2.3.4.1. Điều kiện để cĩ tư duy linh hoạt, sáng tạo
a. Kiến thức: Sáng tạo là vận động từ cái cũ đến cái mới nên tư duy phải linh hoạt, mềm dẻo trên cơ sở thơng hiểu sâu sắc bản chất các khái niệm, định luật, quy luật tương tác giữa các chất trong quá trình hố học và tương tác giữa các quá trình hố học với nhau. Như vậy, học sinh muốn sáng tạo thì phải cĩ nền tảng kiến thức vững chắc.
b. Phương pháp khoa học: Phải cĩ năng lực độc lập trong tư duy và trong hành động. Tính linh hoạt sáng tạo của tư duy liên quan mật thiết với tính độc lập của tư duy. Độc lập ở trình độ cao dẫn đến linh hoạt, sáng tạo trong tư duy.
c. Ham học hỏi, cĩ ý chí: Cĩ câu danh ngơn là: “Trên con đường thành cơng khơng cĩ dấu chân của kẻ lười biếng”. Mỗi một thành quả đạt
được chính là sự nổ lực tổng hợp nhiều mặt của một cá nhân. Cĩ nhiều yếu tố dẫn đến thành cơng nhưng khơng thể thiếu sự lao động miệt mài,
lịng say mê học tập. Học sinh muốn đạt đến trình độ cao của tư duy khơng chỉ dựa vào bản chất nhanh nhạy, thơng minh vốn cĩ của mình mà cịn phải dựa vào khả năng học hỏi người xung quanh, tinh thần cầu tiến, bởi lẽ cái thơng minh bẩm sinh nếu khơng được mài giũa, bồi dưỡng sẽ bị mai một dần, mất đi tính sắc bén vốn cĩ của nĩ. Vì vậy, “học, học nữa, học mãi” là tinh thần cao đẹp cần phải được phát huy cao độ trong xã hội.
2.3.4.2. Các biện pháp rèn năng lực tư duy linh hoạt, sáng tạo
a. Với học sinh, sau khi đã được rèn luyện các thao tác tư duy, rèn năng lực tư duy độc lập thì sau đĩ chính là điều kiện tốt để nâng lên thành năng lực sáng tạo. Trong giảng dạy hố học, cách thức thuận lợi để
phát triển mặt này chính là cho học sinh giải bài tập hố học. Nhưng ở đây khơng phải là giải bài tập để cĩ kết quả mà yêu cầu phải giải nhanh, hay, gọn, cĩ nghĩa là buộc học sinh phải sử dụng thành thạo các phương pháp giải nhanh và quan trọng hơn cả là biết phối hợp các phương pháp với nhau để tạo ra cách giải tốt nhất.
b. Với giáo viên, việc biên soạn bài tập phải chú ý sao cho chứa đựng nhiều vấn đề mang tính tổng hợp về kiến thức, về phương pháp giải. Bên cạnh đĩ cần phải cho học sinh nhận xét, phê phán cách giải của bạn hoặc một cách giải khơng đúng do giáo viên đưa ra để tránh lặp lại khi làm bài tập tương tự; biết giải bài tốn bằng nhiều cách để rút ra cái hay cái chưa hay của từng phương pháp. Khơng chỉ dừng lại ở các bài tập mang tính lý thuyết, tính tốn mà giáo viên cịn phải làm cho bài tốn ngày càng gắn liền thực tiễn từ cách hỏi, ứng dụng của các chất trong bài tốn… Cĩ như vậy việc học hố với học sinh mới cĩ ý nghĩa, học sinh biết mình đang học gì, liên quan gì đến cuộc sống và cĩ thách thức gì cần phải phấn đấu, nỗ lực để giải quyết.
2.3.4.3. Bài tập rèn năng lực tư duy linh hoạt, sáng tạo
Bài tập sử dụng nhĩm các phương pháp bảo tồn
Bảo tồn khối lượng
Bài tập 1: Cho 12 gam hỗn hỗn hợp X gồm Al, CuO và Fe2O3. Thực hiện phản ứng nhiệt nhơm trong điều kiện khơng cĩ khơng khí, thu được m gam hỗn hợp chất rắn. Tính m.
Nhận xét
Hệ trước và sau phản ứng đều là chất rắn. Vậy theo định luật bảo tồn khối lượng thì m = 12 g.
Học sinh khơng nắm vững hiện tượng và nội dung định luật này sẽ loay hoay mãi với các phương trình hố học và các ẩn số. Hơn nữa do phản ứng xảy ra khơng hồn tồn, các chất đều dư sau phản ứng nên việc dùng ẩn số là rất phức tạp.
Bài tập 2: Hồ tan 4,86 gam Al trong 100 gam dung dịch H2SO4 19,6%. Tính nồng độ phần trăm dung dịch sau phản ứng. Al n = 0,18 mol; 2 4 H SO n = 0,2 mol (phản ứng hết) 2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2↑ 0,4 3 ← 0,2 → 0,23 0,2 mol dd sau m = ( 0,4 3 .27 + 100) – 0,2.2 = 103,2 g C%muối = 22,8 .100% 103,2 = 22,1%
Học sinh thường dễ sai sĩt khi tính mdd sau = 4,86 + 100 – 0,2.2 = 104,46 g do chưa trừ lượng Al cịn dư sau phản ứng.
Bài tập 3: Sục 3,36 lít CO2 (đktc) vào 100 gam dung dịch NaOH 4%. Tính nồng độ phần trăm của dung dịch sau phản ứng.
2
CO
n = 0,15 mol; nNaOH = 0,1 mol → k =
2 NaOH CO n n < 1 (CO2 dư, tạo muối axit) CO2 + NaOH NaHCO3 0,1 ← 0,1 → 0,1 Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng, ta cĩ mdd sau= (0,1.44 + 100)= 104,4g 3 NaHCO C% = 8,4.100% 104,4 = 8,05%
Học sinh thường nhầm lẫn khi tính mdd sau = 0,15.44 + 100 = 106,6 g
Bài tập 4: Nung 184,0 gam một mẩu quặng đolomit (thành phần chính là MgCO3.CaCO3, cịn lại là tạp chất trơ) đến khi phản ứng hồn tồn, thu được chất rắn cĩ khối lượng khơng đổi là 113,6 gam. Tính phần trăm khối lượng MgCO3.CaCO3 trong quặng.
Giải
Do quặng đolomit cĩ chứa tạp chất và sản phẩm rắn sau khi nung cũng chứa tạp chất nên bài này giải bằng phương pháp bảo tồn khối lượng là gọn nhất
2 CO m = 184,0 – 113,6 = 70,4 g → 2 CO n = 1,6 mol MgCO3.CaCO3 o t MgO.CaO + 2CO2 0,8 ← 1,6 3 3 %MgCO .CaCO = 80%
Bài tập 5: Hồ tan hồn tồn 23,8 gam hỗn hợp muối cacbonat trung hồ của một kim loại hố trị I và một kim loại hố trị II trong dung dịch HCl, thấy thốt ra 0,2 mol khí cacbonic. Khi cơ cạn dung dịch sau phản ứng thì được a gam muối khan. Giá trị của a là
A. 26,0. B. 28,0. C. 29,6. D. 18,7.
Ta cĩ sơ đồ: Muối cacbonat + 2HCl Muối clorua + CO2↑ + H2O 0,4 ← 0,2 → 0,2 mol
Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng
23,8 + 14,6 = a + 8,8 + 3,6 a = 26,0 g (đáp án A).
Bài tốn này khơng phụ thuộc vào hố trị của kim loại trong muối và khơng phụ thuộc số lượng muối đem phản ứng.
Bài tập 6: Hồ tan 2,57 gam hỗn hợp bột gồm Al, Fe, Cu trong dung dịch H2SO4 lỗng cĩ dư, thu được dung dịch X; 0,64 gam chất rắn khơng tan và 1,456 lít khí H2 (đktc). Tính khối lượng muối trong dung dịch X.
Giải
Do Cu khơng tan trong axit nên bài này thực chất chỉ cĩ 2,57 – 0,64 = 1,93 gam hỗn hợp Al, Fe tan vào dung dịch.
2 H n = 1,456 22,4 = 0,065 mol Ta cĩ sơ đồ phản ứng Kim loại + H2SO4 Muối sunfat + H2 0,065 ← 0,065 mol 1,93 g 6,37 g m g 0,13 g Ta cĩ: 1,93 + 6,37 = m + 0,13 m = 8,17 g
Bài tập 7: Hồ tan hết 19,2 gam hỗn hợp gồm 3 oxit : Fe2O3, FeO, CuO trong 150 ml dung dịch H2SO4 2M (vừa đủ), thu được dung dịch chứa m gam muối. Tìm m.
Giải
Ta cĩ sơ đồ phản ứng
Oxit kim loại + H2SO4 Muối sunfat + H2O
0,3 → 0,3 mol
19,2 g 29,4 g m g 5,4 g Ta cĩ : 19,2 + 29,4 = m + 5,4 m = 43,2 g.
Bài tập 8: Hỗn hợp X cĩ thể tích 22,4 lít (đo ở đktc) gồm CO2, CO và hơi H2O, được dẫn từ từ qua dung dịch Ca(OH)2 dư, thấy trong bình xuất hiện 20,0 gam kết tủa và khối lượng dung dịch tăng 1,4 gam. Tính thể tích khí thốt ra khỏi dung dịch (đktc). Giải 3 CaCO n = 0,2 mol = 2 CO n
Độ tăng khối lượng dung dịch sau phản ứng
Δm = 2 2 CO H O (m + m ) - 3 CaCO m = 1,4 2 H O m = 1,4 + 20 – 0,2.44 = 12,6 g Khí thốt ra khỏi dung dịch là CO VCO = 22,4 – (0,2. 22,4 + 12,6.22,4 18 ) = 2,24 lít
Bài tập 9: Este E (mạch hở) cĩ tỷ khối so với H2 là 49. Thuỷ phân hồn tồn
m gam este E trong 100 ml dung dịch NaOH 1M, đun nĩng thu được dung
dịch chứa 8,32 gam chất tan và 3,52 gam hơi một chất hữu cơ X. Cơng thức của E là A. CH3CH2COOCH=CH2. B. HCOOCH=CH-CH=CH2. C. CH2=CH-COOCH=CH2. D. CH3COO-C(CH3)=CH2. Giải ME = 98 g/mol → loại đáp án A và D. Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng, ta cĩ m + 40.0,1 = 8,32 + 3,52 m = 7,84 g → nE = 0,08 mol → MX = 44 g/mol (CH3CHO) (đáp án C). Bảo tồn nguyên tố
Bài tập 1: Cho từ từ đến dư hỗn hợp bột kim loại Mg, Al vào 1 lít dung dịch hỗn hợp gồm H2SO4 1,0M và NaHSO4 2,0M đến khi phản ứng xong thì được V lít khí (đktc). Giá trị của V là
Giải Tồn bộ lượng H+ sẽ phản ứng hết với kim loại và bị khử thành H2 Ta cĩ: 2H+ H2 4 → 2 mol 2 H V = 2.22,4 = 44,8 lít (Đáp án C).
Học sinh thường nhầm lẫn kim loại chỉ tác dụng với H2SO4 mà khơng tác dụng với muối NaHSO4 mà khơng nắm rõ bản chất của phản ứng nên sẽ chọn
đáp án A.
Bài tập 2: Cho khí CO dư đi qua 8,05 gam hỗn hợp Al2O3 và CuO đến khi phản ứng hồn tồn thì được chất rắn X và hỗn hợp khí Y. Dẫn khí Y qua dung dịch nước vơi trong dư, được 8 gam kết tủa. Phần trăm khối lượng của Fe2O3 trong hỗn hợp ban đầu là A. 79,5%. B. 20,5%. C. 5,0%. D. 95,0%. Nhận xét CO chỉ khử CuO thành Cu, ta cĩ sơ đồ CO + O CO2 2 3 O = CO = nCaCO
n n = 0,08 mol → nCuO= 0,08 mol (6,4 g) →
2 3 Fe O m = 1,65 g Vậy 2 3 Fe O %m = 20,5% (Đáp án B).
Bài này học sinh dễ nhầm lẫn 0,08 mol O là tổng số mol O của CuO và Al2O3.
Bài tập 3: Dung dịch chứa 0,05 mol AlCl3 tác dụng vừa đủ với dung dịch KMnO4 trong mơi trường H2SO4 lỗng, thu được V lít đơn chất khí X ởđktc. Giá trị của V là
A. 1,68. B. 3,36. C. 5,60. D. 2,80.
Nhận xét
Bài này dễ làm học sinh lúng túng vì nghĩ AlCl3 khơng tác dụng với dung dịch KMnO4 do thấy Al3+ cĩ số oxi hố cao nhất mà quên rằng Cl- bị KMnO4
trong H2SO4 oxi hố thành Cl2, hơn nữa đây là phản ứng khá lạ. Một số học sinh khác đi viết phương trình hố học làm mất thời gian.
Ta cĩ sơ đồ: 2Cl- Cl2
0,15 → 0,075 mol
2 Cl
V = 1,68 lít (Đáp án A).
Bài tập 4: Cho sơđồ sản xuất H2SO4 trong cơng nghiệp: FeS2→ SO2→ SO3→ H2SO4
Từ 1,2 tấn FeS2, cĩ thể sản xuất được x tấn axit H2SO4 nồng độ 98%; với hiệu suất cả quá trình là 80%. Giá trị của x là A. 2,0. B. 1,6. C. 1,0. D. 0,8. Nhận xét Nguyên tố S bảo tồn, ta cĩ sơđồ FeS2 2H2SO4 120 t 196 t 1,2 t → 1,96 t 2 4 H SO m (thực tế) = 1,96.100.0,8 98 = 1,6 tấn = x (Đáp án B).
Bài này khơng khĩ nhưng học sinh dễ nhầm lẫn về khâu tính tốn do cĩ kèm theo hiệu suất phản ứng và đơn vịđo quá lớn so với đơn vị hay dùng là gam. Học sinh thường viết phương trình rồi giải vẫn cho kết quả đúng nhưng mất thời gian.
Bài tập 5: Cho m gam hỗn hợp gồm FeS2 và FeS vào một bình kín chứa khí O2 (dư). Nung nĩng bình đến khi phản ứng hồn tồn, thu được hỗn hợp khí X và chất rắn R. Hỗn hợp khí X được hấp thụ bằng dung dịch Ba(OH)2 dư, xuất hiện 26,04 gam kết tủa. Để hồ tan hết chất rắn R cần tối thiểu 120 ml dung dịch HNO3 2M. Giá trị của m là
Nhận xét
Bài tốn mới đọc thấy cĩ vẻ rắc rối, phương trình hố học rất phức tạp, cân bằng mất thời gian, nhưng nếu nhìn kỹ và bỏ qua các giai đoạn trung gian, các chất khơng liên quan đến yêu cầu tính tốn của đề thì bài này giải rất đơn giản.
Theo định luật bảo tồn nguyên tố: m = mFe + mS
Nguyên tố Fe biến đổi như sau: 2Fe → Fe2O3 + 6HNO3→ sản phẩm 0,08 ← 0,24 mol
Nguyên tố S biến đổi như sau: S BaSO3 0,12 ← 0,12 mol Vậy: m = 56.0,08 + 32.0,12 = 8,32 g (Đáp án D).
Bài tập 6: Cho hỗn hợp Na, Mg lấy dư vào 100 gam dung dịch H2SO4 20% thì thể tích H2 thốt ra (đktc) là
A. 4,57 lít. B. 54,35 lít. C. 49,78 lít. D. 57,35 lít.
Nhận xét
Bài tốn này hơi lạ với học sinh vì đặc điểm kim loại dư, cả H2SO4 và H2O
đều hết. Học sinh thường bỏ qua phản ứng của H2O nên lượng H2 tính được nhỏ hơn đáp án đúng và sẽ chọn sai. H2SO4 H2 H-OH ½ H2 0,204 → 0,204 4,444 → 2,222 2 H V = (0,204 + 2,222).22,4 = 54,35 lít (đáp án B).
Bài tập 7: Để đốt cháy hết hỗn hợp X gồm CH4, C3H6 và C4H10 cần tối thiểu V lít khơng khí ởđktc (trong đĩ O2 chiếm 20% về thể tích), thu được 4,256 lít CO2 (đktc) và 4,14 gam H2O. Giá trị của V là
A. 6,832. B. 34,160. C. 13,664. D. 23,520.
Nhận xét
O2 CO2 O2 2H2O
0,19 ← 0,19 mol 0,115 ← 0,23 mol
O2
V = (0,19 + 0,115).22,4 = 6,832 lít → VKK = 6,832.5 = 34,160 lít (đáp án B).
Bài tập 8: Hiđro hố hồn tồn 0,1 mol anđehit X (mạch hở), cần dùng 0,2 mol H2 (xúc tác Ni, nung nĩng), thu được m gam ancol Y. Đốt cháy hết m gam ancol Y, thu được 0,4 mol H2O. Anđehit X cĩ thể là
A. C2H4O hoặc C2H4O2. B. C2H2O2 hoặc C2H4O2. C. C4H4O hoặc C4H4O2. D. C3H4O hoặc C3H4O2.
Nhận xét
Nguyên tố H bảo tồn. Ta cĩ: 0,1y + 0,2.2 = 0,4.2 y = 4
Mặt khác, anđehit X cĩ chứa 2 liên kết π trong phân tử (cĩ thể 1π trong C=O + 1π trong C=C hoặc 2π trong C=O)
X là C3H4O (CH2=CH-CHO) hoặc C3H4O2 (OHC-CH2-CHO) (Đáp án D).
Bảo tồn electron
Bài tập 1: Hồ tan hết m gam Fe trong dung dịch HNO3 lỗng (cĩ dư), thu
được hỗn hợp khí gồm 0,015 mol N2O và 0,01 mol NO (trong dung dịch thu
được khơng cĩ NH4NO3). Giá trị của m là
A. 5,04. B. 8,40. C. 2,80. D. 1,68.
Nhận xét
Bán phương trình cho-nhận electron
Fe Fe3+ + 3e +5 +1 +5 +2 N + 4e N N + 3e N ne nhận = ne nhường = 0,015.2.4 + 0,01.3 = 0,15 mol mFe = 0,15.56 3 = 2,8 g (đáp án C).
Với cách giải này học sinh giải quyết bài tốn nhanh nhưng đơi khi sai sĩt trong quá trình tính tốn. Chẳng hạn, số mol e nhận rất hay bị tính sai là
0,015.4 + 0.01.3 = 0,09 mol
Đĩ là nhầm lẫn do quên nhân số mol N2O cho 2 đểđược số mol của N+1.
Bài tập 2: Hồ tan hết m gam hỗn hợp X gồm Al, Ni, Zn bằng dung dịch HNO3 đặc nĩng, thu được 3,36 lít khí NO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Cũng m gam hỗn hợp X nhưng đem hồ tan trong lượng dư dung dịch HCl lỗng nĩng thì thể tích H2 thu được ởđktc là
A. 1,68 lít. B. 3,36 lít. C. 6,72 lít. D. 4,48 lít.
Nhận xét
Cùng m gam hỗn hợp trong hai thí nghiệm: với HNO3 đặc nĩng và với HCl, các kim loại Al, Ni, Zn thể hiện hố trị như nhau nên số mol electron mà +5N
nhận từ hỗn hợp kim loại bằng số mol electron mà H+ nhận từ hỗn hợp kim loại. +5 +4 N + 1e N 2H+ + 2e H2 0,15 ← 0,15 mol 0,15 → 0,075 mol 2 H V = 0,075.22,4 = 1,68 lít (đáp án A).
Bài tập 3: Khử hồn tồn 32 gam hỗn hợp gồm Fe2O3, CuO và MgO bằng khí CO dư ở nhiệt độ cao, được m gam hỗn hợp rắn Z. Hồ tan m gam rắn Z bằng H2SO4đặc nĩng (cĩ dư) thấy thốt ra 8,96 lít SO2 (đktc). Giá trị của m là
A. 28,8. B. 25,6. C. 19,2. D. 35,2.
Nhận xét
Nguyên tố sắt cĩ sự biến đổi số oxi hố: +3 → 0 → +3 Nguyên tốđồng cĩ sự biến đổi số oxi hố: +2 → 0 → +2 Magie khơng biến đổi số oxi hố