Chƣơng 1 : CƠ SỞ Lí LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
2.2. Phõn tớch những sai lầm thƣờng gặp của học sinh khi giải bài tập
2.2.2. Sai lầm về mặt kĩ năng
Trong quỏ trỡnh dạy học húa học, chỳng ta khụng chỉ chỳ ý đến kiến thức lớ thuyết mà cũn phải rốn luyện kĩ năng giải toỏn, kĩ năng thực hành húa học cho học sinh .
2.2.2.1. Sai lầm về mặt kĩ năng giải toỏn
Bài tập trắc nghiệm tớnh toỏn húa học để kiểm tra cỏc kĩ năng tớnh toỏn, lựa chọn cỏc phƣơng phỏp giải nhanh, ngắn gọn, chớnh xỏc .
Để giải một bài tập húa học dƣới dạng toỏn thỡ học sinh phải vận dụng những kiến thức lớ thuyết liờn quan và cú kĩ năng tớnh toỏn để xử lớ những dữ kiện đó cho để đi đến một kết quả chớnh xỏc .
Trong mỗi bài tập húa học dƣới dạng toỏn cỏc em học sinh cú thể mắc phải sai lầm trờn cỏc phƣơng diện khỏc nhau nhƣ kiến thức lớ thuyết, kĩ năng giải toỏn , phƣơng phỏp giải toỏn vv...
Trƣớc hết giỏo viờn hƣớng dẫn học sinh tỡm đỏp ỏn đỳng sau đú giỏo viờn phõn tớch những điểm mấu chốt về kiến thức, kĩ năng giải toỏn và những điểm chỳ ý mà học sinh cú thể nhầm lẫn dẫn tới sai lầm .
Dƣới đõy là một số vớ dụ thƣờng gặp về mặt tớnh toỏn trong cỏc bài tập húa học:
* Sai lầm trong việc khụng xỏc định lượng chất hết, dư.
Đõy là sai lầm tƣơng đối điển hỡnh của học sinh trung bỡnh và yếu trong quỏ trỡnh cỏc em làm bài tập húa học. Học sinh khụng biết cỏch xỏc định chất nào hết, chất nào dƣ sau phản ứng dẫn tới việc học sinh tớnh số mol của sản phẩm theo bất kỡ một chất tham gia phản ứng.
Vớ dụ: Hũa tan 6,4 gam Cu vào 120 ml dung dịch hỗn hợp gồm HNO31M và H2SO4
0,5M thu đƣợc V lớt khớ NO ( sản phẩm khử duy nhất - đktc). Giỏ trị của V là
Phõn tớch :
+ Hƣớng dẫn giải :
Ta cú nCu = 0,1 (mol) ; nHNO3 = 0,12(mol) ; nH SO2 4 = 0,06 (mol)
→ nH+ = 0,24 ( mol) → nNO3- = 0,12 (mol)
Phƣơng trỡnh húa học dạng ion rỳt gọn là :
3 Cu + 8 H+ + 2NO3- → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O
0,1 0,24 0,12 Xột tỉ lệ mol ta thấy 0, 24 0,1 0,12 8 3 2 → H+ đó tham gia phản ứng hết . → nNO 2.0, 24 8 0,06 (mol) → VNO = 0,06.22,4 = 1,344 ( lớt) → Đỏp ỏn đỳng A.
+ Sai lầm : Khụng xỏc định đỳng chất hết, chất dƣ do khụng biết xột tỉ lệ số mol
Học sinh chỉ xột số mol của H+ mà khụng chỳ ý đến tỷ lệ cõn bằng của phản ứng → 0,24 > 0,12 > 0,1 → Cu hết
→ nNO = (2.0,1)3 (mol) → VNO = (2.0,1)3 .22,4 = 1,493 ( lớt) → Đỏp ỏn B
+ Sai lầm : Học sinh học sinh khụng tớnh đến số mol H+ do H2SO4 phõn li vỡ nghĩ
rằng thu đƣợc khớ NO duy nhất nờn : nH+ = nHNO3 0,12 (mol)
→ nNO = 2.0,12
8 = 0,03 (mol) → VNO = 0,03.22,4 = 0,672 ( lớt) → Đỏp ỏn D
Qua vớ dụ trờn ta thõý việc xỏc định chớnh xỏc chõt hết, chất dƣ là cụng đoạn vụ cựng quan trọng trong việc tỡm ra đỏp ỏn đỳng của bài toỏn.
* Sai lầm về việc vận dụng phương phỏp giải toỏn
Trong húa học ở nhiều trƣờng hợp quỏ trỡnh phản ứng diễn ra rất phức tạp . Vỡ vậy học sinh phải biết vận dụng chớnh xỏc và cú hiệu quả cỏc phƣơng phỏp
giải toỏn húa hoc nhằm đƣa bài toỏn ban đầu từ một dạng phức tạp về một dạng đơn giản .
Trong mỗi phƣơng phỏp, khụng phải cỏch giải bài nào cũng giống nhau mà phải chỳ ý dựa vào bản chất của phản ứng. Việc hiểu sai bản chất của phản ứng sẽ dẫn tới kết quả khỏc nhau.
Vớ dụ: Hũa tan hoàn toàn 11,2 ga m hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 trong HCl
dƣ, sau phản ứng thấy tạo ra 12,7 gam FeCl2. Hỏi số gam FeCl3thu đƣợc là bao nhiờu ?
Phõn tớch: Với bài toỏn này thỡ việc ỏp dụng phƣơng phỏp qui đổi giỳp giải bài toỏn
trở nờn đơn giản. Nhƣng nếu ta khụng biết ỏp dụng và hiểu rừ bản chất của cỏc phản ứng xảy ra trong dung dịch thỡ việc ỏp dụng phƣơng phỏp qui đổi sẽ khụng trỏnh khỏi những sai lầm .
Với bài toỏn này ta biết rằng hỗn hợp X cú thể cú nhiều hƣớng qui đổi sau: Cỏch 1: Qui đổi hỗn hợp X về Fe và Fe2O3
Cỏch 2: Qui đổi hỗn hợp X về FeO và Fe2O3 Cỏch 3: Qui đổi hỗn hợp X về Fe2O3 và Fe3O4 Cỏch 4: Qui đổi hỗn hợp X về FexOy
Cỏch 5: Qui đổi hỗn hợp X về FeO và Fe3O4 Cỏch 6: Qui đổi hỗn hợp X về Fe và Fe3O4 Cỏch 7: Qui đổi hỗn hợp X về Fe và O
+ Với cỏch 1: Qui đổi hỗn hợp X về Fe và Fe2O3
Hƣớng dẫn giải:
- Vị trớ của cỏc cặp oxi húa khử trong dóy điện húa Fe2+/Fe ; 2H+/H2 ; Fe3+/Fe2+
- Thứ tự phản ứng
Do cú sự hỡnh thành Fe3+ nờn Fe phản ứng hết Fe3+dƣ Gọi x và y lần lƣợt là số mol của Fe và Fe2O3
Ta cú 56x + 160y =11,2(g) Ta cú nFeCl2 0,1(mol)
Fe hết, FeCl3 dƣ nờn nFe nFeCl2 0,1(mol) 0,1 3 x ( mol) 7 120 y ( mol) 3(1) 2 2 3 7 ( ) 60 FeCl Fe O n n mol Số mol FeCl3 dƣ ( tt) là 3( ) 7 0,1.2 3 ( ) 60 3 60 FeCl tt n mol 3( ) 3.162,5 8,125( ) 60 FeCl tt m g
Sai lầm phải mà học sinh hay mắc phải là: Ta cú: Fe → FeCl2
x → x ( mol) Fe2O3 → 2 FeCl3
y → 2y ( mol) Gọi x,y lần lƣợt là số mol của Fe và Fe2O3
56x + 160 y =11,2 (g)
Ta cú : nFeCl2 0,1(mol)= x y = 0,035 (mol)
3 2.0,035.162,5 11,375( ) 8,125( )
FeCl
m g g
Tại sao ở phƣơng phỏp qui đổi về Fe và Fe2O3 học sinh lại mắc sai lầm ?
Sở dĩ học sinh mắc sai lầm là do khụng chỳ ý về vị trớ của cỏc cặp oxi húa khử trong dóy điện húa của cỏc kim loại
Fe2+/Fe;2H+/H2;Fe3+/Fe2+
Căn cứ vào dóy điện húa cặp chất nào càng ở xa nhau thỡ khả năng xảy ra phản ứng sẽ mạnh. Khi đú giữa 2 phản ứng
Fe +2H+ → Fe2+ + H2↑ 2Fe3+ + Fe → 3Fe2+ Thỡ phản ứng 2Fe3+ + Fe→ 3Fe2+
Sẽ xảy ra đầu tiờn sau khi hết Fe3+ thỡ mới cú phản ứng Fe +2H+ →Fe2+ + H2
Tƣơng tự học sinh mắc sai lầm ở cỏch qui đổi hỗn hợp về Fe và Fe3O4.
* Sai lầm do khụng xột hết trường hợp dẫn tới thiếu nghiệm
Một số học sinh thƣờng mắc bẫy khi giải toỏn là khụng chỳ ý đến tớnh chất đặc biệt của cỏc chất phản ứng cũng nhƣ sản phẩm nhƣ tớnh chất của cỏc oxit, hiđroxit lƣỡng tớnh, quỏ trỡnh hũa tan kết tủa của cỏc oxit axit nhƣ sự hũa tan CaCO3 trong H2O cú CO2. Do vậy học sinh thƣờng xột thiếu nghiệm.
Vớ dụ : X là dung dịch chứa 0,1 mol AlCl3.Y là dung dịch NaOH 1M. Đổ từ từ Y
vào X đến hết thỡ lƣợng kết tủa thu đƣợc là 6,24 g. Thể tớch của Y là
A.0,24 lớt B.0,32 lớt C.0,24 hoặc 0,32 lớt D.0,34 lớt
Phõn tớch :
Hƣớng dẫn giải:
Thấy nAlCl3 0,1 (mol) ; nAl OH( )3 0.08 (mol) Thấy nAlCl3 0,1 (mol) > nAl OH( )3 0.08 (mol) Cú hai trƣờng hợp xảy ra:
Trƣờng hợp 1: AlCl3 dƣ, NaOH thiếu
AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3↓ + 3NaCl 0,24 ← 0,08 (mol) → V = 0,24 (lớt)
Trƣờng hợp 2: AlCl3 hết tạo kết tủa sau đú kết tủa tan một phần AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3↓ + 3NaCl 0,1 → 0,3 → 0,1 (mol)
Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2 H2O ( Na[Al(OH)4]) (0,1- 0,08) → 0,02 (mol)
→ V = 0,32 (lớt)
Sai lầm: Hầu hết học sinh giải theo cỏch : Phƣơng trỡnh húa học :
AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3↓ + 3NaCl 0,24 ← 0,08 (mol)
Qua số mol Al(OH)3 thu đƣợc thấy AlCl3 dƣ, NaOH hết nờn số mol NaOH bằng 0,24 mol → V = 0,24 (lớt)
Hầu hết học sinh đều sai lầm là khụng nghĩ đến tớnh chất lƣỡng tớnh của Al(OH)3 nờn khụng xột đến trƣờng hơp AlCl3 tỏc dụng hết với NaOH để tạo kết tủa cực đại sau đú kết tủa tan một phần với NaOH nờn cú 2 trƣờng hợp xảy ra.
* Sai lầm về việc khụng xỏc định đỳng chất tạo thành sau phản ứng húa học
Để giải nhanh cỏc bài tập húa học ta thƣờng ỏp dụng cỏc định luật bảo toàn nhƣ: bảo toàn nguyờn tố, bảo toàn điện tớch, bảo toàn electron, bảo toàn khối lƣợng. Trong quỏ trỡnh ỏp dụng, việc xỏc định khụng đỳng sản phẩm tạo thành sau phản ứng dẫn tới việc ỏp dụng sai cỏc định luật bảo toàn.
Vớ dụ: Cho Fe phản ứng với 0,04 mol dung dịch HNO3 loóng ,sau phản ứng thu
đƣợc dung dịch A, khớ NO và chất rắn B. Khối lƣợng muối thu đƣợc trong dung dịch X là
A.9,68g B.2,42g C.10,8g D.2,7g Phõn tớch :
+ Hƣớng dẫn giải :
- Xỏc định muối thu đƣợc trong dumg dịch X là muối Fe(II) do sau phản ứng Fe vẫn cũn dƣ nờn Fe + 2 Fe(NO3)3→ 3Fe(NO3)2
Ta cú +5N + 3e → +3N
Gọi x là số mol của khớ NO tạo thành sau phản ứng
Ta cú nHNO3 x + 3x = 0,04(mol)
→ x = 0,01 (mol) → nFe NO( 3 2) = 0,01.3
2 = 0,015 (mol) → mFe NO( 3 2) = 0,015.180 = 2,7 (g) → Đỏp ỏn D.
+ Sai lầm : Cho rằng muối thu đƣợc trong dung dịch X là muối Fe(III), khụng biết đƣợc sau phản ứng Fe vẫn cũn dƣ thỡ trong dung dịch khụng cũn muối Fe(III)
Gọi x là số mol của khớ NO tạo thành sau phản ứng Theo định luật bảo toàn nguyờn tố cú
Ta cú : nHNO3 x 3x0,04(mol) → x = 0,01 (mol) → ( 3 3) 0,01.3 0,01( ) 3 Fe NO n mol → mFe NO( 3 3) = 0,01.242= 2,42(g)
+ Sai lầm : Trong bài tập này học sinh xỏc định đỳng muối tạo thành là muối Fe(II) nhƣng vẫn cũn mắc sai lầm nữa đú là xỏc định số mol HNO3 oxi húa sai
+5N + 3e → +2N 0,04 → 0,12 ( mol) Fe → Fe+2 + 2e 0,06 ← 0,12 (mol) → mFe NO( 3 2) = 0,06.180= 10,8 (g) → Đỏp ỏn C.
* Sai lầm trong quỏ trỡnh vận dụng kiến thức phản ứng oxi húa khử
Phản ứng oxi húa khử là một kiến thức vụ cựng quan trọng nú xuyờn suốt trong chƣơng trỡnh húa vụ cơ, trong cỏc bài kiểm tra kiến thức từ thi tốt nghiệp, đại học đến cỏc kỡ thi chọn học sinh giỏi tỉnh, thành phố, quốc gia. Trong cỏc kỡ thi này đều cú việc kiểm tra kiến thức về cỏch hiểu và vận dụng về phản ứng oxi húa khử khụng thật dễ và đơn giản.
Vớ dụ : X là một oxit sắt.% khối lƣợng của Fe trong oxit là 72,41%. Hũa tan hết
69,6 g X cần V lớt dung dịch HNO3 0,7M thu đƣợc dung dịch X và giải phúng khớ NO duy nhất. Cụng thức phõn tử của X và giỏ trị của V là
A.Fe2O3; 4 lớt B.Fe3O4; 4 lớt C.Fe2O3; 5 lớt D.Fe3O4; 4 7 lớt
Phõn tớch :
% khối lƣợng Fe trong oxit là 72,41% → Cụng thức oxit sắt là Fe3O4 nFe O3 4 = 0,3 ( mol)
Ta cú 3+8/3Fe → 3 +3Fe + 1e +5N + 3e → +2N
0,9 → 0,9 → 0,3 (mol) 0,3 → 0,1 (mol)
Số mol HNO3 phản ứng bằng tổng số mol NO3- trong muối và số mol NO3- tạo sản phẩm khử NO
nHNO3 0,9.3 + 0,1 = 2,8 ( mol) → V = 2,80,7 = 4 (lớt)
Sai lầm: Học sinh thƣờng ỏp dụng định luật bảo toàn electron 3+8/3Fe → 3 +3Fe + 1e
0,9 → 0,9 → 0,3 (mol) 4H+ + NO3- + 3e → NO + 2H2O
0,4 ← 0,3 (mol)
Số mol HNO3 tham gia phản ứng trờn là 0,4 mol
V = 0,40,7 = 74 ( lớt)
Với cỏch giải trờn học sinh đó phạm một sai lầm là viết quỏ trỡnh khử để tớnh số mol HNO3 thỡ số mol HNO3 tham gia quỏ trỡnh đú là lƣợng HNO3 tham gia phản ứng oxi húa khử cũn lƣợng HNO3 trong quỏ trỡnh phản ứng cũn tớnh thờm lƣợng HNO3 tham gia phản ứng trao đổi.
* Sai lầm do khụng chỳ ý đến hiệu suất phản ứng
Vớ dụ : Hỗn hợp X gồm Al, Fe2O3 cú khối lƣợng 21,67 gam. Tiến hành phản ứng
nhiệt nhụm hỗn hợp X trong điều kiện khụng cú khụng khớ. Hũa tan hoàn toàn hỗn hợp chất rắn Y sau phản ứng bằng dung dịch NaOH dƣ thu đƣợc 2,016 lớt H2 (đktc) và 12,4 gam chất rắn khụng tan. Hiệu suất của phản ứng nhiệt nhụm ?
Phõn tớch :
Phản ứng nhiệt nhụm 2Al + Fe2O3 → Al2O3 +2 Fe
Hỗn hợp rắn Y sau phản ứng 21,67 gam (Al2O3, Fe, Al, Fe2O3) trong đú :
2 3 12,4( )
Fe Fe O
m m g
2Al + 2NaOH +2H2O → 2NaAlO2 +3H2↑ 0,06 ← 2,016 22,4 =0,09(mol) →mAl O2 3 21,67 12, 4 0.06.27 7,65( ) g → 2 3 7,65 0,075( ) 102 Al O n mol →nAl X( ) 0,075.2 0,06 0, 21( mol) →mFe O X2 3( ) 21,67 0, 21.27 16( ) g → 2 3( ) 16 0,1( ) 160 Fe O X n mol Xột tỉ lệ 0,21 2 > 0,1
1 → Hiệu suất tớnh theo Fe2O3 Hpƣ = 0,0750,1 .100 = 75% + Sai lầm :
- Một số học sinh nghĩ rằng hiệu suất của phản ứng nhiệt nhụm thỡ tớnh theo kim loại Al nờn sau khi tỡm đƣợc số mol Al phản ứng và số mol Al ban đầu thỡ tỡm hiệu suất phản ứng là
Hpƣ = 0,150,21 .100 = 71,43%
- Một số học sinh nghĩ rằng hiệu suất phản ứng tớnh theo bất kỳ chất nào trong hỗn hợp cỏc chất phản ứng nờn ỏp dụng vào nhụm dẫn đến kết quả sai.
Đõy là sai lầm rất cơ bản của học sinh khi chƣa nắm chắc lý thuyết về cỏch tớnh hiệu suất của phản ứng, thuật ngữ phản ứng nhiệt nhụm. Do đú khi đề cập đến hiệu suất phản ứng thỡ giỏo viờn phải lấy cỏc vớ dụ cụ thể để giải thớch cho học sinh giỳp cỏc em trỏnh đƣợc những sai lầm đỏng tiếc
2.2.2.2. Sai lầm về mặt kĩ năng thực hành húa học
Mục đớch bài tập về thực hành húa học để kiểm tra cỏc kiến thức về thực hành húa học (thực hành về thớ nghiệm, ứng dụng húa học trong thực tiễn …)
Trong phạm vi đề tài này chỳng tụi chỉ đề cập đến bài tập nhận biết, tỏch cỏc chất ra khỏi hỗn hợp, điều chế cỏc chất ( thực hành về thớ nghiệm húa học ). Cỏc dạng bài tập này mang những nột đặc trƣng riờng của kĩ năng thực hành thớ nghiệm húa học .
Bài tập thực nghiệm luụn mang hai yếu tố là lớ thuyết và thực hành. Vỡ vậy để cú lời giải đỳng cho một bài tập húa học thực nghiệm cần cú sự kết hợp giứa hai yếu tố là kiến thức lớ thuyết và kĩ năng thực hành ( thực nghiện).
Dƣới đõy là một số vớ dụ về sai lầm học sinh thƣờng gặp về thực hành húa học:
* Nhận biết và phõn biệt cỏc chất
Vớ dụ 1: Nhỏ từ từ dung dịch NH3 cho đến dƣ vào ống nghiệm đựng dung dich CuSO4. Hiện tƣợng quan sỏt đỳng nhất là :
A. Dung dịch màu xanh thẫm tạo thành. B. Cú kết tủa màu xanh lam tạo thành.
C. Kết tủa màu xanh lam tạo thành và cú khớ màu nõu đỏ thoat ra.
D. Kết tủa màu xanh, sau đú kết tủa tan dần tạo thành dung dịch màu xanh Phõn tớch :
+Hƣớng dẫn giải :
- Đầu tiờn xuất hiện kết tủa màu xanh
CuSO4 + 2NH3 + 2H2O → Cu(OH)2↓ + (NH4)2SO4 - Sau đú kết tủa tan ra do cú phản ứng
Cu(OH)2 + 4NH3 → [Cu(NH3)4]2+ + 2OH-
+ Sai lầm :
- Sai lầm do quan sỏt hiện tƣợng khụng chớnh xỏc nờn chỉ dựa vào lý thuyết khẳng định CuSO4 tan trong NH3 dƣ mà khụng biết hiện tƣợng xảy ra từng giai đoạn. Nờn mắc sai lầm khi chọn A
- Sai lầm do khụng nắm vững kiến thức lý thuyết và lƣời thực hành nờn nghĩ rằng nhỏ từ từ dung dịch NH3 vào ống nghiệm đựng dung dich CuSO4 thỡ sẽ tạo kết tủa và kết tủa khụng tan khi NH3 dƣ.
Vớ dụ 2: Cho dóy cỏc chất : NH4Cl, (NH4)2SO4, NaCl, MgCl2, FeCl2, AlCl3. Số chất
trong dóy tỏc dụng đƣợc với lƣợng dƣ dung dịch Ba(OH)2 tạo thành kết tủa là .
Phõn tớch :
+Hƣớng dẫn giải :
Cỏc phản ứng húa học xảy ra :
2NH4Cl + Ba(OH)2 → BaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O (NH4)2SO4 + Ba(OH)2 → BaSO4↓ + 2 NH3↑ + 2H2O NaCl + Ba(OH)2 → Khụng phản ứng.
MgCl2 + Ba(OH)2 → BaCl2 + Mg(OH)2↓ FeCl2 + Ba(OH)2 → BaCl2 + Fe(OH)2↓ 2AlCl3 + 3Ba(OH)2 → 3BaCl2 + 2Al(OH)3↓ 2Al(OH)3 + Ba(OH)2 → Ba(AlO2)2 + 4H2O Đỏp ỏn đỳng B.
+ Sai lầm : Khụng hiểu đƣợc bản chất của phản ứng
Một số học sinh khụng hiểu đƣợc Al(OH)3 là hiđroxit lƣỡng tớnh nờn cho rằng chỉ cú phản ứng
2AlCl3 + 3Ba(OH)2 → 3BaCl2 + 2Al(OH)3↓
mà quờn mất phản ứng Al(OH)3 với dung dịch Ba(OH)2 dƣ tạo chất tan Ba(AlO2)2 2Al(OH)3 + Ba(OH)2 → Ba(AlO2)2 + 4H2O
Nờn chọn B
+ Sai lầm : Do khụng đọc kỹ đề bài
Một số học sinh khụng đọc kỹ đề bài nờn nghĩ rằng bài toỏn hỏi cú bao nhiờu chất phản ứng với dung dịch Ba(OH)2 nờn chọn đỏp ỏn D do cú thờm phản ứng nhƣng khụng tạo kết tủa của của NH4Cl
2NH4Cl + Ba(OH)2 → BaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O
* Tỏch cỏc chất ra khỏi hỗn hợp, tinh chế cỏc chất