Tài liệu Skkn hướng dẫn học sinh thiết lập và vận dụng công thức tính nhanh bài tập hóa học dạng kim loại phản ứng với dung dịch axit

A. ĐẶT VẤN ĐỀ I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Nước ta đang bước vào giai đoạn công nghiệp hoá, hiện đại hóa với mục tiêu đến năm 2020 Việt Nam sẽ từ một nước nông nghiệp về cơ bản trở thành nước công nghiệp và hội nhập với cộng đồng quốc tế. Nhân tố quyết định thắng lợi của công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá và hội nhập quốc tế là con người, nguồn lực người Việt Nam được phát triển trên cơ sở mặt bằng dân trí cao. Để đáp ứng yêu cầu đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao phục vụ công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá và hội nhập với cộng đồng quốc tế, đòi hỏi chúng ta phải đổi mới, nâng cao chất lượng giáo dục và đào tạo. Nghị quyết Đại hội Đảng X đã chỉ rõ về giáo dục và đào tạo: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục, phát huy tính tích cực, sáng tạo của người học, khắc phục lối truyền thụ một chiều”. Hiện nay, chúng ta đã, đang và sẽ thực hiện đổi mới chương trình giáo dục phổ thông, từ mục tiêu, nội dung, phương pháp đến phương tiện giáo dục và đánh giá chất lượng giáo dục. Một trong những nhiệm vụ trọng tâm của đổi mới chương trình và SGK giáo dục phổ thông là tập trung vào việc đổi mới phương pháp dạy học. Thực hiện dạy học dựa vào hoạt động tích cực, chủ động của học sinh với sự tổ chức và hướng dẫn của giáo viên nhằm phát triển tư duy độc lập, sáng tạo, góp phần hình thành phương pháp và nhu cầu tự học; rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú và trách nhiệm học tập cho học sinh. Ở trường THPT, môn hóa học có vị trí, vai trò rất quan trọng. Nó cung cấp cho học sinh những tri thức khoa học phổ thông, cơ bản về các chất, sự biến đổi các chất, mối liên hệ qua lại giữa công nghệ hóa học, môi trường và con người. Những tri thức này, giúp học sinh có nhận thức khoa học về thế giới vật chất, góp phần phát triển năng lực nhận thức và năng lực hành động, hình thành nhân cách người lao động mới năng động, sáng tạo. Những nghiên cứu về lý luận dạy học môn hoá học cho rằng: Học sinh sau khi được học xong lý thuyết các em phải thấy yên tâm khi vận dụng lý 1 thuyết vào để giải bài tập. Bài tập hoá học có tác dụng rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức, mở sâu kiến thức một cách sinh động, phong phú và qua đó ôn tập lại, hệ thống hoá kiến thức một cách thuận lợi nhất. Ngoài ra, bài tập hoá học còn có tác dụng rèn luyện, phát triển năng lực hành động sáng tạo và khả năng tư duy nhạy bén. Nâng cao hứng thú học tập bộ môn hoá học cũng là một vai trò của các bài tập hoá học. Bài tập hóa học vừa là mục đích, vừa là nội dung phương pháp dạy học có hiệu quả. Bài tập hóa học có nhiều tác dụng lớn như vậy. Nhưng sao học sinh lại rất “sợ” khi phải giải bài tập hoá học như vậy? Một bài tập hoá học thường có rất nhiều cách giải khác nhau để đưa ra kết quả cuối cùng. Nhưng hầu hết các học sinh THPT đều sử dụng phương pháp giải dựa trên phương trình phản ứng đã được cân bằng. Trong các kì thi ĐH, CĐ và tốt nghiệp THPT bộ môn Hóa Học thì hình thức thi trắc nghiệm, số lượng câu hỏi nhiều vì vậy yêu cầu học sinh phải tìm ra kết quả nhanh và chính xác trong thời gian ngắn nhất. Các dạng bài tập rất phong phú và đa dạng, mỗi dạng bài tập thường gắn với phương pháp giải nhanh, từ đó đã có rất nhiều phương pháp giải nhanh bài toán hóa học đã xuất hiện. Tuy nhiên, đối với các phương pháp giải nhanh thì học sinh cần phải tư duy và suy luận rất nhiều, nên thường chỉ có học sinh khá, giỏi mới áp dụng được, còn đối với học sinh yếu và trung bình không tư duy và vận dụng được các phương pháp giải nhanh đó. Như vậy, cần phải có phương pháp giải nhanh toán hóa học đơn giản, dễ hiểu có thể dành cho tất cả các đối tương học sinh. Đây là vấn đề các giáo viên giảng dạy các môn thi theo hình thức trắc nghiệm và nhất là môn hóa học cần phải quan tâm. Xuất phát từ những vấn đề trên trong quá trình giảng dạy bộ môn hóa học tại trường THPT Triệu sơn 2 tôi luôn trăn trở, tìm tòi, vận dụng các phương pháp để nâng cao chất lượng giảng dạy. Vì vậy trong khuôn khổ bài viết này, tôi xin đưa ra một kinh nghiệm nhỏ của bản thân trong giảng dạy là “Hướng dẫn học sinh thiết lập và vận dụng công thức tính nhanh bài tập hóa học dạng kim loại phản ứng với dung dịch axit” . II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2 - Củng cố phương pháp giải bài tập hay. Rèn luyện khả năng tư duy thông minh, tích cực sáng tạo nhằm tạo hứng thú học tập bộ môn hoá học của học sinh THPT. - Nghiên cứu xây dựng và sưu tập một số bài toán hướng dẫn học sinh thiết lập và vận dụng công thức tính nhanh bài tập hóa học dạng kim loại phản ứng với dung dịch axit”. III. NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Nhiệm vụ - Nghiên cứu khả năng sáng tạo của học sinh thông qua việc giải bài tập hoá học. - Sưu tập và xây dựng một số bài toán hoá học dạng kim loại phản ứng với dung dịch axit để rèn luyện trí thông minh cho học sinh THPT. 2. Phương pháp nghiên cứu Đề tài được nghiên cứu bằng phương pháp thực nghiệm trong quá trình dạy học trên lớp và hướng dẫn học sinh làm bài tập ở nhà. Nghiên cứu lí thuyết dựa vào: sách giáo khoa, sách bài tập hóa học phổ thông, các nội dung lí thuyết và bài tập hóa học, định luật bảo toàn elctron, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng làm cơ sở. - Đánh giá hiệu quả phương pháp thông qua phương pháp thống kê so sánh kết quả học tập của các lớp học: Lớp thực nghiệm và lớp đối chứng. - Trao đổi kinh nghiệm, thảo luận với đồng nghiệp trong quá trình nghiên cứu. - Thăm dò ý kiến của học sinh sau khi áp dụng phương pháp. IV. PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đề tài được áp dụng ở các lớp học sinh thuộc Ban tự nhiên và Ban cơ bản của trường THPT Triệu sơn 2 – Thanh Hóa: - Lớp 12B2 ban Tự nhiên năm học 2011- 2012 - Lớp 12C6 ban Cơ bản năm học 2012- 2013. 3 B. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 1. Ý nghĩa, tác dụng của bài tập hóa học đến khả năng sáng tạo của học sinh Bài tập hóa học làm chính xác hoá khái niệm hoá học, củng cố, đào sâu và mở rộng kiến thức một cách sinh động phong phú và hấp dẫn. Khi vận dụng được kiến thức vào giải bài tập thì học sinh mới nắm được kiến thức một cách sâu sắc. Bài tập hóa học có thể hệ thống hoá kiến thức một cách tích cực nhất. Khi ôn tập học sinh sẽ buồn chán nếu chỉ yêu cầu học sinh nhắc lại kiến thức. Thực tế cho thấy học sinh chỉ thích giải bài tập trong giờ ôn tập. Bài tập hóa học ở trường THPT rất đa dạng và phong phú cả nội dung và thể loại. Trong kỳ thi học sinh giỏi, thi đại học, cao đẳng ta thường gặp các bài tập có nội dung kiến thức được nâng cao mở rộng và đào sâu nội dung kiến thức chương trình và SGK. Để giải được những bài tập được nâng cao mở rộng, đào sâu, có tính chất tổng hợp kiến thức đòi hỏi học sinh phải nắm vững, chắc kiến thức trong chương trình hóa học phổ thông, phải được nâng cao, mở rộng, đào sâu kiến thức theo từng nội dung của chương trình. Cùng với việc nâng cao mở rộng và đào sâu kiến thức hóa học, học sinh phải được rèn luyện các năng lực như phát hiện và giải quyết vấn đề; năng lực suy luận; năng lực tổng hợp kiến thức; năng lực tự học, tự đọc, tự tìm tòi; độc lập suy nghĩ và linh hoạt sáng tạo trong học tập. 2. Cơ sở thực tiễn Trong chương trình môn hóa học ở trường phổ thông các dạng bài tập rất phong phú và đa dạng, một trong các dạng phổ biến điển hình là bài toán của kim loại tác dụng với axit. Mỗi dạng bài tập thường gắn với nhiều phương pháp giải khác nhau ngoài cách giải thông thường còn có các cách giải nhanh hơn. Đặc biệt khi vận dụng công thức giải nhanh bài toán hóa học để đến đích sớm nhất và điều này rất có ý nghĩa với học sinh lớp 12 trong hình thức thi trắc nghiệm hiện nay. 4 Nhưng vận dụng nó như thế nào để đạt hiệu quả cao nhất trong quá trình dạy học? Trong quá trình nghiên cứu tôi tìm câu trả lời cho các vấn đề sau: Thứ nhất: Bài tập kim loại tác dụng với dung dịch axit có thể phân thành các dạng bài tập chính nào. Thứ hai: Hướng dẫn học sinh thiết lập công thức tính số mol của kim loại, hoặc số mol sản phẩm khử của axit, công thức tính số mol axit phản ứng, công thức tính khối lượng muối tạo thành của bài toán kim loại tác dụng với dung dịch axit. Thứ ba: Sự vận dụng các công thức tính nhanh của học sinh vào các dạng toán áp dụng, so sánh từ phía học sinh với cách giải thông thường về độ chính xác và thời gian làm bài tập. II. THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ 1. Thực trạng của vấn đề Với việc đổi mới thi theo hình thức trắc nghiệm khách quan môn hóa học thì trong mỗi đề thi số lượng câu hỏi nhiều, các dạng kiến thức khác nhau và lượng kiến thức nhiều. Vì vậy mỗi câu hỏi chỉ giải trong một lượng thời gian ngắn, nếu các em vẫn giải theo cách thông thường ( làm bài tự luận) thì không đủ thời gan. Vì vậy buộc học sinh phải tiếp thu và vận dụng được phương pháp giải nhanh mới đạt kết quả cao. Nhưng do nhiều học sinh không định hướng được phương pháp giải nên kết quả học tập chưa cao, từ đó tạo ra tâm lí “sợ” học hoá học ở nhiều em. Trong quá trình công tác tôi nhận thấy hướng dẫn học sinh thiết lập và vận dụng công thức để giải nhanh bài tập hoá học là một trong những phương pháp dạy học mới thực sự nâng cao kết quả học tập của học sinh. Hiện nay đã có rất nhiều tài liệu viết về việc áp dụng công thức tính nhanh để giải bài tập hoá học. Các giáo viên cũng có nghiên cứu tài liệu và rải rác đưa các công thức tính nhanh cho học sinh vận dụng vào giải bài tập hoá học, nhưng thường không hướng dẫn học sinh tự thiết lập công thức, không đưa ra các công thức tổng quát để áp dụng cho từng dạng bài tập. Do vậy, học sinh có thể áp dụng làm bài tập trên lớp được, nhưng sau một thời gian lại quên hết. Một số học sinh học khá, giỏi biết tự nghiên cứu tài liệu thông qua các bài tập, ví dụ (có lời giải) áp dụng các công thức tính nhanh thì không rõ công thức này lấy từ đâu ra và những công thức đó thì áp dụng cho 5 những dạng bài tập nào? Do đó, các em thường lờ đi các công thức tính nhanh và giải theo các cách giải thông thường. Từ thực trạng trên, tôi luôn trăn trở, băn khoăn là làm thể nào để học sinh biết, hiểu, nhớ, thiết lập và vận dụng được công thức tính nhanh vào giải bài tập hoá học nhằm nâng cao hiệu quả trong dạy học. Trong quá trình giảng dạy tôi đã rút ra được nhiều bài học kinh nghiệm cho mình, giúp học sinh giải quyết nhanh những bài tập kim loại tác dụng với dung dịch axit và tạo sự tự tin cho học sinh trước khi bước vào các kì thi. Tôi đã áp dụng và thấy có những hiệu quả nhất định nên mạnh dạn viết ra đề tài “ Hướng dẫn học sinh thiết lập và vận dụng công thức tính nhanh bài tập hóa học dạng kim loại phản ứng với dung dịch axit”, chia sẻ cùng với quý đồng nghiệp cùng tham khảo và có ý kiến góp ý xây dựng giúp tôi hoàn thiện hơn trong công tác giảng dạy. 2. Kết quả của thưc trạng Từ thực trạng nêu trên trong những năm giảng dạy tôi nhận thấy tỉ lệ học sinh yếu môn Hóa học ở các khối lớp vẫn chiếm từ 3,0 - 8,0 % / năm, chất lượng học sinh khá, giỏi của bộ môn chỉ đạt: 3%-5% /năm như vậy với kết quả nêu trên thì việc áp dụng các phương pháp giải nhanh bài toán hóa học là rất cần thiết trong việc nâng cao chất lượng giảng dạy bộ môn. Thực nghiệm sư phạm đã được thực hiện ở hai lớp 12B2 và 12B4, đều ban tự nhiên – trường THPT Triệu Sơn 2, năm học 2011 – 2012. Lớp 12B2 là lớp thực nghiệm, lớp 12B4 là lớp đối chứng. Sử dụng phương pháp thống kê kết quả, tôi thấy lớp thực nghiệm đã đạt kết quả học tập cao hơn so với lớp đối chứng. Năm học 2012 – 2013, tôi tiếp tục thử nghiệm đề tài trên hai lớp 12C6 và 12C9, đều ban cơ bản – trường THPT Triệu Sơn 2. Lớp 12C6 là lớp thực nghiệm, lớp 12C9 là lớp đối chứng. Học sinh tại hai lớp 12C6 và 12C9 được chọn tham gia nghiên cứu có nhiều điểm tương đồng về khả năng nhận thức, tỉ lệ giới tính, dân tộc. Về thành tích học tập của năm học 2011 – 2012: Cả hai lớp tương đương nhau về điểm số của môn học. III. CÁC GIẢI PHÁP VÀ TỔ CHỨC THỰC HIỆN - Năm 2011 – 2012: Tôi chọn lớp 12B2 là lớp thực nghiệm, lớp 12B4 là lớp đối chứng. Ở lớp thực nghiệm, tôi dạy theo cách hướng dẫn học sinh 6 thiết lập công thức và vận dụng công thức giải nhanh vào giải toán hoá học. Ở lớp đối chứng, tôi dạy học sinh giải bài tập theo cách giải thông thường. Sử dụng kết quả bài kiểm tra 1 tiết đầu học kì 2 môn hóa học làm bài kiểm tra trước tác động. Tôi dùng phương pháp thống kê kết quả và so sánh. Sau khi học xong chương “Đại cương của kim loại’’, tôi tiến hành kiểm tra 1 tiết ở hai lớp tại cùng một thời điểm làm bài kiểm tra sau tác động. - Năm 2012 – 2013: Tôi chọn lớp 12C6 là lớp thực nghiệm và lớp 12C9 là lớp đối chứng. Sử dụng kết quả bài kiểm tra 1 tiết đầu học kì 2 môn hóa học làm bài kiểm tra trước tác động. Kết quả cho thấy điểm trung bình của hai lớp có sự chênh lệch không đáng kể, hai lớp được coi là tương đương. Bảng kiểm chứng để xác định các lớp tương đương Lớp đối chứng 12C9 Lớp thực nghiệm 12C6 Điểm TBC 5.1 4,9 Tôi dùng phương pháp thống kê kết quả và so sánh. Sau khi học xong chương “Đại cương của kim loại’’, tôi tiến hành kiểm tra 1 tiết ở hai lớp tại cùng một thời điểm làm bài kiểm tra sau tác động. Đề kiểm tra do nhóm chuyên môn soạn ra, sau đó cũng dùng phương pháp thống kê kết quả và so sánh. Để đảm bảo tính khách quan thời gian tiến hành thực nghiệm vẫn tuân theo kế hoạch dạy học, thời khoá biểu của nhà trường và PPCT của Bộ GD & ĐT. Cụ thể trong Chương đại cương của kim loại, khi hướng dẫn học sinh làm bài tập về kim loại tác dụng với axit, tại lớp đối chứng, GV dạy HS giải bài theo cách thông thường (lập tỉ lệ số mol → chia trường hợp → viết phương trình phản ứng xảy ra → dựa vào phương trình để tính kết quả); Tại lớp thực nghiệm, giáo viên hướng dẫn học sinh thiết lập và vận dụng công thức tính nhanh dạng bài tập kim loại tác dụng với dung axit (hướng dẫn thiết lập công thức tính nhanh, bài tập ví dụ vận dụng công thức tính nhanh, bài tập học sinh tự giải). 1. Thiết lập các công thức tính toán Từ những cơ sở lý thuyết, sự kết hợp giữa các phương pháp (phương pháp bảo toàn electron; bảo toàn nguyên tố; bảo toàn khối lượng), tôi đã hướng dấn học sinh lớp thực nghiệm tiến hành thiết lập các công thức tính toán cho các dạng axit. a. Dạng 1: Dạng axit chỉ có tính axit 7 KL + Axit → Muối + H2 (Thường gặp: HCl, H2SO4 loãng...) • Tính số mol kim loại phản ứng (hoặc số mol H2 sinh ra) Cho kim loại M hóa trị a vào dung dịch axit ( HCl, H2SO4) thu được n mol khí H2. Dựa vào phương pháp bảo toàn electron ta có: M Ma+ + ae mol nkl .....................................>a.nkl 2 H+ + 2e H2 2.nH2 < .........nH2 mol = > a .n k l = 2 n H 2 (1) Trong đó : a là hóa trị của kim loại nkl là số mol kim loại phản ứng • Tính số mol axit phản ứng Cho kim loại M tác dụng với axit HbA và giải phóng khí H2 Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố ta có: 2 nH2 b HbA naxit......................... > nH 2 => 2 naxit = nA = nH 2 b (2) Trong đó: naxit là số mol axit phản ứng nA là số mol của gốc axit trong muối b là hóa trị của gốc axit • Tính khối lượng muối tạo thành Ta có: mmuoi = mkl + mA Hay : m m u o i = m k l + 2 n H 2 .M b A (3) Trong đó: MA là khối lượng mol của gốc axit Chú ý: Đối với phương pháp này không chỉ giới hạn ở dạng kim loại phản ứng với axit mà có thể mở rộng cho dạng: KL + dung dịch / H2O ----> H2. 8 Cũng sử dụng công thức a.nkl = 2nH2 Hay dạng kim loại phản ưng với halogen: KL + X2 ----> Muối ( X : F; Cl; Br; I) Với cách chứng minh tương tự ta có công thức: a . n k l = 2 n h a lo g e n b. Dạng 2: Axit có tính oxi hóa mạnh (Thường gặp: HNO3 và H2SO4 đặc) Sơ đồ phản ứng 1: KL + HNO3 → Muối nitrat + SP khử X + H2O Trong đó: Sản phẩm khử có thể là: NO2 ; NO; N 2 O; N 2 ; NH 4 Sơ đồ phản ứng 2: KL + H2SO4 → Muối sunfat + SP khử X + H2O + Trong đó: Sản phẩm khử có thể là: SO2 ; S ; H 2 S • Tính số mol kim loại phản ứng ( hoặc số mol sản phẩm khử) Cho kim loại M phản ứng với dung dịch axit (HNO3; H2SO4 đặc nóng) thu được muối và sản phẩm khử X( X có thể là: NO2; NO; N2O; N2; NH4+; SO2; S; H2S). Gọi a hoá trị cao nhất của kim loại M; c là tổng số electron nhận của N+5 hoặc S+6 tạo sản phẩm khử X. Áp dụng định luật bảo toàn e ta có: Ta có: M M+a + a.e nkl.............................................. nkl..............a.nkl +5 +6 X ∑ N /S + c.e. c.nx...............nX => a . n k l = c . n X (5) Trong đó: nX số mol của sản phẩm khử • Tính số mol gốc axit trong muối M + HbA ----> MbAa + X(sản phẩm khử) + H2O Gọi b là hóa trị của gốc axit HbA => muối tạo thành có dạng: MbAa ta có: MbAa b.Ma+ + a.Abnkl.................nA 9 ⇒ nA = a.nkl c = nX b b nA = Vậy : c nX b (6) Trong đó: nA số mol gốc axit trong muối • Tính số mol axit phản ứng Ta có: Số mol axit phản ứng = số mol gốc axit trong muối + tổng số mol nguyên tố phi kim trong sản phẩm khử TH: X chứa một nguyên tố phi kim ( X có thể là: NO2; NO; SO2; S; H2S). naxitpu = c c+b nX + nX = nX b b n a x itp u = Vậy : c+b nX b (7) TH: X chứa hai nguyên tố phi kim ( X có thể là: N2; N2O). Tương tự ta có: n axitpu = c + 2b nX b (7’) 2. Hệ thống bài tập hóa học và ứng dụng phương pháp a. Dạng 1: Dạng axit chỉ có tính axit Ví dụ 1. Hoà tan hoàn toàn 0,855gam hỗn hợp bột Al và Mg vào dung dịch HCl thu được 1,68 lít H2 (đkc). Phần % khối lượng của Al trong hỗn hợp là Giải: • Ở lớp đối chứng giáo viên dạy theo cách giải thông thường Đặt số mol Al là x mol, Mg là ymol. Pư: 2Al + 6HCl  → 2AlCl3 + 3H2 Mg + 2HCl  → MgCl2 + H2 Ta có: n H = 0,075 mol => 1,5x + y = 0,075 (1) 2 Khối lượng hỗn hợp: 27x + 24y = 0,855 (2) 10 Từ (1) và (2) => x = 0,005 mol; y = 0,03 mol 0,005.27 %Al = 100% = 15,79% => 0,855 • Ở lớp thực nghiệm GV dạy vận dụng công thức giải nhanh. Đặt số mol Al là x mol, Mg là ymol. Ta có: nH2 = 0,075 mol => a.nkl = 2nH2 ⇔ 3.x + 2.y = 0,075 (1) Dựa vào khối lượng hỗn hợp : 27.x + 24.y = 0,855 (2) Từ (1) và (2) => x = 0,005 mol; y = 0,03 mol 0,005.27 %Al = 100% = 15,79% => 0,855 Ví dụ 2. Cho 11,9 gam hỗn hợp gồm Zn, Al tan hoàn toàn trong dung dịch H2SO4 loãng dư thấy có 8,96 lit khí (đkc) thoát ra. Khối lượng hỗn hợp muối sunfat khan thu được là: Giải: • Ở lớp đối chứng giáo viên dạy theo cách giải thông thường Đặt số mol Al là x mol, Zn là ymol. Pư: 2Al + 3H2SO4  → Al2(SO4)3 + 3H2 Zn + H2SO4  → ZnSO4 + H2 Ta có: n H = 0,4 mol => 1,5x + y = 0,4 (1) 2 Khối lượng hỗn hợp: 27x + 65y = 11,9 Từ (1) và (2) => x = 0,2 mol; y = 0,1 mol => nAl 2 (SO 4 ) 3 = 0,1 mol; n ZnSO 4 = 0,1 mol (2) mmuoi = 0,1x342 + 0,1x 161 = 50,3 gam • Ở lớp thực nghiệm GV dạy vận dụng công thức giải nhanh. nH2 = 0,4 mol Ta dùng công thức tính khối lượng muối : 2 2 mmuoi = mkl + nH2 .M A = 11,9 + .0,4.96 = 50,3( gam) b 2 Ví dụ 3. Cho 1,67 gam hỗn hợp gồm hai kim loại ở 2 chu kỳ liên tiếp thuộc nhóm IIA tác dụng hết với dung dịch HCl (dư), thoát ra 0,672 lít khí H2 (ở đktc). Hai kim loại đó là (Mg= 24, Ca= 40, Sr= 87, Ba = 137) Giải: 11 • Ở lớp đối chứng giáo viên dạy theo cách giải thông thường Đặt công thức TB của hai kim loại là M Pư: M + 2HCl  → M Cl2 + H2 Ta có: n H = 0,3 mol => n M = 0,2 mol 2 => M = 1,67 =55,67. đk MA < M MA =40 (Ca); MB=87 (Sr) • Ở lớp thực nghiệm GV dạy vận dụng công thức giải nhanh. Ta có: n H = 0,3 mol 2 Ta dùng công thức : => M = a.nkl = 2nH2 => nhhkl = 0,03 mol 1,67 =55,67. đk MA < M MA =40 (Ca); MB=87 (Sr) Nhận xét: Với 2 cách giải trên trong 3 ví dụ đều đưa đến một kết quả cuối cùng, nhưng cách giải áp dụng công thức tính nhanh đơn giản và cho kết quả trong thời gian ngắn hơn. Do đó, HS thấy từ một bài toán phức tạp trở nên đơn giản tạo được hứng thú học tập cho tất cả các đối tượng học sinh. Ví dụ 4. .Cho 0,69 gam một kim loại kiềm tác dụng với nước (dư) thu được 0,336 lít khí hiđro (ở đktc). Kim loại kiềm là Giải: Áp dụng công thức tính nhanh có thể tính nhanh bài toán như sau: nH 2 = 0,015 Ta dùng công thức : a.nkl = 2nH 2 => 1.nkl = 2. nH 2 => nkl = 2.0,015 =0,03 mol => M = 0.69/0,03 = 23 (Na) Ví dụ 5. Cho 5,4 gam Al tác dụng hết với dung dịch H2SO4 loãng thấy có V lít khí (đktc) bay ra. Giá trị của V là Giải: Áp dụng công thức tính nhanh có thể giải nhanh bài toán như sau: Ta dùng công thức : a .n kl = 2 n H 2 nAl = 0,2 mol => 3.0,2 = 2. nH 2 => nH 2 = 0,3 mol => V = 0,3.22,4 = 6,72 lit 12 b. Dạng 2: Dạng axit có tính oxi hóa mạnh ( HNO3 ; H2SO4 đậm đặc) Ví dụ 1. Cho 19,2 gam kim loại (M) tan hoàn toàn trong dung dịch HNO3 loãng thì thu được 4,48 lít khí NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất). Kim loại (M) là: Giải: • Ở lớp đối chứng giáo viên dạy theo cách giải thông thường → 3M(NO3)a + aNO +2aH2O Pư: 3 M +4a HNO3  Ta có: nNO = 0,2 mol => M = => nM = 0 .6 mol a 19,2 .a = 3 2 .a 0,6 => a = 2, M = 64 , M là Cu • Ở lớp thực nghiệm GV dạy vận dụng công thức giải nhanh. Ta dùng công thức : a.nlk = c.nX nNO = 0,2 mol ⇔ a. nkl = 3. 0,2 => nkl = 0,6/a mol 19,2 .a = 3 2 .a => M = 0,6 => a = 2, M = 64 , M là Cu Ví dụ 2. Cho 12,9 gam hỗn hợp Zn và Mg phản ứng với dung dịch hỗn hợp hai axit HNO3 và H2SO4 (đặc nóng) thu được 0,1 mol mỗi khí SO2, NO, NO2. Biết rằng không có phản ứng tạo muối NH4NO3. Cô cạn dung dịch sau phản ứng, thu được lượng muối khan là: Giải: • Ở lớp đối chứng giáo viên dạy theo cách giải thông thường Pư: 3 Mg +8 HNO3  → 3Mg(NO3)2 + 2NO +4H2O (1) 3 Zn +8 HNO3  → 3Zn(NO3)2 + 2NO +4H2O (2) Mg +4HNO3  → Mg(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O (3) Zn +4 HNO3  → Zn(NO3)2 + 2NO2 +2H2O (4) Mg +2 H2SO4  → MgSO4 + SO2 +2H2O (5) Zn +2 H2SO4  → ZnSO4 + SO2 +2H2O (6) Đặt số mol của Mg, Zn trong pư 1, 2, 3, 4,5 6 lần lượt là x, y, z, t, a, b . Ta có các pt: (2/3)x + (2/3)y = nNO =0,1 => x+ y = 0,15 (1) 2z+ 2t = nNO 2 =0,1 => z + t = 0,05 (2) a + b = nSO 2 =0,1 24( x+z+ a) + 65(y+ t + b) = 12,9 (3) (4) 13 Khối lượng của muối: mmuoi = mMg(NO 3 ) 2 + mMgSO 4 + mZn(NO 3 ) 2 + mZnSO 4 = 24( x+z+ a) + 65(y+ t + b) + 124(x+y +z+t) + 96 ( a+b) = 47,3 gam • Ở lớp thực nghiệm GV dạy vận dụng công thức tính nhanh. Ta có sơ đồ: Ta có: mmuối = mKL + mgốc axit trong muối Với số mol gốc axit trong muối: n ⇒ A = c nX b m muoi = m KL + m goc . axit / muoi = m KL + 62( c1 n X 1 + c 2 n X 2 ) + 96 c3 nX3 2 m m u o i = 1 2, 9 + (3 × 0,1 + 1 × 0,1)6 2 + 1 × 0,1 × 9 6 = 4 7 , 3( g a m ) Ví dụ 3. Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp A gồm Fe, Al, Cu trong 100 ml dung dịch HNO3 (vừa đủ), thu được 0,015 mol NO, 0,005 mol N2O và dung dịch D. Tính nồng độ mol/lít của dung dịch HNO3. Giải: • Ở lớp đối chứng giáo viên dạy theo cách giải thông thường → Al(NO3)3 + NO +2H2O (1) Pư: Al +4 HNO3  → Fe(NO3)3 + NO +2H2O (2) Fe+4 HNO3  3Cu +8HNO3  → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O (3) → 8Al(NO3)3 + 3N2O +15H2O (4) 8Al +30 HNO3  → 8Fe(NO3)3 + 3N2O +15H2O (5) 8Fe+30 HNO3  4Cu +10HNO3  → 4Cu(NO3)2 + N2O + 5H2O (6) Đặt số mol của khí NO, N2O trong pư 1, 2, 3, 4,5 6 lần lượt là x, y,z,a, b, c . Ta có các pt: x+ y + z =nNO = 0,015 (1) a + b+ c = nN 2 O =0,005 (2) Theo ptpư ta có: nHNO 3 = 4( x+y+z) + 10( a+b+c) = 0,11 mol C H NO3 = n H NO3 V ddH NO 3 = 0,11 = 1,1( m ol / lit ) 0,1 • Ở lớp thực nghiệm GV dạy vận dụng công thức giải nhanh. Ta áp dụng công thức: n a x i t p u = c + b n b X 14 n axitpu = c + 2b nX b c1 + b c + b .n N O + 2 . 2 n N 2O b b 3 + 1 4 + 1 ⇒ n HNO3 = .0 , 0 1 5 + 2 . 0 , 0 0 5 = 0 ,1 1m o l 1 1 n H N O3 0,1 1 C H N O3 = = = 1,1( m o l / lit ) V d d H N O3 0,1 n HNO3 = Nhận xét: Với 2 cách giải trên trong 3 ví dụ đều đưa đến một kết quả cuối cùng, nhưng cách giải áp dụng công thức tính nhanh đơn giản (không cần viết phương trình và cân bằng phản ứng) cho kết quả trong thời gian ngắn hơn. Do đó, HS thấy từ một bài toán phức tạp trở nên đơn giản tạo được hứng thú học tập cho tất cả các đối tượng học sinh. Ví dụ 4. Chia m (gam) Al thành 2 phần bằng nhau.Phần 1 tác dụng với dung dịch NaOH dư thu x mol H2. Phần 2 tác dụng với dung dịch HNO3dư thu được y mol N2O. Quan hệ giữa x và y là: Giải: Phần 1: ta có a.nkl = 2.nH2= 2. x Phần 2: ta có a.nkl = c.nx = 8.y => do cung khối lượng của 1 kim loại hóa trị không đổi nên: 2.x = 8.y => x = 4y Ví dụ 5. : Hoà tan m gam Al vào dung dịch HNO3 rất loãng chỉ thu được hỗn hợp khí gồm 0,015 mol N2O và 0,01 mol NO. Giá trị của m là Giải: Ta dùng công thức : a.nlk = c.nX ⇔ 3.nAl = 8.0,015 + 3.0,01 => nAl = 0,05 mol => mAl = 0,05 .27 = 1,35 gam 3. Bài tập vận dụng Câu 1. Cho 10 gam hỗn hợp các kim loại Mg và Cu tác dụng hết với dung dịch HCl loãng dư thu được 4,48 lit H2(đkc). Thành phần % của Mg trong hỗn hợp là: A. 50%. B. 48%. C. 20%. D. 40%. 15 Câu 2. Một hỗn hợp gồm 13 gam kẽm và 5,6 gam sắt tác dụng với dung dịch axit sunfuric loãng dư. Thể tích khí hidro (đktc) được giải phóng sau phản ứng là. A. 2,24 lit. B. 4,48 lit. C. 6,72 lit. D. 67,2 lit. Câu 3. Cho 4,05 gam Al tan hết trong dung dịch HNO3 thu V lít N2O (đkc) duy nhất. Giá trị V là A. 2,52 lít. B. 3,36 lít. C. 4,48 lít. D. 1,26 lít. Câu 4. Hỗn hợp X gồm Fe và Cu, trong đó Cu chiếm 43,24% khối lượng. Cho 14,8 gam X tác dụng hết với dung dịch HCl thấy có V lít khí (đktc) bay ra. Giá trị của V là A. 1,12 lít. B. 3,36 lít. C. 2,24 lít. D. 4,48 lít. Câu 5. Hoà tan 6,4 gam Cu bằng axit H2SO4 đặc, nóng (dư), sinh ra V lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Giá trị của V là A. 4,48. B. 6,72. C. 3,36. D. 2,24. Câu 6. Hoà tan m gam Al bằng dung dịch HCl (dư), thu được 3,36 lít H2 (ở đktc). Giá trị của m là A. 4,05. B. 2,70. C. 5,40. D. 1,35. Câu 7. Hoà tan 5,6 gam Fe bằng dung dịch HNO3 loãng (dư), sinh ra V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Giá trị của V là A. 6,72. B. 4,48. C. 2,24. D. 3,36. Câu 8. Cho 10 gam hỗn hợp gồm Fe và Cu tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng (dư). Sau phản ứng thu được 2,24 lít khí hiđro (đktc), dung dịch X và m gam chất rắn không tan. Giá trị của m là (Cho H = 1, Fe = 56, Cu = 64) A. 6,4 gam. B. 3,4 gam. C. 5,6 gam. D. 4,4 gam. Câu 9. Cho 20 gam hỗn hợp bột Mg và Fe tác dụng hết với dung dịch HCl thấy có 1 gam khí H2 bay ra. Lượng muối clorua tạo ra trong dung dịch là bao nhiêu gam ? A. 40,5g. B. 45,5g. C. 55,5g. D. 60,5g. Câu 10. Cho m gam hỗn hợp X gồm Al, Cu vào dung dịch HCl (dư), sau khi kết thúc phản ứng sinh ra 3,36 lít khí (ở đktc). Nếu cho m gam hỗn hợp X trên vào một lượng dư axit nitric (đặc, nguội), sau khi kết thúc phản ứng sinh ra 6,72 lít khí NO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Giá trị của m là A. 15,6. B. 10,5. C. 11,5. D. 12,3. 16 Câu 11. Hoà tan hoàn toàn 7,8 gam hỗn hợp gồm Mg, Al trong dung dịch HCl dư thấy tạo ra 8,96 lít khí H2 (đkc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được m gam muối khan. Giá trị của m là A. 18,1 gam. B. 36,2 gam. C. 54,3 gam. D. 63,2 gam. Câu 12. Cho m gam Fe vào dung dịch HNO3 lấy dư ta thu được 8,96 lit(đkc) hỗn hợp khí X gồm 2 khí NO và NO2 có tỉ khối hơi hỗn hợp X so với oxi bằng 1,3125. Giá trị của m là A. 0,56 gam. B. 1,12 gam. C. 11,2 gam. D. 5,6 gam. Câu 13. Cho 60 gam hỗn hợp Cu và CuO tan hết trong dung dịch HNO3 loãng dư thu được 13,44 lit khí NO (đkc, sản phẩm khử duy nhất). Phần % về khối lượng của Cu trong hỗn hợp là: A. 69%. B. 96%. C. 44% D. 56%. Câu 14. Cho 8,3 gam hỗn hợp Al và Fe tác dụng với dung dịch HNO3 loãng dư thì thu được 45,5 gam muối nitrat khan. Thể tích khí NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất) thoát ra là: A. 4,48 lít. B. 6,72 lít. C. 2,24 lít. D. 3,36 lít. Câu 15. Cho 1,86 gam hỗn hợp Al và Mg tác dụng với dung dịch HNO3 loãng dư thì thu được 560 ml lít khí N2O (đktc, sản phẩm khử duy nhất) bay ra. Khối lượng (gam) muối nitrat tạo ra trong dung dịch là: A. 40,5 B. 14,62 C. 24,16 . D. 14,26 Đáp án Câu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 B C D B D B C D C D B C B A D IV. KIỂM NGHIỆM 1. Năm học 2011 – 2012 Kết quả thống kê điểm kiểm tại 2 lớp 12B2(lớp thực nghiệm) và 12B4 (lớp đối chứng), hai lớp đều thuộc ban tự nhiên cho kết quả như sau: Thống kê điểm kiểm tra trước tác động với ban học tự nhiên Lớp 0→<3 3→<5 5→<7 7→<9 9 → 10 ĐTB SL % SL % SL % SL % SL % 12B2 46 0 0% 5 10,9% 27 58,7% 12 26,1% 2 4,3% 5,54 12B4 48 0 0% 8 16,7% 26 54,2% 12 25,0% 2 4,1% 5,68 Sĩ số 17 Độ chênh lệch kết quả ở 2 lớp không cao, độ chênh lệch điểm trung bình trước tác động là 5,68 – 5,54 = 0,14. Kết quả thu được của hai lớp gần như tương đương. Nhưng kết quả cao hơn nghiêng về phía lớp đối chứng. Lớp Sĩ số 12B2 46 12B4 48 Thống kê điểm kiểm tra sau tác động với ban học tự nhiên 0→<3 3→<5 5→<7 7→<9 9 → 10 ĐTB SL % SL % SL % SL % SL % 0% 16 34,8% 25 54,3% 5 10,9% 7,8 0 0% 0 0 0% 5 10,4% 28 58,3% 13 27,1% 2 4,2% 6,4 Bài kiểm tra sau tác động của 2 lớp 12B2 và 12B4: Điểm trung bình chênh lệch nhau nhiều, độ chênh lệch là 7,8 – 6,4 = 1,4. Kết quả cao nghiêng về phía lớp thực nghiệm. Như vậy, việc dạy hướng dẫn học sinh thiết lập và áp dụng công thức tính nhanh nâng cao chất lượng dạy học đối với HS lớp thực nghiệm 12B2. 2. Năm học 2012 – 2013: Sử dụng kết quả bài kiểm tra một tiết đầu học kì II môn Hóa học làm bài kiểm tra trước tác động. So sánh kết quả thống kê điểm kiểm tại 2 lớp 12C6 (lớp thực nghiệm) và 12C9 (lớp đối chứng), hai lớp đều thuộc ban cơ bản cho kết quả như sau: Thống kê điểm kiểm tra trước tác động với ban học cơ bản Lớp 0→<3 3→<5 5→<7 7→<9 9 → 10 ĐTB SL % SL % SL % SL % SL % 12C6 49 2 4,1% 8 16,3% 31 63,3% 7 14,3% 1 2,0% 4,9 12C9 47 1 2,1% 6 12,8% 32 68,1% 8 17,0% 2 4,1% 5,1 Sĩ số Độ chênh lệch kết quả ở 2 lớp không cao, độ chênh lệch điểm trung bình trước tác động là 5,1 – 4,9 = 0,2. Kết quả thu được của hai lớp gần như tương đương. Nhưng kết quả cao hơn nghiêng về phía lớp đối chứng 12C9. Lớp Sĩ số 12C6 12C9 49 47 Thống kê điểm kiểm tra sau tác động với ban học cơ bản 0→<3 3→<5 5→<7 7→<9 9 → 10 ĐTB SL % SL % SL % SL % SL % 0 0% 4 8,2% 32 65,3% 11 22,4% 2 4,1% 6,6 0 0% 5 10,6% 33 70,2% 7 15,0% 2 4,2% 5,5 18 Bài kiểm tra sau tác động của 2 lớp 12C6 và 12C9: Điểm trung bình chênh lệch nhau nhiều, độ chênh lệch là 6,6 – 5,5 = 1,1. Kết quả cao nghiêng về phía lớp thực nghiệm. Như vậy, việc dạy hướng dẫn học sinh thiết lập và áp dụng công thức tính nhanh nâng cao chất lượng dạy học đối với HS lớp thực nghiệm 12C6. Tại một thời điểm, bài kiểm tra sau tác động (kiểm tra 1 tiết) ở hai lớp thực nghiệm và đối chứng kết quả đều nghiêng về lớp thực nghiệm ở cả năm học 2011-2012 áp dụng cho ban tự nhiên và năm học 2012 – 2013 áp dụng cho ban học cơ bản. Kết quả trên đã chứng minh: Hai lớp trước tác động là tương đương. Sau tác động kiểm chứng chênh lệch điểm trung bình cho thấy: sự chênh lệch giữa điểm trung bình lớp thực nghiệm và lớp đối chứng rất có ý nghĩa, tức là chênh lệch kết quả điểm trung bình lớp thực nghiệm cao hơn điểm trung bình lớp đối chứng là không ngẫu nhiên mà do kết quả của tác động, nghiêng về lớp thực nghiệm. Như vậy đề tài “ Hướng dẫn học sinh thiết lập và vận dụng công thức tính nhanh bài tập hóa học dạng kim loại phản ứng vơi dung dịch axit” kết quả bước đầu thu được cho thấy tính hiệu quả trong quá trình giảng dạy. 19 C. KẾT LUẬN I. KẾT LUẬN Trong quá trình giảng dạy, tôi nhận thấy hướng dẫn học sinh thiết lập và vận dụng công thức tinh nhanh đã nâng cao được chất lượng dạy học, tạo hứng thú học tập cho học sinh, pháp huy được tính tích cực chủ động của học sinh đồng thời tăng cường và rèn luyện khả năng tư duy cho học sinh. Đặc biệt khi vận dụng công thức tính nhanh học sinh tìm được kết quả nhanh và chính xác trong thời gian ngắn, rất phù hợp với hình thức thi trắc nghiệm khách quan. Mặt khác, việc thiết lập và vận dụng công thức giải nhanh áp dụng được cho rất nhiều dạng bài tập khác nhau, cho nhiều đối tượng học sinh khác nhau (Giỏi, Khá, TB và yếu), giúp các em hiểu, vận dụng và khắc sâu được những kiến thức đã học, yêu thích môn học. II. KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT Qua thực tế giảng dạy và đúc rút kinh nghiệm bước đầu, tôi có một vài kiến nghị và đề xuất với các cấp quản lí giáo dục nói chung và BGH Trường THPT Triệu Sơn 2 nói riêng như sau: - Triển khai tạo điều kiện cho giáo viên trong tổ thường xuyên được trao đổi, rút kinh nghiệm trong quá trình dạy học. - Giúp đỡ, tạo điều kiện cho các giáo viên khi áp dụng, thử nghiệm các PPDH mới bằng nhiều hình thức. - Tôi rất mong muốn được nhà trường và các cấp quản lí giáo dục quan tâm, giúp đỡ, tạo điều kiện để tôi có thể mở rộng nghiên cứu, áp dụng, thử nghiệm kinh nghiệm này cho các lớp học khác, khoá học khác, cũng như các bài khác trong chương trình hóa học phổ thông, góp phần cùng toàn trường, toàn ngành và toàn xã hội nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy học. XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG Thanh Hóa, ngày 20 tháng 5 năm 2013 ĐƠN VỊ Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết, không sao chép nội dung của người khác. Người viết SKKN Lê Đình Lâm 20