Nâng cao năng lực bồi dưỡng học sinh giỏi hóa ở trường phổ thông phần cân bằng tạo kết tủa

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA NGUYỄN THỊ HÀ NÂNG CAO NĂNG LỰC BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HĨA Ở TRƯỜNG PHỔ THƠNG PHẦN CÂN BẰNG TẠO KẾT TỦA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN SƯ PHẠM Đà Nẵng, 05/2014 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA NÂNG CAO NĂNG LỰC BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HĨA Ở TRƯỜNG PHỔ THƠNG PHẦN CÂN BẰNG TẠO KẾT TỦA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN SƯ PHẠM Sinh viên thực : Nguyễn Thị Hà Lớp : 10SHH Giáo viên hướng dẫn : ThS Ngô Minh Đức ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM Độc lập – Tự – Hạnh phúc KHOA HÓA  NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Thị Hà Lớp : 10SHH Tên đề tài: “Nâng cao lực bồi dưỡng học sinh giỏi hóa trường phổ thông – phần cân tạo kết tủa” Nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu sở lí luận thực tiễn có liên quan đến đề tài + Cơ sở lí luận học sinh giỏi hóa học việc bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học + Cơ sở lí luận phần cân tạo kết tủa - Nâng cao lực bồi dưỡng học sinh giỏi thông qua hệ thống tập phần cân tạo kết tủa - Sưu tầm biên soạn 70 tập tự luận liên quan đến cân tạo kết tủa đề thi học sinh giỏi chương trình phổ thơng Giáo viên hướng dẫn: ThS Ngô Minh Đức Ngày giao đề tài: 15/09/2013 Ngày hoàn thành đề tài: 23/05/2014 Chủ nhiệm khoa (Ký ghi rõ họ, tên) Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ, tên) PGS.TS Lê Tự Hải ThS Ngô Minh Đức Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho Khoa ngày tháng năm 2014 Kết điểm đánh giá Ngày tháng năm 2014 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thạc sĩ Ngơ Minh Đức tận tình giúp đỡ hướng dẫn em suốt trình thực luận văn Em xin tỏ lòng biết ơn thầy giáo khoa hóa trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng bạn sinh viên lớp 10SHH giúp đỡ, đóng góp ý kiến tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt luận văn Đà Nẵng, ngày 23 tháng 05 năm 2014 Sinh viên Nguyễn Thị Hà DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT HSG : Học sinh giỏi GV : Giáo viên HS : Học sinh GD : Giáo dục THPT : Trung học phổ thông dd : Dung dịch r : Rắn t : Tan Cb : Cân Bđ : Ban đầu Ptpư : Phương trình phản ứng MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu .2 Đối tượng nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu .3 Đóng góp đề tài .3 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1 Một số vấn đề lực 1.2 Bồi dưỡng học sinh giỏi - Tầm quan trọng việc bồi dưỡng học sinh giỏi Trường THPT 1.2.1 Quan niệm học sinh giỏi 1.2.2 Các hình thức giáo dục HSG 1.2.3 Khái niệm bồi dưỡng học sinh giỏi 1.2.4 Mục tiêu việc bồi dưỡng HSG 1.2.5 Tầm quan trọng việc bồi dưỡng học sinh giỏi 10 1.3 Học sinh giỏi hóa học .10 1.3.1 Khái niệm học sinh giỏi hóa học 10 1.3.2 Vai trò, phẩm chất lực cần có học sinh giỏi hóa học 11 1.4 Những kỹ cần thiết giáo viên bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học 12 1.4.1 Các nhóm kỹ 12 1.4.2 Một số chi tiết kỹ .13 1.5 Tầm quan trọng công tác bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học trường THPT phần cân tạo kết tủa 13 CHƯƠNG II: XÂY DỰNG CHUYÊN ĐỀ LÝ THUYẾT PHẦN CÂN BẰNG TẠO KẾT TỦA ĐỂ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC .14 2.1 Phản ứng tạo kết tủa 14 2.1.1 Khái niệm 14 2.1.2 Hằng số tích số tan .15 2.2 Kết tủa phân đoạn 21 2.2.1 Điều kiện để ion kết tủa trước .21 2.2.2 Khi hai ion kết tủa .21 2.2.3 Điều kiện để ion trước kết tủa hoàn toàn kết tủa ion thứ hai 22 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan 22 2.3.1 Ảnh hưởng pH 22 2.3.2 Ảnh hưởng phản ứng tạo phức .22 2.3.3 Hiệu ứng ion chung tích số tan chất tan 23 2.4 Phương pháp làm 24 2.4.1 Các định luật áp dụng việc giải toán liên quan đến cân tạo kết tủa 24 2.4.2 Sơ đồ giải tập 24 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG CÁC DẠNG BÀI TẬP PHẦN CÂN BẰNG TẠO KẾT TỦA DÙNG ĐỂ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 26 3.1 Dạng 1: Bài tập tính tích số tan biết độ tan .26 3.2 Dạng 2: Từ tích số tan xác định độ tan hợp chất tan 32 3.3 Dạng 3: Tính nồng độ ion dung dịch cân 43 3.4 Dạng 4: Bài tập liên quan đến kết tủa phân đoạn 49 3.5 Dạng 5: Ảnh hưởng PH đến độ tan 58 3.6 Dạng 6: Ảnh hưởng phản ứng tạo phức đến độ tan 66 3.7 Dạng 7: Bài tập tạo thành kết tủa hòa tan kết tủa 72 3.8 Dạng 8: Bài tập tổng hợp liên quan đến tích số tan 76 3.9 Dạng 9: Một số tập thường đề thi HSG 84 KẾT LUẬN 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 MỞ ĐẦU LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Nhiệm vụ ngành giáo dục nâng cao dân trí, phổ cập giáo dục phổ thơng cho tồn dân, đơi với nhiệm vụ phải bồi dưỡng nhân tài, phát học sinh có khiếu trường phổ thơng có kế hoạch đào tạo riêng để bồi dưỡng họ thành nhân tài góp phần xây dựng quê hương đất nước ngày giàu đẹp Vấn đề đào tạo bồi dưỡng nhân tài cấp ngành quan tâm trọng, điều kiện đất nước ngày phát triển, hội nhập với nước khu vực giới Yêu cầu nguồn nhân lực thời đại ngày cao, đòi hỏi ngành giáo dục ngồi nhiệm vụ đào tạo tồn diện cịn phải phát hiện, bồi dưỡng học sinh có lực đào tạo họ trở thành đội ngũ tri thức trẻ có đầy đủ lực trí tuệ có trình độ cao lĩnh vực khoa học Với đất nước thời kì phát triển, điều kiện tự nhiên cho ta nhiều thuận lợi phát triển lĩnh vực hóa học hóa chất, dầu khí, việc bồi dưỡng học sinh giỏi hóa trường phổ thơng nhiệm vụ cấp thiết ngành giáo dục tương lai Để đạt mục đích này, q trình giảng dạy học tập mơn hóa học trường phổ thơng khơng có nhiệm vụ giúp em nắm kiến thức mà phải phát bồi dưỡng cho em có khiếu, lực giúp em trở thành học sinh giỏi có niềm đam mê với khoa học đặc biệt mơn hóa học Việc bồi dưỡng cho em học sinh giỏi phải phù hợp với trình độ em, giúp em phát huy tất tiềm tri thức để trở thành người tài cống hiến cho nghiệp phát triển nước nhà Trên thực tế nay, việc phát bồi dưỡng học sinh giỏi trường phổ thơng cịn gặp nhiều hạn chế, chưa đáp ứng nhu cầu xã hội đòi hỏi Đối với mơn hóa phân tích khơng đề cập nhiều chương trình SGK trường phổ thơng, đặc biệt với vấn đề liên quan đến phần cân tạo kết tủa không đề cập chương trình SGK đưa đề thi học sinh giỏi, với mong muốn xây dựng nhiều tư liệu dạy học bồi dưỡng học sinh giỏi mơn hóa học, đặc biệt phần cân tạo kết tủa, chọn đề tài “Nâng cao lực bồi dưỡng học sinh giỏi hóa trường phổ thông – phần cân tạo kết tủa” với mục đích giúp cho học sinh hiểu sâu vận dụng tốt kiến thức học vào việc giải tập, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy học tập mơn Hóa học MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Nghiên cứu, xây dựng hệ thống tập phần cân tạo kết tủa để nâng cao lực bồi dưỡng học sinh giỏi trường phổ thông Bồi dưỡng cho học sinh giỏi phần cân tạo kết tủa không đề cập đến SGK ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Nghiên cứu phần cân tạo kết tủa bồi dưỡng học sinh giỏi trường THPT NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu sở lí luận thực tiễn việc bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học - Nghiên cứu chuyên đề, phương pháp bồi dưỡng học sinh giỏi xây dựng hệ thống tập phần cân tạo kết tủa bồi dưỡng học sinh giỏi hóa phổ thơng PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Tìm hiểu thực trạng bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học phổ thông - Đọc, nghiên cứu tài liệu - Phân tích, tổng hợp PHẠM VI NGHIÊN CỨU Nghiên cứu chương trình bồi dưỡng học sinh giỏi mơn hóa học phần hóa phân tích ĐĨNG GĨP CỦA ĐỀ TÀI Xây dựng hệ thống lý thuyết, hệ thống tập phần cân tạo kết tủa chương trình bồi dưỡng học sinh giỏi phổ thơng Nội dung luận văn tư liệu bổ ích cho giáo viên việc giảng dạy lớp chuyên bồi dưỡng đội tuyển HSG hóa học trung học phổ thơng (THPT) phần hóa phân tích Cho: H2S có pK1 = 7, pK2 = 12,9, HSO4- có pK = Tích số tan PbS = 10-26, PbSO4 = 10-7,8, PbI2 = 10-7,6 E Fe3 / Fe2  0,77V , E S / H2 S  0,14V , E I /2 I   0,54V , E Hg Cl 2 /2 Hg ,2 Cl   0, 244V Giải: a E Fe 3 / Fe2  0,77V > E Fe2 / Fe  0, 44V nên: Tính oxi hóa Fe3+ mạnh Fe2+ Tính khử Fe mạnh Fe2+ Do phản ứng tự xảy hai cặp là: 2Fe3+ + Fe → 3Fe2+ Như Fe tan dung dịch Fe2(SO4)3 tạo thành muối FeSO4, làm nhạt màu nâu ion Fe3+ cuối làm màu dung dịch b E 0Cu  / Cu  0,52V > E 0Cu2 / Cu  0,16V nên: Tính oxi hóa Cu+ mạnh Cu2+ Tính khử Cu+ mạnh Cu Do phản ứng tự xảy là: 2Cu+ → Cu2+ + Cu Khi cho bột đồng vào dung dịch CuSO4 không xảy phản ứng Tính pH dung dịch Na2S → 2Na+ + 0,01 KI S20,01 →K+ + 90 I- 0,06 0,06 Na2SO4→ 2Na+ + 0,05 S   H 2O SO420,05 HS   OH  (1) K '  101,1 SO42  H 2O HSO4  OH  (2) K ''  1012 Do K’>>K’’ nên cân (1) định pH dung dịch S   H 2O HS   OH  K '  101,1 0,01 0 Cb: 0,01 - x x x Bđ: Từ cơng thức tính số cân ta có: x2  101,1 0, 01  x  x2  0,0794 x 103,1   x  8,94.103  OH    8,94.103  pH  11,95 b Pb2  S 2  PbS 0,09 TPbS  1  1026 0,01 0,08 Pb2  SO42  PbSO4 T PbSO4  1 91  107,8 0,08 0,05 0,03  Pb2  2I   PbI TPbI2 0,03  1  107,6 0,06 Thành phần hỗn hợp kết tủa A: PbS, PbSO4, PbI2 Dung dịch B: K+ 0,06 M, Na+ 0,12 M Ngồi cịn có ion Pb2+; SO42-; S2- kết tủa tan Độ tan PbI2: SPbI  107,6  2,9.103 Độ tan PbSO4: SPbSO  107,8  1, 26.104 Độ tan PbS: SPbS  1026  1013 Bởi độ tan PbI2 lớn nên cân chủ yếu dung dịch cân tan PbI2 PbI Pb2  2I  TPbI2  107,6 Do đó:  Pb2   2,9.103  I    5,8.103 107,8  SO4 2    5, 4.106 2,9.103 1026  S 2    3,5.1024 > K”, nên cân (1) chủ yếu CO32  H 2O Bđ: C Cb: C – 10-2,4 HCO3  OH  (1) 10-2,4 10-2,4 Từ cơng thức tính số cân ta có: 10  2,4 C  10  2,4  103,67  C  0,0781M Vậy độ điện li là:  CO  2 Ta có:  HCl   CO32  0,16 0, 0781  0, 08M ,  Na2CO3    0, 03905M 2 2H   CO2  H 2O Bđ: 0,03905 0,08 Cb: 1,9.10-3 CO2 + 102,4.102  5,1% 0, 0781 H2 O 0,03905  HCO3- H+ Ka1= 10-6,35 1,9.10-3 0,03 0,03 – x + 1,9.10-3 + x x 101 Ta có:  x 1,9.103  x 2 3.10  x   10 6,35  x  7,05.106  1,9.103  H    1,9.103 pH  2, 72 Ta có: CO32    Na2CO3   0,03905M CaSO4( r ) Ca 2  SO42 TCaSO4  105,04 Gọi nồng độ Ca2+ x, ta có: x  TCaSO4  105,04  102,52 Vậy nồng độ thêm vào dung dịch A là: Ca 2   CO32  H 2O HCO3  102,52  1,51.103 OH  Bđ: 0,03905 Cb: 0,03905 – x Ta có: x x x2  103,67 0, 03905  x  x  2,89.103 Vậy nồng độ Ca2+ lại là: [Ca2+] = 0,03905 – 2,89.10-3 = 0,03616M Tích số nồng độ: [Ca2+].[CO32-] = 0,03616.10-2,82 = 5,47.10-5 > 10-8,35 Vậy có kết tủa CaCO3 tạo thành 102 KẾT LUẬN Được hướng dẫn tận tình thầy giáo Ngô Minh Đức với thầy khoa Hóa – Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng với nỗ lực thân, sau thời gian tìm hiểu thực đề tài: “Nâng cao lực bồi dưỡng học sinh giỏi hóa phân tích trường phổ thơng – phần cân tạo kết tủa” chúng tơi hồn thành luận văn này, thực nhiệm vụ đề sau: Nghiên cứu sở lí luận thực tiễn đề tài - Quan niệm HSG, hình thức giáo dục HSG - Học sinh giỏi hóa học, bồi dưỡng HSG hóa học, phẩm chất lực cần có HSG hóa học - Tầm quan trọng việc bồi dưỡng HSG hóa học Nghiên cứu chuyên đề, phương pháp bồi dưỡng học sinh giỏi xây dựng hệ thống tập phần cân tạo kết tủa bồi dưỡng học sinh giỏi hóa trường phổ thơng Sưu tầm, chọn lọc biên soạn hệ thống 70 tập tự luận liên quan đến dạng cân tạo kết tủa đề thi học sinh giỏi Hóa học Trên số kết ban đầu thu thời gian ngắn, đề tài chắn có nhiều thiếu sót, chúng tơi mong nhận nhận xét, đánh giá, góp ý từ thầy giáo tổ chun mơn để khóa luận hoàn thiện 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Duy Ái, Một số phản ứng hóa vơ cơ, NXB Giáo dục, 2005 [2] Ngơ Minh Đức,Giáo trình hóa học phân tích trường phổ thơng, Giáo trình Đại học sư phạm Đà Nẵng, 2013 [3] Bộ Giáo dục Đào tạo, Sách giáo khoa hóa học lớp 8, NXB Giáo dục, 2007 [4] Chuyen.tiengiang.edu.vn/FileUpload/Vanban/File546.doc [5] Nguyễn Tinh Dung, Bài tập hóa học phân tích, Nhà xuất Giáo dục, 1982 [6] Lê Tấn Diện, Luận văn thạc sĩ giáo dục học: “Nội dung biện pháp bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học hữu trung học phổ thơng, Trường Đại học sư phạm TP Hồ Chí Minh, 2009 [7] Phạm Thị Hà, Bài giảng hóa phân tích định tính, Giáo trình Đại học sư phạm Đà Nẵng, 2011 [8] Http://dantri.com.vn/giao-duc-khuyen-hoc/boi-duong-hoc-sinh-gioi-o-mot-sonuoc-phat-trien-198242.htm [9] Http://diendankienthuc.net/diendan/archive/index.php/t-37569.html [10] Http://doan.edu.vn/do-an/luan-van-noi-dung-va-bien-phap-boi-duong-hocsinh-gioi-hoa-hoc-huu-co-trung-hoc-pho-thong-30797/ [11] Http://d.violet.vn//uploads/resources/50/1351547/preview.swf [12] Http://d.violet.vn//uploads/resources/629/3408134/preview.swf [13] Http://123doc.vn/document/145728-nhung-yeu-to-tao-nen-nang-luc-giai-baitap-hoa-hoc-cua-hoc-sinh-pho-thong.htm?page=6 [14] Lâm Ngọc Thụ, Cơ sở hóa học phân tích, NXB Đại học quốc gia Hà Nội, 2005 [15] Tuyển tập đề thi HSGQG qua năm học [16] Tuyển tập đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh tỉnh, thành phố qua năm học 104 ... luận học sinh giỏi hóa học việc bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học + Cơ sở lí luận phần cân tạo kết tủa - Nâng cao lực bồi dưỡng học sinh giỏi thông qua hệ thống tập phần cân tạo kết tủa - Sưu tầm biên... dạy học tập mơn Hóa học MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Nghiên cứu, xây dựng hệ thống tập phần cân tạo kết tủa để nâng cao lực bồi dưỡng học sinh giỏi trường phổ thông Bồi dưỡng cho học sinh giỏi phần cân tạo. .. cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học trường THPT phần cân tạo kết tủa 13 CHƯƠNG II: XÂY DỰNG CHUYÊN ĐỀ LÝ THUYẾT PHẦN CÂN BẰNG TẠO KẾT TỦA ĐỂ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC .14