Tài liệu Skkn sử dụng hệ thống bài tập có nhiều cách giải nhằm rèn luyện tư duy cho học sinh trong dạy học hóa học vô cơ lớp 11 nâng cao trường thpt

Nguyễn Văn Duy - THPT tiên Lữ: Sử dụng hệ thống bài tập có nhiều cách giải nhằm rèn luyện tư duy cho học sinh trong dạy học hóa học vô cơ lớp 11 nâng cao trường THPT PHẦN I: MỞ ĐẦU I. Lý do chọn đề tài Trong dạy học hóa học, có nhiều biện pháp và phương pháp để nâng cao chất lượng dạy học và phát triển năng lực nhận thức của học sinh. Thực tế cho thấy, giải bài tập hóa học không chỉ có tác dụng ôn tập, củng cố kiến thức đã học mà còn có tác dụng để phát triển kiến thức, phát triển năng lực tư duy và rèn trí thông minh cho học sinh. Giải một bài toán hóa học bằng nhiều cách dưới các góc độ khác nhau có khả năng rèn tư duy cho học sinh gấp nhiều lần so với giải bài toán bằng một cách dù cách đó là ngắn gọn nhất, giúp cho học sinh có khả năng nhìn nhận vấn đề theo nhiều hướng khác nhau, phát triển tư duy logic, sử dụng thành thạo và tận dụng tối đa các kiến thức đã học. Để phát triển tư duy và rèn trí thông minh cho học sinh thì việc tìm ra đáp số của bài toán hóa học là chưa đủ mà giáo viên cần phải khuyến khích học sinh tìm nhiều cách giải cho một bài tập, chọn cách giải hay nhất và ngắn gọn nhất. Khi nói lên được ý hay, với phương pháp tối ưu sẽ tạo cho học sinh niềm vui, sự hưng phấn, kích thích học sinh tư duy, nỗ lực suy nghĩ để tìm ra cách giải hay hơn thế nữa. Vì vậy tôi chọn đề tài : "Sử dụng hệ thống bài tập có nhiều cách giải nhằm rèn luyện tư duy cho học sinh trong dạy học hóa học vô cơ lớp 11 nâng cao trường THPT" Hy vọng đề tài này sẽ góp phần nâng cao chất lượng dạy học hóa học ở trường THPT. II. Mục đích nghiên cứu - Rèn luyện tư duy đa hướng cho học sinh lớp 11 trường Trung học phổ thông qua hệ thống bài tập hóa học có nhiều cách giải. - Nâng cao hiệu quả dạy học hóa học 11 nâng cao trường THPT và bồi dưỡng học sinh giỏi. III. Khách thể và đối tượng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu : Quá trình dạy học hóa học ở trường THPT. 1 - Đối tượng nghiên cứu : Hệ thống bài tập hóa học có nhiều cách giải ở lớp 11 nâng cao trường THPT. V. Phạm vi nghiên cứu - Chương trình hóa học THPT : chương trình hóa học vô cơ lớp 11 VI. Phương tiện và phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu, tham khảo các tài liệu có liên quan - Tổng hợp, phân tích, đề xuất phương pháp giải - Đưa ra các dạng bài tập tiêu biểu để minh họa sau đó có bài tập tương tự VII. Kế hoạch thực hiện đề tài: Nghiên cứu thực trạng của học sinh sau khi học hoá 10 và kiểm tra chất lượng để căn cứ vào đó lập kế hoạch xây dựng đề tài từ tháng tháng 11 năm 2011 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DD: ĐKTC: ĐLBTNT: PTHH: THPT: Dung dịch Điều kiện tiêu chuẩn Định luật bảo toàn nguyên tố Phương trình hóa học Trung học phổ thông 2 PHẦN II . NỘI DUNG I.CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP HOÁ HỌC 1. Phương pháp bảo toàn số mol electron a/ Nội dung: “Trong phản ứng oxi hóa – khử, số mol electron mà chất khử cho bằng số mol electron mà chất oxi hóa nhận”. b/ Phạm vi áp dụng: Phương pháp bảo toàn eletctron cho phép giải rất nhanh nhiều bài toán trong đó có nhiều chất oxi hóa và chất khử tham gia vì theo phương pháp này không cần viết các PTHH và dĩ nhiên không cần cân bằng các PTHH. c/ Các bước giải: - Xác định chất khử và chất oxi hóa ở giai đoạn đầu và giai đoạn cuối (bỏ qua các giai đoạn trung gian). - Viết các quá trình khử và quá trình oxi hóa (có thể theo phương pháp electron hoặc ion – electron). - Áp dụng định luật bảo toàn electron. d/ Chú ý: Điều quan trọng nhất là nhận định đúng trạng thái đầu và trạng thái cuối cùng của các chất oxi hóa và chất khử, không cần tới các phương trình hóa học cũng như các sản phẩm trung gian. 2. Phương pháp bảo toàn khối lượng a/ Nội dung: “Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các sản phẩm” Xét phản ứng: A+BC+D Luôn có: m A  mB  mC  mD b/ Đánh giá phương pháp bảo toàn khối lượng - Phương pháp bảo toàn khối lượng cho phép giải nhanh được nhiều bài khi biết quan hệ về khối lượng của các chất trước và sau phản ứng. 3 - Đặc biệt, khi chưa rõ phản ứng xảy ra là hoàn toàn hay không hoàn toàn thì việc sử dụng phương pháp này càng đơn giản hóa bài toán. - Phương pháp bảo toàn khối lượng thường được sử dụng trong các bài toán hỗn hợp nhiều chất. c/ Các bước giải: - Lập sơ đồ biến đổi các chất trước và sau quá trình phản ứng. - Từ giả thiết của bài toán tìm  m trước và  m sau (không cần biết là phản ứng hoàn toàn hay không hoàn toàn). - Vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng để lập phương trình toán học, kết hợp với các dữ kiện khác để lập được hệ phương trình. - Giải hệ phương trình. d/ Chú ý: Điều quan trọng nhất khi áp dụng phương pháp này là phải xác định đúng khối lượng chất tham gia phản ứng và tạo thành (lưu ý đến các chất kết tủa, bay hơi và khối lượng dung dịch). 3. Phương pháp bảo toàn nguyên tố a/ Nội dung: Căn cứ vào định luật bảo toàn nguyên tố: “Trong các phản ứng hóa học thông thường, các nguyên tố luôn được bảo toàn”. Như vậy: “Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố X bất kì trước và sau phản ứng luôn bằng nhau”. b/ Các bước giải - Viết sơ đồ các biến đổi - Rút ra mối liên hệ về số mol của các nguyên tố cần xác định theo yêu cầu của đề bài trên cơ sở định luật bảo toàn nguyên tố. c/ Chú ý: - Điểm mấu chốt của phương pháp là phải xác định được đúng các hợp phần có chứa nguyên tố X ở trước và sau phản ứng. Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố với X để rút ra mối liên hệ giữa các hợp phần. 4 - Hạn chế viết PTHH mà thay vào đó nên viết sơ đồ phản ứng biểu diễn các biến đổi cơ bản của các nguyên tố quan tâm. 4. Phương pháp tăng giảm khối lượng a/ Nội dung: “Dựa vào sự tăng giảm khối lượng khi chuyển từ chất này sang chất khác để xác định khối lượng một hỗn hợp hay một chất” b/ Đánh giá phương pháp tăng giảm khối lượng - Phương pháp tăng giảm khối lượng cho phép giải nhanh được nhiều bài toán khi biết quan hệ về khối lượng và tỉ lệ mol của các chất trước và sau phản ứng. - Đặc biệt, khi chưa biết rõ phản ứng xảy ra hoàn toàn hay không hoàn toàn thì việc sử dụng phương pháp này càng giúp đơn giản hóa bài toán. - Các bài toán giải theo phương pháp tăng giảm khối lượng đều có thể giải được theo phương pháp bảo toàn khối lượng. Vì vậy có thể nói phương pháp tăng giảm khối lượng và bảo toàn khối lượng là anh em sinh đôi. Tuy nhiên tùy từng bài tập mà sử dụng phương pháp nào sẽ hiệu quả hơn. - Phương pháp tăng giảm khối lượng thường được sử dụng trong các bài toán hỗn hợp nhiều chất. c/ Các bước giải: - Xác định mối quan hệ tỷ lệ mol giữa chất cần tìm và chất đã biết. - Lập sơ đồ chuyển hóa của 2 chất này. - Xem xét sự tăng hoặc giảm của M và m theo phản ứng và theo dữ kiện đề bài. - Lập phương trình toán học để giải. 5. Phương pháp bảo toàn điện tích a/ Nội dung: - Trong dd luôn trung hòa về điện nên một dd tồn tại đồng thời các các cation và anion thì tổng số điện tích dương bằng tổng số điện tích âm hay tổng số mol điện tích dương bằng tổng số mol điện tích âm. - Ví dụ: Dung dịch X có chứa a mol Na+, b mol Mg2+, c mol HCO3-, d mol SO42- thì: a.1 + b.2 = c.1 + d.2 5 b/ Phạm vi áp dụng Định luật bảo toàn điện tích thường áp dụng cho các bài toán về chất điện li để: - Tìm số mol, nồng độ các ion hoặc pH của dd. - Xét xem sự tồn tại hay không tồn tại của một dd. c/ Các bước giải - Xác định tổng số mol điện tích dương và tổng số mol điện tích âm. - Áp đụng định luật bảo toàn điện tích. - Xét các tương tác có thể xảy ra trong dd (nếu tạo được kết tủa, chất khí, chất điện li yếu). - Đối với quá trình oxi hóa – khử phải nhận định đúng sự tồn tại của ion sau phản ứng. 6. Phương pháp trung bình a/ Nội dung: Đối với một hỗn hợp bất kì ta luôn có thể biểu diễn chúng qua một đại lượng tương đương, thay thế cho cả hỗn hợp, là đại lượng trung bình (như khối lượng mol trung bình, số nguyên tử trung bình, số nhóm chức trung bình….), được biểu diễn qua biểu thức: n  X .n i X  i i 1 n n i i Trong đó: - Xi là đại lượng đang xét của chất thứ i trong hỗn hợp - ni là số mol của chất thứ i trong hỗn hợp Ví dụ: Công thức khố i lươ ̣ng mol phân tử trung bình hỗn hơ ̣p ( ) là khố i lươ ̣ng trung bı̀nh của mô ̣t mol hỗn hơ ̣p.  không phải hằ ng số mà có giá tri ̣phu ̣ thuô ̣c vào thành phầ n về lươṇ g các chấ t trong hỗn hơ ̣p: M  tæng khèi l­îng hçn hîp (tÝnh theo gam) tæng sè mol c¸c chÊt trong hçn hîp M n  M 2 n 2  M 3 n 3  ...  M i n i M 1 1  n1  n 2  n 3  ...  ni . Nế u hỗn hơp̣ là chất khı́ thì có thể tı́nh theo công thức: 6 V1M1 + V2 M2 + V3 M3 V1 + V2 + V3 M hh   luôn nằ m trong khoảng khố i lươ ̣ng mol phân tử của các chấ t thành phầ n nhỏ nhấ t và lớn nhất: Mmin < < Mmax  Biể u thức tı́nh nguyên tử Cacbon trung bı̀nh: Với các công thức: C x H yO z ; n1 mol C x  H yO z ; n 2 mol ta có: - Nguyên tử cacbon trung bình: x x1n1  x 2 n 2  ... n1  n 2  ... - Nguyên tử hiđro trung bình: y y1n1  y 2 n 2  ... n1  n 2  ... Một hỗn hợp gồm nhiề u chấ t cùng tác du ̣ng với mô ̣t chấ t khác thı̀ có thể thay thế hỗn hơ ̣p đó bằ ng một công thức trung bı̀nh với các điều kiê ̣n:  Các phản ứng xảy ra phải xảy ra cùng loa ̣i và cùng hiê ̣u suấ t.  Số mol, thể tı́ch hay khối lươ ̣ng của chấ t trung bı̀nh phải bằ ng số mol, thể tı́ch hay khố i lượng của hỗ n hơ ̣p.  Các kết quả phản ứng của chất trung bı̀nh phải y hê ̣t như kết quả phản ứng của toàn bô ̣ hỗ n hơ ̣p. Công thức của chung cho toàn bộ hỗn hơp̣ là công thức trung bı̀nh. b/ Đánh giá - Phương pháp trung bình là một trong những phương pháp thuận tiện nhất cho phép giải nhanh chóng và đơn giản nhiều bài toán hóa học phức tạp. - Phương pháp này được áp dụng trong việc giải nhiều bài toán khác nhau kể cả vô cơ và hữu cơ, đặc biệt là chuyển bài toán hỗn hợp thành bài toán đơn giản. - Phương pháp trung bình còn giúp giải nhanh nhiều bài toán mà thoạt nhìn có vẻ là thiếu dữ kiện hoặc những bài toán cần biện luận để xác định chất trong hỗn hợp. c/ Các bước giải: 7 - Xác định trị số trung bình giúp giải quyết yêu cầu của bài toán. - Chuyển hỗn hợp về dạng công thức chung An Bm - Xác định trị số n , m … theo dữ kiện đã cho từ đó đưa ra kết luận cần thiết. d/ Chú ý - Theo tính chất toán học ta luôn có: min(Xi) < X - Xem thêm -