Sáng kiến kinh nghiệm Bồi dưỡng học sinh giỏi Lớp 9 với dạng bài tập P₂O₅ tác dụng với NaOH hoặc KOH

Nội dung text: Sáng kiến kinh nghiệm Bồi dưỡng học sinh giỏi Lớp 9 với dạng bài tập P₂O₅ tác dụng với NaOH hoặc KOH

1. Bài tập dạng P2O5 tác dụng với NaOH hoặc KOH Bồi dưỡng học sinh giỏi lớp 9 Với dạng bài tập P2O5 tác dụng với NaOH hoặc KOH A : Đặt vấn đề I -Lời mở đầu: Nghị quyết Quốc hội khóa X kỳ họp thứ 8 về công tác đổi mới giáo dục phổ thông với mục tiêu là xây dựng nội dung chương trình và phương pháp giáo dục toàn diện cho thế hệ trẻ, đáp ứng yêu cầu phát triển nguồn nhân lực phục vụ cho sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, phù hợp với thực tiễn và truyền thống Việt Nam, tiếp cận trình độ giáo dục ở các nước phát triển trong khu vực và trên thế giới. Để thực hiện tốt mục tiêu giáo dục người giáo viên cần có sự hiểu biết và nắm bắt chắc chắn những sự thay đổi về nội dung và phương pháp giảng dạy cũng như những yêu cầu trong công tác đổi mới phương pháp - đó chính là lấy học trò làm trung tâm, phát huy tính tích cực học tập của học sinh. Học sinh tự tìm tòi kiến thức, vận dụng những kiến thức đã học vào quá trình giải các bài tập vào thực tế đời sống. Đối với bộ môn hóa học thì đây là một môn khoa học thực nghiệm, học sinh cần nghiên cứu các kiến thức trên cơ sở các thí nghiệm biểu diễn, thí nghiệm thực hành v.v. Qua đó học sinh phải biết tổng hợp kiến thức đồng thời vận dụng các kiến thức đã học vào gải các dạng bài tập là một vấn đề hết sức quan trọng. Thông qua việc giải các bài tập ấy nhằm giúp học sinh cũng cố các kiến thức đã học một cách có hệ thống, đồng thời phân loại được các dạng toán, các dạng bài tập một cách vững chắc. Đối với bộ môn hóa học thì thường có hai dạng bài tập là bài tập định tính và bài tập định lượng. Với hai dạng bài tập này thì có thể dùng phương pháp trắc nghiệm khách quan, trắc nghiệm tự luận hoặc hoặc phương pháp tự luận để học sinh làm quen. Trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi ngoài việc rèn luyện kỹ năng giải bài tập cho học sinh còn một vấn đề hết sức quan trọng nữa đó là những kiến thức của người thầy. Là giáo viên giảng dạy bộ môn hóa học đòi hỏi giáo viên phải có sự hiểu biết rộng về vốn kiến thức, phải biết phân loại các dạng bài tập và phát triển các dạng bài tập ấy ở dạng cao hơn thành các chuyên đề qua đó giúp cho học sinh nắm kỹ hơn kiến thức và đi sâu vào các dạng bài tập cơ bản, bài tập nâng cao, hệ thống hóa được chương trình đã học và có tính sáng tạo trong học tập, trong việc giải toán hóa học. II - Thực trạng của vấn đề nghiên cứu: 1- Thực trạng của vấn đề nghiên cứu: Bản thân là một giáo viên đã tham gia bồi dưỡng học sinh giỏi môn hóa học trong quá trình giảng dạy đã phát hiện ra một số sai lầm của các em khi giải các bài tập hóa học nâng cao dạng P2O5 tác dụng với kiềm. Từ đó tôi tôi đi tới suy nghĩ cần phải có một hệ thống bài tập dạng này một cách tổng quát và hệ thống nhằm giúp giáo viên và học sinh tránh được những sai sót đáng tiếc và giải các dạng bài tập này một cách dễ dàng hơn. 2 - Kết quả của thực trạng trên: Có một lần khi luyện toán cho một nhóm học sinh khi giải đến dạng bài tập P2O5 tác dụng với dd NaOH ( hoặc KOH ) tôi phát hiện ra sai lầm của học sinh như sau : Ví dụ: Cho 14,2 g P2O5 tác dụng với 150 g dd KOH 11,2% . Tính khối lượng muối tạo thành. Học sinh thường giải như sau : Nhóm học sinh thứ nhất : 14,2 n P2O5 = = 0,1mol 142 150.112 n KOH = = 0,3 mol 100.56 P2O5 + 6KOH 2K3PO4 +3 H2O Sáng kiến kinh nghiệm năm 2006 1
2. Bài tập dạng P2O5 tác dụng với NaOH hoặc KOH Theo PT : n KOH = 6 n P2O5 Bài ra : n KOH = 3n P2O5 nên P2O5 dư - sản phẩm tính theo KOH => 1 nK3PO4 = n KOH = 0,1 mol 3 m K3PO4 = 0,1.212 = 21,2 g Nhóm học sinh thứ hai : P2O5 + 4KOH 2 K2HPO4 +H2O Theo PT: n KOH = 4 n P2O5 Bài ra : n KOH = 3n P2O5 => P2O5 dư - sản phẩm tính theo KOH Và học sinh tính : 1 nK2HPO4 = n KOH = 0,15 (mol) 2 m K2HPO4 = 0,15.174 =26,1 g Nhóm học sinh thứ ba : 2 P2O5 + 10 KOH 2K3PO4 +2K2HPO4 +4H2O Theo PT : n KOH = 5 n P2O5 Bài ra : n KOH = 3n P2O5 => P2O5 dư- sản phẩm tính theo KOH 1 0,3 Và học sinh tính được : nK3PO4 = nK2HPO4 = nKOH = =0,06 mol 5 5 m K3PO4 = 0,06 . 212 =12,72 ( g) m K2HPO4 = 0,06. 174 = 10,44 (g) Và một số sai lầm nữa mà học sinh mắc phải Tóm lại: Khi giải toán hóa học các em thường mắc phải những sai lầm trên là do các em quan niệm rằng : Theo tính chất hóa học của Ô xít a xít là Ô xít a xít tác dụng với dd ba zơ tạo thành muối và nước ( trong phần lý thuyết các em được học là như vậy ). Cho nên khi gặp những bài toán như vậy các em cứ thế tiến hành viết phương trình phản ứng để tính toán , cũng có những em khi viết phương trình có thể tạo ra những muối này hay muối khác hoặc hỗn hợp của hai muối nhưng cuối cùng các em vẫn chưa có cách giải dạng toán này , các em chưa hiểu và chưa có kỹ năng vận dụng để viết phương trình và tính toán chặt chẽ, sử dụng hết các điều kiện của bài ra. Trước thực trạng như vậy khi được nhà trường phân công dạy bộ môn hóa học lớp 9 và bồi dưỡng học sinh giỏi lớp 9 để các em tham gia kỳ thi học sinh giỏi cấp huyện , bản thân tôi hết sức băn khoăn trăn trở để làm sao khi giảng dạy và truyền thụ cho các em dể các em tiếp thu một cách tốt nhất và đạt hiệu quả cao nhất. Đầu năm học 2005 - 2006 tôi đã tiến hành khảo sát chất lượng bộ môn hóa học ở hai lớp 9 kết quả thu được như sau : Lớp Số học sinh Giỏi Khá TB Yếu- Kém 9A 41 0 5 19 17 9B 40 0 8 20 12 Đặc biệt dạng bài tập P2O5 tác dụng với KOH hoặc NaOH các em đều mắc phải sai lầm như đã nêu ở trên Để khắc phục tình trạng này của học sinh bản thân tôi là một giáo viên dạy hóa học và được giao nhiệm vụ bồi dưỡng học sinh giỏi tôi thấy cần thiết phải đưa ra một giải phấp tốt nhất nhằm giúp các em học sinh khi giải toán không mắc phải những sai lầm và từ đó các em có kỹ năng vận dụng giải bài tập hóa học một cách tốt hơn , đặc biệt với dạng bài tập P2O5 tác dụng với dd kiềm cần có một hệ thống tổng quát chung cho các trường hợp xảy ra- chọn hướng viết phương trình phản ứng xảy ra nhanh nhất , tính toán thuận lợi nhất để các em làm quen. Kết quả đã thành công đối với các em học sinh do tôi trực tiếp giảng dạy và bồi dưỡng . Sáng kiến kinh nghiệm năm 2006 2
3. Bài tập dạng P2O5 tác dụng với NaOH hoặc KOH Chính vì vậy sau đây tôi xin nêu một sáng kiến nhỏ của tôi nhằm giúp học sinh về phương pháp giải bài tập dạng P2O5 tác dụng với KOH hoặc NaOH B- Giải quyết vấn đề : Nội dung và các giải pháp thực hiện: Dạng bài tập P2O5 tác dụng với dd NaOH hoặc KOH thực chất là a xít H3PO4 (do P2O5 + H2O trong dd NaOH ) tác dụng với NaOH có thể xảy ra các phản ứng sau : H3PO4 + NaOH NaH2PO4 + H2O (1) H3PO4 + 2NaOH Na2HPO4 + 2H2O (2) H3PO4 + 3NaOH Na3PO4 + 3H2O (3) Giả sử có dd chứa a mol H3PO4 tác dụng với dd có chứa b mol NaOH thu được dd A ta có thể biện luận các chất theo tương quan giữa a và b như sau : nNaOH b = nH 3 PO4 a b 1- Nếu 0 3 chỉ xảy ra phản ứng (3) tạo ra Na3PO4 và NaOH còn dư. a Với các trường hợp xảy ra như trên học sinh có thể áp dụng làm các ví dụ cụ thể từ đó hình thành ở các em kỹ năng giải các các dạng bài tập này. Ví dụ 1: Cho học sinh áp dụng làm các bài tập mà các em thường mắc sai lầm để từ đó các em đối chứng và rút ra sai lầm ở đâu : Cho 14,2 gP2O5 tác dụng với 150 g dd KOH 11,2% . Muối nào được tạo thành ? Khối lượng mỗi muối là bao nhiêu ? Giải : Muốn xác định được muối nào tạo thành thì học sinh phải xét tỉ lệ mol của các chất tham gia. Bài toán này có thể sẽ xảy ra các phản ứng sau : P2O5 + 3H2O 2H3PO4 (1) H3PO4 + KOH KH2PO4 + H2O (2) H3PO4 + 2KOH K2HPO4+ 2H2O (3) H3PO4 + 3KOH K3PO4 + 3H2O (4) Theo (1) nH3PO4 = 2n P2O5 = 0,1.2 =0,2 mol 150.11,2 nKOH = = 0,3 mol 100.56 Sáng kiến kinh nghiệm năm 2006 3
4. Bài tập dạng P2O5 tác dụng với NaOH hoặc KOH nKOH b 0,3 b Tỉ lệ = = =1,5 => 1 2< < 3 nH 3 PO4 a 0,2 a Xảy ra hai phản ứng (4) và (5) tạo ra hai muối Na2HPO4 và Na3PO4.Khi xác định được muối tạo thành ở phản ứng (4) và (5) học sinh tiến hành giải theo hai cách như ví dụ 1 , các em có thể viết phương trình song song hoặc nối tiếp .Các phản ứng xảy ra : H3PO4 + 2NaOH Na2HPO4 +2H2O xmol 2x mol xmol H3PO4 + 3NaOH Na3PO4 + 3H2O ymol 3ymol ymol Sáng kiến kinh nghiệm năm 2006 4
5. Bài tập dạng P2O5 tác dụng với NaOH hoặc KOH x y 0,2 x 0,12 2x 3y 0,48 y 0,08 Vậy khối lượng muối Na2HPO4 = 0,12.142 = 17,04 (g) mNa3PO4 = 0,08.164 = 13,12 (g) Ví dụ 3: Cho 21,3g P2O5 tác dụng với 200g dung dịch KOH 8,4%. Muối nào được tạo thành? Khối lượng là bao nhiêu? Giải: Tương tự như ví dụ 1, 2 học sinh viết các phương trình phản ứng xảy ra - xác định tỉ lệ mol các chất tham gia phản ứng để xem muối nào tạo thành và tính toán tương tự như ví dụ 1, 2. Các phản ứng xảy ra : P2O5 + 3H2O 2H3PO5 (1) H3PO4 + KOH KH2PO4 + H2O (2) H3PO4 + 2KOH K2HPO4 + 2H2O (3) H3PO4 + 3KOH K3PO4 + 3H2O (4) Theo phương trình (1) nH3PO4= 2nP2O5 =2.21,3 : 142 = 0,3 mol nKOH = (200. 8,4) : (100.56) = 0,3 mol Ta có tỉ lệ nKOH : nH3PO4 = 0,3 : 0,3 = 1 vậy chỉ xảy ra phản ứng (2) vừa đủ H3PO4 + KOH KH2PO4 + H2O Muối tạo thành là KH2PO4 có số mol = nKOH = nH3PO4 = 0,3 mol mKH2PO4 = 0,3 . 136 = 40,8 (g) Ví dụ 4 : Cho 28,4 gam P2O5tác dụng với 400 ml dd NaOH 2M - Muối tạo thành có khối lượng là bao nhiêu ? Giải : nP2O5 = 28,4: 142 = 0,2 mol; nNaOH = 0,4.2 = 0,8mol nH3PO4 = 2 nP2O5 = 0,4 mol. Các phản ứng xảy ra tương tự như ví dụ 2 Xét tỉ lệ mol n NaOH : n H3PO4 = 0,8: 0,4 = 2 Chỉ xảy ra phản ứng (4) vừa đủ tạo ra Na2HPO4 ( PTHH như ví dụ 2) H3PO4 + 2NaOH Na2HPO4 + 2H2O 1 nNa2HPO4 = nH3PO4 = nNaOH = 0,4 mol 2 =>mNa2HPO4 = 0,4. 142 =56,8 (g) Ví dụ 5 : Cho 14,2 gam P 2O5 tác dụng với dd KOH 20 % . Tính nồng độ % của mỗi muối trong dd thu được sau phản ứng. Giải : Các phản ứng xảy ra như ví dụ 3 nH3PO4 = 2nP2O5 = 2. 14,2 : 142 = 0,2 mol nKOH = (168.20) :(100.56) = 0,6 mol Tỉ lệ nKOH : nH3PO4 = 0,6 : 0,2 = 3 Vậy phản ứng (4) vừa đủ tạo muối K3PO4 H3PO4 + 3KOH K3PO4 + 3H2O 1 Theo phương trình nK3PO4 = nH3PO4 = nKOH = 0,2 mol 3  mK3PO4 =0,2.212 = 42,4 (g) Khối lượng dd sau phản ứng : 14,2 + 168 =182,2 (g) C% (K3PO4) = (42,4 : 182,2 ).100% = 23,27 % Như vậy đối với ví dụ 3, 4 và 5 hai chất tham gia phản ứng vừa đủ , sản phẩm tạo thành chỉ có một muối duy nhất Ví dụ 6 :Cho 63,9 gam P2O5 tác dụng với 144 gam dung dịch NaOH 20% . Tính nồng độ phần trăm các chất trong dung dịch thu được sau khi phản ứng kết thúc . Giải : Các phản ứng xảy ra ( xem ví dụ 2 ) . Phản ứng 2,3,4,5 Sáng kiến kinh nghiệm năm 2006 5