Đang tải... (xem toàn văn)
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI SKKN “Áp dụng định luật bảo toàn electron để giải bài tập hóa học trong chương nitơ – phot pho nhằm phát triển năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh thpt” ................................................................................................................ Sáng kiến kinh nghiệm được biên soạn mới nhất về dạy học phương pháp dạy học tích cực. Chưa dự thị tại bất kỳ sở nào trong năm 2021.
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG THPT SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ELECTRON ĐÊ GIẢI BÀI TẬP HÓA HỌC TRONG CHƯƠNG NITƠ – PHOT PHO NHẰM PHÁT TRIÊN NĂNG LỰC TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH THPT Giáo viên: Năm: 2021 PHẦN I: MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài Cải tiến nội dung phơng pháp dạy học nhằm nâng cao chất lợng trình dạy học nhiệm vụ thờng xuyên lâu dài nghành giáo dục Hoá học môn khoa học vừa lý thuyết ,vừa thực nghiệm , muốn nâng cao kết trình dạy học hoá học ngời ta cho Mét häc sinh hiÕu häc lµ häc sinh sau học xong, cha vừa lòng với hiểu biết yên tâm đà tự giải đợc tập ,vận dụng kiến thức đà học dể giải tập Bài tập hoá học có tác dụng rèn luyện khả vận dụng kiến thức ,đào sâu mở rộng kiến thức đà học cách sinh động , phong phú Qua ôn tập cđng cè hƯ thèng ho¸ kiÕn thøc mét c¸ch thn lợi ,rèn luyện kĩ giải tập , phát triển lực nhận thức ,năng lực hành động ,rèn trí thông minh ,sáng tạo cho học sinh ,nâng cao høng thó häc tËp bé m«n Cã thĨ nãi tập hoá học vừa mục đích ,vừa nội dung ,lại vừa phơng pháp dạy học có hiệu Bài tập đờng để áp dụng xác kiến thức khoa häc vµo cuéc sèng Song thùc tÕ cho thÊy nhiều học sinh phổ thông sợ giải tập hoá học lúng túng việc xác định dạng toán , gặp nhiều khó khăn việc giải tập Hơn số tiết tập hoá học lớp lại ít, nên việc củng cố, đào sâu vận dụng kiến thức hoá học hạn chế Trớc tình trạng giáo viên chuyên ngành hoá, trình giảng dạy, thờng xuyên hệ thống -phân dạng tập cho học sinh ,góp phần nâng cao khả giải tập học sinh ,phục vụ kiến thức cho học sinh ôn thi vào trờng đại học cao đẳng Thực tế tập có nhiều cách khác nhau: có cách giải thông thờng theo bớc quen thuộc, nhng có cách giải độc đáo ,thông minh ,rất ngắn gọn mà lại xác chẳng hạn nh " Phơng pháp bảo toàn electron " Nguyên tắc phơng pháp : " Khi có nhiều chất oxi hoá ,chất khử hỗn hợp phản ứng ( nhiều phản ứng phản ứng qua nhiều giai đoạn) tổng số electron mà chất khử cho phải tổng số elctron mà chất oxi hoá nhận " Ta cần nhận định trạng thái đầu trạng thái cuối chất oxi hoá chất khử chí không cần quan tâm đến việc cân phơng trình phản ứng Phơng pháp đặc biết lý thú với toán phải biện luận nhiều trờng hợp xảy toán hỗn hợp Tuy nhiên phơng pháp áp dụng cho hệ phơng trình phản ứng oxi hoá khử thờng dùng giải toán vô Với mục đích đà nghiên cứu hệ thống tËp : ‘‘Áp dụng định luật bảo toàn electron để giải bài tập hóa học chương nitơ – phot nhằm phát triển lực tư sáng tạo cho hoc sinh thpt " Sau xin trình bày kinh nghiệm II Mục đích nghiên cứu Thăm dò khả lực riêng học sinh tiếp xúc với phơng pháp giải toán Sử dụng hệ định luật bảo toàn điện tích để giải nhanh toán hoá học Phân loại tuyển chọn số tập ,một số đề tuyển sinh vào trờng đại học,cao đẳng để học sinh luyện thi đại học Rèn trí thông minh ,phát huy tính tích cực , chủ động ,sáng tạo học sinh ,tạo hứng thú học tập môn hoá học học sinh phổ thông III Đối tợng phạm vi nghiên cứu Hệ thống tập hoá học vô vơ chơng trình hoá học THPT IV Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu sở lí luận tập hoá học thực trạng việc giải tập hoá học học sinh phổ thông Nghiên cứu lý thuyết định luật bảo toàn điện tích , phản ứng oxi hoá khử Soạn giải tập vô : Theo phơng pháp bảo toàn electron Thực nghiệm đánh giá việc áp dụng phơng pháp bảo toàn electron V Phơng pháp nghiªn cøu Nghiªn cøu lý thuyÕt Nghiªn cøu SGK ,sách tập hoá học phổ thông , nội dung lí thuyết tập hoá học , định luật bảo toàn điện tích làm sở Tổng kết kinh nghiệm thủ thuật giải tập hoá học Trao đổi ,trò chuyện với đồng nghiệp , học sinh trình nghiên cứu VI Giả thuyết khoa học Nếu sử dụng thành thạo phơng pháp giúp hoc sinh giải nhanh số toán hoá học vô mà lập hệ phơng trình đại số hay biện luận nhiều trờng hợp PHN II: NễI DUNG Chơng I: sở phơng pháp bảo toàn electron Định luật bảo toàn điện tích Định luật bảo toàn địên tích thớc đo đắn nhiều định luật vật lý ,hoá học có liên quan đến điện tích ta xét số hệ định luật phổ biến vào toán hoá học Các hệ áp dụng *Hệ 1: "Điện tích xuất cặp có giá trị trái dấu " Ví dụ : Na2SO4 tan vào nớc bị điện li xt hiƯn K+ vµ ClNa2SO4 → 2Na+ + SO42- VÝ dơ : Mg2+ cïng mÊt ®i ®ång thêi víi 2OH- theo ph¶n øng : Mg 2+ + 2OH − → Mg ( OH ) ↓ Mg2+ cã hai ®iƯn tÝch +2e 2OH- cã ®iƯn tích -2e Còn Mg(OH)2 không mang điện *Hệ : " Trong phản ứng oxi hoá khử ,nếu chất khử phóng mol electron chất oxi hoá thu vào nhiêu mol electron " Ta đà vận dụng hệ để cân phản ứng oxi hoá khử Và nhiều trờng hợp cần vần dụng hệ giải đợc toán mà không cần phải viết cân phơng trình phản ứng Ví dụ : Cho 1,92 gam Cu tan vừa đủ dung dịch HNO loÃng ,nóng ta thu đợc V lít khí NO (đktc) Tính V khối lợng HNO3 nguyên chất đà tham gia phản ứng Bài giải nCu = 1,92 = 0,03 (mol) 64 Ta có trình trao đổi electron : Quá trình nhờng e: Quá trình nhËn e : Cu → Cu +2 + 2e N +5 +3e → N +2 sè mol electron cho = sè mol electron nhËn Hay : 0,06 = 3x suy : x = 0,02 (mol) ThÓ tÝch khí NO thoát đktc : VNO = 0,02 x 22,4 = 0,448 (lit) Tõ (1) suy dung dịch xuất 0,03 mol Cu 2+ nên theo định luật bảo toàn điện tích phải có 0,06 mol NO 3- tham gia tạo muối Vậy phản ứng có 0,02 mol NO3 - tham gia phản ứng oxi hoá khử 0,06 mol NO3- tham gia phản ứng trung hoà ( Làm môi trờng ) Tổng số mol NO3- = Tæng sè mol HNO3 = 0,08 mol suy : khèi lỵng HNO3 = 0,08 x 63 = 5,04 (g) * HƯ qu¶ : "Mét hỗn hợp gồm nhiều kim loại có hoá trị không đổi khối lợng cho trớc phóng mol electron không đổi cho gốc phi kim nµo " VÝ dơ : LÊy 7,78 gam hỗn hợp A gồm hai kim loại hoạt động (X,Y) có hoá trị không đổi chia thành phần nhau: Phần 1: Nung oxi d để oxi hoá hoàn toàn ta thu đợc 4,74 gam hỗn hợp oxit Phần 2:Hoà tan hoàn toàn dung dịch hỗn hợp HCl H SO4 loÃng Tính thể tích khí H2 thu đợc đktc Bài giải Số mol oxi nguyên tử kết hợp với 7,78 = 3,94 gam hỗn hợp hai kim loại: 4,74 3,94 = 0,05 mol oxi nguyên tử 16 Trong trình tạo oxit ,oxi đà thu electron kim loại nh sau: O ( mol) : 2e → O2- 0,1 0,05 + 0,05 (1) Theo (1) th× 0,05 mol O đà thu đợc 0,1 mol electron 3,94 g hỗn hợp kim loại phóng Khi 3,94 g hỗn hợp kim loại khử H + dung dịch axit còng phãng 0,1 mol electron VËy H+ thu 0,1 mol electron theo bán phản ứng : 2H+ (mol) : + 2e 0,1 → H2 ↑ (2) 0,05 Vậy thể tích khí H2 thoát :V = 0,05 22,4 = 1,12 lÝt Ch¬ng II : Hệ thống tập hoá học giải theo phơng pháp bảo toàn electron Loại : Phản ứng kim loại với axít Bài 1: Cho m g Zn vào dung dịch HNO3 thấy có 4,48 lít hỗn hợp khÝ NO vµ NO2 cã tØ lƯ sè mol lµ 1/1 đktc Tính m? Bài giải a Phơng trình ph¶n øng: Zn + HNO3 = Zn(NO3)3 + 2NO2 + 2H2O 3Zn + HNO3 = Zn(NO3)2 + 2NO Ta có nhỗn hợp = n nNO = nNO = 4,48 22,4 (1) + 4H2O (2) = 0,2 mol 0, = 0,1 mol Ta cã c¸c trình trao đổi electron : Quá trình nhờng e: Quá trình nhận e : N +5 +1e N +4 +2 Zn → Zn + 2e N +5 + 3e → N +2 → ∑ Sè mol electron N5+ nhËn lµ : 3*0,1+0,1=0,4 mol Sè mol Zn = 0, = 0, 2mol m=65*0,2=13 gam Bµi 2: Cho 6,3 g hỗn hợp Al ,Mg vào 500 ml dung dÞch HNO ( lo·ng ) 2M thÊy cã 4,48 lÝt khÝ NO , (duy nhÊt ) ë đktc thu đợc dung dịch A Chứng minh dung dịch d axít Tính nồng độ chất dung dịch A Bài giải a Phơng trình phản ứng: Al + HNO3 = Al(NO3)3 + NO + 2H2O (1) 3Mg + 8HNO3 = Mg(NO3)2 + 2NO + 4H2O Ta cã nNO = 4,48 22,4 (2) = 0,2 mol n HNO = 0,5 = mol Ta cã c¸c trình trao đổi electron : Quá trình nhờng e: Quá trình nhận e : Mg Mg +2 + 2e N +5 +3e → N +2 +3 Al → Al + 3e Sè mol electron N5+ nhËn lµ : 3*0,2 =0,6 mol Kim loại cho electron nhận nhiêu gốc NO3 Số mol HNO3 tham phản ứng là: 0,2+0,6=0,8 26,44 gam tan (loại) Trờng hợp II : HNO3 d Fe hết dung dịch có Fe(NO3)3 HNO3 d: Ta cã nFe ( NO ) = x mol vµ nHNO = (0, − x) mol 3 → 242 x + 63(0, − x) = 26, 44 → x = −0.124 < (loại) Trờng hợp III : Vậy Fe HNO3 hết Trong dung dịch có Fe(NO3)3 Fe(NO3)2 mM = mFe + mNO − = mFe + 62*0,3 = 26, 44 → mFe = 7,84 gam Lo¹i : Xác định kim loại M Bài : Hoà tan 32 gam kim loại M dung dịch HNO đặc thu đợc 22,4 lít NO2 đktc Xác định kim loại M? Bài giải n NO2 = 22, = 1mol 22, Ta có trình trao đổi electron : Quá trình nhờng e: M → M + n + ne Sè mol e N+5 nhận : nM = Quá trình nhận e : N +5 +1e → N +4 1*1 = mol m → M = = 32n n n mà n biến thiên từ 1-3 n M 32 64 VËy M lµ Cu 96 Bµi : Hoà tan8,1 gam kim loại M dung dịch HNO thu đợc 0,3 mol NO2 0,2 mol NO Xác định kim loại M? 14 Bài giải Ta có trình trao đổi electron : Quá trình nhờng e: M M +n Quá trình nhận e : N +5 +1e → N +4 + ne N +5 + 3e → N +2 Sè mol e N+5 nhËn : nM = 3.nNO + nNO = 3.0,2 + 0,3 = 0,9 mol 0,9 m 8,1n →M = = = 9n n n 0,9 mµ n biÕn thiªn tõ 1-3 n M 18 VËy M lµ Al 27 Bµi 3: Hoµ tan 3,3 g hỗn hợp X gồm Fe kim loại R ( R có hoá trị không đổi ) dung dịch HCl d ,đợc 2,688 lít H2 Nếu hoà tan 3,3 g X dung dịch HNO d đợc 0,896 lít hỗn hợp khí Y gåm N 2O vµ NO cã tØ khèi so víi H 20,25 Tìm kim loại M % khối lợng X Bài giải Gọi số mol NO ,N2O hỗn hợp lần lợt a,b mol ta cã hÖ : a + b = 0, 04 mol ( I ) 30a + 44b = 40,5 g ( II ) M = a+b Tõ (I) v¸ (II) ta cã a =0,01 , b= 0,03 Gäi x,y lµ sè mol cđa Fe ,R hỗn hợp Phản ứng X với dung dịch HCl : Quá trình nhờng e : Fe x Fe+3 +2e 2x 15 → R R+n + ne y → Sè ny mol e nhêng lµ : 2x + ny Quá trình nhận e : 2H+ + 2e 2.0,12 H2 0,12 áp dụng định luật bảo toàn e ta cã : 2x + ny = 0,24 (I) Ph¶n øng X với HNO3 : Quá trình nhờng e : Fe → Fe+3 +3e x 3x → R R+n + ne y → Sè ny mol e nhêng lµ : 3x + ny Quá trình nhận e : N+5 + 3e = N+2 3.0,03 0,03 2N+5 +10e = N2 10.0,01 0,01 Sè mol e nhËn lµ : 3.0,03 + 10.0,01 = 0,19 áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta cã : 3x + ny = 0,19 (II) MỈt khác theo ta có : 56x + ny = 3,3 g (III) từ (I) ,(II) ,(III) ta đợc : x= 0,03 mol ; y= o,o6 mol ; M=27 ; n=3 VËy M lµ Al 0,03.56 %mFe = 3,3 100 =50,91% %mAl= 0,06.27 100 = 49,09% 3,3 16 Bµi : (Đề ĐH Dợc -2001) Hỗn hợp X gồm FeS2 vµ MS cã sè mol nh , M kim loại có hoá trị không đổi Cho 6,51 gam X tác dụng hoàn toàn với lợng d dd HNO3 đun nóng ,thu đợc dd a 13,216 lít (đktc) hỗn hợp khí A2 có khối lợng 26,34 gam gồm NO2 NO Thêm lợng d dd BaCl2 loÃng vào A1 ,thấy tạo thành m1 g chất kết tủa trắng dd d axit HÃy cho biết kim loại M Tính giá trị khối lợng m1 Bài giải Gọi a,b số mol cđa NO2 vµ NO A2 : Ta cã cã hÖ: 46a + 30 b = 26,34 a = 0,54 → a + b + 0,59 b = 0, 05 Ta có trình trao đổi e : Quá trình nhờng e : FeS2 Fe3+ + 2SO 24− +15e x 15x MS → M 2+ + SO 2− + 8e x 8x Quá trình nhận e : N +5 +1 e → N +4 0,54 0,54 N +5 + 3e N +2 0,15 0,05 áp dụng định luật bảo toàn e ta có : 15x + 8x 17 = 0,15 + 0,54 → x = 0,03 M¾t khác ,ta lại có : 120 x + (M + 32 ) x = 6,51 → M = 65 VËy M Zn Phản ứng tạo kết tủa : Ba2+ + SO42− 3x → BaSO4 3x mBaSO = ( 3.0,03).233 = 20,97 (gam) 18 Ch¬ng III : Thùc nghiƯm s phạm I Mục đích thực nghiệm Đánh giá khả giải toán sử dụng phơng pháp bảo toàn electron học sinh II Phơng pháp thực nghiệm 1.Đối tợng: - Chọn học sinh lớp 11A6 , 11 A7 làm đối tợng thực nghiệm -Chọn 30 học sinh lợc học tơng đơng - Chia làm nhóm thực nghiệm Cách tiến hành thực nghiệm : Thực nghiệm theo kiểu đối chứng -Giáo viên hớng dẫn học sinh nhóm cách giải tập theo phơng pháp bảo toàn electron , nhóm không hớng dẫn trớc nh nhóm -Tiến hành thực nghiƯm : * Thùc nghiƯm lÇn ( kiĨm tra khả nhận thức ): cho học sinh nhóm làm tập , , Chấm điểm : - Phân loại giỏi ,khá trung bình , * Thực nghiệm lần (kiểm tra độ bền kiến thức ): cho học sinh nhóm làm tập lại Chấm điểm :- Phân loại giỏi ,khá , TB , III Kết thực nghiệm Sau tiến hành thực nghiệm thu đợc kết qủa theo bảng sau : *Kết thực nghiệm lần 1: 19 Kết Giỏi Khá Trung Yếu 13,33% 6,67% bình ĐTTN Nhóm 42% 38% 33,33% 26,67% Nhóm 26,67% 13,33% *Kết thực nghiệm lần 2: Kết Giỏi Khá Trung Yếu bình ĐTTN Nhóm 33,33%b 53,33% 6,67% 6,67% 26,67% 26,67% Nhóm 13,33% 33,33% IV Đánh giá kết thực nghiệm Với nhóm học sinh đà đợc hớng dẫn giải tập theo phơng pháp bảo toàn electron nên em tiếp thu nhanh hơn, kỹ giải tập nhanh nên tỉ lệ % đạt giỏi, cao nhóm 20 Nhờ nắm vững kiến thức định luật bảo toàn electron áp dụng định luật cách thục, sáng tạo, mà hiệu học tập độ khắc sâu kiến thức học sinh nhóm cao nhóm từ tạo hứng thú cho học sinh yêu thích môn Hóa học 21 Kết luận Qua trình nghiên cứu đề tài ,tôi thấy phơng pháp luyện tập thông qua sử dụng tập phơng pháp quan trọng để nâng cao chất lợng dạy học môn góp phần nâng cao hứng thú học tập môn Tuy nhiên để rèn luyện tính suy luận củng cố kiến thức phản ứng hoá học cho học sinh rèn kĩ giải tập hoá học , việc sử dụng toán có nội dung sử dụng định luật bảo toàn electron để giải có tác dụng to lớn đặc biệt đáp ứng phần khúc mắc học sinh giải đề tuyển sinh vào đại học khối A ,B Do giáo viên chuyên nghành Hoá thấy nên giới thiệu phơng pháp bảo toàn electron cách hệ thống cho học sinh giải tập hóa học ,bắt đầu từ lớp 11,rồi sang lớp 12 củng cố nâng cao ,giúp em nâng cao kiến thức ,tạo say mê học tập có vốn kiến thức để thi đỗ vào trờng đại học cao đẳng Trong trình nghiên cứu ,vì thời gian có hạn ,nên nghiên cứu phần phơng pháp giải tập hoá học ,số lợng tập vận dụng cha đợc nhiều không tránh khởi thiếu sót Tôi mong nhận đợc đóng góp ý kiến quý báu thầy cô giáo đồng nghiệp Hiện thấy hầu hết giáo viên vận dụng kinh nghiệm giảng dạy từ thân trình giảng dạy, mặt khác tham khảo qua SKKN đồng nghiệp kết giảng dạy nhà trờng thu đợc kết cao Cuối xin chân thành cám ơn ban giám hiệu nhà trờng, sở giáo dục đào tạo đà tạo điều kiện cho đợc thể kinh nghiệm công tác giảng dạy 22 , 09 tháng năm 2021 Người thực hiện 23 Tµi liƯu tham khảo 1-Nguyễn Ngọc quang-Nguyễn Cơng-Dơng Xuân Trinh Lý luận dạy học hoá học-NXBGD Hà Nội-1982 2-Nguyễn Cơng-Nguyễn Mạnh Dung-Nguyễn Thị Sửu Phơng pháp hoá học tập 1-NXBGD-2000 3-Nguyễn Cơng-Nguyễn Mạnh Dung-Nguyễn Thị Sửu Phơng pháp dạy hoá học tập 2-NXBGD-2000 4-Quan hán Thành Phân loại phơng pháp giải toán hoá vô cơ-NXB Trẻ 2000 5-Phạm Đức Bình-Lê Thị Tam-Nguyễn Hùng Phơng Hớng dẫn giải đề thi TSĐH hoá vô theo 16 chủ đề -NXBQG.TP.HCM y 6-Nguyễn Phớc Hoà Tân Phơng Pháp giải toán hoá học-NXBĐHQG.TP.HCM 2001 24 Mục lục Trang Mở đầu I-Lý chọn đề tài II-Mục đích nghiên cứu III-§èi tợng phạm vi nghiên cứu .2 IV-NhiƯm vơ nghiªn cøu V-Phơng pháp nghiên cứu VI-Gi¶ thuyÕt khoa häc Néi dung .4 Chơng I: Cơ sở phơng pháp bảo toàn electron Chơng II: Hệ thống tập hoá học phổ thông giải theo phơng pháp bảo toàn 25 electron Chơng III: Kết thùc nghiƯm s ph¹m 16 KÕt luËn 18 Tài liệu tham khảo 19 26 ... hóa học chương nitơ – phot nhằm phát triển lực tư sáng tạo cho học sinh thpt " Sau xin trình bày kinh nghiệm II Mục đích nghiên cứu Thăm dò khả lực riêng học sinh tiếp xúc với phơng pháp... pháp áp dụng cho hệ phơng trình phản ứng oxi hoá khử thờng dùng giải toán vô Với mục đích đà nghiên cứu hệ thống tập : Ap dung inh luõt bảo toàn electron để giải bài tập hóa học chương... trình giảng dạy, thờng xuyên hệ thống -phân dạng tập cho học sinh ,góp phần nâng cao khả giải tập cđa häc sinh ,phơc vơ kiÕn thøc cho häc sinh ôn thi vào trờng đại học cao đẳng Thùc tÕ mét bµi