc THCS nên kiến thức kỹ học sinh nhiều chỗ khuyết; phận giáo viên chưa có đủ tư liệu kinh nghiệm để đảm nhiệm công việc dạy học sinh giỏi… Trong năm gần đây, vấn đề bồi dưỡng học sinh dự thi học sinh giỏi cấp huyện, cấp tỉnh phòng giáo dục đào tạo đặc biệt quan tâm, nhà trường bậc cha mẹ học sinh nhiệt tình ủng hộ Giáo viên phân cơng dạy bồi dưỡng có nhiều cố gắng việc nghiên cứu để hoàn thành nhiệm vụ giao Nhờ số lượng chất lượng đội tuyển học sinh giỏi huyện đạt cấp tỉnh cao Tuy nhiên thực tế dạy bồi dưỡng học sinh giỏi nhiều khó khăn cho thầy trò Nhất năm đầu tỉnh ta tổ chức thi học sinh giỏi hóa học cấp THCS Là giáo viên thường xuyên tham gia bồi dưỡng đội tuyển HS giỏi, tiếp xúc với số đồng nghiệp đồng môn, khảo sát từ thực tế thấy nhiều vấn đề mà đội tuyển nhiều học sinh lúng túng, giải toán biện luận Trong loại tập năm có đề thi tỉnh Từ khó khăn vướng mắc tơi tìm tòi nghiên cứu tìm ngun nhân (nắm kỹ chưa chắc; thiếu khả tư hóa học,…) tìm biện pháp để giúp học sinh giải tốt toán biện luận Với lý tơi tìm tòi nghiên cứu, tham khảo tư liệu áp dụng đề tài:“BỒI DƯỠNG MỘT SỐ KỸ NĂNG BIỆN LUẬN TÌM CƠNG THỨC HĨA HỌC” cho học sinh giỏi nhằm giúp cho em HS giỏi có kinh nghiệm việc giải tốn biện luận nói chung biện luận tìm CTHH nói riêng Qua nhiều năm vận dụng đề tài hệ HS giỏi tự tin giải có hiệu gặp tập loại B- PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG, MỤC ĐÍCH, NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI I- PHẠM VI NGHIÊN CỨU Do hạn chế thời gian nguồn lực nên mặt không gian đề tài nghiên cứu giới hạn phạm vi huyện Bình Xuyên, tỉnh Vĩnh Phúc Về mặt kiến thức, kỹ năng, đề tài nghiên cứu số dạng biện luận tìm CTHH (chủ yếu tập trung vào hợp chất vô ) II-ĐỐI TƯỢNG VÀ KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU: 1- Đối tượng nghiên cứu : Đề tài nghiên cứu phương pháp bồi dưỡng kỹ biện luận giải tốn hóa học ( giới hạn phạm vi biện luận tìm CTHH chất ) 2- Khách thể nghiên cứu : Khách thể nghiên cứu học sinh giỏi lớp đội tuyển dự thi cấp tỉnh III-MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: 1-Nghiên cứu kinh nghiệm bồi dưỡng kỹ hóa học cho học sinh giỏi lớp dự thi tỉnh 2-Nêu phương pháp giải tốn biện luận tìm CTHH theo dạng nhằm giúp học sinh giỏi dễ nhận dạng giải nhanh tốn biện luận nói chung, biện luận tìm cơng thức hóa học nói riêng IV-NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU: Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài nhằm giải số vấn đề sau: 1-Những vấn đề lý luận phương pháp giải tốn biện luận tìm CTHH; cách phân dạng nguyên tắc áp dụng cho dạng 2-Thực trạng trình độ điều kiện học tập học sinh 3-Từ việc nghiên cứu vận dụng đề tài, rút học kinh nghiệm góp phần nâng cao chất lượng công tác bồi dưỡng học sinh giỏi huyện Bình Xuyên PHẦN II – NỘI DUNG CỦA ĐÊ TÀI A- NỘI DUNG I- CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ BÀI TỐN BIỆN LUẬN TÌM CƠNG THỨC HĨA HỌC Trong hệ thống tập hố học, loại tốn tìm cơng thức hóa học phong phú đa dạng Về nguyên tắc để xác định nguyên tố hóa học nguyên tố phải tìm nguyên tử khối nguyên tố Từ xác định CTPT hợp chất Có thể chia tập tìm CTHH thơng qua phương trình hóa học thành hai loại bản: - Loại : Bài toán cho biết hóa trị ngun tố, cần tìm ngun tử khối để kết luận tên nguyên tố; ngược lại ( Loại thường đơn giản ) - Loại : Khơng biết hóa trị ngun tố cần tìm ; kiện thiếu sở để xác định xác giá trị nguyên tử khối (hoặc tốn có q nhiều khả xảy theo nhiều hướng khác ) Cái khó tập loại kiện thường thiếu khơng thường đòi hỏi người giải phải sử dụng thuật toán phức tạp, yêu cầu kiến thức tư hóa học cao; học sinh khó thấy hết trường hợp xảy Để giải tập thuộc loại này, bắt buộc HS phải biện luận Tuỳ đặc điểm tốn mà việc biện luận thực nhiều cách khác nhau: +) Biện luận dựa vào biểu thức liên lạc khối lượng mol nguyên tử (M) hóa trị ( x ) : M = f (x) (trong f(x) biểu thức chứa hóa trị x) Từ biểu thức ta biện luận chọn cặp nghiệm M x hợp lý +) Nếu đề cho không đủ kiện, chưa xác định rõ đặc điểm chất phản ứng, chưa biết loại sản phẩm tạo thành , lượng đề cho gắn với cụm từ chưa tới vượt … đòi hỏi người giải phải hiểu sâu sắc nhiều mặt kiện vấn đề nêu Trong trường hợp người giải phải khéo léo sử dụng sở biện luận thích hợp để giải Chẳng hạn: tìm giới hạn ẩn (chặn chặn ), chia toán nhiều trường hợp để biện luận, loại trường hợp không phù hợp v.v Tôi nghĩ, giáo viên làm công tác bồi dưỡng học sinh giỏi khơng thể đạt mục đích khơng chọn lọc, nhóm tập biện luận theo dạng, nêu đặc điểm dạng xây dựng hướng giải cho dạng Đây khâu có ý nghĩa định cơng tác bồi dưỡng cẩm nang giúp HS tìm hướng giải cách dễ dàng, hạn chế tối đa sai lầm trình giải tập, đồng thời phát triển tìm lực trí tuệ cho học sinh (thơng qua bi tập tương tự mẫu bi tập vượt mẫu ) Trong phạm vi đề tài này, tơi xin mạn phép trình bày kinh nghiệm bồi dưỡng số dạng tập biện luận tìm cơng thức hóa học Nội dung đề tài xếp theo dạng, dạng có nêu nguyên tắc áp dụng ví dụ minh hoạ II- ĐỐI TƯỢNG PHỤC VỤ, QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 1- Đối tượng phục vụ: Học sinh THCS, đặc biệt đội ngũ học sinh tham gia đội tuyển học sinh giỏi mơn Hóa học 2- Quy trình nghiên cứu: Để áp dụng đề tài vào công tác bồi dưỡng HS giỏi thực số khâu quan trọng sau: a) Điều tra trình độ HS, tình cảm thái độ HS nội dung đề tài; điều kiện học tập HS Đặt yêu cầu môn, hướng dẫn cách sử dụng sách tham khảo giới thiệu số sách hay tác giả để HS có điều kiện tìm mua; HS khó khăn mượn sách bạn để học tập b) Xác định mục tiêu, chọn lọc nhóm tốn theo dạng, xây dựng ngun tắc áp dụng cho dạng, biên soạn tập mẫu tập vận dụng nâng cao Ngồi phải dự đốn tình xảy bồi dưỡng chủ đề c) Chuẩn bị đề cương bồi dưỡng, lên kế hoạch thời lượng cho dạng toán d) Sưu tầm tài liệu, trao đổi kinh nghiệm đồng nghiệp; nghiên cứu đề thi HS giỏi tỉnh ta số tỉnh, thành phố khác III- NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1- Phương pháp nghiên cứu 1.1- Phương pháp chủ yếu Căn vào mục đích nhiệm vụ nghiên cứu, sử dụng phương pháp chủ yếu tổng kết kinh nghiệm, thực theo bước: • Xác định đối tượng: Xuất phát từ nhứng khó khăn vướng mắc năm đầu làm nhiệm vụ bồi dưỡng HS giỏi, xác định đối tượng cần phải nghiên cứu kinh nghiệm bồi dưỡng lực giải toán biện luận cho học sinh giỏi Qua việc áp dụng đề tài để đúc rút, tổng kết kinh nghiệm • Phát triển đề tài đúc kết kinh nghiệm : Năm học 2008-2009, năm trực tiếp tham gia bồi dưỡng học sinh giỏi môn hóa học lớp 9, phần đơng em thường bế tắc giải toán biện luận Trước thực trạng đó, tơi mạnh dạn áp dụng đề tài Trong q trình vận dụng đề tài, tơi suy nghĩ tìm tòi, học hỏi áp dụng nhiều biện pháp Ví dụ : tổ chức trao đổi tổ bồi dưỡng, trò chuyện HS, thể nghiệm đề tài, kiểm tra đánh giá kết dạy học nội dung đề tài Đến nay, trình độ kỹ giải tốn biện luận HS nâng cao đáng kể 1.2- Các phương pháp hỗ trợ Ngoài phương pháp chủ yếu, tơi dùng số phương pháp hỗ trợ khác phương pháp nghiên cứu tài liệu điều tra nghiên cứu: Đối tượng điều tra: Các HS giỏi phòng giáo dục gọi vào đội tuyển, đội ngũ giáo viên tham gia bồi dưỡng HS giỏi Câu hỏi điều tra: Chủ yếu tập trung nội dung xoay quanh việc dạy học phương pháp giải tốn biện luận tìm CTHH; điều tra tình cảm thái độ HS việc tiếp xúc với tập biện luận 2- Nội dung đề tài: Khi thực đề tài vào giảng dạy, trước hết giới thiệu sơ đồ định hướng giải toán biện luận tìm CTHH dùng chung cho tất dạng; gồm bước bản: B1: Đặt CTTQ cho chất cần tìm, đặt ẩn số cần ( số mol, M, hóa trị … ) B2: Chuyển đổi kiện thành số mol ( ) B3: Viết tất PTPƯ xảy B4: Thiết lập phương trình tốn bất phương trình liên lạc ẩn số với kiện biết B5: Biện luận, chọn kết phù hợp Tiếp theo, tiến hành bồi dưỡng kỹ theo dạng Mức độ rèn luyện từ minh họa đến khó, nhằm bồi dưỡng học sinh phát triển kỹ từ biết làm đến đạt mềm dẻo, linh hoạt sáng tạo Để bồi dưỡng dạng thường thực theo bước sau: B1: Giới thiệu nguyên tắc phương pháp áp dụng B2: Đưa tập mẫu hướng dẫn giải B3: Học sinh tự luyện nâng cao Tuỳ độ khó dạng tơi hoán đổi thứ tự bước Sau số dạng tập biện luận, cách nhận dạng, kinh nghiệm giải thực đúc kết từ thực tế Trong giới hạn đề tài, nêu dạng thường gặp, dạng tơi thử nghiệm thấy có hiệu DẠNG 1: BIỆN LUẬN THEO ẨN SỐ TRONG GIẢI PHƯƠNG TRÌNH 1) Nguyên tắc áp dụng: GV cần cho HS nắm số nguyên tắc phương pháp giải dạng tập sau: - Khi giải tốn tìm CTHH phương pháp đại số, số ẩn chưa biết nhiều số phương trình tốn học thiết lập phải biện luận Dạng thường gặp trường hợp khơng biết ngun tử khối hóa trị nguyên tố, tìm số nguyên tử bon phân tử hợp chất hữu … - Phương pháp biện luận: +) Thường vào đầu để lập phương trình tốn ẩn: y = f(x), chọn ẩn làm biến số ( thường chọn ẩn có giới hạn hẹp VD : hóa trị, số … ); ẩn xem hàm số Sau lập bảng biến thiên để chọn cặp giá trị hợp lí +) Nắm điều kiện số hoá trị : hoá trị kim loại bazơ, oxit bazơ; muối thường ≤ ; hố trị phi kim oxit ≤ 7; số H hợp chất khí với phi kim ≤ 4; CxHy : x ≥ y ≤ 2x + ; … Cần lưu ý: Khi biện luận theo hóa trị kim loại oxit cần phải quan tâm đến mức hóa trị 2) Các ví dụ : Ví dụ 1: Hòa tan kim loại chưa biết hóa trị 500ml dd HCl thấy 11,2 dm H2 (đktc) Phải trung hòa axit dư 100ml dd Ca(OH) 1M Sau cạn dung dịch thu thấy lại 55,6 gam muối khan Tìm nồng độ M dung dịch axit dùng Xác định tên kim loại dùng * Gợi ý HS : Cặp ẩn cần biện luận nguyên tử khối R hóa trị x 55,6 gam khối lượng hỗn hợp muối RClx CaCl2 * Giải : Giả sử kim loại R có hóa trị x ⇒ 1≤ x, nguyên ≤ Số mol Ca(OH)2 = 0,1× = 0,1 mol Số mol H2 = 11,2 : 22,4 = 0,5 mol Các PTPƯ: 2R + 2xHCl → 2RClx + xH2 ↑ (1) 1/x 1/x 0,5 (mol) Ca(OH)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O (2) 0,1 0,2 0,1 (mol) Từ phương trình phản ứng (1) (2) suy ra: nHCl = + 0,2 = 1,2 mol Nồng độ mol dung dịch HCl : CM = 1,2 : 0,5 = 2,4 M Theo PTPƯ ta có : mRCl = 55, − (0,1⋅111) = 44, gam x Ta có : ⋅ ( R + 35,5x ) = 44,5 x ⇒ R = 9x X R 18 27 Vậy kim loại thỏa mãn đầu nhôm Al ( 27, hóa trị III ) Ví dụ 2: Khi làm nguội 1026,4 gam dung dịch bão hòa R 2SO4.nH2O ( R kim loại kiềm n nguyên, thỏa điều kiện 7< n < 12 ) từ 80 0C xuống 100C có 395,4 gam tinh thể R2SO4.nH2O tách khỏi dung dịch Tìm cơng thức phân tử Hiđrat nói Biết độ tan R 2SO4 800C 100C 28,3 gam gam * Gợi ý HS: mct (800 C ) = ?; mddbh (100 C ) = ?; mct (100 C ) = ? ⇒ mR2 SO4 ( KT ) = ? lập biểu thức toán : số mol hiđrat = số mol muối khan Lưu ý HS : phần rắn kết tinh có ngậm nước nên lượng nước thay đổi * Giải: S( 800C) = 28,3 gam ⇒ 128,3 gam ddbh có 28,3g R2SO4 100g H2O Vậy : 1026,4gam ddbh → 226,4 g R2SO4 800 gam H2O Khối lượng dung dịch bão hoà thời điểm 100C: 1026,4 −395,4 = 631 gam Ở 10 C, S(R2SO4 ) = gam, nên suy ra: 109 gam dung dịch bão hòa có chứa gam R2SO4 Vậy 631 gam dung dịch bão hòa có khối lượng R2SO4 : 631⋅ = 52,1gam 109 Khối lượng R2SO4 khan có phần hiđrat bị tách : 226,4 – 52,1 = 174,3 gam Vì số mol hiđrat = số mol muối khan nên : 395, 174,3 = R + 96 + 18n R + 96 442,2R - 3137,4x + 21206,4 = ⇔ R = 7,1n − 48 Đề cho R kim loại kiềm , < n < 12 , n nguyên ⇒ Ta có bảng biện luận: N 10 11 R 8,8 18,6 23 30,1 Kết phù hợp n = 10 , kim loại Na → công thức hiđrat Na2SO4.10H2O DẠNG : BIỆN LUẬN THEO TRƯỜNG HỢP 1) Nguyên tắc áp dụng: - Đây dạng tập thường gặp chất ban đầu chất sản phẩm chưa xác định cụ thể tính chất hóa học ( chưa biết thuộc nhóm chức nào, Kim loại hoạt động hay hoạt động, muối trung hòa hay muối axit … ) chưa biết phản ứng hồn tồn chưa Vì cần phải xét khả xảy chất tham gia trường hợp xảy sản phẩm - Phương pháp biện luận: +) Chia làm loại nhỏ : Biện luận khả xảy chất tham gia biện luận khả chất sản phẩm +) Phải nắm trường hợp xảy q trình phản ứng Giải tốn theo nhiều trường hợp chọn kết phù hợp 2) Các ví dụ: Ví dụ 1: Hỗn hợp A gồm CuO oxit kim loại hóa trị II (khơng đổi) có tỉ lệ mol 1: Cho khí H2 dư qua 2,4 gam hỗn hợp A nung nóng thu hỗn hợp rắn B Để hòa tan hết rắn B cần dùng 80 ml dung dịch HNO3 1,25M thu khí NO Xác định cơng thức hóa học oxit kim loại Biết phản ứng xảy hoàn toàn * Gợi ý HS: HS: Đọc đề nghiên cứu đề GV: gợi ý để HS thấy RO bị khử khơng bị khử H tuỳ vào độ hoạt động kim loại R HS: Phát R đứng trước Al RO khơng bị khử ⇒ rắn B gồm: Cu, RO Nếu R đứng sau Al dãy hoạt động kim loại RO bị khử ⇒ hỗn hợp rắn B gồm : Cu kim loại R * Giải: Đặt CTTQ oxit kim loại RO Gọi a, 2a số mol CuO RO có 2,4 gam hỗn hợp A Vì H2 khử oxit kim loại đứng sau Al dãy hoạt động hóa học kim loại nên có khả xảy ra: - R kim loại đứng sau Al : Các PTPƯ xảy ra: t CuO + H2 H2O  → Cu + a a (mol) t RO + H2 + H2O  → R 2a 2ª (mol) 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO ↑ + 4H2O o o 8a a 3R + (mol) → 3R(NO3)2 8HNO3 + 2NO ↑ + 4H2O 16a  8a 16a = 0, 08 ⋅1, 25 = 0,1 a = 0, 0125  + ⇔ Theo đề bài:   R = 40(Ca) 80a + ( R + 16)2a = 2, 2a (mol) Không nhận Ca kết trái với giả thiết R đứng sau Al - Vậy R phải kim loại đứng trước Al t CuO + H2 H2O  → Cu + a a (mol) 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO ↑ + 4H2O o 8a a RO 2a + 2HNO3 4a (mol) → R(NO3)2 + 2H2O (mol)  8a  a = 0, 015  + 4a = 0,1 ⇔ Theo đề :   R = 24( Mg ) 80a + ( R + 16).2a = 2, Trường hợp thoả mãn với giả thiết nên oxit là: MgO Ví dụ 2: Khi cho a (mol ) kim loại R tan vừa hết dung dịch chứa a (mol ) H 2SO4 thu 1,56 gam muối khí A Hấp thụ hồn tồn khí A vào 45ml dung dịch NaOH 0,2M thấy tạo thành 0,608 gam muối Hãy xác định kim loại dùng * Gợi ý HS: GV: Cho HS biết H 2SO4 chưa rõ nồng độ nhiệt độ nên khí A khơng rõ khí nào.Kim loại khơng rõ hóa trị; muối tạo thành sau phản ứng với NaOH chưa rõ muối Vì cần phải biện luận theo trường hợp khí A muối Natri HS: Nêu trường hợp xảy cho khí A : SO ; H2S ( khơng thể H2 khí A tác dụng với NaOH ) viết PTPƯ dạng tổng quát, chọn phản ứng để số mol axit số mol kim loại GV: Lưu ý với HS biện luận xác định muối tạo thành muối trung hòa hay muối axit mà khơng biết tỉ số mol cặp chất tham gia ta giả sử phản ứng tạo muối Nếu muối khơng tạo thành có ẩn số giá trị vơlý * Giải: Gọi n hóa trị kim loại R Vì chưa rõ nồng độ H2SO4 nên xảy phản ứng: 2R + nH2SO4 → R2 (SO4 )n + nH2 ↑ (1) 2R + 2nH2SO4 → R2 (SO4 )n + nSO2 ↑ + 2nH2O (2) 2R + 5nH2SO4 → 4R2 (SO4 )n + nH2S ↑ + 4nH2O (3) Khí A tác dụng với NaOH nên H2 → PƯ (1) khơng phù hợp Vì số mol R = số mol H2SO4 = a , nên : Nếu xảy ( 2) : 2n = ⇒ n =1 ( hợp lý ) Nếu xảy ( 3) : 5n = ⇒ n = ( vơ lý ) Vậy kim loại R hóa trị I khí A SO2 2R + 2H2SO4 → R2 SO4 + a a a SO2 ↑ + 2H2O a (mol) Giả sử SO2 tác dụng với NaOH tạo muối NaHSO3 , Na2SO3 SO2 + NaOH → NaHSO3 Đặt : x x x (mol) SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O y 2y y (mol)  x + y = 0, ⋅ 0, 045 = 0, 009 104 x + 126 y = 0, 608  x = 0, 001 Giải hệ phương trình   y = 0, 004 Theo đề ta có :  Vậy giả thiết phản ứng tạo muối Ta có: số mol R2SO4 = số mol SO2 = x + y = 0,005 (mol) Khối lượng R2SO4 : (2R+ 96)⋅ 0,005 = 1,56 ⇒ R = 108 Vậy kim loại dùng Ag DẠNG 3: BIỆN LUẬN SO SÁNH 1) Nguyên tắc áp dụng: - Phương pháp áp dụng toán xác định tên nguyên tố mà kiện đề cho thiếu số liệu lượng chất đề cho vượt quá, chưa đạt đến số - Phương pháp biện luận: • Lập bất đẳng thức kép có chứa ẩn số ( thường nguyên tử khối ) Từ bất đẳng thức tìm giá trị chặn chặn ẩn để xác định giá trị hợp lý • Cần lưu ý số điểm hỗ trợ việc tìm giới hạn thường gặp: +) Hỗn hợp chất A, B có số mol a (mol) : < nA, nB < a +) Trong oxit : R2Om : ≤ m, nguyên ≤ +) Trong hợp chất khí phi kim với Hiđro RHn : ≤ n, nguyên ≤ 2) Các ví dụ : Ví dụ 1: Có hỗn hợp gồm kim loại A B có tỉ lệ khối lượng nguyên tử : Biết khối lượng nguyên tử A, B khơng q 30 đvC Tìm kim loại * Gợi ý HS: Thông thường HS hay làm “ mò mẫm” tìm Mg Al phương pháp trình bày khó mà chặt chẽ, giáo viên cần hướng dẫn em cách chuyển tỉ số thành phương trình tốn :  A = 8n Nếu A : B = : ⇒   B = 9n *Giải: Theo đề : Tỉ số nguyên tử khối kim loại A = B  A = 8n ( n ∈ z+ ) B = n  nên ⇒  Vì A, B có KLNT không 30 đvC nên : 9n ≤ 30 ⇒ n ≤ Ta có bảng biện luận sau : N A 16 24 B 18 27 Suy hai kim loại Mg Al Ví dụ 2: Hòa tan 8,7 gam hỗn hợp gồm K kim loại M thuộc phân nhóm nhóm II dung dịch HCl dư thấy có 5,6 dm H2 ( ĐKTC) Hòa tan riêng gam kim loại M dung dịch HCl dư thể tích khí H2 sinh chưa đến 11 lít ( đktc) Hãy xác định kim loại M * Gợi ý HS: GV yêu cầu HS lập phương trình tổng khối lượng hỗn hợp phương trình tổng số mol H Từ biến đổi thành biểu thức chứa ẩn số mol (b) nguyên tử khối M Biện luận tìm giá trị chặn M Từ PƯ riêng M với HCl ⇒ bất đẳng thức VH ⇒ giá trị chặn M * Giải: Đặt a, b số mol kim loại K, M hỗn hợp Thí nghiệm 1: 2K + 2HCl → 2KCl + H2 ↑ 10 a a/2 (mol) M b + 2HCl → ⇒ số mol H2 = + H2 ↑ b (mol) a 5, +b = = 0, 25 ⇔ a + 2b = 0, 22, Thí nghiệm 2: M + 2HCl → 9/M MCl2 11 Theo đề bài: M < 22, MCl2 + ⇒ H2 ↑ 9/M (mol) M > 18,3 39a + b.M = 8, 39(0,5 − 2b) + bM = 8, 10,8 ⇔ ⇒b= 78 − M  a + 2b = 0,5 a = 0,5 − 2b 10,8 Vì < b < 0,25 nên suy ta có : < 0,25 ⇒ M < 34,8 78 − M (1) Mặt khác:  (2) Từ (1) ( 2) ta suy kim loại phù hợp Mg DẠNG 4: BIỆN LUẬN THEO TRỊ SỐ TRUNG BÌNH ( Phương pháp khối lượng mol trung bình) 1) Nguyên tắc áp dụng: - Khi hỗn hợp gồm hai chất có cấu tạo tính chất tương tự (2 kim loại phân nhóm chính, hợp chất vơ có kiểu cơng thức tổng qt, hợp chất hữu đồng đẳng …) đặt công thức đại diện cho hỗn hợp Các giá trị tìm chất đại diện giá trị hỗn hợp ( mhh ; nhh ; M hh ) - Trường hợp chất có cấu tạo tính chất khơng giống ( ví dụ kim loại khác hóa trị; muối gốc kim loại khác hóa trị … ) khơng đặt cơng thức đại diện tìm khối lượng mol trung bình: M= mhh n1M + n2 M + = nhh n1 + n2 + phải nằm khoảng từ M1 đến M2 - Phương pháp biện luận : Từ giá trị M hh tìm được, ta lập bất đẳng thức kép M < M hh < M2 để tìm giới hạn ẩn ( giả sử M1< M2) M hh 2) Các ví dụ: Ví dụ 1: Cho gam hỗn hợp gồm hyđroxit kim loại kiềm liên tiếp vào H 2O 100 ml dung dịch X Trung hòa 10 ml dung dịch X CH3COOH cô cạn dung dịch thu 1,47 gam muối khan 90ml dung dịch lại cho tác dụng với dung dịch FeCl x dư thấy tạo thành 6,48 gam kết tủa 11 Xác định kim loại kiềm công thức muối sắt clorua * Gợi ý HS: Tìm khối lượng hỗn hợp kiềm 10 ml dung dịch X 90 ml dung dịch X Hai kim loại kiềm có cơng thức tính chất tương tự nên để đơn giản ta đặt công thức ROH đại diện cho hỗn hợp kiềm Tìm trị số trung bình R * Giải: Đặt cơng thức tổng qt hỗn hợp hiđroxit ROH, số mol a (mol) Thí nghiệm 1: mhh = 10 ⋅ = 0,8 gam 100 ROH + mol CH3COOH → CH3COOR mol suy : 0,8 1, 47 = ⇒ R + 17 R + 59 + H2O (1) R ≈ 33 Vậy có 1kim loại A > 33 kim loại B < 33 Vì kim loại kiềm liên tiếp nên kim loại Na, K Có thể xác định độ tăng khối lượng (1) : ∆m = 1,47 – 0,8=0,67 gam ⇒ nROH = 0,67: ( 59 –17 ) = 0, 67 42 0,8 = 0, 67 ⋅ 42 ; 50 ⇒ R = 50 –17 = 33 Thí nghiệm 2: mhh = - 0,8 = 7,2 gam xROH + FeClx → Fe(OH)x ↓ + ( R +17)x (g) (56+ 17x) (g) 7,2 (g) 6,48 (g) M ROH Suy ta có:  ( R + 17) x 56 + 17 x =  6, 48  7,  R = 33  xRCl (2) giải x = Vậy công thức hóa học muối sắt clorua FeCl2 Ví dụ 2: X hỗn hợp 3,82 gam gồm A 2SO4 BSO4 Biết khối lượng nguyên tử B khối lượng nguyên tử A 1đvC Cho hỗn hợp vào dung dịch BaCl dư thu 6,99 gam kết tủa dung dịch Y a) Cơ cạn dung dịch Y thu gam muối khan b) Xác định kim loại A B * Gợi ý HS : -Do hỗn hợp muối gồm chất khác nên dùng công thức để đại diện -Nếu biết khối lượng mol trung bình hỗn hợp ta tìm giới hạn nguyên tử khối kim loại * Giải: a) A2SO4 BSO4 + + BaCl2 BaCl2 → BaSO4 ↓ + → BaSO4 ↓ + 2ACl BCl2 12 Theo PTPƯ : Số mol X = số mol BaCl2 = số mol BaSO4 = 6,99 = 0, 03mol 233 Theo định luật bảo tồn khối lượng ta có: m( ACl + BCl ) = 3,82 + (0,03 208) – 6.99 = 3,07 gam MX = b) 3,82 ≈ 127 0, 03 Ta có M1 = 2A + 96 M2 = A+ 97  A + 96 > 127  A + 97 < 127 Vậy :  (*) Từ hệ bất đẳng thức ( *) ta tìm : 15,5 < A < 30 Kim loại hóa trị I thoả mãn điều kiện Na (23) Suy kim loại hóa trị II Mg ( 24) DẠNG 5: BIỆN LUẬN TÌM CTPT CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠ TỪ CÔNG THỨC NGUYÊN 1) Nguyên tắc áp dụng: - Trong tốn tìm CTHH hợp chất hữu cơ, biết công thức nguyên mà chưa biết khối lượng mol M phải biện luận - Phương pháp phổ biến: Từ công thức nguyên hợp chất hữu cơ, tách số nguyên tử thích hợp thành nhóm định chức cần xác định Từ biện luận tìm cơng thức phân tử nhờ phép toán đồng thức công thức nguyên công thức tổng quát loại hợp chất vô Lưu ý: HS cần nắm vững số vấn đề sau : Công thức chung hiđro cacbon no : CmH2m + ⇒ CT chung Hiđro cacbon mạch hở có k liên kết π CmH2m + – 2k CTTQ hợp chất có a nhóm chức (A ) hóa trị I : CmH2m + – 2k – a (A)a Trong nhóm chức A là: – CHO ; – COOH ; – OH … 2) Các ví dụ: Ví dụ 1: Cơng thức ngun loại rượu mạch hở (CH 3O)n Hãy biện luận để xác định cơng thức phân tử rượu nói * Giải: Từ công thức nguyên (CH3O)n viết lại : CnH2n( OH)n Công thức tổng quát rượu mạch hở CmH2m+2 – 2k –a (OH)a Trong : k số liên kết π gốc Hiđro cacbon Suy ta có : n = m   2n = 2m + − 2k − a n = a  Ta có bảng biện luận: k (sai) n Vậy CTPT rượu C2H4 (OH)2 ⇒ n = –2k ( k : nguyên dương ) -2( sai ) 13 Ví dụ 2: Anđêhit hợp chất hữu phân tử có chứa nhóm – CHO Hãy tìm CTPT Anđêhit mạch hở biết công thức đơn giản C4H4O phân tử có liên kết ba * Giải: Công thức nguyên anđêhit : (C4H4O )n ⇒ C3nH3n (CHO)n Công thức tổng quát axit mạch hở : CmH2m + -2k –a (CHO)a Suy ta có hệ phương trình: 3n = m  3n = 2m + − 2k − a n = a  ⇒ n = k –1 Vì phân tử có liên kết ba nên có liên kết π Suy k = ⇒ n = –1 = Vậy CTPT An đêhit : C3H3CHO Tóm lại : Trên số kinh nghiệm phân dạng phương pháp giải toán biện luận tìm cơng thức hóa học Đây phần nhỏ hệ thống tập hóa học nâng cao Để trở thành học sinh giỏi hóa học sinh phải rèn luyện nhiều phương pháp khác Tuy nhiên, muốn giải tập nào, học sinh phải nắm thật vững kiến thức giáo khoa hóa học Khơng giải tốn khơng biết phản ứng hóa học xảy ra, xảy tạo sản phẩm gì, điều kiện phản ứng nào? Như vậy, nhiệm vụ giáo viên tạo hội cho học sinh rèn kỹ giải tập hóa học, mà xây dựng kiến thức vững chắc, hướng dẫn em biết kết hợp nhuần nhuyễn kiến thức kỹ hóa học với lực tư toán học IV- KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Những kinh nghiệm nêu đề tài phát huy tốt lực tư duy, độc lập suy nghĩ cho đối tượng HS giỏi Các em tích cực việc tham gia hoạt động xác định hướng giải tìm kiếm hướng giải cho tập Qua đề tài này, kiến thức, kỹ HS củng cố cách vững chắc, sâu sắc; kết học tập HS nâng cao Từ chỗ lúng túng gặp tốn biện luận, phần lớn em tự tin , biết vận dụng kỹ bồi dưỡng để giải thành thạo tập biện luận mang tính phức tạp Đặc biệt có số em biết giải toán biện luận cách sáng tạo, có nhiều giải hay nhanh Trong số có nhiều em đạt thành tích cao kỳ thi cấp tỉnh Đề tài này, góp phần lớn vào kết bồi dưỡng HS giỏi huyện V- GIẢI PHÁP Tăng cường thời gian luyện tập Giao nhiều tập liên quan đến phương pháp để học sinh luyện tập giải cách nhuần nhuyễn 14 B- ỨNG DỤNG THỰC TẾ VÀO GIẢNG DẠY I- QUÁ TRÌNH ÁP DỤNG A Mục tiêu: - Biết đề phương pháp gặp toán liên quan đến dạng toán - Rèn kỹ giải tập định lượng - Củng cố niềm tin q trình học tập mơn hóa học - Tăng cường khả tư logic tính cẩn thận trình giải tập B Phương pháp dạy: - Nêu giải vấn đề - Vấn đáp, gợi mở C Chuẩn bị: Giáo trình tập D Tiến trình dạy: Hoạt đợng 1: Các bước giải tốn biện luận tìm cơng thức hóa học Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh * Giáo viên giới thiệu, phân tích bước giải : I- Các bước giải toán biện luận Gồm bước : tìm cơng thức hóa học B1: Đặt CTTQ cho chất cần tìm, đặt ẩn số cần ( số mol, M, hóa trị … ) *HS nghe → hiểu ghi nhớ B2: Chuyển đổi kiện thành số mol (nếu ) B3: Viết tất PTPƯ xảy B4: Thiết lập phương trình tốn bất phương trình liên lạc ẩn số với kiện biết B5: Biện luận, chọn kết phù hợp Hoạt động : Giới thiệu dạng toán thường gặp Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh * Giáo viên giới thiệu nguyên tắc, phương pháp áp II- Các dạng toán thường gặp dụng dạng toán sau đưa tập mẫu * HS nghe, đọc, hiểu Từ áp 15 hướng dẫn giải dụng để làm tập vận dụng (GV truyền tải nội dung phần nội dung trình bày phần 2- nội dung đề tài) Hoạt động : Giáo viên chuẩn bị tập vận dụng giao cho HS nhà hoàn thành II- HIỆU QỦA KHI ÁP DỤNG ĐỀ TÀI Trước thực đề tài này, lực giải tốn biện luận nói chung biện luận xác định CTHH học sinh yếu Đa số học sinh cho loại khó, em tỏ mệt mỏi phải làm tập loại Vì họ thụ động buổi học bồi dưỡng khơng có hứng thú học tập Rất học sinh có sách tham khảo loại tập Nếu có sách “học tốt” sách “nâng cao” mà nội dung viết vấn đề ỏi Những kinh nghiệm nêu đề tài phát huy tốt lực tư duy, độc lập suy nghĩ cho đối tượng HS giỏi Các em tích cực việc tham gia hoạt động xác định hướng giải tìm kiếm hướng giải cho tập Qua đề tài này, kiến thức, kỹ HS củng cố cách vững chắc, sâu sắc; kết học tập HS nâng cao Từ chỗ lúng túng gặp tốn biện luận, phần lớn em tự tin , biết vận dụng kỹ bồi dưỡng để giải thành thạo tập biện luận mang tính phức tạp Đặc biệt có số em biết giải tốn biện luận cách sáng tạo, có nhiều giải hay nhanh Trong số có nhiều em đạt thành tích cao kỳ thi cấp tỉnh III- BÀI HỌC KINH NGHỆM Trong trình bồi dướng học sinh giỏi cho huyện, vận dụng đề tài rút số kinh nghiệm thực sau: - Giáo viên phải chuẩn bị thật kỹ nội dung cho dạng tập cần bồi dưỡng cho học sinh Xây dựng nguyên tắc phương pháp giải dạng tốn - Tiến trình bồi dưỡng kỹ thực theo hướng đảm bảo tính kế thừa phát triển vững Tôi thường tập mẫu, hướng dẫn phân tích đầu cặn kẽ để học sinh xác định hướng giải tự giải, từ em rút phương pháp chung để giải tốn loại Sau tơi tổ chức cho học sinh giải tập tương tự mẫu; phát triển vượt mẫu cuối nêu tập tổng hợp - Mỗi dạng tốn tơi đưa nguyên tắc nhằm giúp em dễ nhận dạng loại tập dễ vận dụng kiến thức, kỹ cách xác; hạn chế nhầm lẫn xảy cách nghĩ cách làm HS - Sau dạng trọng đến việc kiểm tra, đánh giá kết quả, sửa chữa rút kinh nghiệm nhấn mạnh sai sót mà học sinh thường mắc IV- KIẾN NGHỊ – ĐỀ NGHỊ Là giáo viên tham gia trực tiếp vào công việc bồi dưỡng học sinh giỏi mơn Hóa học Tơi khơng ngừng tìm tòi, nghiên cứu tài liệu Qua nghiên cứu, so sánh thấy đề thi học sinh giỏi tỉnh Vĩnh Phúc có chất lượng (có thể nói nhiều tỉnh, thành khác), đòi hỏi học sinh phải có kinh nghiệm có trình độ tư cao giải 16 Tuy nhiên hai năm gần (năm học 2009-2010 2010-2011) thấy chất lượng đề khơng tốt Vì lý do: năm học 2009-2010 đề mức độ khó, năm 2010-2011 đề mức độ tương đối dễ dẫn tới tính phân loại học sinh không cao Với lý nêu xin mạnh dạn đưa kiến nghị nhỏ với đề thi là: Khơng mang tính đánh đố học sinh ; khơng dễ để phân loại học sinh; phù hợp với chương trình học THCS để tránh việc giáo viên nhồi nhét nhiều kiến thức cho học sinh PHẦN III – KẾT LUẬN CHUNG Việc phân dạng tốn tìm CTHH phương pháp biện luận nêu đề tài nhằm mục đích bồi dưỡng phát triển kiến thức kỹ cho HS vừa bền vững, vừa sâu sắc; phát huy tối đa tham gia tích cực người học Học sinh có khả tự tìm kiến thức, tự tham gia hoạt động để củng cố vững kiến thức, rèn luyện kỹ Đề tài tác động lớn đến việc phát triển tìm lực trí tuệ, nâng cao lực tư độc lập khả tìm tòi sáng tạo cho học sinh giỏi Tuy nhiên cần biết vận dụng kỹ cách hợp lý biết kết hợp kiến thức hoá học, toán học cho tập cụ thể đạt kết cao Trong viết đề tài chắn chưa thấy hết ưu điểm tồn tiến trình áp dụng, tơi mong muốn góp ý phê bình đồng nghiệp để đề tài ngày hồn thiện Tơi xin chân thành cám ơn ! Bình xuyên, ngày 28 tháng 05 năm 2011 Người viết Nguyễn Duy Đức 17 ... hóa học, …) tìm biện pháp để giúp học sinh giải tốt toán biện luận Với lý tơi tìm tòi nghiên cứu, tham khảo tư liệu áp dụng đề tài:“BỒI DƯỠNG MỘT SỐ KỸ NĂNG BIỆN LUẬN TÌM CƠNG THỨC HĨA HỌC” cho học. .. SỞ LÝ LUẬN VỀ BÀI TỐN BIỆN LUẬN TÌM CƠNG THỨC HĨA HỌC Trong hệ thống tập hố học, loại tốn tìm cơng thức hóa học phong phú đa dạng Về nguyên tắc để xác định ngun tố hóa học ngun tố phải tìm nguyên... bồi dưỡng kỹ hóa học cho học sinh giỏi lớp dự thi tỉnh 2-Nêu phương pháp giải toán biện luận tìm CTHH theo dạng nhằm giúp học sinh giỏi dễ nhận dạng giải nhanh toán biện luận nói chung, biện luận