Sáng kiến kinh nghiệm Trung học cơ sở: Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại

Xây dựng tư qua tập CO, H2 khử Oxit kim loại MỤC LỤC NỘI DUNG Trang Phần I: Đặt vấn đề I Lý chọn đề tài II Mục đích nhiệm vụ III Đơi tượng, thời gian, phương pháp PhầnII Giải vấn đề I.Cơ sở lý luận II Cơ sở thực tiễn II Đánh giá thực trạng Bài tập định tính 11 Bài tập định lượng 12- 28 Phần III.Kết luận kiến nghị 33 I.Thực nghiệm sư phạm 33 II.Điều kiện áp dụng 34 III Đề xuất kiến nghị 35 IV Kết luận chung 35 Tài liệu tham khảo 36 PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Xây dựng tư qua tập CO, H2 khử Oxit kim loại Hóa học môn khoa học quan trọng nhà trường phổ thơng Mơn Hóa học cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức phổ thông thiết thực Hóa học, giáo viên mơn Hóa học cần hình thành em kĩ bản, phổ thơng thói quen học tập làm việc khoa học làm tảng cho việc giáo dục xã hội chủ nghĩa, phát triển lực nhận thức, lực hành động Có đức tính cẩn thận, kiên trì, trung thực, tỉ mỉ, xác, u chân lí khoa học, có ý thức trách nhiệm với thân, gia đình xã hội, hịa nhập với mơi trường thiên nhiên chuẩn bị cho học sinh học lên vào sống lao động Đối với dạng tập CO, H khử Oxit kim loại loại học sinh áp dụng theo phương pháp thơng thường nhiều thời gian làm bài, lại trình bày dài dịng khó hiểu; để giải nhanh tập tập trắc nghiệm định lượng cần đòi hỏi phải tiết kiệm thời gian mà đề thi trắc nghiệm kiểm tra định kì chiếm khoảng từ 20% đến 50%, thi Đại học 100% Xuất phát từ thực tế giảng dạy, nhiều năm ôn thi học sinh giỏi cấp huyện, cấp tỉnh thấy dạng tập CO, H2 khử Oxit kim loại dạng tập Hóa học phổ biến, xuất nhiều tập đại trà, thi học sinh giỏi cấp, thi đại học Hệ thống tập phương pháp giải tập CO, H2 khử Oxit kim loại có nhiều ý nghĩa: Học sinh tìm phương pháp giải nhanh hiệu đặc biệt dạng tập trắc nghiệm khách quan Đòi hỏi học sinh khơng nắm rõ chất, kĩ tính tốn mà cịn tìm hướng giải nhanh, ngắn gọn, tiết kiệm thời gian Trong thời gian ngắn đưa kết xác mục tiêu chung giáo viên, học sinh tận dụng tốt thời gian kiểm tra, thi cử Học sinh có cách kiểm tra nhanh kết quả, rèn luyện tư cho học sinh đích đến, điểm đến Vậy để nâng cao chất lượng giáo dục đại trà, tập trung mũi nhọn đội tuyển thi học sinh giỏi cấp huyện, cấp tỉnh Tôi mạnh dạn đưa chọn đề tài “Xây dựng tư qua tập CO, H2 khử Oxit kim loại ” II MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI Mục đích : - Nâng cao chất lượng hiệu dạy – học Hóa học - Giúp cho học sinh nắm phương pháp làm nhanh số dạng tập Từ rèn kĩ giải nhanh số dạng tập Hóa học Xây dựng tư qua tập CO, H2 khử Oxit kim loại - Phát huy tính tích cực tạo hứng thú cho học sinh học tập đặc biệt giải tập Hóa học - Là tài liệu cần thiết cho việc ôn HSG khối giúp giáo viên hệ thống Hóa kiến thức, phương pháp dạy học Nhiệm vụ: - Nêu sở lí luận phương pháp giải nhanh tốn Hóa học, nêu số phương pháp cụ thể nguyên tắc áp dụng cho phương pháp - Thực trạng trình độ điều kiện học tập học sinh lớp 9, đặc biệt học sinh đối tượng HSG lớp 8, lớp trước sau vận dụng đề tài - Từ việc nghiên cứu vận dụng đề tài, rút học kinh nghiệm để phát triển thành diện rộng, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy đặc biệt việc bồi dưỡng HSG - Một số tập minh họa tập vận dụng III ĐỐI TƯỢNG, THỜI GIAN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu Các dạng tập CO, H2 khử Oxit kim loại loại chương trình Hóa học THCS Thời gian nghiên cứu Hệ thống tập tích lũy nhiều năm Đã áp dụng giảng dạy bồi dưỡng học sinh giỏi Tôi tiến hành nghiên cứu thêm bổ sung hoàn thiện năm hoc 2017-2018 Phương pháp nghiên cứu Để hoàn thành tốt đề tài này, vận dụng phương pháp nghiên cứu khoa học như: - Phân tích lí thuyết, điều tra bản, tổng kết kinh nghiệm sư phạm sử dụng số phương pháp thống kê toán học việc phân tích kết thực nghiệm sư phạm v.v… - Khảo sát đánh giá thực trạng học sinh giỏi Hóa học, qua đề giải pháp hữu hiệu - Nghiên cứu kĩ SGK Hóa học sách nâng cao phương pháp giải tập, tham khảo tài liệu biên soạn phân tích, hệ thống dạng tốn Xây dựng tư qua tập CO, H2 khử Oxit kim loại Hóa học theo nội dung đề - Đúc rút kinh nghiệm thân trình dạy học - Tham khảo, học hỏi kinh nghiệm số đồng nghiệp - Áp dụng đề tài vào chương trình giảng dạy học sinh lớp đại trà ôn thi HSG PHẦN II NỘI DUNG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I CƠ SỞ LÝ LUẬN Dạng tốn dạng tốn có nội dung đơn giản, vận dụng trực tiếp kiến thức vừa học xong vận dụng kiến thức học, đa số học sinh giải Từ toán thay đổi giả thiết kết luận ta có tốn Từ toán kết hợp với tốn phụ dạng khác ta có tập nâng cao Từ tập nâng cao ta tìm nhũng cách giải hay nhanh Về nguyên tắc, muốn giải nhanh xác tốn Hóa học thiết học sinh phải hiểu sâu sắc nội dung đặc điểm tốn Nắm vững mối quan hệ lượng chất tính chất chất, viết phương trình phản ứng xảy Thực tế có nhiều toán phức tạp: kiện đề cho dạng tổng quát không rõ, thiếu nhiều kiện…tưởng chừng không giải Muốn giải xác nhanh chóng tốn loại phải chọn phương pháp phù hợp (phương pháp giải thơng minh) Vì học sinh phải biết nhận dạng tập, xác định hướng giải có phù hợp Đây khâu quan trọng q trình giải tập Để làm điều học sinh đọc kĩ bài, tóm tắt đầu theo sơ đồ tư duy: điều biết, điều chưa biết, sử dụng phương pháp nhanh hiệu Trong đề tài khai thác định luật bảo toàn khối lượng, định luật bảo toàn nguyên tố, định luật bảo toàn electron va dạng tập chất khí Trong phạm vi đề tài này, tơi xin trình bày số tập định tính bốn dạng tập định lượng II CƠ SỞ THỰC TIỄN Thực tế cho thấy q trình học Hóa học đa số em học sinh nắm khái niệm, tính chất mà chưa biết vận dụng,khai thác, mở rộng, nâng cao tốn, khó khăn kết hợp dạng tập với Thậm chí có em cịn gốc kiến thức Đối với giáo viên cung cấp kiến thức sách giáo khoa tài liệu tham khảo mà chưa có hệ thống tập mở rộng giúp học sinh hiểu tận gốc rễ cách phát triển mở rộng tốn.Trong q trình dạy học người Xây dựng tư qua tập CO, H2 khử Oxit kim loại giáo viên phải giúp học sinh xây dựng tư duy: biết cách phát triển tính logic, tổng hợp tốn, phát triển tốn từ toán gốc, kết hợp nhiều dạng toán để có tốn hay Dạng tập CO, H2 khử Oxit kim loại có sơ đồ phản ứng: Chất rắn X + CO,(H2 ) –> Chất rắn Y + CO2 (H2O,CO, H2 ) Bài toán thường tính tốn đại lượng khối lượng chất rắn trước sau phản ứng thể tích khí CO, H2 tham gia phản ứng lượng CO2, H2O tạo thành Hoặc cho đại lượng yêu cầu xác định cơng thức hóa học hợp chất.Nhưng toán mở rộng, để xác định lượng chất rắn Y lượng chất khí , (hơi nước ) sau phản ứng thường kết hợp với nhiều toán phụ như: cho chất rắn Y phản ứng với dung dịch axit loãng (bài mở rộng bản), cho chất rắn Y phản ứng với dung dịch axit đặc (bài nâng cao), cho nước hấp thụ vào axit H 2SO4 đặc, cho CO2 phản ứng với dung dịch kiềm Vì mở rộng toán phải kết hợp với toán phụ như: Dạng tập CO2 phản ứng với dung dịch kiềm Dạng tập kim loại phản ứng với dung dịch axit Dạng tập nồng độ dung dịch Dạng tập chất khí Dạng tập xác định cơng thức hóa học hợp chất Và cần vận dụng phương pháp giải tập như: Phương pháp bảo toàn khối lượng ( BTKL ) Phương pháp bảo toàn nguyên tố Phương pháp bảo toàn electron Phương pháp quy đổi III.ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG Trong năm gần đây, vấn đề dạy học mơn hố học đổi mơn có chuyển biến mạnh mẽ đổi phương pháp dạy học Xây dựng tư qua tập CO, H2 khử Oxit kim loại Được đồng tình xã hội, bậc cha mẹ học sinh tích cực phối hợp với nhà trường công tác giáo dục đạo đức cho học sinh -Khó khăn: Đối với học sinh trung học sở mơn Hố học kiến thức nhiều mà đòi hỏi em phải học nhớ kỹ làm dạng tập Đa số em học sinh phân biệt dạng tập không nhớ phương pháp giải toán Nhiều học sinh cịn tình trạng luời học , khơng xác định mục đích học tập nên gốc từ đầu nên học Hóa cảm thấy vơ phức tạp Tôi tiến hành khảo sát tập dạng 1,2 lớp 9A 9B thu kết sau: Kết khảo sát dạng 1,2 : (Chưa áp dụng đề tài) Lớp Sĩ số 50 Điểm giỏi Điểm Điểm TB Điểm yếu SL % SL % SL % SL % 13 26 23 46 12 24 Qua kết ta thấy số học sinh đạt điểm giỏi thấp,còn em đạt điểm yếu nhiều IV GIẢI PHÁP 1.Mục tiêu giải pháp Đưa dạng tập, đặc điểm dạng phương pháp giải dạng, cách kết hợp với dạng tập khác,cách sử dụng phương pháp giải giúp học sinh xây dựng tư giải tập CO, H2 khử Oxit kim loại cho học sinh đại trà giúp học sinh giỏi thành thạo loại tập Xây dựng tư qua tập CO, H2 khử Oxit kim loại 2.Nội dung cách thức thực giải pháp A BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH Đặc điểm tốn Viết phương trình phản ứng cho CO H2 qua hỗn hợp oxit, xác định sản phẩm thu được, cho sản phẩm phản ứng với chất khác Viết phương trình phản ứng Phương pháp giải - Dãy hoạt động hóa học kim loại: K , Na, Ba, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu Ag, Hg, Pt, Au - CO, H2 khử oxit kim loại từ Zn trở cuối dãy điện hóa theo phương trình: nCO + M2On 2M + nCO2 nH2 + M2On 2M + nH2 O - Sản phẩm trình khử cho phản ứng với chất khác Bài tập Bài 1: Cho luồng khí H2 (dư) qua ống mắc nối tiếp đựng oxit nung nóng sau đây: Ống đựng 0,01mol CaO,ống đựng 0,02 mol CuO, Ống đựng 0,02mol Al2O3,ống đựng 0,01mol Fe3O4 ống đựng 0,05mol Na2O Sau phản ứng xảy hoàn toàn, lấy chất rắn lại ống cho tác dụng với dung dịch: NaOH, CuCl2 Hãy viết phương trình phản ứng xảy BÀI GIẢI Vì phản ứng xảy hồn tồn nên oxit khử hết: CuO + H2 0,02 t → Fe3O4 + 4H2 0,01 Cu + H2O 0,02 t → 3Fe + 4H2O 0,04 Xây dựng tư qua tập CO, H2 khử Oxit kim loại Nước di chuyển theo chiều Tổng số mol H2O : 0,02 + 0,04 = 0,06 (mol) → Na2O + H2O 2NaOH 0,05 0,06 Na2O hết, sau phản ứng hồn tồn cịn lại chất rắn: CaO, Al2O3, Cu, Fe Tác dụng với dung dịch NaOH có phản ứng: CaO + H2O → Ca(OH)2 → Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 +H2O → Al2O3 + Ca(OH)2 Ca(AlO2)2 +H2O Tác dụng với dung dịch CuCl2 có phản ứng: CaO + H2O → Ca(OH)2 2NaOH + CuCl2 → Ca(OH)2 + CuCl2 Fe + CuCl2 → 2NaCl + Cu(OH)2 → CaCl2 + Cu(OH)2 FeCl2 + Cu Bài 2: Dẫn luồng khí H2 dư qua ống chứa chất rắn dạng bột: CaO, CuO, Al2O3, Fe2O3 Na2O, ống đốt nóng mắc nối tiếp ống dẫn khí Sau lấy sản phẩm lại ống chia làm phần: - Phần tác dụng với khí CO2 - Phần cho tác dụng với dd AgNO3 Viết PTPƯ BÀI GIẢI Vì oxit kim loại đứng trước Al dãy hoạt động Hóa học khơng bị H2 khử Khi dẫn luồng khí H2 qua CaO, CuO, Al2O3, Fe2O3, Na2O CaO + H2 → không phản ứng t0 CuO + H2 Al2O3 + H2 → → Cu+H2O không phản ứng Fe2O3 + 3H2 t → → 2Fe + 3H2O Na2O + H2 khơng phản ứng Trong q trình phản ứng oxit bazơ tan tác dụng với nước để tạo thành dd bazơ Xây dựng tư qua tập CO, H2 khử Oxit kim loại Na2O + H2O → → 2NaOH CaO + H2O Ca(OH)2 Sau phản ứng ta thu được: Al2O3, Ca(OH)2, Cu, Fe, NaOH, CaO dư, Na2O dư Đem sản phẩm tạo thành vào: +Phần I : Có khí CO2 Xuất kết tủa có màu trắng: CaO + CO2 → CaCO3 → CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O Na2O + CO2 Na2CO3 (rắn, khan) Xuất dung dịch không màu: CO2 + 2NaOH CO2 + NaOH → → Na2CO3 + H2O NaHCO3 Al2O3 + Ca(OH)2 → → Ca(AlO2)2 + H2O Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O Ngồi cịn thu chất rắn màu xám nhẹ Fe, màu đỏ Cu không phản ứng với CO2 Phần II: Cho tác dụng với dd AgNO3 Xuất kết tủa có màu đen: AgNO3 + NaOH → AgOH + NaNO3 → 2AgNO3 + Ca(OH)2 2AgOH + Ca(NO3)2 Xuất chất rắn màu xám bạc, sau thời gian lại xuất chất rắn màu đỏ Fe + 2AgNO3 → Cu + 2AgNO3 Fe(NO3)2 + 2Ag → Cu(NO3)22 + 2Ag → Fe(dư) + Cu(NO3)2 Fe(NO3)2 + Cu Ngoài thu Al2O3 , CaO Na2O có màu trắng Nhận xét: Để làm loại tập định tính học sinh cần nắm kiến thức tính chất hóa học nước,về tính chất hóa học oxit axit ,oxit bazơ,về tính chất hóa học muối hợp chất khác kết hợp với dạng CO, H2 khử oxit kim loại.Từ viết phương trình phản ứng B: BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG DẠNG BÀI TẬP CO, H2 KHỬ OXIT KIM LOẠI SỬ DỤNG ĐỊNH LUẬT BTKL, BẢO TỒN NGUN TỐ VÀ CÁC CƠNG THỨC CƠ BẢN Xây dựng tư qua tập CO, H2 khử Oxit kim loại Đặc điểm tốn Bài tốn thường tính tốn đại lượng khối lượng chất rắn trước sau phản ứng thể tích khí CO, H2 tham gia phản ứng lượng CO2, H2O tạo thành Hoặc cho đại lượng u cầu xác định cơng thức hóa học hợp chất Phương pháp giải Khi cho CO, H2 phản ứng với Oxit kim loại hỗn hợp oxit kim loại ( chất rắn X) thu kim loại hỗn hợp kim loại oxit ( chất rắn Y) CO , H2.Ta có sơ đồ: Chất rắn X + CO,(H2 ) –> Chất rắn Y + CO2 (H2O,CO, H2 ) - CO, H2 khử oxit kim loại từ Zn trở cuối dãy điện hóa * Khử oxit, CO , H2 lấy oxi oxit để tạo kim loại CO2 , H2O theo phản ứng: CO + O (oxit)  CO2 H2 + O (oxit)  H2O => nO (oxit) = nCOpu = npu = nCO2 = nH2O Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: m Y = m X - mO Khối lượng chất rắn X giảm khối lượng của Oxi oxit Các trường hợp thường gặp Trường hợp 1:Bài toán bản: Bài toán cho hai ba đại lượng khối lượng chất rắn X, khối lượng chất rắn Y, lượng CO,CO2, H2 ,H2O.Tính đại lượng cịn lại Ví dụ 1: Khử hoàn toàn 24 gam hỗn hợp CuO FexOy H2 dư nhiệt độ cao thu 17,6 gam hỗn hợp kim loại Khối lượng H2O tạo thành BÀI GIẢI mO (trong oxit) = moxit − mkloại = 24 − 17,6 = 6,4 gam 10 Xây dựng tư qua tập CO, H2 khử Oxit kim loại Hỗn hợp khí sau phản ứng gồm khí CO2 , CO (khơng phản ứng với nhau) tốn thường tính tốn số mol thể tích khí tỷ lệ số mol , tỷ lệ thể tích khí Sau xác định lượng CO phản ứng lượng CO2 tạo thành ta đưa tốn dạng Để tính lượng khí ta dùng phương pháp sau: Phương pháp giải Sử dụng cơng thức đường chéo : Khí A MA Mtb – MB MTB Khí B MB MA – Mtb Với MA, MB khối lượng mol khí A khí B Mtb khối lượng mol trung bình hỗn hợp khí MA > MB Ta có: = Hoặc cơng thức tính khối lượng Mol trung bình: (n tổng số mol khí hỗn hợp ) 3.Bài tập Bài 1: Cho 4,48 lít CO (ở đktc) từ từ qua ống sứ nung nóng đựng gam oxit sắt đến phản ứng xảy hồn tồn Khí thu sau phản ứng có tỉ khối so với hiđro 20 Xác định công thức oxit sắt phần trăm thể tích khí CO hỗn hợp khí sau phản ứng BÀI GIẢI FexOy + yCO Khí thu có n CO2 44 t → M = 40 xFe + yCO2 → gồm khí CO2 CO dư 12 40 n CO 28 24 Xây dựng tư qua tập CO, H2 khử Oxit kim loại n CO2 n CO ⇒ = %VCO2 = 75% → n CO ( p.­ ) = n CO2 = Mặt khác: 75 × 0,2 = 0,15 100 mol → nCO dư = 0,05 mol Thực chất phản ứng khử oxit sắt CO + O (trong oxit sắt) t → CO2 ⇒ nCO = nO = 0,15 mol → mO = 0,15×16 = 2,4 gam ⇒ mFe = − 2,4 = 5,6 gam → nFe = 0,1 mol Theo phương trình phản ứng ta có: n Fe x 0,1 = = = n CO2 y 0,15 → Fe2O3 Bài : Dùng V lít khí CO khử hồn tồn gam oxit kim loại, phản ứng kết thúc thu kim loại hỗn hợp khí X Tỷ khối X so với H2 19 Cho X hấp thụ hồn tồn vào 2,5 lít dung dịch Ca(OH)2 0,025M người ta thu gam kết tủa a Xác định kim loại cơng thức hố học oxit b Tính giá trị V thể tích SO (đktc) tạo cho lượng kim loại thu tan hết vào dung dịch H2SO4 đặc, nóng dư BÀI GIẢI Đặt cơng thức oxit kim loại là: A2Ox Các PTHH: A2Ox + xCO CO2 + Ca(OH)2 t →  → A(r) + xCO2 (k) CaCO3 + H2O 25 (1) (2) ... phương pháp giải giúp học sinh xây dựng tư giải tập CO, H2 khử Oxit kim loại cho học sinh đại trà giúp học sinh giỏi thành thạo loại tập Xây dựng tư qua tập CO, H2 khử Oxit kim loại 2.Nội dung cách... ứng B: BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG DẠNG BÀI TẬP CO, H2 KHỬ OXIT KIM LOẠI SỬ DỤNG ĐỊNH LUẬT BTKL, BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ VÀ CÁC CÔNG THỨC CƠ BẢN Xây dựng tư qua tập CO, H2 khử Oxit kim loại Đặc điểm tốn Bài. .. thu kim loại hỗn hợp kim loại oxit ( chất rắn Y) CO , H2. Ta có sơ đồ: Chất rắn X + CO,( H2 ) –> Chất rắn Y + CO2 (H2O ,CO, H2 ) - CO, H2 khử oxit kim loại từ Zn trở cuối dãy điện hóa * Khử oxit,