Nghiên cứu và thử nghiệm một số biện pháp nâng cao năng lực giải bài toán hóa học cho học sinh lớp 12 trung học phổ thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Nguyễn Hữu Tài NGHIÊN CỨU VÀ THỬ NGHIỆM MỘT SỐ BIỆN PHÁP NÂNG CAO NĂNG LỰC GIẢI BÀI TỐN HĨA HỌC CHO HỌC SINH LỚP 12 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC Thành phố Hồ Chí Minh – 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Nguyễn Hữu Tài NGHIÊN CỨU VÀ THỬ NGHIỆM MỘT SỐ BIỆN PHÁP NÂNG CAO NĂNG LỰC GIẢI BÀI TỐN HĨA HỌC CHO HỌC SINH LỚP 12 TRUNG HỌC PHỔ THƠNG Chun ngành : Lí luận phương pháp dạy học mơn Hố học Mã số : 60 14 01 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS TRỊNH VĂN BIỀU Thành phố Hồ Chí Minh – 2014 LỜI CẢM ƠN Đề tài hoàn thành kết nỗ lực thân, với hướng dẫn nhiệt tình thầy cơ, giúp đỡ bạn bè, em học sinh Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Khoa học cơng nghệ Sau đại học, Khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm Tp.Hồ Chí Minh, quý thầy cô giảng dạy lớp Cao học Lý luận phương pháp dạy học hóa học khóa 23 Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc, chân thành đến PGS TS Trịnh Văn Biều, người hướng dẫn đề tài dành nhiều thời gian đọc thảo, bổ sung đóng góp nhiều ý kiến quý báu suốt q trình xây dựng đề cương hồn thành luận văn Xin cảm ơn quý thầy cô em học sinh trường THPT Ngô Thời Nhiệm, trường THPT Thạnh Lộc Tp Hồ Chí Minh; trường THPT Vĩnh Kim tỉnh Tiền Giang trường THPT Ngơ Thời Nhiệm tỉnh Bình Dương tạo điều kiện giúp đỡ tác giả suốt trình thực nghiệm Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ suốt thời gian học tập, nghiên cứu để tác giả hoàn thành luận văn Nguyễn Hữu Tài MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cảm ơn Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình MỞ ĐẦU Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Lịch sử vấn đề nghiên cứu 1.2 Bài tốn hóa học 1.2.1 Khái niệm tốn hóa học 1.2.2 Ý nghĩa, tác dụng tốn hóa học 1.2.3 Q trình giải tốn hóa học 1.2.4 Vận dụng phương pháp grap algorit vào tốn hóa học 1.2.5 Xu hướng tốn hóa học 11 1.3 Tổng quan tốn hóa học lớp 12 12 1.3.1 Đặc điểm 12 1.3.2 Các dạng toán thường gặp 13 1.3.3 Một số phương pháp giải tốn hóa học thơng dụng 13 1.4 Năng lực giải tốn hóa học học sinh 24 1.4.1 Khái niệm lực 24 1.4.2 Mối quan hệ lực với kiến thức, kĩ 25 1.4.3 Năng lực giải tốn hóa học học sinh 25 1.4.4 Con đường hình thành lực giải tốn hóa học cho học sinh 26 1.5 Thực trạng lực giải tốn hóa học học sinh lớp 12 THPT 28 1.5.1 Mục đích điều tra 28 1.5.2 Phương pháp điều tra 28 1.5.3 Kết điều tra 28 TÓM TẮT CHƯƠNG 32 Chương MỘT SỐ BIỆN PHÁP NÂNG CAO NĂNG LỰC GIẢI BÀI TỐN HĨA HỌC CHO HỌC SINH LỚP 12 THPT 33 2.1 Những định hướng xây dựng biện pháp nâng cao lực giải tốn hóa học cho học sinh lớp 12 33 2.1.1 Cần ý đến nguyên tắc quy luật chung việc dạy học 33 2.1.2 Cần ý đến nhiệm vụ đặc điểm dạy học hóa học 33 2.1.3 Cần ý đến đặc điểm tâm sinh lý lực học sinh 34 2.1.4 Cần ý đến đặc điểm việc giải tốn hóa học 35 2.1.5 Cần ý đến cấu trúc lực giải toán hóa học 35 2.2 Một số biện pháp nâng cao lực giải tốn hóa học cho học sinh lớp 12 THPT 36 2.2.1 Giúp học sinh nắm vững khái niệm, định luật hóa học, tính chất lý, hóa học chất 36 2.2.2 Giúp học sinh xây dựng cơng thức tính toán liên quan đến chất tham gia phản ứng hóa học quan trọng 38 2.2.3 Giúp học sinh nắm vững phương pháp giải dạng tốn hóa học thường gặp lớp 12 43 2.2.4 Rèn luyện kĩ sử dụng ngơn ngữ hóa học 64 2.2.5 Rèn luyện kĩ lập phương trình hóa học 73 2.2.6 Rèn luyện kĩ phân tích tóm tắt đề 77 2.2.7 Rèn luyện kĩ xây dựng tiến trình luận giải sơ đồ ngược 80 2.2.8 Rèn luyện kĩ tính tốn 83 2.2.9 Rèn luyện kĩ giải nhanh tốn trắc nghiệm hóa học 84 2.2.10 Rèn luyện kĩ tư hóa học 101 2.2.11 Rèn luyện kĩ phát giải vấn đề 107 2.2.12 Rèn luyện kĩ vận dụng linh hoạt sáng tạo kiến thức học 108 2.3 Thiết kế số giáo án có sử dụng biện pháp nâng cao lực giải tốn hóa học cho học sinh lớp12 THPT 110 2.3.1 Giáo án “Phân tích giải sơ đồ ngược” 110 2.3.2 Giáo án “Phương pháp giải dạng toán quan trọng kim loại” 116 2.3.3 Giáo án “Kĩ thuật giải nhanh toán trắc nghiệm hóa học” 116 2.3.4 Giáo án “Thiết lập công thức tổng quát hợp chất hữu cơ” 116 2.3.5 Giáo án “Phương pháp giải toán đốt cháy hợp chất hữu cơ” 116 TÓM TẮT CHƯƠNG 116 Chương THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 118 3.1 Mục đích thực nghiệm 118 3.2 Đối tượng thực nghiệm 118 3.3 Tiến hành thực nghiệm 119 3.4 Kết quả thực nghiệm 121 3.4.1 Kết mặt định lượng 121 3.4.2 Kết mặt định tính 140 TÓM TẮT CHƯƠNG 143 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 144 TÀI LIỆU THAM KHẢO 148 PHỤ LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BTE : bảo toàn electron BTHH : tốn hóa học BTKL : bảo tồn khối lượng BTNT : bảo toàn nguyên tố CTPT : công thức phân tử ĐC : đối chứng ĐHSP : Đại học Sư phạm e : electron HS : học sinh HCM : Hồ Chí Minh GV : giáo viên NLGBTHH : lực giải tốn hóa học Nxb : nhà xuất bản PGS : phó giáo sư PPDH : phương pháp dạy học PT : phương trình PTHH : phương trình hóa học PTPƯ : phương trình phản ứng THPT : trung học phổ thông TN : thực nghiệm Tp : thành phố TS : tiến sĩ DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Ý kiến GV việc rèn luyện NLGBTHH 28 Bảng 1.2 Ý kiến GV kiến thức kĩ cần có để giải BTHH 29 Bảng 1.3 Ý kiến GV biện pháp nâng cao lực giải BTHH 30 Bảng 2.1 Các thuật ngữ hóa học thường gặp BTHH lớp 12 65 Bảng 2.2 Danh pháp số hợp chất hữu vô lớp 12 68 Bảng 2.3 Các cơng thức tính nồng độ 83 Bảng 2.4 Các cơng thức tính số mol 83 Bảng 2.5 Các công thức tính nhanh thường dùng BTHH lớp 12 87 Bảng 2.6 Giải toán cách sử dụng biểu bảng 92 Bảng 3.1 Danh sách các lớp thực nghiệm và đối chứng 118 Bảng 3.2 Phân phối tần số kiểm tra 121 Bảng 3.3 Phân phối tần suất kiểm tra 122 Bảng 3.4 Phân phối tần suất lũy tích kiểm tra 122 Bảng 3.5 Phân loại kết quả kiểm tra 123 Bảng 3.6 Tổng hợp các tham số đặc trưng của kiểm tra 123 Bảng 3.7 Phân phối tần số kiểm tra 127 Bảng 3.8 Phân phối tần suất kiểm tra 128 Bảng 3.9 Phân phối tần suất lũy tích kiểm tra 128 Bảng 3.10 Phân loại kết quả kiểm tra 129 Bảng 3.11 Tổng hợp các tham số đặc trưng của kiểm tra 129 Bảng 3.12 Phân phối tần số kiểm tra 133 Bảng 3.13 Phân phối tần suất kiểm tra 134 Bảng 3.14 Phân phối tần suất lũy tích kiểm tra 134 Bảng 3.15 Phân loại kết quả kiểm tra 135 Bảng 3.16 Tổng hợp các tham số đặc trưng của kiểm tra 135 Bảng 3.17 Bảng thống kê t tα lớp TN ĐC qua kiểm tra 140 Bảng 3.18 Ý kiến mức độ thành thạo kĩ giải BTHH HS 141 Bảng 3.19 Ý kiến mức độ thành thạo lực giải BTHH HS 141 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ mối liên quan bước giải Hình 1.2 Grap giải tốn tìm cơng thức cấu tạo este 10 Hình 2.1 Grap giải tốn tìm CTPT este dựa vào phản ứng đốt cháy 45 Hình 2.2 Grap giải tốn tính lượng este dựa vào phản ứng xà phịng hóa 48 Hình 2.3 Grap giải tốn cacbohidrat 50 Hình 2.4 Grap giải tốn tìm cơng thức amino axit 52 Hình 2.5 Grap giải toán kim loại tác dụng với phi kim 54 Hình 2.6 Grap giải toán kim loại tác dụng với axit 58 Hình 2.7 Grap giải tốn kim loại tác dụng với dung dịch muối 61 Hình 2.8 Grap giải tốn kim loại tác dụng với nước dung dịch kiềm 64 Hình 2.9 Giải tốn hình vẽ 90 Hình 2.10 Giải tốn sơ đồ 91 Hình 2.11 Giải toán đồ thị 93 Hình 3.1 Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra lớp 12A1 12A3 124 Hình 3.2 Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra lớp 12A2 12A4 124 Hình 3.3 Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra lớp 12A8 12A9 124 Hình 3.4 Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra lớp 12A6 12A9 125 Hình 3.5 Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra lớp 12A1 12A2 125 Hình 3.6 Biểu đồ phân loại HS kiểm tra lớp 12A1 12A3 125 Hình 3.7 Biểu đồ phân loại HS kiểm tra lớp 12A2 12A4 126 Hình 3.8 Biểu đồ phân loại HS kiểm tra lớp 12A8 12A9 126 Hình 3.9 Biểu đồ phân loại HS kiểm tra lớp 12A6 12A9 126 Hình 3.10 Biểu đồ phân loại HS kiểm tra lớp 12A2 12A1 127 Hình 3.11 Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra lớp 12A1 12A3 130 Hình 3.12 Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra lớp 12A2 12A4 130 Hình 3.13 Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra lớp 12A8 12A9 130 Hình 3.14 Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra lớp 12A6 12A9 131 Hình 3.15 Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra lớp 12A2 12A1 131 Hình 3.16 Biểu đồ phân loại kiểm tra lớp 12A1 12A3 131 Hình 3.17 Biểu đồ phân loại kiểm tra lớp 12A2 12A4 132 Hình 3.18 Biểu đồ phân loại kiểm tra lớp 12A8 12A9 132 Hình 3.19 Biểu đồ phân loại kiểm tra lớp 12A6 12A9 132 Hình 3.20 Biểu đồ phân loại kiểm tra lớp 12A2 12A1 133 Hình 3.21 Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra lớp 12A1 12A3 136 Hình 3.22 Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra lớp 12A2 12A4 136 Hình 3.23 Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra lớp 12A8 12A9 136 Hình 3.24 Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra lớp 12A6 12A9 137 Hình 3.25 Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra lớp 12A1 12A2 137 Hình 3.26 Biểu đồ phân loại HS kiểm tra lớp 12A1 12A3 137 Hình 3.27 Biểu đồ phân loại HS kiểm tra lớp 12A2 12A4 138 Hình 3.28 Biểu đồ phân loại HS kiểm tra lớp 12A8 12A9 138 Hình 3.29 Biểu đồ phân loại HS kiểm tra lớp 12A6 12A9 138 Hình 3.30 Biểu đồ phân loại HS kiểm tra lớp 12A2 12A1 139 44 II Phương pháp kĩ thuật dạy học - Đàm thoại nêu vấn đề, thuyết trình - Thảo luận nhóm III Chuẩn bị Giáo viên: Phiếu học tập có nội dung tốn, máy tính, bảng con, bút lơng Học sinh: Ơn tập phương pháp giải nhanh, cơng thức tính nhanh PHIẾU HỌC TẬP Bài “Kĩ thuật giải nhanh tốn hóa học trắc nghiệm” Bài Cho hỗn hợp khí A gồm 0,1 mol axetilen; 0,2 mol etilen; 0,1 mol etan 0,36 mol hidro qua ống sứ đựng xúc tác Ni, đun nóng, thu hỗn hợp khí B Dẫn hỗn hợp B qua bình đựng nước brom dư, khối lượng bình brom tăng 1,64 gam có m gam khí C Giá trị m A 13,26 B 10,28 C 9,58 D 8,20 Bài Cho 61,2 gam hỗn hợp X gồm Cu Fe3O4 tác dụng với dung dịch HNO3 lỗng, đun nóng khuấy Sau phản ứng xảy hoàn tồn, thu 3,36 lít khí NO (sản phẩm khử nhất, đktc), dung dịch Y lại 2,4 gam kim loại Cô cạn dung dịch Y, thu m gam muối khan Giá trị m A 108,9 B 151,5 C 137,1 D 97,5 Bài Cho 3,09 g hỗn hợp gồm Fe, Al, Cu tác dụng với dung dịch HNO3 loãng, dư thu 1,344 lít NO (sản phẩm khử nhất, đktc) Khối lượng muối nitrat sinh A 14,25 g B 11,16 g C 10,53 g D 6,81 g Bài Cho m gam lysin (H2N)2C5H9COOH vào dung dịch chứa 0,3 mol HCl Dung dịch sau phản ứng tác dụng vừa đủ với 0,5 mol NaOH Giá trị m A 14,6 B 29,2 C 21,9 D 7,3 Bài Cho 9,12 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 tác dụng với dung dịch HCl (dư) Sau phản ứng xảy hồn tồn, dung dịch Y; cạn Y thu 7,62 gam FeCl2 m gam FeCl3 Giá trị m A 6,50 B 8,75 C 7,80 D 9,75 45 Bài Este X tạo thành từ etylen glycol hai axit cacboxylic đơn chức Trong phân tử este, số nguyên tử cacbon nhiều số nguyên tử oxi Khi cho m gam X tác dụng với dung dịch NaOH (dư) lượng NaOH phản ứng 10 gam Giá trị m A 17,5 B 15,5 C 14,5 D 16,5 Bài Cho 0,15 mol axit glutamic vào 175 ml dung dịch HCl 2M, thu dung dịch X Cho NaOH dư vào dung dịch X Sau phản ứng xảy hoàn toàn, số mol NaOH phản ứng A 0,50 B 0,65 C 0,55 D 0,70 Bài Hịa tan hồn tồn 2,43 gam hỗn hợp gồm Mg Zn vào lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 loãng, sau phản ứng thu 1,12 lít H2 (đktc) dung dịch X Khối lượng muối dung dịch X A 4,83 gam B 5,83 gam C 7,33 gam D 7,23 gam IV Tiến trình dạy học Ổn định lớp Thiết kế hoạt động dạy học Hoạt động GV HS Nội dung ghi bảng Hoạt động 1: Vào Các em thân mến! Mùa thi đến rồi, ước vọng chờ đón em Một chướng ngại vật để đến với ước mơ, kì thí tốt nghiệp trung học phổ thơng đặc biệt kì thi tuyển sinh vào ĐH Thử thách mà em phải đối mặt kì thi giải hết 50 câu trắc nghiệm thời gian 90 phút Điều thật dễ Bài học hôm hy vọng giúp em cải thiện khả giải, tốc độ giải tốn hóa học kì thi đến Đó Kĩ thuật giải nhanh tốn hóa học trắc nghiệm lớp 12 Hoạt động 2: GV giới thiệu số định hướng giúp lựa chọn phương pháp giải nhanh thích hợp 46 I Sử dụng phương pháp giải nhanh GV: HS cần nhận diện đặc điểm Một số định hướng giúp lựa chọn toán dạng để lựa chọn phương pháp giải nhanh thích hợp phương pháp giải tối ưu nhất, rút ngắn - Bài toán hỗn hợp với yêu cầu tính khối thời gian giải lượng chất thường dùng phương GV giới thiệu thường áp dụng cho pháp BTKL tốn hóa trắc nghiệm, là: phương - Bài toán đốt cháy hợp chất hữu pháp bảo toàn (bảo toàn khối lượng, chứa C, H, O hay dùng phương pháp bảo toàn nguyên tố, bảo toàn electron), BTKL BTNT tố oxi phương pháp tăng giảm khối lượng, - Bài tốn q trình oxi hóa – khử phương pháp giá trị trung bình, thường dùng phương pháp bảo toàn phương pháp qui đổi… electron GV nêu đặc điểm số dạng - Bài toán cho chuỗi phản ứng, toán yêu cầu HS lựa chọn phương biết thông tin chất đầu, yêu cầu pháp giải nhanh phù hợp tính tốn chất cuối ngược lại nên dùng phương pháp BTNT - Bài toán xảy dung dịch ý đến phương pháp bảo tồn điện tích - Bài tốn cho khối lượng chất đầu khối lượng chất cuối thường dùng phương pháp tăng giảm khối lượng - Bài tốn tìm cơng thức nhiều chất nhiều nguyên tố thường dùng phương pháp giá trị trung bình - Bài tốn cho liệu liệu dạng chữ thường dùng phương pháp tự chọn lượng chất ghép ẩn 47 số - Bài toán hợp chất sắt, đồng FeO, Fe2O3, Fe3O4, FeS, FeS2, Cu2S, CuS, tác dụng với axit HNO3 H2SO4 đặc thường dùng phương pháp qui đổi kết hợp bảo toàn electron Hoạt động 3: GV hướng dẫn HS làm thí dụ GV hướng dẫn làm tập Thí dụ minh họa phiếu học tập để làm thí dụ Thí dụ 1: GV yêu cầu HS tóm tắt đề bài, làm rõ nguyên nhân bình đựng dung dịch brom khối lượng tăng lên C2H2 0,1 mol Ni, t Hh A mbình tăng Hh B ddBr2 C2H4 0,2 mol = 1,64 (g) Khí C m=? C2H6 HS thảo luận nhận diện đặc điểm Hướng dẫn giải: dạng toán chọn phương pháp giải Dùng bảo toàn khối lượng: nhanh thích hợp, phương pháp BTKL mA = mB = mbình tăng + mkhí C =>mC =0,1.26+0,2.28+0,1.30+0,36.2–1,64 GV u cầu HS vận dụng phương pháp BTKL để giải toán = 10,28(g) => Chọn B Hoạt động 4: GV hướng dẫn HS làm thí dụ GV hướng dẫn HS làm tập Thí dụ 2: Cu(NO3)2 phiếu học tập để làm thí dụ GV yêu cầu HS chuyển đổi liệu sang số mol, làm rõ kiện tóm tắt đề Hh X 61,2 (g) Cu HNO3 Fe3O4 * Tính mmuối=? Fe(NO3)2 NO: 0,15 (mol) Cu dư: 2,4 (g) HS: Sau phản ứng cịn kim loại, Hướng dẫn giải: Cu => tạo muối Fe(II) Quy đổi Fe3O4 thành Fe, O GV cho HS thảo luận, tìm dấu hiệu để Đặt a = nCu phản ứng; b = nFe O lựa chọn phương pháp giải nhanh, 48 quy đổi kết hợp bảo toàn e HS thảo luận tìm sơ đồ giải mmuối nFe ( NO3 )2 nCu ( NO3 )2 nFe nCu phản ứng nFe3O4 nCu ban đầu nCu dư Giải hệ PT ẩn: a = nCu ; b = nFe O ∑n mX e cho = ∑n e nhận => Chọn D Hoạt động 3: GV giới thiệu kĩ thuật Sử dụng cơng thức tính nhanh sử dụng cơng thức tính nhanh để *Thí dụ 1: giải tốn hóa trắc nghiệm Kim loại + HNO3→ Muối + NO + H2O GV : Một số dạng tốn có sẵn 3,09 (g) m=? 1,344 (lít) cơng thức tính việc thực yêu Hướng dẫn giải: cầu câu hỏi dễ dàng Khi giải Sử dụng công thức tính nhanh: cần đưa cơng thức liên quan dạng tốn tùy u cầu câu hỏi mà thực công thức trước, công thức sau Muốn HS cần mmuối nitrat = mkim loại + 62.số e nhận.nsản phẩm khử = 3,09 + 62 xây dựng cơng thức tính tốn học => Chọn A *Thí dụ 2: PTHH phản ứng HCl GV: Giới thiệu số công thức tính Lysin 0,3 mol dung dịch nhanh vài dạng toán thường m=? gặp mà việc áp dụng chúng giảm Hướng dẫn giải: thời gian làm nhiều 1,344 = 14,25 (g) 22,4 NaOH 0,5 mol Sử dụng cơng thức tính nhanh: 49 Thí dụ 1: GV cho HS làm tập namino axit = phiếu học tập GV chứng minh cơng thức tính muối nitrat: M → Mn+ + ne Mn+ + nNO3- → M(NO3)n Thí dụ 2: GV hướng dẫn HS chứng  nlysin = nNaOH − nHCl số nhóm COOH 0,5 − 0,3 = 0,2 (mol)  mlysin = 0,2 146 = 29,2 (g)  Chọn B minh công thức dựa vào PTHH phản ứng Nếu a= nHCl; b=nNaOH, => y = b−a na oaxit = nNaOH − nHCl na oaxit Hoạt động 4: GV giới thiệu cách giải Sử dụng hình vẽ, sơ đồ để giải nhanh tốn hóa học trắc nghiệm *Thí dụ : (bài tập số phiếu học hình vẽ, sơ đồ tập) GV: Lợi trắc nghiệm Hướng dẫn giải: khơng phải trình bày lời giải, dùng hình vẽ sơ đồ để thiết lập mối liên hệ yếu tố cho cần tìm đề rút ngắn nFeCl2 = 7,62 = 0,06 (mol) 127 Qui đổi Fe3O4 thành FeO Fe2O3 Sơ đồ giải: thời gian làm đồng thời dễ quan sát tiến trình giải mFeCl3 = 162,5.2nFe2O3 = 162,5.2 Hoạt động 5: Tổng kết GV tổng kết kĩ thuật giải nhanh tốn hóa học trắc nghiệm việc áp dụng vào giải tập lại phiếu học tập 9,12 − 0,06.72 160 50 Phụ lục 7.3 Giáo án “ Thiết lập công thức tổng quát hợp chất hữu cơ” I Mục tiêu Về lực: Lập CTPT chất hữu Kiến thức - Nắm vững thành phần nguyên tố, hóa trị nguyên tố cấu tạo nên hợp chất hữu - Nắm vững cấu tạo mạch cacbon: mạch hở, mạch vòng - Nắm vững cấu tạo nhóm chức hóa học - Nắm vững đặc điểm liên kết đơn, bội (đôi, ba) Kĩ - Kĩ tính số liên kết pi vịng - Kĩ thiết lập công thức tổng quát hidrocacbon - Kĩ thiết lập công thức tổng quát hợp chất hữu có nhóm chức II Phương pháp kĩ thuật dạy học - Đàm thoại nêu vấn đề, thuyết trình - Thảo luận nhóm III Chuẩn bị Giáo viên: máy tính, bảng con, bút lơng Học sinh: Ơn tập đặc điểm cấu tạo chất hữu IV Tiến trình dạy học Ổn định lớp Thiết kế hoạt động dạy học Hoạt động GV HS Nội dung ghi bảng Hoạt động 1: Vào Phần lớn BTHH tính theo PTHH Để viết xác PTHH phản ứng, điều HS phải viết cơng thức hóa học chất Bài học hôm nay, thầy giúp em làm điều thơng qua Thiết lập cơng thức tổng quát hợp chất hữu 51 Hoạt động 2: GV hướng dẫn cách thiết lập công thức tổng quát hidrocacbon GV: hướng dẫn HS thực I Thiết lập công thức tổng quát bước hidrocacbon Trước hết GV yêu cầu HS nêu CTTQ - Bước 1: Tìm số liên kết π vịng của ankan, HS khơng nhớ, GV hidrocacbon gợi ý xây dựng lại - Bước 2: Tính số nguyên tử H giảm so - Bước 1: Dựa vào đặc điểm liên kết với ankan tương ứng: Để hình thành bội để tính số liên kết pi: liên kết vòng (monoxicloankan) liên kết π đơi C=C có liên kết pi, liên kết từ ankan phải 2H ba C≡C có liên kết pi => Hidrocacbon có tổng số liên kết π - Bước 2: GV gợi ý cách tính số vịng k có số ngun tử H nguyên tử H giảm từ với số liên kết ankan 2k pi tương ứng => Công thức phân tử hidrocacbon Thí dụ: Từ CH3 – CH3 → CH2=CH2 CnH2n+2-2k Hoạt động 3: GV hướng dẫn HS làm thí dụ GV: Gợi ý HS tìm số liên kết π * Thí dụ: Lập cơng thức phân tử chung vòng hidrocacbon Yêu cầu HS viết CTCT vinyl axetilen, sau tìm số liên kết pi dãy đồng đẳng vinyl axetilen - Bước 1: Dãy đồng đẳng vinyl axetilen hidrocacbon mạch hở vịng (nếu có) Từ gợi ý HS tính số (tức khơng có vịng) có liên kết π nguyên tử H giảm so với ankan phân tử tương ứng - Bước 2: Vì phân tử hidrocacbon có liên Từ số liên kết pi biết, yêu cầu HS kết π nên số nguyên tử H giảm so với tính số nguyên tử H giảm so với ankan tương ứng => công thức phân tử ankan tương ứng chung hidrocacbon CnH2n+2-6 hay CnH2n-4 (n ≥ 4) Hoạt động 4: GV hướng dẫn cách thiết lập công thức tổng quát hợp 52 chất hữu không mô tả nhóm chức GV giải thích : Cơng thức tổng II Thiết lập công thức tổng quát quát khơng mơ tả nhóm chức có nghĩa hợp chất có chứa nhóm chức mơ tả thành phần, số lượng Lập công thức tổng quát chất nguyên tử nguyên tố Loại hữu không mơ tả nhóm chức cơng thức hay gặp - Bước 1: Tìm tổng số liên kết π vịng tốn đốt cháy hợp chất hữu Để tồn phân tử lập cơng thức phân lập chúng, thực bước sau: tử hidrocacbon tương ứng Nếu hợp chất GV nhắc nhở HS ý: Để đảm bảo hữu có k liên kết π vịng hóa trị nguyên tố, thêm oxi hidrocacbon tương ứng có cơng thức khơng thay đổi số ngun tử H CnH2n+2-2k thêm nitơ phải thêm - Bước 2: Xác định số nguyên tử O, N, hidro (thí dụ thêm N phải thêm H), halogen,…để thêm vào cơng thức thêm halogen phải bớt hidro (thí dụ hidrocacbon vừa lập thêm Cl phải bớt H) Hoạt động 5: GV hướng dẫn HS làm thí dụ GV yêu cầu HS nhắc lại Thí dụ: Lập cơng thức tổng qt amino axit, có loại nhóm chức amino axit no, mạch hở chứa nhóm –NH2 phân tử nhóm –COOH phân tử GV gợi ý HS tìm tổng số liên kết π - Bước 1: Vì amino axit no, mạch hở nên vịng tồn phân tử amino axit phần gốc khơng có liên kết π Gv u cầu HS dựa vào đặc điểm vịng có liên kết π nhóm nhóm chức gốc để tìm số liên kết pi chức –COOH => công thức phân tử vịng (nếu có), từ xây dựng cơng hidrocacbon tương ứng CnH2n+2-2 hay thức tổng quát hidrocacbon tương CnH2n ứng - Bước 2: Phân tử amino axit có nhóm – GV cho HS xác định số nguyên tử O, NH2 nhóm –COOH nên có ngun N để thêm vào cơng thức hidrocacbon tử O nguyên tử N Như phải thêm vừa lập Chú ý để đảm bảo hóa trị nguyên tử H 53 nguyên tố, thêm nitơ phải => Cơng thức phân tử chung amino thêm hidro axit no, mạch hở chứa nhóm –NH2 nhóm –COOH CnH2n+1O2N (n ≥ 2) Hoạt động 6: GV hướng dẫn cách thiết lập công thức tổng quát hợp chất hữu có mơ tả nhóm chức GV : Tính chất hóa học đặc trưng Lập cơng thức tổng qt chất hợp chất hữu nhóm hữu có mơ tả nhóm chức chức định, số phản - Bước 1: Tìm tổng số liên kết π vịng ứng xảy gốc hidrocacbon phần gốc R lập công thức phân tử (thường viết tắt R) hidrocacbon tương ứng Nếu R có k liên ảnh hưởng qua lại nhóm chức kết π vịng hidrocacbon tương ứng gốc Chính hầu hết có cơng thức CnH2n+2-2k phản ứng (trừ phản ứng đốt cháy), để - Bước 2: Xác định loại nhóm chức số viết PTHH cần lập cơng thức mơ tả rõ nhóm chức để thêm vào cơng thức nhóm chức cấu tạo phần gốc Cách hidrocacbon vừa lập Chú ý: có lập cơng thức chất hữu có nhóm chức bớt nhiêu ngun tử mơ tả nhóm chức sau: hidro tương ứng từ cơng thức hidrocacbon lập Hoạt động 5: GV hướng dẫn HS làm thí dụ GV hướng dẫn HS làm bước 1: Tìm Thí dụ: Lập cơng thức tổng qt tổng số liên kết π vòng phần amino axit no, mạch hở chứa nhóm –NH2 gốc R nhóm –COOH phân tử GV gợi ý HS xác định loại nhóm chức - Bước 1: Amino axit cần lập có R no, số nhóm chức mạch hở tức khơng có liên kết π vịng => cơng thức hidrocacbon tương ứng CnH2n+2 - Bước 2:Amino axit cần lập có nhóm – NH2 nhóm –COOH Như phải bớt nguyên tử H từ công thức hidrocacbon 54 vừa lập => công thức tổng quát amino axit no, mạch hở chứa nhóm –NH2 nhóm – COOH H2N-CnH2n-COOH (n ≥ 1) Hoạt động 6: GV tổng kết Để lập CTTQ chất hữu cơ, HS cần phải: - Phân tích kĩ đặc điểm cấu tạo giảng dạy chất - Nhận diện phân loại nhóm chức hóa học + GV cho HS lập thêm công thức chất thường gặp tốn lớp 12, là: este khơng no, đơn chức, mạch hở có nối đôi C=C; este no, mạch hở hai chức; amin no, đơn chức, mạch hở… Phụ lục 7.4 Giáo án “Phương pháp giải toán đốt cháy hợp chất hữu cơ” I Mục tiêu Về lực: Biết cách giải toán đốt cháy hợp chất hữu Kiến thức - Nắm vững thành phần sản phẩm cháy hiểu thông tin liên quan đến sản phẩm cháy - Nắm vững cơng thức tính tốn liên quan đến chất phản ứng cháy - Nắm vững bước giải toán đốt cháy Kĩ - Kĩ thiết lập công thức tổng quát hợp chất hữu - Kĩ viết cân PTPƯ - Kĩ quan sát, phân tích, so sánh - Kĩ thiết lập mối quan hệ chất phản ứng II Phương pháp kĩ thuật dạy học - Đàm thoại nêu vấn đề, thuyết trình - Thảo luận nhóm 55 III Chuẩn bị Giáo viên: phiếu học tập, máy tính, bảng con, bút lơng Học sinh: Ơn tập cơng thức tổng qt chất hữu cơng thức tính nhanh liên quan đến chất phản ứng cháy PHIẾU HỌC TẬP Bài “Phương pháp giải toán đốt cháy hợp chất hữu cơ” Bài Đốt cháy hồn tồn este mạch hở, đơn chức, khơng no có liên kết đơi C=C Tồn sản phẩm cháy cho hấp thụ hết vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thu 30 gam kết tủa đồng thời khối lượng bình tăng 16,8 gam CTPT este A C3H4O2 B C4H6O2 C C4H8O2 D C5H8O2 Bài Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol este đơn chức A hấp thụ tồn sản phẩm cháy vào bình dung dịch nước vơi dư thấy khối lượng bình tăng 58,4 gam, khối lượng dung dịch giảm 41,6 gam Tổng số nguyên tử có phân tử A A 12 B 13 C 14 D 15 Bài Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp m (gam) hỗn hợp gồm metyl acrylat, vinyl axetat axit oxalic thu 0,4 mol CO2 0,25 mol H2O Giá trị m A 11,1 B 12,2 C 13,3 D 14,4 IV Tiến trình dạy học Ổn định lớp Thiết kế hoạt động dạy học Hoạt động GV HS Nội dung ghi bảng Hoạt động 1: Vào Bài toán đốt cháy hợp chất hữu phổ biến chương trình phổ thơng, Các chất hữu khác cấu tạo có điểm giống đốt cháy Chính việc giải tốn đốt cháy chất hữu khác theo bước chung Những bước giải chung gì, thầy giới thiệu với em qua học hôm nay: Phương pháp giải toán đốt cháy hợp chất hữu Hoạt động 2: GV nêu đặc điểm dạng tốn 56 GV: Để có phương pháp giải bất I Đặc điểm dạng tốn kì toán nào, điều cần Đốt cháy hợp chất hữu cơ, cho phải nhận toán thuộc dạng vài thơng tin sản phẩm cháy, chất toán đem đốt cháy oxi Yêu cầu xác Từ GV nêu đặc điểm toán định CTPT hợp chất hữu đốt cháy để HS nhận diện tính tốn lượng chất phản ứng Hoạt động 3: GV hướng dẫn phương pháp giải GV nêu bước giải II Phương pháp giải GV nhắc nhở HS trước viết PTHH - Bước 1: Viết PTHH phản ứng cần tìm hiểu cấu tạo chất hữu cháy để đặt công thức phân tử dạng tổng - Bước 2: Phân tích u cầu đề bài, qt tìm mối liên hệ định lượng yếu GV: Trong bước 2: tố cho cần tìm Từ xây dựng sơ đồ - Tìm số mol chất phản ứng luận giải thường dựa vào PTHH bảo toàn - Bước 3: Dựa vào sơ đồ luận giải, tính ngun tố oxi bảo tồn khối tốn theo u cầu đề lượng - Tìm CTPT chất hữu thường tìm số C, số H khối lượng mol phân tử Hoạt động 4: GV kiến thức kĩ HS cần nắm vững (trọng tâm) III Những kiến thức kĩ cần nắm vững GV cho thí dụ: dẫn sản phẩm cháy - Giải mã tốt thông tin sản phẩm gồm CO2 H2O vào bình đựng dung cháy Thường gặp cho sản phẩm cháy dịch nước vôi (dư) yêu cầu qua bình đựng H2SO4 đặc (hoặc P2O5), HS tìm hiểu thay đổi khối lượng dung dịch kiềm, yêu cầu xác định độ bình dung dịch sau phản tăng khối lượng bình; độ tăng 57 ứng giảm khối lượng dung dịch, khối GV gọi HS nhắc lại cách thiết lập lượng kết tủa sinh CTTQ chất hữu không mô - Nắm vững cách xây dựng CTTQ tả nhóm chức GV hướng dẫn HS quan sát, phân tích chất hữu + Dựa vào đặc điểm gốc nhóm mối quan hệ chất PTPƯ chức chất hữu để xác định số liên để từ xây dựng cơng thức tính kết pi (π) vịng (nếu có) tốn liên quan đến chất + Dựa vào mối quan hệ số mol sản phẩm cháy (CO2, H2O) + Với trường hợp hỗn hợp nhiều chất cần tìm điểm giống cấu tạo chất để hạn chế ẩn số công thức -Viết PTHH phản ứng cháy chất hữu - Nắm vững cơng thức tính tốn liên quan đến chất phản ứng cháy Hoạt động 5: GV hướng dẫn HS làm thí dụ GV cho HS làm tập phiếu IV Thí dụ minh họa học tập để minh họa Hướng dẫn giải: GV gợi ý HS làm bước 1: Viết PTPƯ, Đặt CTPT este CnH2n-2O2 (n≥ 3) làm rõ liệu, chuyển liệu thành số mol (nếu có thể) C n H n − O2 + 3(n − 1) O2 → nCO2 + (n − 1) H O GV hướng dẫn HS xây dựng sơ đồ CO2 + Ca (OH ) → CaCO3 ↓ + H 2O luận giải sơ đồ ngược Cho HS nCaCO3 = thảo luận theo nhóm 30 = 0,3 (mol); 100 mbình tăng = mCO + m H O = 16,8 (g) 2 58 CTPT este Số C neste nCO2 nCO2 n H 2O m H 2O nCaCO3 mCO2 + mH 2O Hoạt động 6: GV cho HS làm thêm 2, phiếu học tập tổng kết phương pháp giải toán đốt cháy ... tốn hóa học cho học sinh lớp 12 trung học phổ thông? ?? Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu thử nghiệm số biện pháp nâng cao lực giải toán hóa học nhằm nâng cao chất lượng dạy học mơn Hóa học lớp 12 trung. .. hóa học chương trình lớp 12 trung học phổ thơng phương pháp giải dạng tốn - Tìm hiểu kĩ giải tốn hóa học - Đề xuất biện pháp nhằm nâng cao lực giải tốn hóa học cho học sinh lớp 12 trung học phổ. .. hợp, lực giải tốn hóa học học sinh lớp 12 nâng cao, góp phần nâng cao kết dạy học mơn Hóa học trường trung học phổ thông Phương pháp nghiên cứu * Các phương pháp nghiên cứu lí luận - Đọc nghiên cứu