để phỏt hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi thụng qua dạy học phần phi kim lớp 11 thuộc chương trỡnh húa học trung học phổ thụng.
2.3.1.1. Sử dụng bài tập cú nhiều cỏch giải nhằm phỏt hiện năng lực sỏng tạo của học sinh
Trong quỏ trỡnh dạy học cú thể đạt được nhiều mục đớch khi sử dụng một bài toỏn cú nhiều cỏch giải khỏc nhau:
+ Nhằm phỏt hiện học sinh giỏi húa học
+ Giỳp học sinh nắm vững bản chất húa học của vấn đề nờu ra trong bài toỏn + Rốn luyện cỏc phương phỏp, thủ thuật giải toỏn.
+ Phỏt triển cỏc phẩm chất và năng lực của học sinh Vớ dụ:
Bài 3.34 Đốt chỏy m gam Fe bởi oxi thu được 5,04g hỗn hợp A gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3 và Fe. Hoà tan hoàn toàn A trong dung dịch HNO3 thu được 0,035 mol hỗn hợp Y gồm NO và NO2. Tỉ khối củaY đối với H2 bằng 19. Tớnh m
Lời giải
Dựng phương phỏp đường chộo để tỡm ra số mol của NO và NO2.
Số mol NO: số mol NO2= 8: 8 = 1: 1
Số mol NO = số mol NO2 = 0,375: 2 = 0,0175 mol Cỏc phản ứng cú thể cú: 2Fe + O2 to 2FeO (1) 2Fe + 1,5O2 to Fe2O3 (2) 3Fe + 2O2 to Fe3O4 (3) Cỏc phản ứng hũa tan cú thể cú: Fe +4 HNO3 Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
3FeO + 10HNO3 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O (4) Fe2O3 + 6HNO3 2Fe(NO3)3 + 3H2O (5)
3Fe3O4 + 28HNO3 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O (6) Cỏch 1:
Trong 5,04g hỗn hợp A: gọi số mol của Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 lần lượt là x, y, z, t => 56x + 72 y + 160z + 232t = 5,04 7x + 9y + 20z + 29t = 0,63(I)
Phương trỡnh bảo toàn electron: 3x + y + t = 3. 0,0175 + 0,0175 = 0,07 (II) Từ (I), (II) => 10x + 10y + 20z + 30t = 0,63+ 0,07 x + y + 2z + 3t = 0,07 Phương trỡnh bảo toàn số mol Fe:
NO: 30 NO2: 46
38 – 30 = 8 46 – 38 = 8 38
số mol Fe trong m gam Fe = số mol Fe trong 5,04g hỗn hợp A => số mol Fe = x + y + 2z + 3t = 0,07 => m = 0,07. 56 = 3,92g
Cỏch 2:
Số mol Fe(NO3)3 = số mol Fe = m:56
Số mol HNO3 = 3 x số mol Fe(NO3)3 + số mol NO + số mol NO2 = 3x(m:56) + 0,0175 + 0,0175 = 3x(m:56) + 0,035 Số mol H2O = (1:2) x số mol HNO3 = [3x(m:56) + 0,035]: 2 Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:
Khối lượng hh A + khối lượng HNO3 =
= khối lượng Fe(NO3)3 + khối lượng H2O+ khối lượng hh Y 5,04 + [3x(m:56) + 0,035] x 63 =
= 242x(m:56) + [3x(m:56) + 0,035] x9 +0,0175x46 + 0,0175x 30 m = 3,92g
Cỏch 3:
Ta nhận thấy tất cả Fe từ Fe0 bị oxi húa thành Fe+3, cũn N+5 bị khử thành N+2, O2
0
bị khử thành 2O2 nờn phương trỡnh bảo toàn electron là: 3x(m:56) = 2x[(5,04 – m):16] + 0,0175x3 + 0,0175 m = 3,92g
Qua bài toỏn này học sinh được sử dụng nhiều phương phỏp giải toỏn khỏc nhau như: ghộp ẩn, bảo toàn khối lượng, bảo toàn mol nguyờn tố, bảo toàn electron, phương phỏp đường chộo, chất đầu chất cuối. Phỏt triển cỏc phẩm chất, cỏc năng lực: phiện vấn đề và giải quyết vấn đề, năng lực tư duy, trớ thụng minh, suy luận, kỹ năng diễn đạt logic, chớnh xỏc.
2.3.1.2. Sử dụng bài tập biện luận nhiều trường hợp nhằm phỏt hiện khả năng tư duy logic, bao quỏt vấn đề, tư duy đa dạng, lập luận chặt chẽ
Vớ dụ:
Bài 7.5. Hộiố õụuờ A ỏộàm CuO vaứ mộọt ộũit cuỷa kim lộaui õộựa tỡũ II( kõộõốỏ ủộki ) cộự tl leọ mộl 1: 2. Cõộ kõs CO dử ủi ởua 2,4 ỏam õộiố õụuờ A ốuốỏ ốộựốỏ tõỡ tõu ủử ụuc õộiố õụuờ ỡaộố B. ẹek õộứa taố õeỏt ỡaộố B caàố duứốỏ ủuựốỏ 80 ml duốỏ dũcõ HNO3 1,25M vaứ tõu ủử ụuc kõs NO duy ốõaỏt.Xaực ủũốõ cộõốỏ tõử ực õộựa õộuc cuỷa ộũit kim lộaui. Bieỏt ỡaốốỏ caực ờõaỷố ử ựốỏ ũaỷy ỡa õộaứố tộaứố.
* Gụùi yự HS:
HS: ẹộuc ủeà vaứ ốỏõieõố cử ựu ủeà baứi.
GV: ỏụui yự ủek HS tõaỏy ủử ụuc RO cộự tõek bũ kõử ỷ õộaởc kõộõốỏ bũ kõử ỷ bụỷi H2 tuyứ vaứộ ủộọ õộaut ủộọốỏ cuỷa kim lộaui R.
HS: ờõaựt õieọố ốeỏu R ủử ựốỏ tỡử ụực Al tõỡ RO kõộõốỏ bũ kõử ỷ ỡaộố B ỏộàm: Cu, RO Neỏu R ủử ựốỏ sau Al tỡộốỏ daừy õộaut ủộọốỏ kim lộaui tõỡ RO bũ kõử ỷ õộiố õụuờ ỡaộố B ỏộàm: Cu vaứ kim lộaui R.
ẹaởt CTTQ cuỷa ộũit kim lộaui laứ RO.
Gộui a, 2a laàố lử ụut laứ sộỏ mộl CuO vaứ RO cộự tỡộốỏ 2,4 ỏam õộiố õụuờ A
Vỡ H2 cõl kõử ỷ ủử ụuc ốõử ừốỏ ộũit kim lộaui ủử ựốỏ sau Al tỡộốỏ daừy BeõKeõTộõờ ốeõố cộự 2 kõaỷ ốaờốỏ ũaỷy ỡa:
- R laứ kim lộaui ủử ựốỏ sau Al: Caực PTPệ ũaỷy ỡa:
CuO + CO Cu + CO2
a a
RO + CO R + CO2
2a 2a
3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
a 8
3
a
3R + 8HNO3 3R(NO3)2 + 2NO + 4H2O
2a 16
3
a
Tõeộ ủeà baứi:
8 16 0, 0125 0, 08 1, 25 0,1 3 3 40( ) 80 ( 16)2 2, 4 a a a R Ca a R a
Kõộõốỏ ốõaọố Ca vỡ keỏt ởuaỷ tỡaựi vụựi ỏiaỷ tõieỏt R ủử ựốỏ sau Al - Vaọy R ờõaỷi laứ kim lộaui ủử ựốỏ tỡử ụực Al
CuO + CO Cu + CO2
a a
3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O a 8 3 a RO + 2HNO3 R(NO3)2 + 2H2O 2a 4a
Tõeộ ủeà baứi:
8 0, 015 4 0,1 3 24( ) 80 ( 16).2 2, 4 a a a R Mg a R a
Tỡử ụứốỏ õụuờ ốaứy tõộaỷ maừố vụựi ỏiaỷ tõieỏt ốeõố ộũit laứ: MỏO.
2.3.1.3. Thay đổi mức độ, yờu cầu theo mục đớch bồi dưỡng học sinh giỏi + Phỏt triển bài toỏn:
Vớ dụ: Bài toỏn gốc:
Bài 1.7: Hoà tan 5,76 gam Cu trong 80 ml dung dịch HNO3 2M thu được V lớt NO (là sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Tớnh V?
Đỏp ỏn: 0,896 lớt
Phỏt triển thành bài toỏn:
Hoà tan 5,76 gam Cu trong 80 ml dung dịch HNO3 2M thu được NO . Sau khi phản ứng kết thỳc cho thờm lượng dư dung dịch H2SO4 vào dung dịch lại thấy cú NO bay ra. Giả sử khớ NO là sản phẩm khử duy nhất. Tớnh thể tớch khớ NO bay ra (ở đktc) khi thờm H2SO4 vào?
Đỏp ỏn: 0,448 lớt
+ Lược bớt, chia nhỏ bài toỏn:
Với một bài tập cú nội dung dài, kiến thức trải rộng, cú cỏc nội dung khụng trọng tõm hoặc nội dung khụng phự hợp với yờu cầu hiện tại, cú phần quỏ sức khụng phự hợp với khả năng nhận thức, tư duy của học sinh, ta nờn cắt bớt hoặc chia nhỏ để phự hợp với mục tiờu dạy học.
Vớ dụ: Bài 3.35. Bài toỏn gốc
Hỗn hợp bột A gồm 3 kim loại Mg, Zn, Al. Khi hoà tan hết 7,539g A vào 1lớt dung dịch HNO3 thu được 1lớt dung dịch B và hỗn hợp khớ D gồm NO và N2O. Thu khớ D vào bỡnh dung tớch 3,20lớt cú chứa sẵn N2 ở 00C và 0,23atm thỡ nhiệt độ trong bỡnh tăng lờn đến 27,30C, ỏp suất tăng lờn đến 1,10atm, khối lượng bỡnh tăng thờm 3,720g. Nếu cho 7,539g A vào 1lớt dung dịch KOH 2M thỡ sau khi kết thỳc phản ứng khối lượng dung dịch tăng thờm 5,718g. Tớnh thành phần phần trăm khối lượng mỗi kim loại trong A.
Bài toỏn sau khi lược bớt
Hỗn hợp bột A gồm 3 kim loại Mg, Zn, Al. Khi hoà tan hết 7,539g A vào 1lớt dung dịch HNO3 thu được 1lớt dung dịch B và hỗn hợp khớ D gồm 0,08 mol NO và 0,03 mol N2O. Nếu cho 7,539g A vào 1lớt dung dịch KOH 2M thỡ sau khi kết thỳc phản ứng khối lượng dung dịch tăng thờm 5,718g. Tớnh thành phần phần trăm khối lượng mỗi kim loại trong A.
Lỳc đú lời giải:
Giả sử trong 7,539 A cú ( Mg: x mol; Zn: y mol; Al: z mol) - Phương trỡnh hoà tan:
3M + 4n HNO3 3M (NO3)n + nNO + 2nH2O (1) 8M + 10n HNO3 8 M(NO3)n + nN2O + 5n H2O (2)
với Mg: n = 2, Zn: n = 2, Al: n = 3 ( cú thể viết từng phản ứng riờng biệt)
+ Số electron do NO3- nhận từ hỗn hợp A: NO3- + 3e NO
0,24 mol 0,08 mol 0,24 + 0,24 = 0,48 mol electron 2NO3- + 8e N2O
0,24 mol 0,03 mol + Số electron do A nhường:
2x + 2y + 3z = 0,48 (mol electron ) + Khi cho 7,539 A vào 1 lớt dung dịch KOH 2M
Zn + 2KOH K2ZnO2 + H2 2Al + 2KOH + 2H2O 2KAlO2 + 3H2
+ Biện luận dư KOH: nAl< mol mol g g 28 , 0 / 98 , 26 539 , 7 nZn < mol mol g g 12 , 0 / 38 , 65 539 , 7
nKOH = 2 mol > 0,28 mol => dư KOH + Độ giảm khối lượng dung dịch:
y (65,38 – 2,016) + z (26,98 -3,024) = 5,718 + Từ đú cú hệ phương trỡnh đại số:
24,30 x + 65,38 y + 26,98 z = 7,539 (g) 2x + 2y + 3z = 0,48 (mol e) 63,364 y + 23, 956 z = 5,718 (g)
Giải hệ phương trỡnh ta cú: x = 0,06 mol Mg, y = 0,06 mol Zn, z = 0,08 mol Al Thành phần khối lượng A:
Mg: 0,06 mol x 24,30g/ mol = 1,458g 19,34 % Zn: 0,06 mol x 65, 38 g/mol = 3,9228 52, 03 % Al: 0,08 mol x 26,98 g/mol = 2,1584g 28,63 %
2.3.1.4. Lược bớt một số dữ kiện để tăng độ khú của bài toỏn
Vớ dụ: Bài 1.8:
Bài toỏn gốc: Nhiệt phõn hoàn toàn 20,4 gam muối nitrat kim loại R thu được 12,96
gam kim loại R. Xỏc định cụng thức muối nitrat Hướng dẫn giải
2R(NO3)n
2R + 2nNO2 + nO2 (1) Theo (1), ta cú tỉ lệ: (R +62n)x12,96 = 20,4R => R=108n
Xột n = 1, 2, 3, ... ta thấy, kim loại phự hợp là Ag.
Bài toỏn bỏ bớt dữ kiện: Nhiệt phõn hoàn toàn 20,4 gam muối nitrat kim loại R thu được 12,96 gam chất rắn
Hướng dẫn giải
Xột 3 trường hợp sau:
a) Đối với muối nitrat của kim loại kiềm:
2RNO3 2RNO2 + O2 (1)
Theo phản ứng (1), ta cú tỉ lệ: Theo (1), ta cú tỉ lệ: (R +62)x12,96 = 20,4(R + 46) => R= -18<0 => loại
b) Đối với muối nitrat của cỏc kim loại mà oxit của nú bị phõn hủy ở nhiệt độ cao: 2R(NO3)n
2R + 2nNO2 + nO2 (2) Theo (2), ta cú tỉ lệ: (R +62n)x12,96 = 20,4R => R=108n
Xột n = 1, 2, 3, ... ta thấy, kim loại phự hợp là Ag. c) Đối với muối nitrat của cỏc kim loại khỏc: 4R(NO3)n
2R2On + 2nNO2 + nO2 (3) Theo (2), ta cú tỉ lệ: 2.(R +62n)x12,96 = 20,4(2R + 16n)=> R=86n
Xột n = 1, 2, 3, ... ta thấy, khụng cú kim loại phự hợp.
- Đảo chiều: Trờn cơ sở của bài tập cú sẵn, ta xõy dựng bài tập mới với cỏc yờu cầu
ngược với bài tập cú sẵn cú, với cỏch làm này sẽ phỏt huy khả năng sỏng tạo của học sinh, giỳp học sinh hiểu sõu vấn đề.
Vớ dụ: Bài 1.1
Bài toỏn gốc: Hỗn hợp X gồm 8 lớt N2 và 14 lớt H2 được nạp vào một bỡnh kớn cú chứa sẵn bột xỳc tỏc và giữ ở nhiệt độ khụng đổi. Khi phản ứng đạt trạng thỏi cõn bằng, thể tớch khớ trong bỡnh là 20 lớt. Tớnh hiệu suất của phản ứng. Cho rằng, cỏc khớ đo ở cựng điều kiện.
Bài toỏn đảo chiều: Hỗn hợp X gồm N2 và H2 với tỉ lệ về thể tớch là 4:7, được nạp vào một bỡnh kớn cú chứa sẵn bột xỳc tỏc và giữ ở nhiệt độ khụng đổi. Khi phản ứng đạt trạng thỏi cõn bằng, thể tớch khớ trong bỡnh là 20 lớt. Tớnh tớnh thể tớch của N2 và H2 trong hỗn hợp X. Cho rằng, cỏc khớ đo ở cựng điều kiện, hiệu suất của phản ứng là 25%.
Lời giải
Gọi thể tớch của N2 là 4a lớt => thể tớch của H2 là 7a lớt => thể tớch H2 phản ứng là N2 + 3H2 o xt, t p 2NH3 Trước phản ứng: 4a 7a 0
Phản ứng: (7:12)a 1,75a (7:6)a Sau phản ứng: 4a - (7:12)a 7a - 1,75a (7:6)a
nsau = 4a - (7:12)a + 7a - 1,75a + (7:6)a = 20 a = 2 Trong hỗn hợp X thể tớch của N2 là 8 lớt, H2 là 14 lớt
2.3.1.5. Thay đổi hỡnh thức: Từ dạng bài tập tự luận chuyển sang dạng bài tập trắc
nghiệm và ngược lại; từ dạng bài tập điều chế chuyển sang bài tập dạng dóy chuyển húa, từ bài tập định tớnh chuyển sang bài tập định lượng và ngược lại.
Vớ dụ: Bài 3.36. Bài toỏn định lượng
Cho 19,2g Cu vào 500ml dung dịch NaNO3 1M, sau đú thờm 500ml dung dịch HCl 2M. Cu cú tan hết khụng? Tớnh thể tớch khớ NO bay ra ở đktc.
Đỏp ỏn: Cu tan hết, VNO = 4,48 lớt Chuyển thành bài toỏn định tớnh:
Cho Cu vào dung dịch NaNO3, sau đú thờm dung dịch HCl. Hóy nờu hiện tượng húa học xảy ra?
Đỏp ỏn: Khi cho Cu vào dung dịch NaNO3 khụng cú hiện tượng gỡ
Sau đú thờm dung dịch HCl: dung dịch từ khụng màu chuyển sang màu xanh, sủi bọt khớ khụng màu sau đú húa nõu trong khụng khớ.
2.3.1.6. Nhiều yờu cầu khỏc nhau cho một nội dung
Vớ dụ: Bài 3.37. Xột phản ứng tổng hợp amoniac: N2 (k) + 3H2 (k) ⇄ 2NH3 (k). Ở 450oC hằng số cõn bằng của phản ứng này là KP = 1,5.10-5.
(c) Ban đầu trộn N2 và H2 theo tỉ lệ 1:3 về thể tớch. Tớnh hiệu suất phản ứng tổng hợp NH3 khi ỏp suất hệ bằng 500 atm và bằng 1000 atm.
(d)Cỏc kết quả tớnh được cú phự hợp với nguyờn lý chuyển dịch cõn bằng húa học hay khụng?
Lời giải
(a) Gọi x và h lần lượt là số mol ban đầu của N2 và hiệu suất phản ứng. N2 (k) + 3H2 (k) ⇄ 2NH3 (k) no x 3x 0 n hx 3hx 2hx x(1-h) 3x(1-h) 2hx n = x(4-2h) 3 2 3 H N 2 NH P P ) h 2 4 ( x ) h 1 ( x 3 P ) h 2 4 ( x ) h 1 ( x P ) h 2 4 ( x xh 2 P . P P K 2 2 3 P K ) h 1 ( 2 , 5 ) h 2 4 ( h 2 2 (*)
Tại 500 atm, (*) 14,1h2 28,2h10,10 với h1 467
, 0 h
, vậy hiệu suất phản ứng bằng 46,7% Tại 1000 atm, (*) 14,1h228,2h10,10 với h1
593 , 0 h
, vậy hiệu suất phản ứng bằng 59,3%
(b) Khi ỏp suất tăng, hiệu suất phản ứng tổng hợp NH3 tăng. Điều này phự hợp với nguyờn lý chuyển dịch cõn bằng. Khi tăng ỏp suất, cõn bằng chuyển dũi theo chiều làm giảm số phõn tử khớ (với phản ứng tổng hợp NH3 là chiều thuận).
2.3.1.7. Sử dụng cỏc bài tập tương tự: Trờn cơ sở của bài tập cú sẵn, xõy dựng thờm
cỏc bài tập khỏc theo mục tiờu của bài tập đú. Với cỏch làm này giỏo viờn cú nhiều bài tập để luyện tập học sinh rốn kỹ năng.
Vớ dụ: Bài 3.38.
Bài toỏn gốc: Dung dịch A gồm 0,4 mol HCl và 0,05 mol Cu(NO3)2. Cho m gam bột Fe vào dung dịch khuấy đều cho đến khi phản ứng kết thỳc thu được chất rắn X gồm hai kim loại, cú khối lượng 0,8m gam. Tớnh m. Giả thiết sản phẩm khử NO3- duy nhất chỉ cú NO.
Lời giải: Dung dịch A cú 0,4 mol H+, 0,05 mol Cu2+, 0,4 mol Cl-, 0,1 mol NO3- Khi cho Fe vào dung dịch A xảy ra cỏc phản ứng:
Fe + 4H+ + NO3- Fe3+ + NO + 2H2O (1) 0,4 0,1 0,1 0,4 0,1 0,1 0 0 0,1 Fe + 2Fe3+ 3Fe2+ (2) 0,05 0,1 Fe + Cu2+ Fe2+ + Cu (3) 0,05 0,05 0,05
Số mol Fe đó tham gia cỏc phản ứng từ (1) đến (3) là 0,1+ 0,05 + 0,05 = 0,2 (mol) Hỗn hợp 2 kim loại sau phản ứng gồm Fe dư, Cu.
(m - 560,2) + 0,05 64 = 0,8 m m = 40 (gam)
Bài toỏn tương tự: Dung dịch A gồm 0,2 mol H2SO4 và 0,05 mol CuSO4. 0,1 mol NaNO3. Cho m gam bột Fe vào dung dịch khuấy đều cho đến khi phản ứng kết thỳc
thu được chất rắn X gồm hai kim loại, cú khối lượng 0,8m gam. Tớnh m. Giả thiết sản phẩm khử NO3
-
duy nhất chỉ cú NO.
2.3.1.8. Sử dụng bài toỏn tổng quỏt từ bài tập cụ thể
Vớ dụ: Hỗn hợp X gồm N2 và H2 cú khối lượng mol trung bỡnh là 7,2 gam. Sau khi tiến hành phản ứng tổng hợp được hỗn hợp Y cú khối lượng mol trung bỡnh là 8 gam. Tớnh hiệu suất phản ứng tổng hợp?
A. 10%. B. 15%. C. 20%. D. 25%. Lời giải N2 + 3H2 o xt, t p