Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải toán hóa học bằng định luật bảo toàn nguyên tố

Chia sẻ: Bui Ngoc Quan | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

458
lượt xem 47
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải toán hóa học bằng định luật bảo toàn nguyên tố được nghiên cứu với mục đích giúp học sinh có thể tự tìm ra kiến thức, tự mình giải được các bài tập có liên quan đến việc áp dụng các định luật cơ bản.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải toán hóa học bằng định luật bảo toàn nguyên tố

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Thạnh Đông A, ngày 18 tháng 06 năm 2012 BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU (HOẶC SÁNG KIẾN) Họ và tên: Đỗ Hồng Cung Chức danh: Tổ trưởng tổ hóa học Đơn vị công tác: trường THPT Thạnh Đông 1. Tên đề tài nghiên cứu hoặc sáng kiến: Phương pháp giải toán hóa học bằng định luật bảo toàn nguyên tố 2. Cơ sở lí luận của vấn đề Dựa vào các sách tham khảo của nhiều tác giả, thông tin trong các trang mạng internet như: Phạm Đình Hiến, Trần Quỳnh Anh, Nguyễn Tường Lân, Các phương pháp cơ bản giải bài tập Hóa học trung học phổ thông, Nhà xuất bản giáo dục, 2009 Các trang mạng internet: http://diendan.hocmai.vn http://tailieu.vn http://www.youtube.com http://diendan.thptquangtrungbinhthuan.edu.vn http://baigiang.violet.vn 3. Thực trạng yêu cầu Trước khi thực hiện đề tài, khả năng của học sinh về giải các bài toán có liên quan đến viết phương trình phản ứng hóa học còn rất yếu. Đa số học sinh viết sai chất hoặc không cân bằng được phản ứng, không liên hệ được các dữ kiện của đề bài. Đa số học sinh học rất thụ động và không có hứng thú trong học tập. Số học sinh có sách tham khảo về vấn đề này quá ít. Đa số học sinh không hiểu khi đọc sách tham khảo do trình bày quá ngắn gọn hoặc chỉ ghi đáp án. Sau khi điều tra về trình độ và điều kiện học tập của học sinh, tôi đặt ra yêu cầu về cách học và áp dụng đề tài vào công tác giảng dạy thông qua một số buổi học phụ đạo. Khi thực hiện giảng dạy, tôi xác định mục tiêu, chọn lọc và phân loại các dạng bài tập. Xây dựng nguyên tắc áp dụng cho mỗi loại, biên soạn bài tập mẫu và bài tập vận dụng nâng cao. Ngoài ra, tôi còn định hướng các tình huống có thể xảy ra khi gải bài tập. Lên kế hoạch về thời gian giảng dạy cho mỗi dạng toán. Sưu tầm các đề thi tuyển sinh của các năm gần đây để học sinh vận dụng nhằm kích thích sự hứng thú học tập của học sinh. 4. Các nội dung chính của đề tài nghiên cứu hoặc sáng kiến và việc triển khai thực hiện Điểm quan trọng của phương pháp này là ta phải xác định đúng thành phần hóa học chất có chứa nguyên tố hóa học chính mà đề bài cho số liệu liên quan trước và sau phản ứng. Phương pháp này được áp dụng chủ yếu để giải các bài toán có nhiều phản ứng hóa học xảy ra cùng lúc hoặc xảy ra theo nhiều giai đoạn. Nếu bài toán cho một chất hoặc nhiều chất được biến đổi qua nhiều giai đoạn phản ứng hóa học thì ta sẽ biểu diễn ở dạng sơ đồ phản ứng hoặc phương trình hợp thức để xác định được sự tồn tại của 1
một nguyên tố hóa học trong các chất trước và sau phản ứng. Các dạng bài thường gặp là: A. OXIT KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI CHẤT KHỬ (CO, H 2, Al, C) TẠO THÀNH CHẤT RẮN MỚI Kiến thức cần nhớ: Các chất khử (CO, H2, Al, C) lấy nguyên tử Oxi trong Oxit kim loại tạo thành sản phẩm khử theo các sơ đồ phản ứng sau: CO + O CO2 H2 + O H2O 2Al + 3O Al2O3 C + O CO Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: Khối lượng oxit = khối lượng kim loại + khối lượng nguyên tử oxi Nếu sản phẩm khử là chất khí như CO, CO2, H2 thì khối lượng chất rắn thu được giảm chính bằng khối lượng nguyên tử oxi đã tham gia phản ứng. Ví dụ: Dẫn từ từ V lít khí CO (ở đktc) đi qua một ống sứ đựng lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO, Fe2O3 (ở nhiệt độ cao). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí X. Dẫn toàn bộ khí X ở trên vào lượng dư dung dịch Ca(OH) 2 thì tạo thành 4 gam kết tủa. Giá trị của V là A. 1,120. B. 0,896. C. 0,448. D. 0,224. (Đề thi Cao đẳng – 2008) Giải CO + O CO2 0,04 mol 0,04 mol CO2 CaCO3 0,04 mol 0,04 mol VCO = 0,04 x 22,4 = 0,896 lít (Đáp án B) Ví dụ: Cho V lít hỗn hợp khí (ở đktc) gồm CO và H 2 phản ứng với một lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO và Fe3O4 nung nóng. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng hỗn hợp rắn giảm 0,32 gam. Giá trị của V là A. 0,448. B. 0,112. C. 0,224. D. 0,560. (Đề thi Khối A – 2008) Giải CO + O CO2 H2 + O H2O mgiảm = mO = 0,32g nO = 0,32:16 = 0,02 mol nhỗn hợp = nO = 0,02 mol Vhỗn hợp = 0,02 x 22,4 = 0,448 lít B. HỖN HỢP KIM LOẠI, OXIT KIM LOẠI SAU NHI ỀU BI ẾN ĐỔI HÓA HỌC CHO RA SẢN PHẨM CUỐI CÙNG LÀ OXIT KIM LOẠI. Kiến thức cần nhớ: Ta không cần phải viết tất cả các phản ứng hoá học mà chỉ cần biết các hợp chất có chứa nguyên tố chính sau mỗi phản ứng. Để dễ hiểu hơn thì ta nên viết lại sơ đồ chuỗi phản ứng và quan tâm đến hệ số tỉ lượng để tính toán cho đúng. Ví dụ: Hoà tan 10 gam hỗn hợp bột Fe và FeO bằng một lượng dung dịch HCl vừa đủ thấy thoát ra 1,12 lít khí (đktc). Dung dịch thu được cho tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc lấy kết tủa tách ra đem nung trong không khí đến lượng không đổi thu được chất rắn nặng m gam. Giá trị của m là A. 8 gam B. 16 gam C. 10 gam D. 12 gam 2
Giải + HCl 0 Fe FeCl2 + NaOH Fe(OH)2 + O2, t Fe2O3 Fe O Fe + 2HCl FeCl2 + H2 0,05 mol 0,05 mol mFe = 0,05 x 56 = 2,8g mFeO = 10 – 2,8 = 7,2g nFeO = nFe(FeO) = 7,2 : 72 = 0,1 mol n Fe = 0,05 + 0,1 = 0,15 mol 1 nFe 2 O 3 = 2 n Fe = 0,075 mol mFe 2 O 3 = 0,075 x 160 = 12g (Đáp án D) C. KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI OXI TẠO THÀNH OXIT KIM LOẠI, SAU ĐÓ CHO TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH AXIT Kiến thức cần nhớ: Khi kim loại tác dụng với Oxi thì tạo thành oxit kim loại nên khối lượng sẽ tăng lên chính là khối lượng oxi tham gia phản ứng do đó ta có công thức: mO = moxit – mkim loại Oxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng tạo thành muối và nước nên có thể biểu diễn bằng sơ đồ phản ứng sau: 2H+ + O2 H2O Ví dụ: Đốt cháy hoàn toàn 4,04 gam một hỗn hợp bột kim loại gồm Al, Fe, Cu trong không khí thu được 5,96 gam hỗn hợp 3 oxit. Hòa tan hết hỗn hợp 3 oxit bằng dung dịch HCl 2M. Tính thể tích dung dịch HCl cần dùng. A. 0,5 lít. B. 0,7 lít. C. 0,12 lít. D. 1 lít. Giải mO = moxit mkim loại = 5,96 4,04 = 1,92 gam. 1,92 nO = = 0,12 mol . 16 Hòa tan hết hỗn hợp ba oxit bằng dung dịch HCl tạo thành H2O như sau: 2H+ + O2 H2O 0,24 0,12 mol 0,24 VHCl = = 0,12 lít. (Đáp án C) 2 D. KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH AXIT Kiến thức cần nhớ: Hỗn hợp kim loại tác dụng với dung dịch axit HCl, H 2SO4 loãng tạo thành hỗn hợp muối và khí H2. Từ số mol khí H2 ta suy ra số mol HCl, H2SO4, số mol ion Cl, SO 24 . Đề bài thường yêu cầu tìm khối lượng muối khan nên ta áp dụng công thức sau: mmuối = mkim loại + mgốc axit Ví dụ: Hòa tan hoàn toàn 3,22 gam hỗn hợp X gồm Fe, Mg và Zn bằng một dịch H 2SO4 loãng, thu được 1,344 lít hiđro (ở đktc) và dung dịch chứa m gam muối. Giá trị của m là A. 9,52. B. 10,27. C. 8,98. D. 7,25. (Đề thi Cao Đẳng 2007) Giải nH 2 = 1,344 : 22,4 = 0,06 mol H2SO4 H2 3
0,06 mol 0,06 mol 2 nSO 4 = nH 2 SO 4 = 0,06 mol mmuối = mkim loại + mgốc axit = 3,22 + 0,06 x 96 = 8,98g (Đáp án C) E. BÀI TOÁN ĐỐT CHÁY HỢP CHẤT HỮU CƠ Kiến thức cần nhớ: Khối lượng chất hữu cơ bằng tổng khối lượng của các nguyên tố tạo nên chất hữu cơ đó. mCO 2 VCO 2 m V mC = x12 x12 mH = H 2O x 2 mN = N 2 x 28 44 22,4 18 22,4 Sản phẩm của phản ứng đốt cháy thường là CO2 và H2O được biểu diễn theo phương trình phản ứng sau: C + O2 CO2 4H + O2 2H2O Từ hai phương trình phản ứng ta tính được số mol O2 và số mol nguyên tố C, H để tính thể tích oxi hoặc khối lượng chất hữu cơ bị đốt cháy. nCO 2 VCO 2 Số nguyên tử C = = n HCHC V HCHC n H 2O V Số nguyên tử H = x 2 = H 2O x 2 n HCHC V HCHC Ví dụ: Đốt cháy hoàn toàn 1 lít hỗn hợp khí gồm C2H2 và hiđrocacbon X sinh ra 2 lít khí CO2 và 2 lít hơi H2O (các thể tích khí và hơi đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). Công thức phân tử của X là A. C2H4. B. C3H8. C. C2H6. D. CH4 (Đề thi Khối B 2008) Giải VCO 2 2 Số nguyên tử C trung bình = = 2 V HCHC 1 VH 2O 2 Số nguyên tử H trung bình = x 2 = x 2 4 V HCHC 1 Vậy CTPT của hiđrocacbon X là C2H6 (Đáp án C) 5. Kết quả thực hiện và phạm vi áp dụng nhân rộng Bài tập trong Sách giáo khoa và sách bài tập Hóa học rất ít bài toán liên quan đến định luật bảo toàn nguyên tố. Trong chương trình Hóa học 10, 11, 12 có một số bài liên quan nhưng ở mức độ đơn giản. Học sinh có thể giải theo cách thông thường là viết phương trình phản ứng rồi tính theo phương trình. Đối với những bài toán này khi áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố thì cho ra kết quả không nhanh hơn cách giải thông thường. Học sinh không thấy được cái hay, cái lợi của phương pháp bảo toàn nguyên tố nên không gây được sự hứng thú đối với học sinh. Vì vậy, trong các tiết dạy phụ đạo, tôi thường lồng ghép các câu trong đề thi tuyển sinh Đại học, cao đẳng để học sinh làm quen dần. Khi các em không thể giải được bằng cách thông thường, hoặc giải rất phức tạp thì phải sử dụng đến phương pháp bảo toàn nguyên tố sẽ cho kết quả nhanh chóng. Qua đó tạo được sự chú ý, hứng thú trong học tập môn Hóa của học sinh. Số lượng học sinh thi đậu các trường đại học cao đẳng ngày càng nhiều. Tỉ lệ học sinh thi tốt nghiệp môn hóa đạt điểm 5 trở lên hơn 90%. Sáng kiến kinh nghiệm đã được triển khai trong tổ và áp dụng giảng dạy nhiều năm. Sáng kiên kinh nghiệm có thể được nhân rộng ra các đơn vị khác trong tỉnh, trong khu vực và toàn quốc. 4
6. Kết luận Qua đề tài này học sinh có thể tự tìm ra kiến thức, tự mình giải được các bài tập có liên quan đến việc áp dụng các định luật cơ bản. Để áp dụng đề tài này đạt hiệu quả cao nhất thì học sinh phải nắm vững các kiến thức cơ bản của hóa học. Những kinh nghiệm nhỏ bé của tôi sẽ giúp ích cho nhiều đồng nghiệp cùng tham khảo để hoàn thiện nhiều hơn phương pháp giải toán hóa học. Sở Giáo dục và Đào tạo nên mời các thầy cô viết sách giáo khoa, các thầy cô có kinh nghiệm giảng dạy, có uy tín cao trong ngành về tỉnh nhà trao đổi kinh nghiệm với giáo viên trong tỉnh, đồng thời giải đáp các vấn đề còn gây nhiều tranh cãi trong chuyên môn hóa. Người báo cáo Đỗ Hồng Cung 5