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

Chia sẻ: Phạm Thị Thúy Hằng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:42

Thêm vào BST

Báo xấu

442
lượt xem 133
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu đề tài sáng kiến kinh nghiệm: 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 là: 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.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: 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

Sáng kiến kinh nghiệm 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 1
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. - 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 2
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: Dung dịch ĐKTC: Điều kiện tiêu chuẩn ĐLBTNT: Định luật bảo toàn nguyên tố PTHH: Phương trình hóa học THPT: Trung học phổ thông PHẦN II . NỘI DUNG I.CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP HOÁ HỌC 3
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. - 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: 4
- 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. - 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” 5
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 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 6
- 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 1 i i X  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 khối lượng mol phân tử trung bình hỗn hợp ( )  là khối lượng trung bình của một mol hỗn hợp. không phải hằng số mà có giá trị phụ thuộc vào thành phần về lượng các chất trong hỗn hợp: tæng khèi lîng hçn hîp (tÝnh theo gam) M 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 Nếu hỗn hợp là chất khí thì có thể tính theo công thức: V1M 1 + V2M 2 + V3M 3 M hh  V1 + V2 + V3  luôn nằm trong khoảng khối lượng mol phân tử của các chất thành phần nhỏ nhất và lớn nhất: Mmin < < Mmax  Biểu thức tính nguyên tử Cacbon trung bình: 7
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: x1n1  x 2 n 2  ... x n1  n 2  ... - Nguyên tử hiđro trung bình: y1n1  y 2 n 2  ... y n1  n 2  ... Một hỗn hợp gồm nhiều chất cùng tác dụng với một chất khác thì có thể thay thế hỗn hợp đó bằng một công thức trung bình với các điều kiện:  Các phản ứng xảy ra phải xảy ra cùng loại và cùng hiệu suất.  Số mol, thể tích hay khối lượng của chất trung bình phải bằng số mol, thể tích hay khối lượng của hỗn hợp.  Các kết quả phản ứng của chất trung bình phải y hệt như kết quả phản ứng của toàn bộ hỗn hợp. Công thức của chung cho toàn bộ hỗn hợp là công thức trung bình. 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: - 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
- Nếu các chất trong hỗn hợp có số mol bằng nhau thì trị trung bình đúng bằng trung bình cộng và ngược lại. - Nếu biết tỉ lệ mol các chất thì nên chọn số mol của chất có số mol ít nhất là 1, rồi suy ra số mol các chất còn lại, từ đó tính X . 7. Phương pháp đường chéo a/ Nội dung: Khi trộn lẫn hai dung dịch Khối lượng Thể tích Nồng độ (C% hoặc CM) Dung dịch 1 m1 V1 C1 Dung dịch 2 m2 V2 C2 Dung dịch cần pha m = m 1 + m2 V = V1 + V2 C Sơ đồ đường chéo và công thức tương ứng với mỗi trường hợp: - Đối với nồng độ % về khối lượng:  m1 C1 |C2 - C | C m1 C1  C   m2 C2 |C1 - C | m2 C 2  C - Đối với nồng độ mol: V1 C1 |C2 - C | C V1 C1  C   V2 C2 |C1 - C | V2 C 2  C b/ Đánh giá phương pháp đường chéo - Đây là phương pháp có nhiều ưu điểm, giúp tăng tốc tính toán và là một công cụ đắc lực cho phương pháp trung bình. - Phương pháp đường chéo có thể các dụng tốt cho nhiều trường hợp, nhiều dạng bài tập, đặc biệt là dạng bài tập “pha chế dung dịch” và tính thành phần hỗn hợp. 9
- Thường sử dụng kết hợp giữa đường chéo với phương pháp trung bình và phương pháp bảo toàn nguyên tố. Với hỗn hợp phức tạp có thể sử dụng kết hợp nhiều đường chéo. - Nhược điểm của phương pháp này là không áp dụng được cho những bài toán trong đó có xảy ra phản ứng giữa các chất tan với nhau (trừ phản ứng với nước). Phương pháp này không áp dụng được với trường hợp tính toán pH. c/ Các bước giải: - Xác định trị số cần tìm từ đề bài - Chuyển các số liệu sang dạng đại lượng % khối lượng - Xây dựng đường chéo để tìm kết quả của bài toán. 8. Phương pháp quy đổi a/ Nguyên tắc 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 các phép tính trở nên dễ dàng thuận tiện. Dù tiến hành quy đổi theo hướng nào thì cũng phải tuân thủ 2 nguyên tắc: - Bảo toàn nguyên tố: Tức là tổng số mol mỗi nguyên tố ở hỗn hợp đầu và hỗn hợp mới phải như nhau. - Bảo toàn số oxi hóa: Tức là tổng số mol mỗi nguyên tố ở 2 hỗn hợp phải như nhau. b/ Các hướng quy đổi - Quy đổi hỗn hợp nhiều chất về hỗn hợp 2 chất hoặc một chất. Ví dụ : Với hỗn hợp các chất gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 ta có thể chuyển thành các tổ hợp sau (Fe và FeO), (Fe và Fe3O4), (Fe và Fe2O3), (Fe2O3 và FeO), (Fe3O4 và FeO), (Fe3O4 và Fe2O3) hoặc FexOy...... - Quy đổi hỗn hợp nhiều chất về các nguyên tử tương ứng Ví dụ : Hỗn hợp (Fe, FeS,FeS2, Cu, CuS, Cu2S, S)  (Cu, Fe, S). - Quy đổi tác nhân oxi hóa trong phản ứng oxi hóa – khử. Với những bài toán trải qua nhiều giai đoạn oxi hóa khác nhau bởi những chất oxi hóa khác nhau, ta có thể quy đổi vai trò oxi hóa của chất oxi hóa này cho chất oxi hóa kia để bài toán trở nên đơn giản. 10
Ví dụ: Quá trình oxh hoàn toàn Fe thành Fe3+ Fe  FexOy  HNO  Fe3+ có thể qui thành Fe  Fe3+ O  2  3 O  2 c/ Một số điểm lưu ý: - Trong quá trình tính toán theo phương pháp quy đổi đôi khi ta gặp số âm đó là do sự bù trừ khối lượng của các chất trong hỗn hợp. Trong trường hợp này ta vẫn tính toán bình thường và kết quả cuối cùng vẫn thỏa mãn. - Khi quy đổi hỗn hợp nhiều chất (hỗn hợp X) từ 3 chất trở lên thành hỗn hợp 2 chất hay 1 chất ta phải bảo toàn số mol nguyên tố và bảo toàn số mol hỗn hợp. - Phương án quy đổi tốt nhất, có tính khái quát cao nhất là quy đổi thẳng về các nguyên tử tương ứng. Đây là phương án cho lời giải nhanh, gọn, dễ hiểu, biểu thị đúng bản chất hóa học. 9. Phương pháp đồ thị a/ Nội dung: Trên cơ sở các phương trình hóa học, vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ số mol các chất phản ứng và chất cần xác định. Sau đó dựa vào đồ thị xác định lượng mà đề bài yêu cầu. Trong hoá học, một số dạng bài tập được giải dựa trên cơ sở nội dung của phương pháp này. Đó là trường hợp mà trong thí nghiệm hoá học có hai quá trình lượng kết tủa tăng dần, sau đó giảm dần đến hết khi lượng chất phản ứng có dư. Có thể vận dụng phương pháp này trong hoá học ở các trường hợp chủ yếu sau: - Thổi khí CO2 vào dung dịch chứa hiđroxit của kim loại nhóm IIA. - Rót từ từ dung dịch kiềm đến dư vào dung dịch muối nhôm hoặc muối kẽm hoặc muối crom (III). - Rót từ từ dung dịch axit đến dư vào dung dịch muối có chứa anion AlO2- hoặc ZnO22- hoặc CrO22-. - Sục khí NH3 vào dung dịch muối đồng. b/ Một số lưu ý - Bài toán có thể có một nghiệm hoặc hai nghiệm. - Dựa vào dữ kiện thực nghiệm đề bài để xác định nghiệm đúng: + Thể tích nhỏ nhất: Trước điểm cực đại 11
+ Thể tích lớn nhất: Sau điểm cực đại + Không có yêu cầu nào: Thường có 2 nghiệm. c/ Đánh giá phương pháp đồ thị: - Ưu điểm: Trực quan, sinh động. - Nhược điểm: Chỉ áp dụng được cho số ít trường hợp và mất thời gian vễ đồ thị (hoặc phải nhớ dạng đồ thị một cách máy móc). d/ Hướng sử dụng: - Không nên lạm dụng phương pháp này, chỉ nên dùng trong trường hợp tìm khoảng giá trị hoặc cần có cái nhìn một cách trực quan. - Có thể giải nhanh bằng phương pháp bảo toàn nguyên tố. e/ Các bước giải - Xác định dạng toán phù hợp - Xây dựng đồ thị theo số mol - Xác định lượng chất mà đề bài yêu cầu từ đồ thị, chú ý đến các từ khóa “lớn nhất”, “nhỏ nhất” nếu có. 10. Phương pháp đại số - Viết các phương trình phản ứng - Đặt ẩn số cho các đại lượng cần tìm - Tính theo phương trình phản ứng và các ẩn số đó để lập ra các phương trình đại số - Giải phương trình đại số hoặc hệ phương trình đại số và biện luân kết quả nếu cần - Một số bài toán cho thiếu dữ kiện nên khi giải bằng phương pháp đại số, số ẩn nhiều hơn số phương trình và có dạng vô định không giải được. Nếu dùng phương pháp ghép ẩn ta có thể giải loại bài toán này một cách dễ dàng. 11. Phương pháp sử dụng công thức kinh nghiệm Xét bài toán tổng quát M0  O2  hỗn hợp rắn (M,MxOy)   H 2 SO4đ  HNO3 ( ,n   M+n + N (S ) m gam (1) m1 gam (2) (n: max) Gọi: Số mol kim loại là a 12
Số oxi hóa cao nhất (max) của kim loại là n Số mol electron nhận ở (2) là t mol Ta có : M – n e  M+n  Số mol electron nhường là na (mol) a na m1  m Theo định luật bảo toàn electron ta có:  t  na 8 Nhân cả hai vế với M ta được : M (m1  m) M .m1 M .n  M .t  n( M .a )    M .t  n.m 8 8 8 M .m1  M .t  m 8 (1) M n 8 - Nếu kim loại đã cho là Fe có M = 56, n = 3 ta được m = 0,7.m1 + 5,6.t (1) - Nếu kim loại đã cho là Cu có M = 84, n = 2 ta được m = 0,8.m1+ 6,4.t (2) Khi biết 2 trong 3 đại lượng m, m1, t ta tính được ngay đại lượng còn lại. b/ Phạm vi áp dụng : - Chỉ áp dụng khi HNO3 (hoặc H2SO4 đặc nóng) lấy dư hoặc vừa đủ. - Công thức kinh nghiệm trên chỉ áp dụng với hai him loại là Fe và Cu. c/ Các bước giải : - Tìm tổng số mol electron nhận ở giai đoạn khử N+5 hoặct S+6 - Tìm tổng khối lượng hỗn hợp kim loại và oxit kim loại. - Áp dụng công thức (1) và (2). 12. Phương pháp ghép ẩn số a/ Nội dung : Phương pháp ghép ẩn số giúp học sinh hiểu rõ hơn về bản chất hóa học, đặc biệt khi dạy các bài tập tiền đề khi học về hóa học. 13
Phương pháp này áp dụng cho bài toán mà số phương trình ít hơn số ẩn, ta không thể tìm được nghiệm của từng ẩn mà phải thế từ những phương trình đơn giản vào phương trình phức tạp để tìm ra giá trị cần tìm. b/ Cách giải: - Viết phương trình phản ứng - Đặt ẩn số cho các đại lượng cần tìm - Tính theo các phương trình phản ứng và các ẩn số để lập ra phương trình đại số. - Giải phương trình đại số hoặc hệ phương trình bằng cách ghép ẩn và biện luận kết quả cần tìm. II. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BÀI TẬP HOÁ HỌC NHIỀU CÁCH GIẢI NHẰM RÈN LUYỆN TƯ DUY CHO HỌC SINH HIỆN NAY Ở TRƯỜNG THPT. Qua thực tế giảng dạy ở trường THPT Tiên Lữ chúng tôi thấy rằng: Đa số giáo viên đã chú ý đến việc sử dụng bài tập trong quá trình giảng dạy nói chung tuy nhiên việc sử dụng bài tập trong quá trình dạy học hóa học còn có những hạn chế phổ biến sau đây: - Việc xác định mục đích cần đạt cho bài tập nhiều khi chỉ dừng lại ở bản thân lời giải của bài tập mà chưa có được mục tiêu nhận thức, phát triển tư duy cho học sinh. - Khi hướng dẫn các em giải bài tập còn chạy theo số lượng, chưa khai thác hết được các phương pháp giải của một bài toán để từ đó giúp học sinh có thể tự học và tự nghiên cứu dễ dàng hơn. Từ khi Bộ Giáo dục và đào tạo tổ chức thi đại học môn hóa theo phương pháp trắc nghiệm, 50 câu trong 90 phút làm cho học sinh học hóa học chỉ quan tâm đến kĩ thuật giải nhanh toán hóa còn giáo viên chỉ chú trọng đến luyện kĩ thuật giải toán hóa nhằm tìm ra đáp số nhanh nhất và thường chỉ giải bài hóa đó theo một cách. Để xác định cách giải nhanh nhất với giáo viên thì rất dễ, nhưng với học sinh để làm được điều này thì trong quá trình học, học sinh phải biết được các cách khác cho 1 toán hóa. Và một điều nữa là không phải cách nhanh nhất của bài toán đã là cách nhanh nhất với em học sinh cụ thể. Vì vậy trong quá trình giảng dạy, giáo viên phải khuyến khích học sinh giải bài tập theo nhiều cách. Xét về mặt phát triển tư duy thì việc giải được một bài toán hóa đã rèn được tư duy cho học sinh, nhưng giải một bài toán hóa bằng nhiều cách có tác dụng rèn tư duy tốt hơn 14
nữa, đặc biệt là loại tư duy đa hướng. Với mỗi cách giải nhiều khi chỉ làm nổi bật được một hay một số khía cạnh của bài tập. Giải bài tập bằng nhiều cách là một phương pháp có hiệu quả nhằm khai thác bản chất hóa học của bài toán. Cụ thể, học sinh không rập khuôn máy móc mà linh hoạt, mềm dẻo, có khả năng nhìn nhận vấn đề, bài toán dưới nhiều góc độ và khía cạnh khác nhau nên nắm vững được bản chất hóa học của bài hóa. II. TUYỂN CHỌN VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CÓ NHIỀU CÁCH GIẢI. Bài 1. Hòa tan 71 gam P2O5 vào bao nhiêu gam dung dịch H3PO4 24,5% để có dd H3PO4 49%? Lời giải 71 Số mol P2O5 là:  0,5 (mol) 142 P2O5 + 3H2O  2H3PO4 0,5 1,5 1 (mol) Gọi a là khối lượng dd H3PO4 24,5% Gọi b là khối lượng dd H3PO4 78,4 % tạo thành Cách 1. Áp dụng phương trình nồng độ 24,5.a Khối lượng H3PO4 là: 98  1   98  0,245.a 100 Khối lượng dd tạo thành là : 71 + a 98  0,245.a Ta có:  0,49 71  a  a = 258 (gam) Cách 2. Áp dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố nP = nP(P2O5) + nP(dd H3PO4 24,5%) = nP(dd H3PO4 49%) 24,5.a 49(71  a)  1  100  98 100  98 1+0,0025a = 0,005(71+a) a = 258 (gam) Cách 3. Giải hệ phương trình bậc nhất hai ẩn Khối lượng H3PO4 trong a gam dd H3PO4 24,5% là: 0,245a 15
Khối lượng H3PO4 trong b gam dd H3PO4 24,5% là: 0,49b Ta có hệ: 98 + 0,245a = 0,49b 71 + a = b  a = 258 (gam) Cách 4. Phương pháp đường chéo P2O5 + 3H2O  2H3PO4 0,5 1,5 1 (mol Do P2O5 phản ứng với nước trong dd nên từ a gam dd H3PO4 24,5% chuyển thành a – 1,5.18 = a - 27 gam dd H3PO4 C% 98 gam dd H3PO4 100% 49-C 49 a-27 gam dd H3PO4 C% 51 24,5a mà C = a  27 98 49  C Ta có :  a  27 51 24,5a  98  51  (49  )  (a  27) a  27 a = 258 (gam) Cách 5. Lập biểu thức liên quan tới nước Trong a gam dd H3PO4 24,5% có khối lượng nước là: 0,755a (gam) Trong (a+71) gam dd H3PO4 49% có khối lượng nước là: 0,51(a+71) (gam) Ta có: 0,755a – 1,5 x 18 = 0,51(a + 71) a = 258 gam Bài 2. Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 thì cần 0,05 mol H2. Mặt khác hòa tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X trên bằng dd HNO3 loãng thu được V lít khí NO2 (sản phẩm khử duy nhất ở đktc). Tính V. Lời giải Cách 1. Nhóm các phương pháp ghép ẩn 16
Gọi x, y, z, t lần lượt là số mol Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 trong hỗn hợp Các PTHH FeO + H2 t  Fe + H2O  y y Fe3O4 + 4H2 t  3Fe + 4H2O  z 4z Fe2O3 + 3H2 t  2Fe + 3H2O  t 3t Fe + 6HNO3   Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O x 3x FeO + 4HNO3   Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O y y Fe3O4 + 10HNO3   3Fe(NO3)3 + NO2 + 5H2O z z Fe2O3 + 6HNO3   2Fe(NO3)3 + 3H2O Ta có hệ: 56 x + 72y + 232z + 160t = 3,04 (1) y + 4z + 3t = 0,05 (2) Số mol NO2 là : 3 x + y + z = a (3) Ta có thể tính a theo các cách sau Cách 1.1 Từ (1) có : 1 1 160 56( x  y  z)  ( y  4 z  3t )  3,04 3 3 3 a 160  56    0,05  3,04 3 3 a  0,02 V = 0,448 (l) Cách 1.2 Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có : mX + mH = mFe + mH O2 2  mFe = 3,04 + 0,05.2 – 0,05.18 = 2,24 17
 nFe = x + y + 3z + 2t = 0,04 (4) nFe  x  y  3 z  2t  0,04 (3nFe  2 nO )      3 x  y  z  0,02   nO  y  4 z  3t  0,05 V = 0,02.22,4 = 0,448 (l) Cách 2. Nhóm các phương pháp quy đổi Cách 2.1. Quy hỗn hợp X về hai chất FeO và Fe2O3 với số mol tương ứng là x và y FeO + H2 t  Fe + H2O  x x (mol) Fe2O3 + 3H2 t  2Fe + 3H2O  y 3y (mol) Ta có hệ: x + 3y = 0,5 72x + 160y = 3,04  x = 0,02 ; y = 0,01 FeO + 4HNO3   Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O 0,02 0,02 (mol) Vậy V = 4,48(l) Cách 2.2. Quy hỗn hợp X về hai chất Fe và FeO FeO + H2 t  Fe + H2O  0,05 0,05 (mol) 3,04  0,05  72  Số mol Fe là:  0,01 (mol) 56 Fe + 6HNO3   Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O -0,01 -0,03 (mol) FeO + 4HNO3   Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O 0,05 0,05 (mol) Vậy V = (0,05 - 0,03) x 22,4 = 4,48 (l) Cách 2.3. Quy hỗn hợp X về hai chất Fe và Fe2O3 Fe2O3 + 3H2 t  2Fe + 3H2O  18
0,05 0,05 (mol) 3 0,05 0,02  Số mol Fe là: 3,04   160  (mol) 3 3 Fe + 6HNO3   Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O -0,01 -0,03 (mol) FeO + 4HNO3   Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O 0,05 0,05 (mol) Vậy V = (0,05 - 0,03) x 22,4 = 4,48 (l) Cách 2.4. Quy hỗn hợp X về hai chất Fe và Fe3O4 Fe3O4 + 4H2 t  3Fe + 4H2O  0,0125 0,05 (mol) 3,04  0,0155  232  Số mol Fe là:  0,0025 (mol) 56 Fe + 6HNO3   Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O 0,0025 0,0075 (mol) Fe3O4 + 10HNO3   3Fe(NO3)3 + NO2 + 5H2O 0,0125 0,0125 (mol) Vậy V = (0,0075 + 0,0125) x 22,4 = 4,48 (l) Cách 2.5. Quy hỗn hợp X về hai chất FeO và Fe3O4 với số mol tương ứng là x và y FeO + H2 t  Fe + H2O  x x Fe3O4 + 4H2 t  3Fe + 4H2O  y 4y Ta có hệ 72x + 232y = 3,04 x + 4y = 0,05  x = 0,01; y = 0,01 FeO + 4HNO3   Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O 0,01 0,01 (mol) 19
Fe3O4 + 10HNO3   3Fe(NO3)3 + NO2 + 5H2O 0,01 0,01 (mol) Vậy V = (0,01 +0,01) x 22,4 = 4,48 (l) Cách 2.6. Quy hỗn hợp X về hai chất Fe2O3 và Fe3O4 với số mol tương ứng là x và y Fe2O3 + 3H2 t  2Fe + 3H2O  x 3x Fe3O4 + 4H2 t  3Fe + 4H2O  y 4y Ta có hệ 160x + 232y = 3,04 3x + 4y = 0,05  x = -0,01; y = 0,02 Fe3O4 + 10HNO3   3Fe(NO3)3 + NO2 + 5H2O 0,02 0,02 (mol) Vậy V = 0,02 x 22,4 = 4,48 (l) Cách 2.7. Quy đổi nguyên tử Hỗn hợp X gồm Fe và các oxit sắt có thể quy đổi thành hỗn hợp gồm 2 nguyên tử Fe và O. H2 + O   H2 O 0,05 0,05 (mol) 3,04  0,05  16  Số mol Fe là:  0,04 (mol) 56 Áp dụng định luật bảo toàn electron khi cho hỗn hợp X tác dụng với HNO3 : Fe  Fe3+ + 3e O0 + 2e  O-2 0,04 0,12 (mol) 0,05 0,1 (mol) N+5 + 1e  N+4 x x (mol) Ta có : 0,12 = 0,1 + x  x = 0,02 mol 20