Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp giải bài tập xác định công thức hóa học

Nội dung text: Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp giải bài tập xác định công thức hóa học

1. Ph­¬ng ph¸p gi¶i mét sè d¹ng bµi tËp x¸c ®Þnh c«ng thøc hãa häc cña mét chÊt dùa vµo thµnh phÇn ®Þnh l­îng dµnh cho häc sinh kh¸ giái 8-9 A- PHẦN MỞ ĐẦU: I. Bối cảnh của đề tài/ Giải pháp: Đề tài được hình thành trong quá trình giảng dạy, bồi dưỡng học sinh giỏi môn hóa học trong cấp học THCS. II. Lý do chọn đề tài. Hóa học là khoa học nghiên cứu các chất, sự biến đổi và ứng dụng của chúng. Trong giảng dạy Hoá học, nhiệm vụ chính của giáo viên là truyền thụ kiến thức cơ bản cho học sinh, rèn luyện các kỹ năng, thao tác thực hành thí nghiệm, giúp học sinh nắm vững được kiến thức sách giáo khoa. Song bên cạnh đó, một nhiệm vụ không kém phần quan trọng là giúp học sinh có phương pháp giải các dạng bài tập. Từ đó các em sẽ nắm vững kiến thức và hiểu sâu hơn. Trong Hoá học trung học cơ sở lượng kiến thức mang tính bao quát, tổng thể của chương trình Hoá học phổ thông nên bài tập nâng cao có thể phát triển ở nhiều dạng. Ở đây tôi chọn phần bài tập xác định công thức hóa học của một chất.Vì đây là dạng bài tập thường xuyên gặp trong cấu trúc đề thi học sinh giỏi huyện, giỏi tỉnh cũng như các cuộc thi của giáo viên. Đồng thời nó là dạng bài tâp khó luôn làm vướng mắc cho học sinh. Nếu không biết nhận dạng và cách giải thì những bài toán xác định công thức hóa học gây nhiều khó khăn đối với giáo viên và học sinh. Để giúp các em tháo gỡ được vướng mắc khi gặp dạng bài toán này, tôi đã tìm hiểu, nghiên cứu đưa ra phương pháp giải.Tôi tách ra từng dạng bài tập và đưa ra phương pháp giải cho từng dạng bài tập để tìm công thức hóa học của một chất. Theo tôi, có thể phân chia dạng này thành hai dạng bài tập nhỏ như sau: 1- Xác định chất dựa vào thành phần định tính. 2- Xác định chất dựa vào thành phần định lượng. III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Sáng kiến kinh nghiệm này áp dụng cho đối tượng học sinh khá giỏi lớp 8,9 THCS. Khảo sát và đánh giá kết quả của học sinh trong đơn vị trường tôi công tác. IV. Mục đích nghiên cứu. Chuyên ngành hoá học là một trong những chuyên ngành có nhiều ứng dụng trong thực tiễn cuộc sống. Nó phục vụ cho nhiều chuyên ngành khác phát triển. Vì vậy một việc rất cần thiết là ngay từ cấp cơ sở trong hệ thống trường học phổ thông nên hình thành và đào tạo khối mũi nhọn bộ môn hoá học. Qua quá trình nghiên cứu đã giúp tôi khái quát và hoàn thiện phương pháp giải bài tập xác định công thức hóa học.Từ đó áp dụng vào công tác bồi dưỡng học 1
2. Ph­¬ng ph¸p gi¶i mét sè d¹ng bµi tËp x¸c ®Þnh c«ng thøc hãa häc cña mét chÊt dùa vµo thµnh phÇn ®Þnh l­îng dµnh cho häc sinh kh¸ giái 8-9 sinh giỏi. Trong quá trình nghiên cứu cũng giúp tôi nắm vững hơn về các dạng bài tập ở chương trình THCS. Đối với học sinh: Giúp các em biết phân chia đề ra từng dạng nhỏ và định hướng được phương pháp giải loại bài tập này. Qua đó giúp các em hệ thống hóa và áp dụng một cách sáng tạo trong giải bài tập hóa học, khơi dậy đam mê học và làm bài tập môn hóa học, đặc biệt đối với học sinh khá giỏi. Ngoài ra còn hình thành cho các em có phương pháp suy luận logic để giải quyết vấn đề, góp phần phát triển trí tuệ và năng lực tư duy của học sinh. B- PHẦN NỘI DUNG: I. Cơ sở lý luận. Một bài tập định lượng hóa học có hai nội dung cơ bản là: tính chất hóa học (tức phải dùng đến kiến thức hóa học) và tính chất toán học ( tức phải dùng đến phép tính và kỹ năng toán học để giải), trong đó nội dung phần tính chất hóa học vẫn là chủ yếu. Đối với dạng bài tập xác định công thức hóa học của một chất có thể áp dụng nhiều phương pháp giải khác nhau. Để làm tốt dạng này cần nắm vững: tính chất hóa học của các chất, nắm vững các phương pháp giải như: phương pháp dựa vào số mol, phương pháp dựa vào định luật bảo toàn khối lượng, phương pháp bảo toàn nguyên tố Tuy nhiên thực tế do dạng bài tập này trong sách giáo khoa ít gặp và thời gian hạn chế nên trên lớp giáo viên ít đưa ra phương pháp mà chủ yếu giải bài cụ thể. Ở đây tôi xin đưa ra một số phương pháp để từ đó các em nắm các dạng và thực hiện tốt các bài toán tìm CTHH của một chất. II. Thực trạng và nguyên nhân. 1.Thực trạng. Trên thực tế giáo viên ít hướng dẫn giải dạng bài toán này vì trong mỗi tiết dạy không có thời gian giới thiệu nó. Nhiều giáo viên chưa ngiên cứu sâu bản chất của dạng toán này nên khi hướng dẫn học sinh giải chưa linh hoạt. Đối với học sinh: khi giải đề thi học sinh giỏi các em còn nhiều vướng mắc. Dạng bài tập này ít có trong sách giáo khoa nên rất khó đối với hoc sinh đại trà. Hơn nữa ở đây đa số các em là con nông dân nên không có điều kiện mua các tài liệu tham khảo nâng cao. Đồng thời ý thức tự học và tìm hiểu giải bài tập hóa còn hạn chế. Do vậy chất lượng làm bài tập dạng này còn thấp. 2. Nguyên nhân. Một số nguyên nhân cơ bản dẫn đến thực trạng trên là: 2
3. Ph­¬ng ph¸p gi¶i mét sè d¹ng bµi tËp x¸c ®Þnh c«ng thøc hãa häc cña mét chÊt dùa vµo thµnh phÇn ®Þnh l­îng dµnh cho häc sinh kh¸ giái 8-9 - Đây là dạng bài tập khó. - Khả năng tư duy suy luận lô gíc của học sinh còn chưa cao. - Việc nắm kiến thức cơ bản của học sinh còn chưa chắc chắn. - Kỹ năng giải bài tập dạng này chưa cao. - Đây là dạng bài tập ít thấy trong quá trình học ở SGK nên đều mới với giáo viên và HS. III. Các biện pháp đã tiến hành để giải quyết vấn đề. -Phân tích và tổng hợp các tài liệu hóa học liên quan đến xác định công thức hóa học như: sách giáo khoa hóa học 8,9; sách bồi dưỡng hóa học THCS; sách bài tập nâng cao hóa học 8,9 -Khảo sát và thống kê đánh giá kết quả của học sinh trước và sau khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm này. -Thu thập thông tin. -Trình bày kết quả. Ở đây tôi chỉ xin trình bày cụ thể hoá dạng bài tập xác định chất dựa vào sự phân tích định lượng. - Yêu cầu: + Nắm vững tính chất lý hoá của các chất đã học. + Nắm chắc cách giải bài tập cơ bản + Chịu khó tư duy lôgíc, sáng tạo khi giải. Vận dụng linh hoạt nhiều phương pháp. - Phương pháp giải chung cho dạng bài tập này là: đặt công thức tổng quát của chất cần tìm.Từ đó khai thác đề ra, suy luận để tìm tỷ lệ về chỉ số nguyên tử của các nguyên tố tạo nên chất đó. * Lưu ý: ở tất cả các dạng nhỏ của mỗi dạng bài, một số bài toán phải kết hợp biện luận mới tìm được công thức hóa học. Cụ thể tôi chia dạng bài tập này làm ba dạng nhỏ như sau: 1. Xác định CTHH khi biết thành phần % về khối lượng các nguyên tố trong hợp chất. 2. Xác định CTHH khi biết tỷ lệ về khối lượng các nguyên tố trong hợp chất. 3. Xác định CTHH dựa vào PTHH. Ở mỗi dạng đều giới thiệu những bước cơ bản để học sinh định hướng giải. 1. Dạng 1: Xác định CTHH khi biết thành phần % về khối lượng các nguyên tố trong hợp chất. a. Phương pháp: 3
4. Ph­¬ng ph¸p gi¶i mét sè d¹ng bµi tËp x¸c ®Þnh c«ng thøc hãa häc cña mét chÊt dùa vµo thµnh phÇn ®Þnh l­îng dµnh cho häc sinh kh¸ giái 8-9 - Đặt CTTQ của hợp chất cần tìm. - Tìm tỷ lệ nguyên tử các nguyên tố: dựa vào tỷ lệ về khối lượng = tỷ lệ %khối lượng các nguyên tố. - Với các chất vô cơ tỷ lệ tối giản nhất của nguyên tử các nguên tố cũng thường là các giá trị chỉ số cần tìm. b. Bµi tËp ¸p dông. Bài toán 1 : Hợp chất vô cơ A có thành phần % về khối lượng các nguyên tố là: 45,95%K ; 16,45%N; 37,6%O. Xác định CTHH của A. Giải: Vì %K+%N+%O=100% nên A chỉ chứa 3 nguyên tố K, N và O. - Gọi CTTQ của A là: KxNyOz (x,y,z nguyên dương). - Ta có: x.MK : y.MN : z.MO = %K:%N:%O %K %N %O => x:y:z = : : M K M N M O 45,95 16,45 37,6 => x:y:z = : : 39 14 16 => x:y:z = 1,17:1,17:2,34 => x:y:z = 1:1:2 x 1 => y 1 z 2 Vậy CTHH của A là:KNO2 Bài toán 2 : Hợp chất vô cơ B có thành phần % về khối lượng các nguyên tố là: 28,57%Mg ;14,2%C và còn lại là O. Xác định CTHH của B. Giải: -Gọi CTTQ của B là:MgxCyOz (x,y,z nguyên dương). -Ta có: %O =100%- (28,57%+14,2%) = 57,14%. -Ta có: x.MMg:y.MC:z.MO = %Mg:%C:%O %Mg %C %O => x:y:z = : : M Mg M C M O 28,57 14,2 57,14 => x:y:z = : : 24 12 16 => x:y:z =1,19:1,19:3,57 => x:y:z =1:1:3 x 1 => y 1 z 3 Vậy CTHH của B là: MgCO3. Bài toán 3 : (Câu 1.a. đề thi KSCL GV năm 2013-2014.Phòng GD-ĐT Cẩm Xuyên) 4
5. Ph­¬ng ph¸p gi¶i mét sè d¹ng bµi tËp x¸c ®Þnh c«ng thøc hãa häc cña mét chÊt dùa vµo thµnh phÇn ®Þnh l­îng dµnh cho häc sinh kh¸ giái 8-9 Một khoáng vật có tổng số nguyên tử trong phân tử không quá 25, có thành phần % về khối lượng là: 14,06% K: 8,66% Mg; 34,6% O; 4,33% H và còn lại một nguyên tố khác. Hãy xác định công thức hóa học của khoáng vật đó? Giải: -Gọi X là nguyên tố còn lại, có khối lượng mol là X. Suy ra %X= 100%-(14,06% + 8,66% + 34,6% + 4,33%) => %X=38,35%. -Gọi CTTQ của khoáng vật là: KxMgyOz HtXk(x,y,z,t,k nguyên dương). %K %Mg %O %H %X => x:y:z:t: k = : : : : M K M Mg M O M H M X 14,06% 8,66% 34,6% 4,33% 38,35% => x:y:z:t: k = : : : : 39 24 16 1 M X => x:y:z:t: k =0,36: 0,36: 2,1625: 4,33: 38,35% M X => x:y:z:t: k = 1: 1: 6: 12 : 106,5 X Vì số nguyên tử trong phân tử và k = 1,2,3 hoặc 4 ta xét bảng sau: X n 1 2 3 4 X 106,5 53,25 35,5 26,4 Chỉ có n=3 và X=35,5 là thỏa mãn. Với X=35,5 nguyên tố X là Clo (Cl). Vậy công thức của khoáng vật là:KMgO6H12Cl3 hay KCl.MgCl2.6H2O. c. Bài tập vận dụng. Bài 1: Hợp chất vô cơ A có thành phần % về khối lượng các nguyên tố là: 20,72%Na; 28,82%S và còn lại là O. Xác định CTHH của A. §S: Na2S2O7. Bài 2: 1 Oxít của kim loại hóa trị II có chứa 40% Oxi về khối lượng.Tìm công thức hóa học của Oxít nói trên. ĐS: MgO 2. Dạng 2: Xác định CTHH khi biết tỷ lệ về khối lượng các nguyên tố trong hợp chất. a. Phương pháp: 5
6. Ph­¬ng ph¸p gi¶i mét sè d¹ng bµi tËp x¸c ®Þnh c«ng thøc hãa häc cña mét chÊt dùa vµo thµnh phÇn ®Þnh l­îng dµnh cho häc sinh kh¸ giái 8-9 - Đặt CTTQ của hợp chất cần tìm. - Từ tỷ lệ về khối lượng tìm tỷ lệ chỉ số nguyên tử. - Kết luận. b. Bài tập áp dụng m 7 Bµi to¸n 1: Tìm CTHH của 1 Oxit biết tỷ lệ về khối lượng là: N . mO 20 Gi¶i: Gọi công thức Oxit cần tìm là: NxOy (x,y nguyên dương). m 7 Ta có: N mO 20 14x 7 => 16y 20 x 112 2 => y 280 5 x 2 => y 5 Vậy công thức hóa học của Oxit là: N2O5. Bài toán 2: Một kim loại A chưa rõ hóa trị,có tỷ lệ khối lượng của Oxi trong Oxít là: 3/7A. Tìm công thức Oxít của kim loại. Giải: Gọi A là khối lương mol của kim loại A,n là hóa trị của A. Suy ra công thức Oxít của là: A2On 3 Ta có: m m O 7 A m 7 => A mO 3 2A 7 => 16n 3 => 6A=112 n => A = 56 n 3 Vì n là hóa trị của kim loại nên ta xét bảng sau: n 1 2 3 X 18,7 37,3 56 Chỉ có n=3 và X=56 là thỏa mãn. Với X=56 nguyên tố X là Sắt (Fe). Vậy công thức của Oxít là:Fe2O3. c. Bài tập vận dụng. 6