Giải một bài toỏn húa học bằng nhiều cỏch khỏc nhau là một trong những nội dung quan trọng trong chương trỡnh giảng dạy húa học THPT. Bản thõn học sinh khi đối mặt với một bài toỏn thường cú xu hướng tự hài lũng khi đó giải quyết được nú bằng một cỏch nào đú, mà chưa nghĩ đến việc tối ưu húa bài toỏn, giải quyết một cỏch nhanh nhất. Do đú việc giải một bài toỏn húa học bằng nhiều cỏch là một biện phỏp hiệu quả để phỏt triển tư duy và rốn kỹ năng làm bài của học sinh và trước hết là giỳp rốn khả năng tự học, tự tỡm tũi cỏc hướng giải quyết khỏc nhau cho một vấn đề, giỳp cho học sinh cú khả năng nhỡn nhận vấn đề theo nhiều hướng khỏc nhau, phỏt triển tư duy logic, sử dụng thành thạo và vận dụng tối đa cỏc kiến thức đó học.
Việc giải toỏn hoỏ sẽ giỳp học sinh cú hệ thống kiến thức vững chắc, nhằm mục đớch luyện cho học sinh phương phỏp giải bài tập hoỏ học. Trong việc giải bài tập cỏc em tự chọn phương phỏp ngắn gọn, logic, cú tớnh thuyết phục... cú tỏc dụng lớn đối với sự phỏt triển tư duy sỏng tạo của học sinh.
Để tỡm được cỏch giải ngắn gọn nhất, hay nhất, HS phải cú thời gian tự học, thụng qua việc phõn tớch, so sỏnh, tỡm tũi HS phỏt hiện ra ưu điểm và hạn chế của cỏc cỏch giải. Đồng thời, phải tổng hợp kiến thức, tỡm tũi cỏch giải ngắn gọn nhất, hay nhất, dễ hiểu nhất.
Vỡ vậy, để bồi dưỡng năng lực tự học cho học sinh, GV cung cấp cho HS vấn đề cú nhiều hướng giải quyết mà trước hết là cỏc bài toỏn cú thể giải bằng nhiều cỏch, yờu cầu HS tự tỡm tũi, đề xuất cỏc cỏch giải, tỡm ra cỏch giải tối ưu nhất là điều rất cần thiết.
Vớ dụ 1 :
Khi dạy HS bài tập phần đồng vị, để vận dụng cụng thức tớnh nguyờn tử khối trung bỡnh, GV cú thể cho HS hệ thống bài tập về mối liờn quan giữa cỏc đại lượng trong cụng thức, yờu cầu HS suy nghĩ và tỡm ra những cỏch giải cú thể ỏp dụng khi làm bài tập đú, từ đú chỉ ra cỏch nhanh nhất sử dụng khi tiến hành làm bài tập dạng trắc nghiệm.
Cõu 1 :Trong tự nhiờn đồng cú 2 đồng vị là 63Cu
29 và 65Cu
29 , nguyờn tử khối trung bỡnh của đồng là 63,546. Tớnh tỉ lệ % về số nguyờn tử của 63Cu
29 .
Cỏch 1 : (phương phỏp thụng thường)
Gọi tỉ lệ % về số nguyờn tử của 63Cu
Tỉ lệ % về số nguyờn tử của 65Cu
29 là y (0 < x, y < 100)
⇒ x + y = 100 (1)
Áp dụng cụng thức tớnh nguyờn tử khối trung bỡnh ta cú : (2)
Kết hợp (1) và (2) ta cú hệ phương trỡnh, giải hệ phương trỡnh ta cú: x= 72,7 và y = 27,3
Vậy tỉ lệ % về số nguyờn tử của 63Cu
29 là 72,7% tỉ lệ % về số nguyờn tử của 65Cu
29 là 100-x= 27,3%
Cỏch 2: Cũng gọi ẩn số như trờn nhưng chỉ gọi một ẩn, khi đú HS chỉ phải giải phương trỡnh.
Gọi tỉ lệ % về số nguyờn tử của 63Cu
29 là x ⇒ tỉ lệ % về số nguyờn tử của 65Cu
29 là 100-x
Giải ra đỏp số x= 72,7
Vậy tỉ lệ % về số nguyờn tử của 63Cu
29 là 72,7% ⇒ tỉ lệ % về số nguyờn tử của 65Cu
29 là 100-x= 27,3%
Cỏch 3 : Áp dụng sơ đồ đường chộo : (63Cu 29 ): 63 1,454 63,546 (65Cu 29 ): 65 0,546 % 63Cu 29 = % 65Cu 29 = 100 – 72,7 = 27,3% = 63,546 100 63x + 65y = 63,546 100 63x + 65(100-x) = 72,7 (%) 1,454 + 0,546 1,454 .100
HS phải suy nghĩ, tỡm tũi cỏc cỏch giải để giải quyết được vấn đề của bài toỏn. Khi tỡm được cỏc cỏch giải khỏc nhau, HS vừa nhớ được cụng thức vừa biết cỏch vận dụng, đồng thời cũng tỡm ra được những cỏch giải quyết vấn đề tối ưu nhất.
Vớ dụ 2: Khi dạy bài tập phần dung dịch axit HCl, để giỳp cho HS tỡm ra cỏch giải quyết nhanh nhất, GV yờu cầu HS giải bài toỏn bằng nhiều cỏch. HS tự mỡnh suy nghĩ, tỡm tũi cỏc cỏch giải khỏc nhau hoặc thảo luận theo nhúm, để cú thể trao đổi và học hỏi cỏch giải của bạn.
Cõu 1: Hũa tan hoàn toàn 15,3 gam hỗn hợp X gồm Fe, Mg, Zn trong dung dịch HCl (dư) người ta thu được 6,72 lớt khớ (đkc) và dung dịch Y. Cụ cạn dung dịch Y thu được bao nhiờu gam muối khan?
Cỏch 1: Phương phỏp thụng thường. Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 x x x Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 y y y Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 z z z
Gọi số mol của Fe, Mg, Zn lần lượt là x, y, z . Ta cú hệ phương trỡnh sau 56x + 24y + 65z = 15,3
x + y + z = 0,3
m muối = x(56 + 35,5 . 2) + y(24 + 35,5 . 2) + z(65 + 35,5 . 2) = 56x + 24y + 65z + 35,5 . 2 (x + y + z)
= 15,3+ 35,5. 2. 0,3 = 36,6 gam.
Trong cỏch này, HS gặp phải khú khăn ở chỗ: Sau khi gọi ẩn và thiết lập được cỏc phương trỡnh thỡ nhận thấy rằng số phương trỡnh ớt hơn số ẩn nờn khụng thể giải cụ thể cỏc giỏ trị của x, y, z. Mà việc tỏch và ghộp ẩn như trờn khụng phải HS nào cũng biết cỏch làm.
Cỏch 2: Phương phỏp bảo toàn nguyờn tố. Nhận thấy:
Cỏch 3: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng. Hỗn hợp kim loại + 2HCl → muối + H2
0,6 0,3 (mol) Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta cú:
m hỗn hợp kim loại + mHCl = mmuối + m H2
m muối = m hỗn hợp kim loại + mHCl – mH2 = 15,3 + 0,6. 36,5 – 0,3.2 = 36,6 g.
Cỏch 4: Phương phỏp trung bỡnh.
Đặt X là cụng thức chung của Fe, Mg, Zn. M là khối lượng mol trung bỡnh
X + 2HCl → XCl2 + H2 0,3 0,3 (mol) mXCl2= 0,3(M + 71) = 0,3.M + 0,3.71 = 36,6 gam. Cỏch 5: Fe → Fe2+ + 2e x x 2x Mg → Mg2+ + 2e y y 2y Zn → Zn2+ + 2e z z 2z H2 + 2e → 2H+ 0,3mol 0,6mol Theo định luật bảo toàn electron:
2x + 2y + 2z = 0,6 (1)
Khối lượng của hỗn hợp cỏc kim loại:
56x + 24y + 65z = 15,3 (2)
m muối = x(56 + 35,5 . 2) + y(24 + 35,5 . 2) + z(65 + 35,5 . 2) = 56x + 24y + 65z + 35,5 . 2 (x + y + z)
= 15,3+ 35,5. 0,6 = 36,6 gam.
Nếu HS tự mỡnh nghiờn cứu và tỡm ra được hướng giải quyết như trờn thỡ HS biết vận dụng cỏch thớch hợp trong những trường hợp cụ thể.