Tài liệu Giúp học sinh trường thcs thành trực rèn luyện kĩ năng giải một số bài tập về sắt và các oxit sắt

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THẠCH THÀNH SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM KINH NGHIỆM RÈN LUYỆN KĨ NĂNG GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP VỀ SẮT VÀ CÁC OXIT SẮT CHO HỌC SINH GIỎI TRƯỜNG THCS THÀNH TRỰC, THẠCH THÀNH. Người thực hiện : Trần Thiết Trường Chức vụ : Giáo viên Đơn vị công tác: Trường THCS Thành Trực SKKN thuộc lĩnh vực môn: Hóa học THẠCH THÀNH, NĂM 2019 MỤC LỤC Nội dung chính Trang 1- MỞ ĐẦU 1.1 1.2 1.3 1.4 2.1 2.2 2.3 2.3. 1 2.3. 2 2.3. 3 2.4 Lý do chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 2- NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 1 1 1 1 Đối với giáo viên 2 3 3 4 Đối với học sinh 4 Các biện pháp tổ chức thực hiện 4 Các giải pháp thực hiện 4 Các giải pháp thực hiện 3- KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 1. MỞ ĐẦU 1.1. Lí do chọn đề tài. Trong bối cảnh hiện nay, khi cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 với xu hướng tự động hóa và trao đổi dữ liệu trong công nghệ sản xuất đang phát triển và lan rộng với tốc độ nhanh chóng thì yêu cầu đối với ngành giáo dục và đào tạo không những phải nỗ lực đổi mới phương pháp dạy học theo hướng tăng cường phát triển tư duy sáng tạo cho người học mà còn rèn luyện kĩ năng giải bài tập, kĩ năng vận dụng giải quyết các tình huống thực tế…để trở thành một con người phát triển toàn diện, đáp ứng được nhu cầu đổi mới của xã hội. Song song với mục tiêu giảng dạy nâng cao chất lượng đại trà thì hiện nay nhiều nhà trường còn chú trọng đến công tác bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp, coi trọng việc phát hiện, bồi dưỡng và phát triển tiềm năng trí tuệ cho học sinh. Đây cũng là nhiệm vụ quan trọng mà trường THCS Thành Trực ưu tiên hàng đầu. Bồi dưỡng học sinh giỏi là công việc mà không phải trường nào hay bất kỳ giáo viên nào cũng có thể làm tốt được mà phụ thuộc vào trình độ chuyên môn, vào kinh nghiệm giảng dạy, vào sự nhiệt huyết và tố chất của học sinh… Là một giáo viên giảng dạy bộ môn Hóa học của nhà trường, tôi thường xuyên được phân công bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi. Khó khăn lớn nhất của tôi lúc đầu là việc lựa chọn học sinh. Hầu như các em đều trả lời môn Hóa rất khó học nên bản thân các em thấy thiếu tự tin, do đó thường tỏ ra lúng túng, sai sót trong việc xác định các dạng toán và phương pháp giải bài tập. Nhất là khi học về nguyên tố sắt và các Oxit sắt. Xác định đây là nguyên tố khá phức tạp, xảy ra nhiều phương trình phản ứng khác nhau, nếu các em không được trang bị đầy đủ kĩ năng, phương pháp giải thì sẽ rất khó khăn trong việc làm bài và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng giải trong các kì thi chọn học sinh giỏi cấp huyện và cấp tỉnh. Xuất phát từ những lý do trên, trong nhiều năm qua tôi đã thử nghiệm và thực hiện nhiều giải pháp để rèn luyện kĩ năng giải bài tập Hóa học cho học sinh giỏi và đúc rút thành“ Kinh nghiệm rèn luyện kĩ năng giải một số bài tập về sắt và các Oxit sắt cho học sinh giỏi trường THCS Thành trực, Thạch Thành ” 1.2. Mục đích nghiên cứu: - Cung cấp thêm cho học sinh một số phương pháp giải bài tập về sắt và oxit sắt trong chương trình hóa học THCS ngoài những phương pháp quen thuộc. - Rèn luyện kĩ năng giải thành thạo dạng bài tập về sắt và oxít sắt cho học sinh. - Củng cố niềm tin, lòng say mê và yêu thích môn học. 1.3. Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu một số phương pháp giải bài tập nâng cao về sắt và oxit sắt trong chương trình hóa học THCS nhằm rèn luyện kĩ năng giải bài tập học sinh một cách khoa học và hiệu quả nhất. 1.4. Phương pháp nghiên cứu: Trong phạm vi đề tài này tôi đã lựa chọn mô ̣t số phương pháp sau: - Phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết: Nghiên cứu các Công văn, Thông tư, Nhận định… nói về tầm quan trọng cuộc việc rèn luyện kĩ năng giải bài tập môn hóa học cho học sinh, trong đó có kĩ năng giải bài tập về sắt và oxit sắt trong chương trình hóa học THCS. - Điều tra, khảo sát thực tế học sinh giỏi khối 8,9: Sử dụng hệ thống câu hỏi qua phiếu điều tra để khảo sát mức đô ̣ vận dụng kĩ năng giải bài tập phần sắt và oxit sắt của học sinh giỏi. - Nghiên cứu tổng kết kinh nghiê ̣m giáo dục: Lắng nghe, trao đổi, rút kinh nghiệm từ những nhận xét, góp ý của đồng nghiệp trong và ngoài nhà trường về phương pháp giải một số bài tập về sắt và oxit sắt trong chương trình hóa học THCS để trau rồi, nâng cao trình độ nghệp vụ sư phạm của bản thân. - Thống kê, xử lý số liệu:  Để đảm bảo tính chính xác của thực trạng, hiệu quả vấn đề nghiên cứu, tôi đã sử dụng thống kê toán học, xử lý số liệu để rút ra những kết luận quan trọng. 1.5. Nhứng điểm mới của sáng kiến kinh nghiệm. Sáng kiến này được làm, áp dụng lần đầu tại trường THCS Thành Trực và đã đem lại hiệu quả cao. 2. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM. 2.1. Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm. Nghị quyết Đại hội Đảng lần thứ X đã khẳng định “ Đổi mới toàn diện giáo dục và đào tạo, phát trển nguồn nhân lực chất lượng cao, chấn hưng nền giáo dục Việt nam. Những biện pháp cụ thể là: Đổi mới nội dung, phương pháp dạy và học theo hướng “ chuẩn hóa, hiện đại hóa, xã hội hóa”. Phát huy trí sáng tạo, khả năng vận dụng, thực hành của người học” Hoá học là môn khoa học đòi hỏi học sinh phải có kĩ năng vận dụng giải bài tập, thực hành và ứng dụng giải quyết các tình huống thực tế. Quá trình này yêu cầu ở học sinh phải có cả kiến thức lẫn phương pháp tư duy.Có một cách có hiệu quả là: Trong khi dạy học sinh giải quyết những vấn đề cụ thể của môn Hóa học thì hình thành ở các em những phương pháp, kĩ năng giải bài tập là một vấn đề hết sức quan trọng và cần thiết. Vì thông qua giải bài tập hoá học giúp các em có cơ hội được rèn luyện, củng cố kiến thức, kỹ năng về hoá học. Giải bài tập hoá học là một trong những hình thức luyện tập chủ yếu và được tiến hành nhiều nhất trong việc tiếp thu kiến thức và kỹ năng. Chính vì vậy, trong quá trình giải bài tập hoá học, học sinh bắt buộc phải thực hiện các thao tác tư duy để tái hiện kiến thức cũ, tìm ra mối liên hệ bản chất giữa các sự vật và hiện tượng. Học sinh phải phân tích tổng hợp, phán đoán suy luận để tìm ra lời giải. Nhờ vậy tư duy của các em được phát triển và năng lực làm việc độc lập của các em cũng được nâng cao. Mặt khác, thông qua việc giải bài tập giáo viên có thể phát hiện được trình độ của học sinh, làm bộc lộ những khó khăn sai lầm của các em trong học tập hoá học, từ đó có biện pháp giúp các em vượt qua khó khăn và khắc phục những sai lầm đó. Với những căn cứ nêu trên cho thấy việc rèn luyện kĩ năng giải bài tập Hóa học cho học sinh nói chung, kĩ năng giải bài tập Sắt và các Oxit sắt nói riêng là vấn đề quan trọng và hết sức cần thiết. 2.2. Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm. 2.2.1. Thực trạng về công tác bồi dưỡng học sinh giỏi tại trường THCS Thành Trực. * Phía nhà trường: - Công tác khuyến khích, động viên, khen thưởng cho giáo viên bồi dưỡng học sinh giỏi chưa tốt. - Thiết bị thí nghiệm, hóa chất cần thiết phục vụ cho công tác giảng dạy còn thiếu. Máy vi tính, màn chiếu...trang bị cho việc dạy học ƯDCNTT còn quá ít, điều này đã ảnh hưởng đến chất lượng dạy và học môn Hóa nói chung. - Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi trong thư viện còn quá ít. * Về phía giáo viên. Năng lực và kinh nghiệm giảng dạy còn nhiều hạn chế, đặc biệt còn yếu về phương pháp dạy phân loại bài tập. * Về phía học sinh. - Năng lực nhận thức của học sinh còn hạn chế, điều này sẽ rất khó khăn cho giáo viên trong việc xây dựng, tung ra hệ thống bài tập khó cho các em tiếp thu và luyện giải. - Hầu hết các em học sinh giỏi là những em có ý thức học tập tốt, hứng thú và đam mê học môn Hóa. Tuy nhiên nhiều em có hoàn cảnh khó khăn, cùng với áp lực học nhiều môn học khác nên các em không có đủ thời gian để nguyên cứu, vận dụng và tìm ra phương pháp mới giải những bài tập khó. * Kết quả, hiệu quả của thực trạng trên: Chất lượng học sinh giỏi cấp huyện bộ môn Hoá học của nhà trường trong nhiều năm qua còn thấp. Cụ thể: Năm học Họ tên HS dự thi Điểm Giải 2015-2016 Trương Thế Tú 9,25 2016-2017 Trương Thị Mai Linh Trương Hoàng Linh 9,5 10,5 KK 2017-2018 Trương Thị Nhâm Trần Đức Lương 9,0 10,75 KK Nguyễn Thị Định 9,75 Từ tình hình thực trạng của nhà trường, giáo viên, học sinh và kết quả điều tra các năm học gần đây, tôi nhận thấy rằng việc quyết định đưa ra “ Kinh nghiệm rèn luyện kĩ năng giải một số bài tập về Sắt và các Oxit sắt cho học sinh trường THCS Thành Trực” là rất quan trọng và cần thiết. 2.3. Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề 2.3.1. Củng cố kiến thức lí thuyết Sắt và các Oxit sắt: * Tính chất hóa học của sắt - Sắt là kim loại điển hình và phổ biến trong cuộc sống - Sắt có tính khử : tác dụng với phi kim (như O 2, Cl2, S), tác dụng với axit (như HCl, H2SO4 loãng, H2SO4 đặc nóng, HNO3) - Sắt tác dụng với muối của những kim loại đứng sau Fe trong dãy hoạt động hóa học của kim loại. * Tính chất hóa học của FeO, Fe2O3, Fe3O4 - FeO, Fe2O3 là oxit bazơ - FeO vừa thể hiện tính khử vừa thể hiện tính oxi hóa - Fe2O3 chỉ thể hiện tính oxi hóa - Fe3O4 là hỗn hợp của FeO, Fe2O3 nên tính chất hóa học của Fe3O4 là tổ hợp tính chất hóa học của FeO và Fe2O3. 2.3.2. Phương pháp giải chung dạng bài tập về Sắt và các Oxit sắt. * Khi giải các bài tập về sắt và các oxit sắt học sinh phải vận dụng linh hoạt các định luật sau: định luật bảo toàn khối lượng, định luật bảo toàn nguyên tố, định luật bảo toàn e và sử dụng thành thạo phương pháp quy đổi. * Với axit nitric HNO3: giả sử sản phẩm khử tạo ra là NO2, NO thì : n +3 n NO Theo định luật bảo toàn e ∑ ne = NO 2 nhận n HNO Theo định luật bảo toàn nguyên tố : 3 ( pu ) =n NO 3 (tọa muối) + n NO +n NO 2 Khối lượng muối : mmuối = mkl + m NO3 tạo muối * Với axit sunfuric đặc nóng: giả sử sản phẩm khử là SO2 thì : 2⋅n SO 2 Theo định luật bảo toàn e : ∑ ne = nhận Theo định luật bảo toàn nguyên tố : n H 2 SO4 pư = n SO 4 tạo muối + nSO 2 Khối lượng muối : mmuối = mkl + m SO 4 tạo muối 2.3.3. Rèn luyện kĩ năng giải bài tập về sắt và các Oxit sắt qua một số phương pháp. 2.3.3.1. Giải bài tập bằng phương pháp đại số. Ví dụ 1: Để m gam sắt ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn hợp B gồm 4 chất rắn có khối lượng 30 gam gồm Fe, FeO, Fe3O4 và Fe2O3. a. B tác dụng với HNO3 dư tạo ra 8,4 lit khí NO duy nhất ở đktc. Tính m. b. B tác dụng với H2SO4 đặc nóng dư thu được 8,4 lít khí SO2 ở đktc. Tính m. Ban đầu học sinh làm dạng toán trên thường làm theo phương pháp đại số Bài làm: 8.4 Ta có: nNO= 22.4 =0.375 (mol), nSO 2 8.4 = 22,4 = 0.375 (mol) Để m gam sắt ngoài không khí có các PTHH xảy ra : t 2Fe + O2   2FeO t 4Fe + 3O2   2Fe3O4 t 3Fe + 2O2   Fe2O3 Câu a: Hỗn hợp B(gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3) tác dụng với dd HNO3: Fe + 4HNO3  Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (1) 3FeO + 10HNO3  3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O (2) 3Fe3O4 + 28HNO3  9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O (3) o o o Fe2O3 + 6HNO3  2Fe(NO3)3 + 3H2O Đặt: số nFe=x, nFeO=y, nFe 3 O 4 = z, nFe 2 O 3 =t Theo khối lượng hỗn hợp B: 56x + 72y + 232z + 160t = 30 (1) Theo số mol nguyên tử Fe: x + y + 3z + 2t = m 56 (2) (bảo toàn nguyên tố) Theo số mol nguyên tử O trong oxit: y + 4z + 3t = y z  0.375 3 3 Theo (1), (2), (3) số mol NO: x + Kết hợp (1), (2), (3) và (4) ta có hệ: 30  m 16 (3) (4) 56x  72y  232z  160t 30 (1')   y z x   0.375 (2')  3 3  Giáo viên hướng dẫn học sinh: Nhiều học sinh cho rằng thiếu dữ kiện nên không tính được m. Đa số các em ban đầu làm dạng bài tập thường theo phương pháp đại số và đến đây thường bế tắc. HS cần có kỹ năng biện luận: đầu bài chỉ yêu cầu tính khối lượng sắt ban đầu, như vậy không cần phải đi tìm đầy đủ các ẩn x, y, z, t. Ở đây Hs chỉ cần tìm giá trị biểu thức nFe = x + y + 3z + 2t, đó là số mol Fe từ đó ta tính được m. - Thực hiện các phép biến đổi tìm giá trị của x + y +3z + 2t: Chia (1’) cho 8 được : 7x + 9y + 29z + 20t = 3.75 (3’) Nhân (2’) với 3 được : 3x + y + z = 1.125 (4’) Cộng (3’) với (4’) được: 10x + 10y + 30z + 20t = 4.875 (5’) Chia (5’) cho 10 được : x + y + 3z + 2t = 0.4875 Vậy: m = 56x0.4875 = 27.3g. Câu b: X tác dụng với H2SO4 đặc nóng: t Fe + 6H2SO4 (đặc)   Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (1) t 2FeO + 4H2SO4 (đặc)   Fe2(SO4)3 + SO2 + 2H2O (2) t 2Fe3O4 + 10H2SO4 (đặc)   3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O (3) t Fe2O3 + 3H2SO4 (đặc)   Fe2(SO4)3 + H2O Gọi: nFe=x, nFeO=y, nFe 3 O 4 = z, nFe 2 O 3 =t Ta có: mX = 56x + 72y + 232z + 160t = 30 (a) Theo các PTHH (1), (2), (3) ta có: o o o o 3 1 1 = 2 x + 2 y + 2 z = 0,375 (b) nSO 2 n = nFe + nFeO + 3nFe 3 O 4 + 2nFe 2 O 3 = x + y+ 3z+ 2y ( học sinh làm theo phương pháp đại số đến đây này thường bế tắc) Lấy (a) chia 8 ta có : 7x + 9y + 29z + 20t = 3.75 (c) Lấy (b) nhân 2 ta có: 3x + y + z = 0.75 (d) Cộng (c) và (d) ta có : 10x + 10y + 30x +20t = 4,5 (e) Chia (e) cho 10 ta có : x + y + 3z + 2t = 0.45 Theo định luật bảo toàn nguyên tố Fe ta có: nFe= x + y + 3z + 2t= 0,45 mol Vậy m = 0,45x56 = 25.2 gam. Ví dụ 2: Để 56 gam sắt ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn hợp A gồm 4 chất rắn gồm Fe, FeO, Fe3O4 và Fe2O3. Hoà tan A trong dd HNO3 đặc nóng, vừa đủ thu được 13,44 lit khí NO2 duy nhất a. Viết các PTHH của các phản ứng xảy ra. b. Tính khối lượng chất rắn A. Bài làm: 13.44 22.4 =0.6 Ta có: nNO2= (mol), Để m gam sắt ngoài không khí có các PTHH xảy ra : t 2Fe + O2   2FeO t 4Fe + 3O2   2Fe3O4 t 3Fe + 2O2   Fe2O3 Câu a: Hỗn hợp B (gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3) tác dụng với dd HNO3: Fe + 6HNO3  Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O (1) FeO + 4HNO3  Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O (2) Fe3O4 + 10HNO3  3Fe(NO3)3 + NO2 + 5H2O (3) Fe2O3 + 6HNO3  2Fe(NO3)3 + 3H2O Gọi: nFe=x, nFeO=y, nFe 3 O 4 = z, nFe 2 O 3 =t Theo bài ra ta có 56x + 56y + 168x + 112t = 56 ( 1) (bảo toàn nguyên tố Fe) và nNO 2 = 3x + y +z = 0,6 (2) Làm đến đây tôi hướng dẫn học sinh như sau : chỉ cần biến đổi xuất hiện biểu thức mA = 56x + 72y + 232z + 112t Cách làm  Lấy (1) chia 5.6 ta có : 10x + 10y + 30z + 20t = 10 (3) Lấy (3) – (2) ta có : 7x + 9y + 29z + 20t = 9.4 (4) Lấy (4) nhân 8 ta có 56x + 72y + 232z + 160t = 75.2 Vậy mA = 75.2g Nhược điểm của phương pháp đại số là : Trong 1 số trường hợp dẫn đến những biến đổi phức tạp, nặng về phương diện toán học làm mất đi những tính chất đặc trưng của hóa học, làm giảm khả năng tư duy hóa học của học sinh. Chính vì vậy tôi thường hướng dẫn học sinh giải các bài toán trên bằng các phương pháp như áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, định luật bảo toàn nguyên tố ; định luật bảo toàn e và sử dụng phương pháp quy đổi. 2.3.3.2. Giải nhanh một số bài tập bằng định luật bảo toàn nguyên tố và BTKL. Định luật bảo toàn nguyên tố: Định luật bảo toàn nguyên tố: trong một phản ứng hóa học tổng số nguyên tử của mỗi nguyên tố luôn được bảo toàn. Nên số mol nguyên tử mỗi nguyên tố không thay đổi trước và sau khi phản ứng. Ví dụ: A + B   AxB theo ĐLBTNT: nA= x nA x B . o o o Định luật bảo toàn khối lượng: Định luật bảo toàn khối lượng hay định Lomonosov – Lavoisier là một định luật cơ bản của hóa học, được phát biểu như sau : Trong 1 phản ứng hóa học, tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các sản phẩm tạo thành. Ví dụ 1: Để m gam sắt ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn hợp B gồm 4 chất rắn có khối lượng 30 gam gồm Fe, FeO, Fe3O4 và Fe2O3. a. B tác dụng với HNO3 dư tạo ra 8,4 lit khí NO duy nhất ở đktc. Tính m. b. B tác dụng với H2SO4 đặc nóng dư thu được 8,4 lít khí SO2 ở đktc. Tính m. Bài làm: 8.4 0.375 22.4 nSO2 8.4 0.375 22.4 Số mol: = = (mol), nNO= (mol) Câu a: Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: (kí hiệu khối lượng là m) mB + mHNO 3 = mFe(NO 3 ) 3 + mNO + mH 2 O (1) Tính các giá trị chưa biết của (1) nFe(NO m = nFe = 56 . Vây mFe(NO 3 ) 3 m n 3 ) 3 m =242 56 Muốn tính HNO3 cần tính HNO3 . ở đây số mol HNO3 được dùng vào 2 việc là tạo ra NO và tạo ra muối. Theo ĐLBTNT nitơ: nHNO 3 tạo NO = nNO = 0,375 (mol) nHNO 3 tạo muối = 3nFe(NO 3 ) 3 3m = 3nFe = 56 3m 56 . Vậy mHNO phản ứng = 0,375 + nHNO 3 Theo ĐLBTNT hiđro: (gam) 3 3m    0,375   56  (gam)  phản ứng= 63. 1  0,375  3m    56  . Vậy mH 2  1 2 nHNO 3m    0,375   56   O= 9. 3 phản ứng = 2 n H 2 O= (gam) Thay các giá trị tìm được vào (1) được phương trình bậc nhất, chỉ chứa ẩn m: 3m   m 63. 0,375   56   30 + = 242. 56 3m    0,375   56  . + 30x0.375 + 9.  Giải ra m = 27.3 g Câu b: Vì H2SO4 dư nên B tan hết và muối thu được là Fe 2(SO4)3. Gọi x là số mol Fe2(SO4)3 B + H2SO4   Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O 30 gam x mol 0,375 mol Bảo toàn nguyên tố S: nH2 SO4 = 3.x + 0,375 (mol) Bảo toàn khối lượng : (pư) m  4 nH 2O mFe2 ( SO4 )3 H SO mB + = (pư) 30 + 98.( 3x + 0,375) = x = 0,225 (mol) 2  + 400.x = 3.x + 0,375 (mol) mSO2 m H O + + 64.0,375 + 18. (3x+ 0,375) 2 n nFe = 2. Fe ( SO ) = 2.0,225 = 0,45(mol)  mFe = 0,45x56 = 25.2 (g)  m = 25,2(g) Ví dụ 2: Để 56 gam sắt ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn hợp A gồm 4 chất rắn gồm Fe, FeO, Fe3O4 và Fe2O3. Hoà tan A trong dd HNO3 đặc nóng, vừa đủ thu được 13,44 lit khí NO2 duy nhất. Tính mA. Bài làm: 2 n Fe  4 3 56 1mol 56 Ta có sơ đồ Fe + O2 B + HNO3     13.44 n NO2  0.6mol 22.4 B (Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3) Fe(NO3)3 + NO2 + H2O - Theo bài ra toàn bộ Fe đã chuyển hết vào Fe(NO3)3 nên n Fe( NO3 )3 n Fe 1 mol - Số mol HNO - Số mol HNO 3 tạo muối n HNO3 3 n Fe 3 mol 3 tạo khí n HNO3 n NO2 0.6 mol - Số mol HNO3 tham gia phản ứng = 3 + 0.6 = 3.6 mol - Số mol H2O tham gia phản ứng = 3.6 : 2 = 1.8 mol Áp dụng định luâ ̣t bảo toàn khối lượng ta có: m m m m HNO Fe ( NO ) NO H O mA + = + + (pư) mA + 3.6 x 63 = 1x242 + 0,6x46 + 1.8x18 suy ra mA = 75.2 g 2.3.3.3. Áp dụng định luật bảo toàn e Định luật bảo toàn e: Trong một phản ứng oxi hóa khử tổng số e mà chất khử nhường bằng tổng số e mà chất oxi hóa nhận Hướng dẫn học sinh giải toán: + Xác định chất khử và chất oxi hóa + Viết các quá trình khử và quá trình oxi hóa + Áp dụng định luật e : ne nhường = ne nhận Ví dụ 1: Để m gam sắt ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn hợp B gồm 4 chất rắn có khối lượng 30 gam gồm Fe, FeO, Fe3O4 và Fe2O3. a. B tác dụng với HNO3 dư tạo ra 8,4 lit khí NO duy nhất ở đktc. Tính m. b. B tác dụng với H2SO4 đặc nóng dư thu được 8,4 lít khí SO2 ở đktc. Tính m. Giáo viên hướng dẫn học sinh Bài làm: 3 8.4 22.4 =0.375 Ta có: nNO= a. Ta có sơ đồ (mol), nSO 3 3 2 2 2 8.4 = 22,4 = 0.375 (mol) Fe + O2   B (Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3) B + HNO3   Fe(NO3)3 + NO + H2O Trong các phản ứng trên : chất khử Fe, chất oxi hóa O2 và N+5 trong HNO3 n O2  30  m 32 Ta có mO = 30 – m suy ra Ta có các quá trình oxi hoá và quá trình khử   3e Fe0 Fe3+ + 2 m 56 O2 30  m 32 +5 N m 56 3x + 4e 2O2-   30  m 4x 32 + 3e N+2 0,375   3x0,375 Theo định luât bảo toàn e ta có 3x m 30  m 4x  3x0,375 56 32 suy ra m = 27,3g b. Ta có sơ đồ Fe + O2   B (Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3) B + H2SO4   Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O Trong các phản ứng trên : chất khử Fe, chất oxi hóa O2 và S+6 trong H2SO4 Ta só các quá trình oxi hoá và quá trình khử   3e Fe0 Fe3+ + m 56 O2 m 3x 56 + 30  m 32 S +6 4e   30  m 4x 32 + 2e   2x0,375 Theo định luật bảo toàn e ta có 3x 2O2S+4 0,375 m 30  m 4x  2x0,375 56 32 suy ra m = 25.2 g Ví dụ 2: Để 56 gam sắt ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn hợp A gồm 4 chất rắn gồm Fe, FeO, Fe3O4 và Fe2O3. Hoà tan A trong dd HNO3 đặc nóng, vừa đủ thu được 13,44 lit khí NO2 duy nhất. Tính mA. Bài làm 13.44 n NO2  0.6mol 22.4 Ta có sơ đồ Fe + O2 B + NHO3     B (Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3) Fe(NO3)3 + NO2 + H2O Trong các phản ứng trên : chất khử Fe, chất oxi hóa O2 và N+5 trong HNO3 n O2  m  56 32 Ta có mO = m - 56 suy ra Ta có các quá trình oxi hoá và quá trình khử   3e Fe0 Fe3+ + 1 3    + 4e O2 2O22 m  56 32 m  56 4x 32 +5 N + 1e   0.6 Theo định luât bảo toàn e ta có 3 4x N+4 0.6 m  56  0.6 32 suy ra m = 75.2g 2.3.3.4. Sử dụng phương pháp quy đổi: Nguyên tắc chung: Quy đổi là một phương pháp biến đổi toán học nhằm đưa bài toán ban đầu là một hỗn hợp phức tạp về dạng đơn giản hơn, qua đó làm cho phép tính trở lên dễ dang, thuận tiện. Khi áp dụng phương pháp quy đổi giáo viên nhắc học sinh phải tuân thủ định luật bảo toàn nguyên tố. Đối với các ví dụ trên tôi thường hướng dẫn học sinh quy đổi hỗn hợp Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 thành một chất duy nhất là FexOy. Ví dụ 1: Để m gam sắt ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn hợp B gồm 4 chất rắn có khối lượng 30 gam gồm Fe, FeO, Fe3O4 và Fe2O3. a. B tác dụng với HNO3 dư tạo ra 8,4 lit khí NO duy nhất ở đktc. Tính m. b. B tác dụng với H2SO4 đặc nóng dư thu được 8,4 lít khí SO2 ở đktc. Tính m. Hướng dẫn: GV hướng dẫn học sinh quy đổi hỗn hợp B gồm Fe, FeO, Fe3O4 và Fe2O3 thành 1 chất là FexOy. Bài làm: Vì hỗn hợp chỉ chứa 2 nguyên tố là Fe và O nên có thể xem hỗn hợp chỉ chứa một chất có công thức giả định là FexOy 30 = 56x  16y nFe x O y a. Ta có PTHH 3FexOy + (12x – 2y)HNO3 → 3xFe(NO3)3 + (3x – 2y)NO + (6x – y)H2O 30 56x  16y Theo PTHH ta có tỉ lệ: 0,375 3: 30 3x  2y  56x  16y 0,375 26 30 0.4875 56 26  16 9  x 26  y 9  Fe26O9 nFe = (mol)  mFe = 0,4875.56 = 27.3 (g) b. Ta có PTHH 2FexOy +(6x-2y) H2SO4   xFe2(SO4)3 + (3x-2y)SO2 + (6x-2y)H2O 30 56x  16y 0,375 Theo PTHH ta có tỷ lệ: 2: 30 3x  2y x 3   56x  16y 0,375  y 2  Fe3O2 3 30 0.45 56 3  16 2 nFe = (mol)  mFe = 0.45x56 = 25.2 g Ví dụ 2: Để 56 gam sắt ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn hợp A gồm 4 chất rắn gồm Fe, FeO, Fe3O4 và Fe2O3. Hoà tan A trong dd HNO3 đặc nóng, vừa đủ thu được 13,44 lit khí NO2 duy nhất. Tính mA. Hướng dẫn : tôi thường hướng dẫn học sinh quy đổi hỗn hợp A về một chất duy nhất là FexOy Bài làm: Quy đổi hỗn hợp A về một chất duy nhất là FexOy Ta có PTHH 2xFe + yO2   2FexOy nFe = 56 1 mol 56 (1) 1 x 1 mol mol    FexOy + (6x-2y)HNO3 xFe(NO3)3 + (3x-2y)NO2 + (3x-y)H2O (2) 1 x mol Theo (1) 0,6 mol n Fe O = x y Theo (2) ta có tỷ lệ A = 1 1 n Fe  mol x x 1: 1 3x  2y x 5     Fe5O6 x 0,6 y 6 1 (56 5  16 6) 75.2g 5 Vậy m Sau khi hướng dẫn học sinh giải các bài toán trên theo 4 cách đã trình bầy và đưa ra ví dụ áp dụng tôi nhận thấy học sinh không giải bài toán trên theo phương pháp đại số mà chủ yếu làm theo 3 cách : áp dụng định luật BTNT và BTKL ; định luật BT e và sử dụng phương pháp quy đổi. * Bài tập áp dụng Để a gam bột sắt ngoài không khí, sau một thời gian chuyển thành hỗn hợp A có khối lượng là 75,2 gam gồm Fe, FeO, Fe3O4 và Fe2O3. Cho hỗn hợp A phản ứng hoàn toàn với dung dịch H 2SO4 đặc, nóng, dư thu được 6,72 lít khí SO 2 ( đktc). Tìm a. Bài làm : Theo dõi tôi thấy các em học sinh thường làm theo các cách sau: * Cách 1: áp dụng định luật BTTN và BTKL 6,72 nSO = 22,4 = 0,3 (mol). Vì H2SO4 dư nên A tan hết và muối thu được là 2 Fe2(SO4)3. Gọi x là số mol Fe2(SO4)3 A + H2SO4   Fe2(SO4)3 + SO2 + 75,2 gam x mol 0,3 mol H2O Bảo toàn nguyên tố S: nH2 SO4 = 3.x + 0,3 (mol) Bảo toàn khối lượng : m m nH 2O  (pư) = 3.x + 0,3 (mol) m m H SO Fe ( SO ) SO mA + + + HO (pư) = 75,2 + 98.( 3x + 0,3) = 400.x + 64.0,3 + 18. (3x+ 0,3)  x = 0,5 (mol) 2 4 n 2 4 3 2 2 nFe = 2. Fe ( SO ) = 2.0,5 = 1(mol)  mFe = 1.56 = 56 (g)  a = 56 (g) * Cách 2: áp dụng định luật bảo toàn e 6,72 nSO = 22,4 = 0,3 (mol). Vì H2SO4 dư nên A tan hết và muối thu được là Fe2(SO4)3. Ta có sơ đồ: Fe + O2   B (Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3) B + H2SO4   Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O Trong các phản ứng trên : chất khử Fe, chất oxi hóa O2 và S+6 trong H2SO4 2 4 3 2 nO = 75. 2−a 32 2 Ta có Ta có mO 2 = 75.2 – a suy ra Ta só các quá trình oxi hoá và quá trình khử   3e Fe0 Fe3+ + a 56 a 3 56 O2 + +6 + 75. 2−a 32 S 4e   75 . 2−a 4x 32 2e   2x0,3 Theo định luật bảo toàn e ta có a 75 . 2−a 3⋅ =4⋅ +2⋅0 . 3 56 32 2O2- S+4 0,3 suy ra a = 56 g * Cách 3: Sử dụng phương pháp quy đổi Vì hỗn hợp chỉ chứa 2 nguyên tố là Fe và O nên có thể xem hỗn hợp chỉ chứa một chất có công thức giả định là FexOy 75.2 nFe x O y = 56 x+16 y Ta có PTHH 2FexOy +(6x-2y) H2SO4   xFe2(SO4)3 + (3x-2y)SO2 + (6x-2y)H2O 75.2 56 x+16 y 0,3 75 . 2 3 x−2 y x 160 5 2: = = = 56 x +16 y 0.3 y 192 6 ⇒ Theo PTHH ta có tỷ lệ: 75 . 2 5⋅ =1 mol 56⋅5+16⋅6 Ruy ra FexOy là Fe5O6 , nFe = Vậy a = 1x56 = 56g 2.4. Hiê ̣u quả của sáng kiến kinh nghiêm ̣ đối với hoạt đô ̣ng giáo dục, đối với bản thân, đồng nghiê ̣p và nhà trường. * Đối với học sinh: Từ những lần thất bại trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi các năm trước, năm học 2018-2019 tôi đã mạnh vận dụng kinh nghiệm rèn luyện kĩ năng giải bài tập Sắt và oxit sắt ngay trong thời gian nghỉ hè cho học sinh và kết quả thu được khá khả quan: - Học sinh không còn lúng túng, khó khăn, mất nhiều thời gian trong việc lay hoay tìm ra lời giải trước một bài toán khó. Đặc biệt các em đã có sự tiến bộ rõ rệt trong việc trình bày lời giải ngắn gọn, khoa học. Linh hoạt và sáng tạo hơn trong lựa chọn phương pháp giải bất kỳ một loại bài tập nào khi gặp. - Trong cuộc thi học sinh giỏi cấp huyện diễn ra ngày 10/10/2018, học sinh đã đạt được. Cụ thể: STT Họ tên HS Điểm Giải 1 Bùi Anh Khải 15,5 Ba 2 Đỗ Thị Thủy 14,5 Ba * Đối với bản thân và đồng nghiêp : ̣ - Sau khi vận dụng thành công kinh nghiệm rèn luyện kĩ năng giải bài tập sắt và các Oxit sắt cho các em đội tuyển học sinh giỏi, bản thân tôi cảm thấy tự tin hơn và tích lũy thêm một vốn kiến thức mới trong cẩm nang bồi dưỡng học sinh giỏi của mình. - Giúp tôi có cơ hội nghiên cứu để xây dựng thành chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi, chia sẻ cho đồng nghiệp trong các lần sinh hoạt chuyên môn tổ, sinh hoạt cụm chuyên môn nhằm nâng cao chất lượng mũi nhọn của huyện nhà. * Đối với nhà trường : Góp phần nâng cao chất lượng học sinh giỏi của nhà trường. 3. KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 1. Kết luận: Từ kết quả của quá trình thực hiện, tôi rút ra một số kết luận sau đây: 1.1. Vấn đề rèn luyện kĩ năng giải bài tập hóa học, trong đó có kĩ năng giải bài tập về Sắt và các oxit sắt là một vấn đề cần thiết và vô cùng quan trọng đối với học sinh và đặc biệt hơn đối với một học sinh muốn học giỏi môn hóa. 1.2. Trên cơ sở lý luận và thực trạng của vấn đề dạy học môn Hóa ở trường THCS Thành Trực, tôi đã thực hiện nhóm giải pháp cơ bản, mang lại hiệu quả cao. Đó là: - Củng cố kiến thức lí thuyết Sắt và các Oxit sắt - Phương pháp giải chung dạng bài tập về Sắt và các Oxit sắt - Rèn luyện kĩ năng giải bài tập về sắt và các Oxit sắt qua một số phương pháp khác. Từ hiê ̣u quả của đề tài, bản thân nhâ ̣n thấy sẽ tiếp tục học hỏi, nghiên cứu, tìm tòi vận dụng kinh nghiệm này vào quá trình giảng dạy đại trà và tiếp tục nâng cao, mở rộng thêm đối với các dạng toán khác để bồi dưỡng cho các em đội tuyển học sinh giỏi khóa học tiếp tới, góp phần nâng cao chất lượng dạy học của bộ môn nói riêng và nhà trường nói chung. Mặt khác, bản thân tích cực chia sẻ với đồng nghiệp để nhân rộng ở các trường khác, nhằm nâng cao chất lượng môn Hóa trong toàn huyện. 2. Kiến nghị: 2.1. Đối với Sở GD&ĐT, Bộ GD&ĐT: Trong đề án thay SGK mới, cần tăng thêm số tiết luyện tập, ôn tập để giáo viên có thời gian rèn kĩ năng giải bài tập cho tất cả các đối tượng học sinh. 2.2. Đối với Phòng GD&ĐT: - Chỉ đạo các cụm chuyên môn tăng cường sinh hoạt theo nội dung trao đổi kinh nghiệm về phương pháp giải bài tập, kinh nghiệm bồi dưỡng học sinh giỏi… - Tổ chức học tập trung, mời giáo viên cốt cán có năng lực bồi dưỡng chuyên đề phương pháp giải các dạng bài tập hoá học để các giáo viên có điều kiện giao lưu và học hỏi. 2.3. Đối với nhà trường: - Để cuốn hút và gây hứng thú học môn Hóa cho học sinh, trước tiên nhà trường cần mua bổ sung đầy đủ các loại hóa chất cần thiết, thay thế các thiết bị thí nghiệm mới an toàn để phục vụ cho công tác giảng dạy. - Tranh thủ nguồn kinh phí từ UBND xã, sự đầu tư từ các nhà hảo tâm, lắp đặt, trang bị máy vi tính, máy chiếu tại các phòng học để giáo viên dễ dàng ƯDCNTT trong giảng dạy. Chắc chắn kinh nghiệm của tôi trình bày trên đây còn có những thiếu sót. Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của đồng nghiệp và những người quan tâm đến nội dung này. Tôi xin trân thành cảm ơn! XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thạch Thành, ngày 10 tháng 04 năm 2019 Tôi xin cam đoan đây là SKKN của bản thân, không sao chép nô ̣i dung của người khác. NGƯỜI VIẾT SKKN Trần Thiết Trường. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Sách giáo khoa và sách bài tập hóa học lớp 8, lớp 9 - Nhà xuất bản giáo dục năm 2012 - Tác giả Lê Xuân Trọng 2. Những chuyên đề hay và khó hóa học THCS –Nhà xuất bản giáo dục năm 2008 – Tác giả Hoàng Thành Chung 3. Bài tập trắc nghiệm hóa học 9- Nhà xuất bản giáo dục năm 2006 - Tác giả Lê Xuân Trọng. 4. Chuyên đề bồi dưỡng hóa học 8 – 9. Nhà xuất bản Đà Nẵng năm 2010 – Tác giả Nguyễn Đình Độ. 5. 350 bài tập hóa học chọn lọc - Nhà xuất bản Hà Nội năm 2005 – Tác giả Đào Hữu Vinh 6. Sách đổi mới phương pháp dạy học – Nhà xuất bản Đại học Sư phạm năm 2009 – Tác giả Đặng Thị Oanh 7. Phương pháp giải bài tập hóa học trung học phổ thông – Nhà xuất bản Giáo dục năm 2009– Tác giả Lê Thanh Xuân 8. Những vấn đề chung về đổi mới giáo dục THCS – Bộ GD&ĐT DANH MỤC CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP PHÒNG TRỞ LÊN Họ và tên tác giả: Trần Thiết Trường Chức vụ và đơn vị công tác: Giáo viên trường THCS Thành Trực, Thạch Thành TT Tên đề tài SKKN 1. 2. 3. 4. Dạy bài thực hành thí nghiệm chương I, II, III Hóa học 9 Hình thành kĩ năng lập phương trình Hóa học và tính theo phýõng trình Hóa học cho học sinh lớp 8 Sử dụng hiệu quả các thí nghiệm để nâng cao chất lượng giảng dạy môn Hóa học ở trường Trung học cơ sở Rèn luyện kĩ năng các bài tập tính theo phương trình hóa học cho học sinh lớp 9 Kết quả Năm học Cấp đánh đánh giá đánh giá giá xếp loại xếp loại xếp loại Phòng B 2012 Phòng C 2014 Phòng B 2015 Phòng C 2018