Kinh nghiệm hướng dẫn học sinh dạng bài tập áp dụng định luật bảo toàn khối lượng cho học sinh lớp 8 trường THCS nga phượng 1

1 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HĨA PHỊNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGA SƠN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH DẠNG BÀI TẬP ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG CHO HỌC SINH LỚP TRƯỜNG THCS NGA PHƯỢNG Người thực hiện: VŨ THỊ HUỆ Chức vụ: Giáo viên Đơn vị công tác: Trường THCS Nga Phượng SKKN thuộc môn: Hóa học THANH HĨA NĂM 2021 MỤC LỤC TT Nội dung Mục lục Mở đầu Trang 1 1.1 lý chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu Nội dung 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2 3 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm Kết luận, kiến nghị 3.1 Kết luận 3.2 Kiến nghị Tài liệu tham khảo Danh mục 15 16 16 17 10 11 12 13 1 MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài: Trong q trình dạy học mơn Hố học, tập hố học phần quan trọng hệ thống hồn chỉnh nội dung kiến thức hố học Thơng qua tập hố học, học sinh có hội củng cố, mở rộng kiến thức hoá học , rèn luyện phát triển thao tác tư Quá trình giảng dạy mơn Hóa học trường THCS, đặc biệt q trình ơn luyện học sinh giỏi cấp, kiến thức định luật bảo toàn khối lượng Định luật bảo toàn khối lượng chứng thực hoá kiến thức hoá học, chứng minh vật thể tự nhiên có nguồn gốc khơng biến mất, q trình biến hố tổng lượng chất ln ln khơng đổi Trên sở học sinh khơng cịn trừu tượng, nặng nề hệ thống kiến thức hoá học Đối với học sinh THCS thời lượng phân phối chương trình dành cho nội dung định luật bảo tồn khối lượng có tiết q ( Tiết 21- Bài 15 – Hố học 8) Đối với học sinh giỏi mơn hố học lớp định luật bảo tồn khối lượng nội dung quan trọng liên quan đến hầu hết tính tốn theo PTHH, nút thắt nhiều toán tổng hợp lại chỗ vận dụng định luật bảo toàn khối lượng để giải tốn Học sinh chưa nhận dạng có áp dụng định luật, thường xuyên sử dụng nhầm lẫn nội dung với hệ định luật Từ thực tế địi hỏi học sinh phải có kỹ định để nắm vững, vận dụng tốt định luật hệ vào tính tốn khối lượng chất, vào dạng tổng hợp liên quan Thực tế giảng dạy cho thấy chưa có hệ thống lý thuyết hố việc tính tốn xoay quanh định luật bảo toàn khối lượng để làm tảng giúp giáo viên học sinh nghiên cứu vận dụng, từ việc nắm vận dụng định luật học sinh cịn hạn chế gặp nhiều khó khăn, việc truyền đạt giáo viên chủ yếu nội dung định luật dựa vào chuẩn kiến thức tập mức áp dụng trực tiếp định luật, bồi dưỡng học sinh giỏi giáo viên nhiều thời gian tìm tịi, thống kê, phân tích, tổng hợp dựa vào nhiều nguồn thơng tin, tài liệu thơng tin mạng internet để hình thành hệ thống lý thuyết, tập làm giáo án giảng dạy nên thời gian đầu tư, chất lượng soạn chất lượng bồi dưỡng nội dung chưa đảm bảo Từ trăn trở tơi mạnh dạn nghiên cứu đưa “Kinh nghiệm hướng dẫn học sinh dạng tập áp dụng định luật bảo toàn khối lượng cho học sinh lớp trường THCS Nga Phượng 1” Với hy vọng đề tài tài liệu tham khảo phục vụ cho việc học tập em học sinh góp phần nhỏ bé với đồng chí đồng nghiệp nghiên cứu sâu dạng tập nêu 1.2 Mục đích nghiên cứu Thơng qua việc nghiên cứu đề tài nhằm giúp em nhận biết dạng tốn, nắm quy trình giải tập áp dụng định luật bảo toàn khối lượng 1.3 Đối tượng nghiên cứu: Dạng tập áp dụng định luật bảo tồn khối lượng chương trình hóa học THCS 1.4 Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp vấn đáp - Phương pháp thực nghiệm - Phương pháp nghiên cứu tài liệu - Phương pháp điều tra: Không dừng lại điều tra thực trạng mà phải điều tra qua giai đoạn suốt thời gian áp dụng đề tài phân tích số liệu điều tra để từ rút nguyên nhân biện pháp điều chỉnh NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Định luật bảo toàn khối lượng hai nhà khoa học Mikhail Vasilyevich Lomonosov Antoine Lavoisier khám phá độc lập với qua thí nghiệm cân đo xác, từ phát định luật bảo tồn khối lượng: Năm 1748, nhà hóa học người Nga Mikhail Vasilyevich Lomonosov từ nhiều thí nghiệm cân bình nút kín đựng bột kim loại trước sau nung, M.V.Lomonosov nhận thấy khối lượng chúng không thay đổi, chuyển hoá hoá học xãy với kim loại bình Khi áp dụng phương pháp định lượng nghiên cứu phản ứng hoá học, năm 1748 Lomonosov tìm định đề quan trọng này, Lomonosov trình bày định đề sau: "Tất biến đổi xảy tự nhiên thực chất lấy vật thể này, có nhiêu thêm vào vật thể khác Như vậy, giảm vật chất, có vật chất tăng lên chổ khác" Năm 1789, nhà hóa học người Pháp Antoine Lavoisier qua nhiều thí nghiệm định lượng xác rút kết luận quan trọng khoa học, định luật bảo tồn khối lượng phát biểu sau:“ Trong phản ứng hoá học, tổng khối lượng chất sản phẩm tổng khối lượng chất tham gia phản ứng” Để giải thích tính khoa học định luật nhiều nhà hóa học dựa vào kết hợp lý thuyết cấu tạo chất, liên kết hoá học cấu tạo nguyên tử Ngoại trừ phản ứng hạt nhân, khơng có phản ứng hố học làm hay xuất nguyên tố lạ mà phản ứng hố học có thay đổi liên kết nguyên tử phân tử, thay đổi liên quan đến eletron số nguyên tử nguyên tố giữ nguyên khối lượng nguyên tử không đổi tổng khối lượng chất bảo tồn Đó chất, sở định luật bảo tồn khối lượng Ví dụ phản ứng khí hiđro khí oxi trước (a), (b), sau (c) liên kết nguyên tử thay đổi mô sau: Từ định luật bảo toàn khối lượng kết hợp với lý thuyết biểu diễn chất tạo tảng để có PTHH tính tốn liên quan đến PTHH Trong phản ứng số lượng nguyên tử nguyên tố không thay đổi dẫn đến xuất hệ số PTHH làm cở sở cho việc cân PTHH số phân tử chất phản ứng tuân theo tỷ lệ định Ví dụ phản ứng t0 có PTHH minh hoạ là: 2H2 + O2 → 2H2O thể đầy bảo tồn khối lượng phản ứng hố học Từ định luật bảo tồn khối lượng cho phép tính khối lượng chất, thường khối lượng chất dạng chất phản ứng Trong phản ứng tổng quát: A + B → C + D, với lượng A, B tham gia a (g), b (g) lượng C c (g), lượng D chưa biết x (g) xác đinh theo định luật bảo toàn khối lượng: a + b = c + x nên x = a + b – c 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm a Thuận lợi: - Hiện nay, đổi phương pháp dạy học nhằm nâng cao chất lượng giáo dục đại trà đặc biệt chất lượng bồi dưỡng học sinh giỏi vấn đề Hội đồng sư phạm trường THCS Nga Phượng đặt lên hàng đầu Với đội ngũ cán bộ, giáo viên đào tạo chuẩn chuẩn, nhiệt tình cơng tác giảng dạy, đầu tư nhiều thời gian phương tiện cho việc thiết kế giảng để dạy đạt chất lượng tốt - Học sinh trường THCS Nga Phượng đa số em ngoan, chủ yếu sống vùng nông thôn nên em chăm chỉ, chịu khó, chịu tác động mặt trái b Khó khăn Như trình trình lí chọn đề tài qua thực tế bồi dưỡng học sinh giỏi nhiều năm tối thấy khả tính tốn theo định luật bảo tồn khối lượng học sinh cịn nhiều hạn chế khó khăn, cụ thể sau: - Giáo viên chưa cung cấp đủ rõ ràng hệ thống lý thuyết hoá xoay quanh việc tính tốn theo định luật để học sinh làm sở để áp dụng 4 - Giáo viên chưa có đủ thời gian xây dựng hệ thống tập làm giảng để thơng qua phân tích sở để áp dụng tính theo định luật bảo tồn khối lượng - Học sinh chưa có kỹ nhận dạng tốn có áp dụng định luật, thường xuyên sử dụng nhầm lẫn nội dung với hệ định luật chủ yếu sử dụng nội dung định luật nên giải số ỏi tốn áp dụng trực tiếp định luật thực gặp khó khăn tốn tổng hợp có vận dụng định luật bảo tồn khối lượng -Thời lượng phân phối chương trình lượng tập dành cho nội dung định luật bảo tồn khối lượng q ít, cịn số nhỏ giáo viên xem nhẹ chưa đầu tư mức thời lượng chất lượng nội dung, chưa ý đến việc xây dựng kỹ vận dụng định luật so với yêu cầu chất lượng bồi dưỡng học sinh giỏi liên quan đến định luật bảo toàn khối lượng Kết học tập mơn Hố học – lớp 8, Trường THCS Nga Phượng năm học: 2019 -2020 sau: Chất lượng đại trà: Giỏi Khá Trung bình Yếu, SL TL% SL TL% SL TL% SL TL% 50 0 15 30 25 50 10 20 Chất lượng mũi nhọn: Học sinh giỏi cấp Huyện: Số học sinh dự thi: 02; Số học sinh đạt giải: 01 giải khuyến khích Với thực trạng trên, đưa giải pháp giải năm học 2020 - 2021 sau: 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề Xây dựng cung cấp đủ, có hệ thống kiến thức định luật hệ định luật bảo toàn khối lượng Giới thiệu nội dung, hệ quả, giới thiệu đến đâu có phân tích, giải thích chứng minh đến Theo chuẩn kiến thức mơn Hố học có nội dung sau: a) Nội dung định luật: Trong phản ứng hoá học, tổng khối lượng chất sản phẩm tổng khối lượng chất tham gia phản ứng b) Hệ định luật: Hệ 1: Trong phản ứng hoá học, tổng khối lượng chất sau phản ứng tổng khối lượng chất trước phản ứng Hệ 2: Trong phản ứng hoá học, khối lượng nguyên tố bảo toàn Trong điều kiện thực tế cho phép, giáo viên sử dụng phản ứng đơn giản với lượng chất cụ thể để minh chứng thực nghiêm Xây dựng cung cấp đầy đủ, có hệ thống, lý thuyết hố việc tính tốn xoay quanh nội dung hệ định luật bảo toàn khối lượng Cần kết hợp kỹ trình giới thiệu, giảng dạy Cho phản ứng dạng tổng quát sau: A + B → C + D Lớp Sĩ số a) Theo nội dung định luật ta có biểu thức áp dụng định luật sau: mSản phẩm = mTham gia (I*) Hay mC + mD = mA + mB b) Theo hệ định luật ta có biểu thức áp dụng sau: mSau pư = mTrước pư (II*) Hay mC + mD + mA (dư) + mB (dư) = mA (trước pư) + mB (trước pư) Chứng minh (II*): Ta có mC + mD = mA ( tham gia pư) + mB (tham gia pư) ⇒ mC + mD +mA (dư) + mB (dư) = mA ( tham gia pư)+ mB (tham gia pư)+ mA (dư)+ mB (dư) = (mA( tham gia pư) + mA(dư))+(mB(tham gia pư)+mB (dư)) = mA (trước pư) + mB (trước pư) c) Theo hệ định luật ta có biểu thức áp dụng sau: mNgtố X( sản phẩm) = mNgtố X(tham gia pư) (III*) Đưa dạng tập cụ thể theo mức độ tăng dần nhằm giúp học sinh hiểu rõ chất định luật bảo toàn khối lượng, áp dụng cụ thể nội dung, hệ trên, thơng qua cố lý thuyết, xây dựng cách áp dụng rút lưu ý áp dụng Dạng 1: Áp dụng trực tiếp định luật bảo toàn khối lượng tính tốn khối lượng chất phản ứng hóa học giải thích tượng a Những chia sẻ kinh nghiệm Đối với dạng tập tính tốn, áp dụng định luật bảo tồn khối lượng, sau học sinh học xong dạng tập tính theo phương trình hóa học em dễ bị ngộ nhận áp dụng định luật bảo tồn khối lượng khó muốn tính khối lượng chất cần biết khối lượng chất khác lại phản ứng hóa học Giáo viên cần phân tích để học sinh thấy lợi ích định luật bảo toàn khối lượng, đặc biệt là áp dụng cho nhiều phản ứng hóa học( ví dụ 6,7) b Một số ví dụ cụ thể Ví dụ 1: Đốt cháy hết gam kim loại Magie Mg khơng khí thu 15 gam hợp chất magie oxit MgO Biết magie cháy phản ứng với oxi O khơng khí a.Viết cơng thức khối lượng phản ứng xảy b.Tính khối lượng khí Oxi phản ứng ( Bài tập SGK hóa học trang 54) Bài giải a PTHH : 2Mg + O t 2MgO Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có mMg + mO2 = mMgO b) khối lượng oxi phản ứng là: mO2 = mMgO - mMg=15-9 = (gam) Ví dụ 2: Trên đĩa cân bên trái đặt cốc đựng bột kim loại đồng, đĩa cân bên phải đặt cốc đựng kim loại bạc Cân vị trí thăng Nung nóng hai cốc thời gian lại đặt lên hai đĩa cân Hỏi cân nghiêng bên nào? Tại sao? ( Trích đề giao lưu học sinh giỏi mơn Hóa cấp huyện Thọ Xuân năm học 2018-2019) Bài giải Ban đầu cân thăng nên mCu= mAg t0 Khi nung nóng Cu phản ứng với Oxi: Cu + O2 2CuO Khối lượng bột đồng tăng lên nhận thêm khối lượng oxi phản ứng Khối lượng bột bạc không thay đổi Vậy cân nghiêng bên cố đựng bột Cu bên trái Ví dụ 3: Giải thích nung mẫu đá vôi, khối lượng chất rắn sau nung lại giảm đi, nung mẫu đồng, khối lượng chất rắn sau nung lại tăng lên Bài giải Khi nung mẫu đá vôi: t0 PTHH: CaCO3 → CaO + CO2 Áp dụng định luật bảo tồn ta có mCaCO3 = mCaO(chất rắn sau nung) + mCO2 mCaO = mCaCO3 – mCO2 < mCaCO3 Vậy khối lượng chất rắn sau nung bị giảm Khi nung mẫu kim loại Cu t0 PTHH: Cu + O2 → 2CuO Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có mCu + mO2 = mCuO( Chất rắn sau nung) > mCu Vậy sau nung mẫu kim loại đồng, khối lượng tăng lên Ví dụ 4: Đốt cháy hồn tồn a (gam) hỗn hợp X gồm kim loại A, B hoá trị II thu b (gam) hỗn hợp Y gồm oxit tương ứng Hãy viết biểu thức tính khối lượng oxi cần dùng theo a, b ? Bài giải t0 PTHH: 2A + O2 → 2AO (1) t0 2B + O2 → 2BO (2) Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng, ta có: mO2 (tham gia 1) + mA = mAO (3) mO2 (tham gia 2) + mB = mBO (4) Cộng (3) vơi (4), ta được: mO2 + mX = mY ⇒ mO2 = mY – mX = b – a (gam) ⇒ Lưu ý: Định luật cũng áp dụng đồng thời cho nhiều phản ứng Ví dụ 5: Đốt cháy hết a (gam) chất A cần dùng vừa đủ 13,44 lít khí oxi đktc thu 8,96 lít CO2 ĐKTC 10,8g nước Tính a ? Bài giải t0 PTHH: A + O2 → CO2 + H2O Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng, ta có: mA + mO2 = mCO2 + mH2O ⇒ mA = mCO2 + mH2O – mO2 8,96 13,44 44 + 10,8 − × 32 = 9,2 (g) Vậy a = 9,2 (gam) = 22,4 22,4 Ví dụ 6: Oxi hố hồn tồn 10,56g hỗn hợp A gồm kim loại Na, Mg Al thu 16,32g hỗn hợp B gồm oxit tương ứng Tính thể tích khơng khí cần dùng điều kiện tiêu chuẩn ? Bài giải t0 PTHH: 4Na + O2 → 2Na2O (1) t0 2Mg + O2 → 2MgO (2) t0 4Al + 3O2 → 2Al2O3 (3) Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng cho PT(1,2,3), ta có: mA + mO (đã pư) = mB ⇒ mO2 = 16,32 − 10,56 = 5,76 g ⇒ nO = 7,76 : 32 = 0,18mol Thể tích khơng khí cần dùng: VKK = 0,18 22,4 = 20,16 lít Ví dụ 7: Hồ tan hết 11 (g) hỗn hợp X gồm Fe kim loại A có hố trị n vào dung dịch HCl, sau phản ứng thu 8,96 lít khí ĐKTC dung dịch Y Tính tổng khối lượng muối dung dịch Y ? Bài giải → PTHH: Fe + 2HCl FeCl2 + H2 (1) → 2A + 2nHCl 2ACln + nH2 (2) Theo (1) (2): nHCl = 2nH2 = 8,96 : 22,4 = 0,8mol Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng cho (5) (6), ta có: mX + mHCl (tham gia pư) = mmuối + mH2 ⇒ mMuối = mX + mHCl (tham gia pư) – mH2 = 11 + 0,8 36,5 – 0,4 = 39,4 (g) Vậy m = 39,4 (gam) c Một số tập tự giải Bài tập 1: Oxi hoá hết 1,26(g) hỗn hợp X gồm kim loại A(II) B(III) thu 2,22(g) oxit tương ứng Tính thể tích khơng khí cần dùng ĐKTC ? ( Đáp số: 3,36 lít ) Bài tập 2: Cho luồng khí hiđro qua ống thuỷ tinh chứa 20 g bột đồng (II) oxit 400 0C Sau phản ứng thu 16,8 g chất rắn A a Tính thể tích khí hiđro tham gia phản ứng đktc ? b Tính hiệu suất phản ứng ? ( Đáp số: VH2 =4,48 lít H = 80% ) Bài tập 3: Hoà tan hết 7,9(g) hỗn hợp X gồm Mg, Al, Fe vào ddHCl dư sau phản ứng thu 6,72(lít) khí ĐKTC a) Tính tổng khối lượng muối dung dịch sau phản ứng ? b) Tính thành phần % theo khối lượng tùng chất X, biết tỉ lệ số nguyên tử Fe so với Mg 1: ( Đáp số: 29,2 gam 30,38%Mg, 34,18%Al, 35,44%Fe ) Bài tập 4: Đun nóng để tiến hành phân huỷ 6,125(g) KClO3 điều kiện thích hợp, sau thời gian phản ứng thu 4,205(g) chất rắn V(lít) khí ĐKTC Tính V hiệu suất phản ứng ? ( Đáp số: 1,344 lít H% = 80%) 2 Bài tập 5: (3,5đ) Để khử hoàn toàn 47,2 gam hỗn hợp CuO, Fe 2O3, Fe3O4 cần dùng V lít khí H2 (ở đktc) sau phản ứng thu m gam kim loại 14,4 gam nước a Viết phương trình phản ứng xảy ? b Tính giá trị m V ? ( Đáp số : V= 17,92 lít, m = 34,4 g ) Bài tập 6: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp kim loại Mg, Cu, Zn, Fe thu 74.5 gam X gồm hỗn hợp oxit sắt oxit kim loại tương ứng Để hòa tan hết hỗn hợp oxit cần dùng 600 ml dung dịch H 2SO4 2M Xác định giá trị m ( Đáp số : m = 55,3 g ) Dạng Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng hệ vào tính toán liên quan đến dung dịch a Những chia sẻ kinh nghiệm Đối với dạng tập liên quan đến dung dịch có áp dụng định luật bảo tồn khối lượng, thông thường áp dụng định luật bảo tồn khối lượng để tính khối lượng dung dịch sau phản ứng Giáo viên cần lưu ý sinh số điểm sau - Khi tính khối lượng dung dịch phải tính khối lượng dung dịch chất tham gia Ví dụ: NaOH + HCl → NaCl + H2O Khi định luật bảo tồn khối lượng viết sau: mddNaOH + mddHCl = mdd sau phản ứng Học sinh dễ mắc sai lầm: mNaOH + mHCl = mdd sau phản ứng - Khi sản phẩm có chất rắn chất khí bay khối lượng dung dịch sau phản ứng tổng khối lượng ban đầu trừ khối lượng chất khí chất rắn Ví dụ: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 đó: mZn + mddHCl = mdd sau phản ứng – mH2 Học sinh dễ mắc sai lầm: mZn + mHCl = mdd sau phản ứng – mH2 - Khi chất tham gia có chất rắn mà khơng tan hết tính khối lượng dung dịch tính phần khối lượng chất rắn phản ứng, chất rắn dư khơng vào dung dịch Ví dụ: CaCO3 + HCl → CaCl2 + CO2 + H2O Khi CaCO3 dư: mCaCO3(pư) + mddHCl = mddsau phản ứng – mCO2 Học sinh dễ mắc sai lầm: mCaCO3 + mddHCl = mddsau phản ứng – mCO2 (Không trừ phần khối lượng CaCO3 dư) c Một số ví dụ cụ thể Ví dụ 1: Cho 10 gam hỗn hợp X gồm Cu kim loại M hoá trị II vào 100 gam dung dịch HCl 18,25%, sau phản ứng thu 4,48 lít khí H (đktc) cịn lại 5,2 gam chất rắn khơng tan a) Xác định kim loại M dùng b) Tính nồng độ phần trăm chất dung dịch sau phản ứng ( Trích đề thi HSG cấp huyện năm 2011-2012) Bài giải a) m HCl = 100 18,25% = 18,25 ( g ) ⇒ n HCl = 18,25 = 0,5 ( mol ) 36,5 4,48 = 0,2 ( mol ) 22,4 nH = M + 2HCl MCl2 + H2 ↑ 0,2 0,4 0,2 0,2 (mol) - Theo PTHH ta có: nHCl(p/ư) = 2nH = 2.0,2 = 0,4 ( mol ) < nHCl(ban đầu) => HCl dư Vậy kim loại M phản ứng hết Chất rắn không tan có Cu Vậy mCu = 5,2g - PTHH: ⇒ m M = 10 − 5,2 = 4,8 ( g ) - Theo PTHH ta có: 4,8 nM = n H = 0,2 ( mol ) => M = 0,2 = 24( g ) Vậy M kim loại Mg b) Dung dịch sau phản ứng gồm MgCl2 HCl dư mMgCl = 0,2 95 = 19 ( g ) ; mHCl ( du ) = (0,5 − 0,4).36,5 = 3,65 ( g ) - Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có: mdd sau p / u = mMg + mddHCl − mH = 4,8 + 100 − 0,2.2 = 104,4 ( g ) 19 100% ≈ 18,2% 104,4 3,65 C %( HCl du ) = 100% ≈ 3,5% 104,4 ⇒ C %( MgCl2 ) = Ví dụ 2: Đặt cốc thủy tinh nhỏ, đĩa cân, rót dung dịch H2SO4 lỗng vào cốc, khối lượng axit cốc Hai đĩa cân vị trí cân Thêm vào cốc thứ lỏ sắt nhỏ, vào cốc thứ lỏ nhôm nhỏ Khối lượng Hãy cho biết vị trí cân trường hợp sau : a) Cả hai kim loại tan hết b) Cả hai kim loại không tan hết ( Trích đề thi HSG cấp huyện năm 2007 – 2008 huyện Triệu Sơn) Bài giải a) Khi hai kim loại tan hết Đặt khối lượng kim loại a gam ⇒ nFe = a 56 ; n Al = a 27 thêm kim loại Fe vào cốc 1, kim loại Al vào cốc phương trình hóa học : Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑ (1) a mol 56 a mol 56 2Al + 3H2SO4 →Al2(SO4)3 + 3H2↑ (2) a mol 27 a mol 18 10 nH ( 2) a a ( 1) ( 2) ( 1) > nH = nên mH > mH 18 56 = Vậy cân thăng ( bên đĩa thứ nặng bên đĩa thứ ) b) Khi hai kim không tan hết, nghĩa axit H2SO4 phản ứng hết Số mol H2 tính theo số mol H2SO4 ( 1) Theo (1) : nH = n( 1) H SO (2) : n( ) H = n( ) H SO Mặt khác : n( 1) H SO = n( ) H SO nên n( 1) H = n( ) H Vậy cân giữ vị trí cân Ví dụ 3: Trên hai đĩa cân A, B có hai cốc đựng hai dung dịch: HCl (đĩa cân A), H2SO4 (đĩa cân B) Điều chỉnh lượng dung dịch hai cốc để cân vị trí thăng Cho 1,15g kim loại Na vào cốc A Để cân vị trí cân cần cho gam kim loại Mg vào cốc B ( Trích đề thi HSG cấp huyện năm học 2014 – 2015 huyện Triệu Sơn) Bài giải Phương trình hóa học: Cốc A: 2Na + 2HCl → 2NaCl + H2↑ (1) Cốc B: Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2↑ (2) Gọi x khối lượng kim loại Mg cần cho vào cốc B Để cân vị trí thăng sau phản ứng độ tăng khối lượng cốc A cốc B phải Khi ta có: m Na − m H (1) = m Mg − m H ( ) 2 2 4 4 ⇔ 1,15 − 2 1,15.2 x = x − 23.2 24 Giải phương trình ta x = 1,2 (g) Vậy khối lượng kim loại Mg cần cho vào cốc B 1,2 gam Ví dụ 4: Hịa tan 14,2g hỗn hợp A gồm MgCO muối cacbonat kim loại R lượng vừa đủ dung dịch HCl 7,3% thu dung dịch D 3,36 lít khí CO2 (ở đktc) Thêm 32,4g nước vào dung dịch D dung dịch E Nồng độ MgCl2 dung dịch E 5% Xác định kim loại R thành phần % theo khối lượng chất hỗn hợp A ( Trích đề thi HSG cấp huyện năm học 2014 – 2015 huyện Triệu Sơn) Bài giải Gọi a b số mol MgCO3 R2(CO3)x có hỗn hợp A PTHH: MgCO3 + 2HCl → MgCl2 + H2O + CO2 ↑ (1) a 2a a a (mol) R2(CO3)x + 2xHCl → 2RClx + xH2O + xCO2↑ (2) b 2bx 2b bx (mol) 3,36 Ta có : nCO = a + bx = 22, = 0,15 mol (I) ⇒ n HCl = 2nCO = 0,3 (mol) Dd D gồm MgCl2 RClx Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có: 2 11 0,3.36,5.100 m D = m A + mddHCl − mCO = 14,2 + - (0,15.44) = 157,6 (g) 7,3 m E = 157, + 32, = 190 gam Ta có: C%( MgCl2 E) = 95a ⋅ 100% = 5% 190 Giải được: a = 0,1 (mol) Thay a = 0,1 vào (I) ta b = Ta có : 0,1.84 + 0, 05 (mol) x 0, 05 (2R+60x) =14,2 x ⇔ R = 28x có x = , R = 56 thỏa mãn Vậy R Fe Thành phần % chất hỗn hợp A là: 8,4 100% ≈ 59,15% 14,2 = 100% − 59,15% ≈ 40,85% %mMgCO3 = %m FeCO3 c Một số tập tự giải Bài tập 1: Đặt cốc A đựng dung dịch HCl cốc B đựng dung dịch H 2SO4 loãng vào đĩa cân cho cân vị trí cân Sau làm thí nghiệm sau: - Cho 11,2g Fe vào cốc đựng dung dịch HCl - Cho m gam Al vào cốc đựng dung dịch H2SO4 Khi Fe Al tan hoàn toàn thấy cân vị trí thăng Tính m ? ( Đáp số: m = 12,15 gam ) Bài tập 2: Hoà tan hoàn toàn 5,5g hỗn hợp gồm Al Fe dung dịch HCl 14,6% thu 4,48 lít hiđro (đo đktc) a- Tính thành % khối lượng kim loại hỗn hợp b- Tính nồng độ % muối có dung dịch sau phản ứng ( Đáp số: % Fe: 50,91, % Al = 49,09 C%(AlCl3)= 12,7%, C%(FeCl2)= 6,04%) Bài tập 3: Cho cốc đựng dung dịch HCl H 2SO4 loãng vào đĩa cân, cho cân vị trí thăng Sau làm thí nghiệm sau: - Cho 25,44g Na2CO3 vào cốc đựng dung dịch HCl - Cho m gam Al vào cốc đựng dung dịch H2SO4 Cân vị trí thăng bằng, tính m?( biết phản ứng xảy hoàn toàn.) ( Đáp số: m= 16,74 gam) Bài tập 4: Hòa tan 7,8 gam hỗn hợp kim loại X gồm Mg kim loại A cần vừa đủ m gam dịch H2SO4 10% , Sau phản ứng thu dung dịch B 8,96 lít đktc a Tính m khối lượng muối thu dung dịch B b Tính nồng độ phần trăm chất thu dung dịch B c Xác định kim loại A biết kim loại Mg chiếm mMg = mA Dạng 3: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng hệ vào tốn lập cơng thức hóa học 12 a Những chia sẻ kinh nghiệm - Đối với dạng tập vận dụng định luật bảo tồn khối lượng để lập cơng thức hóa học chất, thường áp dụng định luật bảo tồn ngun tố - Đối với việc tìm cơng thức hóa học chất thơng qua tìm M, đề cho số mol chất, ta áp dụng định luật bảo tồn khối lượng để tìm khối lượng chất, từ tính M suy ngun tố hoạc cơng thức hóa học (Ví dụ 3) - Tìm cơng thức oxit sắt ta thường vận dụng định luật bảo tồn ngun tố tìm khối lượng sắt, khối lượng oxi, từ xác định oxit sắt (Ví dụ 2) - Tìm cơng thức hóa học biết thành phần nguyên tố, ta thường tính khối lượng nguyên tố thông qua đơn chất, hợp chất chứa chúng (Ví dụ 1) b Một số ví dụ cụ thể Ví dụ 1: Nicotin hoạt chất gây nghiện có thuốc lá, có hại cho sức khỏe Đốt 3,24 gam nicotin cần dùng hết 6,048 lít khí oxi điều kiện tiêu chuẩn thu 0,56 gam khí nitơ, khí cacbonic nước, số mol khí cacbonic 10/7 số mol nước Tính khối lượng nước thể tích khí cacbonic tạo thành đktc Lập cơng thức hóa học nicotin, biết 122< M nicotin < 203 ( Trích đề thi HSG mơn Hóa huyện Nga Sơn năm học 2017-2018) Bài giải a PTHH: Nicotin + O2 → CO2 + N2 + H2O mO2 = 32 6,048/22,4 = 8.64 gam Áp dụng ĐLBTKL ta có: m nicotin + mO2 = m CO2 + m N2 + m H2O m CO2 + m H2O = m nicotin + mO2 – m N2 = 3,24 + 8,64 – 0,56 = 11,32 gam Gọi nCO2 = x, nH2O = y Ta có: 44.x + 18.y = 11,32 (a) Mặt khác nCO2 = 7/10.n H2O hay x = 10/7.y hay 7x- 10y =0(b) Từ a b ta có hệ phương trình 44.x + 18.y = 11,32 7x- 10y =0 Giải ta x = 0,2 y = 0,14 mH2O = 0,14.18 = 2,52 gam VCO2 = 0,2.22,4 = 4,48 lit b Ta có mC = 12.nCO2 = 12.0,2 = 2,4 gam mH = nH2O = 0,14 = 0,28 gam mN(nicotin) = mN2 = 0,56 gam mO(nicotin) = m nicotin- mC – mH – mN = 3,24 – 2,4 – 0,28- 0,56=0 Vậy nicotin khơng có ngun tố oxi Gọi cơng thức hóa học nicotin CxHyNz ( x,y,z thuộc N*) Ta có x: y: z = mC mH mN 2,4 0.28 0.56 : : = = = = 5:7:1 12 14 12 14 Vậy cơng thức phân tử cuart nicotin có dạng: (C5H7N)x 13 mà 122< M nicotin < 203 nên 122< 81x < 203 hay 1,5 < x < 2,5 chọn x= Vậy cơng thức hóa học nicotin C10H14N2 Ví dụ 2: Khử 11,6 gam oxit sắt chưa biết H nung nóng dư Chất rắn thu sau phản ứng khử hòa tan axit H 2SO4 lỗng 3,36 lít hiđro( đktc) Tìm cơng thức oxit sắt dùng Bài giải Gọi cơng thức hóa học oxit sắt FexOy t0 PTHH: FexOy + yH2 → xFe + yH2O (1) Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 (2) nH2 = 3,36 : 22,4 = 0,15 (mol) Theo PT 2: nFe= nH2 = 0,15 mol mFe = 0,15.56 = 8,4 gam mO(FexOy) = 11,6 – 8,4 = 3,2 gam mFe 56 x 8.4 = = mO 16 y 3.2 x Giải ta được: y = Chọn x = 3, y= Vậy công thức oxit sắt Fe3O4 Ta có: Ví dụ 3: Cho 11,6g oxit kim loại phản ứng vừa đủ với 4,48 (lít) khí H đktc thu kim loại A Hoà tan hết lượng A vào ddHCl dư thu 3,36 lít khí đktc Xác định A oxit ban đầu ? Bài giải Gọi oxit AxOy, hoá trị A muối n t0 PTHH: AxOy + yH2 → xA + yH2 O (1) 2A + 2nHCl  (2) → 2ACln + nH2 Theo (1) nH2O = nH2 = 4,48 : 22,4 = 0,2 (mol) Áp dụng định luật BTKL cho (1), ta có: mOxit + mH2 = mR + mH2O ⇔ 11,6 + 0,2 = mR + 0,2 18 ⇒ mR = 8,4 (g) nH2 (2) = 3,36 : 22,4 = 0,15 (mol) Ta có: Theo phương trình 2: nA = ⇒ A= 2.0,15 nH2 = n n 8,4 n = 28n Ta có bảng xét sau: n A 28 KQ loại Suy n = 2; A = 56 Vậy A Fe Có nA = 8,4 : 56 = 0,15 (mol) 0,15 y = 0,2 x ⇒ x : y = : Vậy oxit ban đầu Fe3O4 c Bài tập tự giải 56 Fe 84 loại 14 Bài tập 1: Dùng 1,568(lít) khí CO để phản ứng với 4(g) oxit kim loại nhiệt độ thích hợp Sau phản ứng kết thúc thu kim loại A hỗn hợp khí X Tỷ khối X so với khí hiđro 19 Hồ tan hết lượng A vào ddHCl dư thu 1,12(lít) khí Xác định oxit ban đầu ? Các khí đo đktc ( Đáp số: Fe2O3) Bài tập 2: Dẫn từ từ 8,96 lít H2 (đktc) qua m gam oxit sắt FexOy nung nóng Sau phản ứng 7,2 gam nước hỗn hợp A gồm chất rắn nặng 28,4 gam (phản ứng xảy hồn tồn) 1/ Tìm giá trị m? 2/ Lập công thức phân tử oxit sắt, biết A có chứa 59,155% khối lượng sắt đơn chất Bài tập 3: Hoà tan hoàn toàn 6,4 gam hỗn hợp bột gồm Fe oxit sắt Fe xOy dung dịch axit HCl thu 2,24 lít khí (đktc) Nếu đem 3,2 gam hỗn hợp khử khí H2 thu 0,1 gam nước a) Viết phương trình hóa học b) Xác định cơng thức phân tử sắt oxit Đáp số: FeO Bài tập 4: Đốt cháy hoàn toàn 19cm hợp chất hữu M thể khí cần phải dùng hết 225cm3 khơng khí( chứa 20% thể tíc O2) thu 30cm3 CO2 30cm3 H2O Các thể tích khí đo điều kiện Xác định cơng thức phân tử M 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm Trong năm học 2020-2021 để kiểm chứng hiệu sáng kiến kinh nghiệm khả giải tập học sinh tiến hành thực nghiệm sư phạm sau Bước 1: Lấy nhóm học sinh gồm 10 em làm thực nghiệm, trang bị đầy đủ kiến thức tài liệu giáo khoa hành trình bày định luật bảo toàn khối lượng Bước 2: Tiến hành đề, kiểm tra với dạng tập áp dụng định luật bảo toàn khối lượng Thu kết xử lý thông tin.( Lưu ý đề thi tương đương mức độ đề HSG cấp huyện) Bước 3: Tiến hành dạy cách nhận dạng, phân loại định hướng cách giải dạng tập áp dụng định luật bảo toàn khối lượng sáng kiến trình bày Bước 4: Ra đề có nội dung chất lượng tương đương với đề trước cho, chấm xử lý kết 15 Nhóm học sinh làm kiểm tra Kết thực nghiệm sư phạm thu sau: Kết nghiên cứu: Giỏi Khá T.Bình Yếu Kém Lần TS (9,0-10) (7,0-8,9) 5,0-6,9 (2,6-4,9) (0-2,5) kiểm HS tra SL % SL % SL % SL % SL % Lần 10 0.0 10.0 20.0 20.0 50.0 Lần 10 40.0 30.0 30.0 0.0 0.0 Kết cuối 50 10 20 19 38 20 40 0 năm Nhận xét kết thực nghiệm: Qua kết thực nghiệm tơi nhận thấy khả giải tốn học sinh tăng lên rõ rệt em nhận dạng toán biết cách giải toán Kết thực nghiệm sư phạm hoàn toàn phù hợp với mục tiêu đặt sáng kiến kinh nghiệm Kết cuối năm học chất lượng đại trà lớp nâng lên rõ rệt, chất lượng mũi nhọn đạt cao so với năm trước Năm học 2020-2021 học sinh giỏi cấp huyện dự thi học sinh; Số học sinh đạt giải: 02 (1 giải nhất, giải ba) KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 3.1- Kết luận Từ kết kinh nghiệm hướng dẫn học sinh giải dạng tập áp dụng định luật bảo toàn khối lượng giúp ta rút nhận xét: Làm tốt việc phân dạng định hướng phương pháp giải toán cho học sinh sở vững để 16 nâng cao chất lượng dạy học mơn hóa nói chung kỹ giải tập hóa học nói riêng Qua sáng kiến kinh nghiệm nhận thấy học sinh hiểu rõ chất định luật bảo toàn khối lượng hệ Từ áp dụng vào dạng tập có liên quan đến định luật bảo toàn khối lượng, rút kinh nghiệm cho cá nhân việc phân dạng định hướng phương pháp giải toán cho dạng tập hóa học khác Trong q trình giảng dạy học sinh, 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 HS Xây dựng công thức cách giải dạng tốn - Tiến trình bồi dưỡng kỹ thực theo hướng đảm bảo tính kế thừa phát triển vững Tôi thường sử dụng tập mẫu, hướng dẫn học sinh phân tích kĩ đầu để em xác định hướng giải tự giải Sau tơi tổ chức cho HS giải tập vận dụng cuối đưa tập tổng hợp cho HS vận dụng làm đề thi HSG số năm trước làm đề số huyện, tỉnh khác - Mỗi dạng đưa công thức cách giải nhằm giúp em dễ nhận dạng loại tập dễ vận dụng kiến thức, kỹ cách xác - Sau dạng trọng đến việc kiểm tra, đánh giá kết quả, cho học sinh làm đề, giáo viên chữa đề rút kinh nghiệm nhấn mạnh sai sót mà HS thường mắc phải trình làm dạng tập - Trong trình vận dụng giải pháp nhận thấy học sinh bước học tập tốt mơn, có hứng thú học tập mơn - Với hiệu đem lại thân nhận thấy SKKN cần nhân rộng trường nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy giáo viên 3.2 Kiến nghị - Vì thời gian nghiên cứu có hạn, lực thân nhiều hạn chế, song triển khai ứng dụng sáng kiến kinh nghiệm em đón nhận tiếp thu tốt Vì tơi mong q thầy em học sinh đón nhận tiếp tục nghiên cứu để nội dung đề tài ngày hoàn thiện hơn, ứng dụng rộng rãi - Các cấp quản lí hàng năm cần chọn sáng kiến kinh nghiệm thật có chất lượng, khả ứng dụng cao để tổ chức hội thảo triển khai ứng dụng địa bàn Tổ chức buổi tập huấn chuyên đề để cán giáo viên có dịp giao lưu, trao đổi học hỏi chuyên môn lẫn Vì thời gian có hạn, lực thân nhiều hạn chế, lại phạm vi nhỏ hẹp nên chắn sáng kiến kính nghiệm khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đóng góp từ q thầy cơ, độc giả em học sinh để tơi ngày hồn thiện sáng kiến Mọi đóng góp q độc giả xin gửi qua email: huevu327@gmail.com 17 Xin chân thành cảm ơn! XÁC NHẬN CỦA Nga Phượng, ngày tháng năm 2021 THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Người viết VŨ THỊ HUỆ 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO - Chuẩn kiến thức kĩ mơn hóa học trung học sở - SGK hóa học NXB giáo dục - SGV hóa học NXB giáo dục - Tuyển chọn đề thi bồi dưỡng học sinh giỏi mơn hóa học 8: NXB ĐHQG Hà Nội Tác giả Phạm Thị Nam - Bồi dưỡng hóa học THCS NXB giáo dục Tác giả Vũ Anh Tuấn - Rèn luyện kĩ giải tốn hóa học NXB giáo dục Tác giả Ngô Ngọc An - Sổ tay kiến thức hóa học trung học sở Tác giả: Cù Thanh Toàn (chủ biên) - Đề thi HSG cấp huyện, tỉnh năm gần thông qua trang violet.vn - Mạng Internet 19 DANH MỤC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM NGÀNH GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HUYỆN, TỈNH VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ tên tác giả: Vũ Thị Huệ Chức vụ đơn vị công tác: Giáo viên trường THCS Nga Phượng Cấp đánh giá xếp loại (Ngành GD TT Tên đề tài SKKN cấp huyện/tỉnh; Tỉnh ) Tạo hứng thú học mơn sinh Phịng GD & học ĐT Phương pháp giải nhanh Phòng GD & tập di truyền sinh học ĐT Sử dụng phương pháp giải vấn đề để phát huy tính tích cực học tập học sinh Sở GD & ĐT lớp giải dạng tập quy luật di truyền Men Đen Kinh nghiệm rèn luyện quan sát kênh hình nhằm phát huy Phịng GD & tính tích cực học tập học ĐT sinh môn sinh học lớp trường THCS Nga Nhân Kinh nghiệm tích hợp kiến thức giáo dục bảo vệ mơi Phịng GD & trường tiết dạy sinh ĐT học trường THCS Nga Nhân Sử dụng thí nghiệm để nâng cao hiệu dạy hóa Phịng GD & học lớp trường THCS Nga ĐT Nhân Kết đánh giá xếp loại (A, B, C) Năm học đánh giá xếp loại B 2010-2011 B 2011-2012 B 2012-2013 C 2013-2014 B 2016-2017 B 2018-2019 ... 3 .1- Kết luận Từ kết kinh nghiệm hướng dẫn học sinh giải dạng tập áp dụng định luật bảo toàn khối lượng giúp ta rút nhận xét: Làm tốt việc phân dạng định hướng phương pháp giải toán cho học sinh. .. dựng kỹ vận dụng định luật so với yêu cầu chất lượng bồi dưỡng học sinh giỏi liên quan đến định luật bảo tồn khối lượng Kết học tập mơn Hố học – lớp 8, Trường THCS Nga Phượng năm học: 2 019 -2020... hoá học Đối với học sinh THCS thời lượng phân phối chương trình dành cho nội dung định luật bảo toàn khối lượng có tiết q ( Tiết 21- Bài 15 – Hoá học 8) Đối với học sinh giỏi mơn hố học lớp định