Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp giải nhanh bài toán hóa học phương pháp bảo toàn điện tích

Nội dung text: Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp giải nhanh bài toán hóa học phương pháp bảo toàn điện tích

1. Huongdanvn.com –Có hơn 1000 sáng kiến kinh nghiệm hay SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Đơn vị: Trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh – Biên Hòa Mã số: (Do HĐKH Sở GD&ĐT ghi) SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN HÓA HỌC PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH Người thực hiện: TRẦN THỊ THU HIỀN Lĩnh vực nghiên cứu: - Quản lý giáo dục  - Phương pháp dạy học bộ môn: Hóa học  - Lĩnh vực khác:  Có đính kèm: Các sản phẩm không thể hiện trong bản in SKKN  Mô hình  Phần mềm  Phim ảnh Hiện vật khác Năm học: 2011 – 2012
2. PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN HÓA HỌC – PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC I. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN 1. Họ và tên: TRẦN THỊ THU HIỀN 2. Ngày tháng năm sinh: Ngày 03 tháng 8 năm 1983 3. Nam, nữ: Nữ 4. Địa chỉ: 70C/15, khu phố 2, phường Trảng Dài, Biên Hòa, Đồng Nai 5. Điện thoại CQ: 0613824389. ĐTDĐ: 0945953432 6. Fax: E-mail: Thuhien@nhc.edu.vn 7. Chức vụ: Giáo viên 8. Đơn vị công tác: Trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh – Biên Hòa, Đồng Nai II. TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO - Học vị (hoặc trình độ chuyên môn, nghiệp vụ) cao nhất: Cử nhân Hóa học. - Năm nhận bằng: 2005 - Chuyên ngành đào tạo: Hóa học III.KINH NGHIỆM KHOA HỌC - Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: Giảng dạy Hóa học THPT. Số năm có kinh nghiệm: 06 - Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây: 01 + Phương pháp dạy học giúp học sinh có phương pháp tự học tốt bộ môn Hóa học – Năm học 2010 – 2011. GV: TRẦN THỊ THU HIỀN2 2
3. PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN HÓA HỌC – PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH MỤC LỤC I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 2 II. TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 3 1. Cơ sở lý luận của đề tài 3 1.1. Định luật bảo toàn điện tích 3 1.2. Các hệ quả 3 1.2.1. Hệ quả 1 3 1.2.2. Hệ quả 2 3 2. Nội dung, biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài 4 2.1. Dạng 1: Áp dụng đơn thuần định luật bảo toàn điện tích 4 2.2. Dạng 2: Kết hợp với định luật bảo toàn khối lượng 4 2.3. Dạng 3: Kết hợp với định luật bảo toàn nguyên tố 6 2.4. Dạng 4: Kết hợp với việc viết phương trình ở dạng ion rút gọn 7 2.5. Dạng 5: Áp dụng định luật bảo toàn điện tích đối với dung dịch thu được sau khi điện phân 8 2.6. Dạng 6: Bài toán tổng hợp 10 3. Một số bài toán tự luyện và đáp án 11 III. HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI 15 IV. ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ VÀ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG 16 V. TÀI LIỆU THAM KHẢO 16 GV: TRẦN THỊ THU HIỀN3 3
4. PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN HÓA HỌC – PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN HÓA HỌC PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH Tóm tắt đề tài: Đề tài phân loại và đưa ra phương pháp giải nhanh một số dạng bài tập trắc nghiệm về phương pháp bảo toàn điện tích, cùng với những ví dụ minh họa có hướng dẫn cách giải nhanh và bài tập tự luyện. I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Qua nghiên cứu thực trạng dạy và học môn hóa tại các trường THPT, tôi nhận thấy: Bộ Giáo dục và Đào tạo phân phối chương trình dạy môn hóa chỉ có 2 tiết/tuần (đối với ban cơ bản) và trong các kì thi tốt nghiệp, đại học – cao đẳng thì môn Hóa học được tổ chức thi với hình thức trắc nghiệm. Do đó, cả giáo viên và học sinh đều không có nhiều thời gian để giải một bài toán theo phương pháp thông thường qua từng bước giải cụ thể, chi tiết. Bởi vậy, việc cải tiến phương pháp dạy học nhằm nâng cao chất lượng của quá trình dạy học là một nhiệm vụ quan trọng hàng đầu của mỗi giáo viên. Mặt khác, Hoá học là môn khoa học vừa lý thuyết vừa thực nghiệm nên muốn nâng cao kết quả học hoá học thì trước tiên bản thân học sinh phải nắm rõ lý thuyết và vận dụng kiến thức đã học để tự mình giải được các bài tập. Bài tập hoá học có tác dụng rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức, đào sâu và mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động, phong phú. Có thể nói rằng bài tập hoá học vừa là mục đích, vừa là nội dung, lại vừa là phương pháp dạy học rất có hiệu quả. Bài tập còn là con đường đầu tiên để áp dụng chính xác kiến thức khoa học vào cuộc sống. Song thực tế cho thấy nhiều học sinh phổ thông rất sợ giải bài tập hoá học hoặc còn rất lúng túng trong việc xác định các dạng toán, do đó gặp nhiều khó khăn trong việc giải bài tập. Hơn nữa số tiết luyện tập hoá học ở trên lớp lại rất ít, nên việc củng cố, đào sâu và vận dụng kiến thức hoá học còn bị hạn chế. Mặt khác, một bài tập có thể có nhiều cách giải khác nhau: có cách giải thông thường theo các bước quen thuộc, nhưng cũng có cách giải nhanh, độc đáo, ngắn gọn mà lại chính xác, tiết kiệm nhiều thời gian và dễ dàng áp dụng nhưng học sinh thường chọn cách giải từ từ theo từng bước quen thuộc nên rất mất thời gian và không phù hợp với hình thức thi trắc nghiệm hiện nay. GV: TRẦN THỊ THU HIỀN4 4
5. PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN HÓA HỌC – PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH Với những lý do nêu trên mà tôi đã nghiên cứu và hệ thống các bài tập theo: "PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN HÓA HỌC – PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH". Sau đây tôi xin trình bày những kinh nghiệm mà bản thân tích lũy được. II. TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 1. Cơ sở lý luận của đề tài Phương pháp này dựa trên cơ sở: - Bài toán liên quan đến điện tích, ion, những bài toán trong dung dịch. - Phương pháp bảo toàn điện tích không phải là giải pháp duy nhất để giải toán, có thể giải những bài toán đó bằng cách giải thông thường nhưng nếu áp dụng phương pháp này hợp lí, đúng cách, trong nhiều trường hợp sẽ làm tăng tốc độ làm bài, điều này đặc biệt quan trọng khi làm bài thi trắc nghiệm như hiện nay. - Phương pháp bảo toàn điện tích thường được vận dụng kết hợp với các phương pháp bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, 1.1. Định luật bảo toàn điện tích: Định luật bảo toàn điện tích được phát biểu như sau: “Điện tích của một hệ thống cô lập thì luôn luôn không đổi tức là được bảo toàn” 1.2. Các hệ quả: 1.2.1. Hệ quả 1: Nguyên tử, phân tử hay dung dịch luôn luôn trung hòa về điện. - Trong nguyên tử: Số proton = số electron. - Trong dung dịch:  số mol x điện tích ion dương =   số mol x điện tích ion âm 1.2.2. Hệ quả 2: Tính khối lượng muối khan (hoặc chất rắn khan) trong dung dịch. Khối lượng muối khan (hoặc chất rắn khan) trong dung dịch bằng tổng khối lượng các ion tạo muối (hoặc tạo chất rắn) đó. Chú ý: Khi áp dụng định luật bảo toàn điện tích thường kết hợp: - Các phương pháp bảo toàn khác: Bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố. - Viết phương trình hóa học ở dạng ion rút gọn. - Lý thuyết điện phân dung dịch. GV: TRẦN THỊ THU HIỀN5 5
6. PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN HÓA HỌC – PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH 2. Nội dung, biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài 2.1. Dạng 1: Áp dụng đơn thuần định luật bảo toàn điện tích. Áp dụng hệ quả 1: - Trong dung dịch:  số mol x điện tích ion dương =   số mol x điện tích ion âm Ví dụ 1: Dung dịch X có chứa các ion: 0,015 mol Al 3+; a mol Fe2+; 0,03 mol 2 NO3 và 0,02 mol SO4 . Giá trị của a là A. 0,050 B. 0,0125 C. 0,0250 D. 0,0350 Hướng dẫn: Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có: 0,015.3 + a.2 = 0,03.1 + 0,02.2 a = 0,0125 Đáp án B. Ví dụ 2: Một dung dịch có chứa 4 ion với thành phần: 0,05 mol K +; 0,02 mol 2+ Ca ; 0,015 mol NO3 và x mol Cl . Giá trị của x là A. 0,09 B. 0,055 C. 0,02 D. 0,075 Hướng dẫn: Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có: 0,05.1 + 0,02.2 = 0,015.1 + x.1 x = 0,075 Đáp án D. 2.2. Dạng 2: Kết hợp với định luật bảo toàn khối lượng. Áp dụng hệ quả 1 và hệ quả 2: - Trong dung dịch:  số mol x điện tích ion dương =   số mol x điện tích ion âm - mmuối khan (hoặc chất rắn khan) trong dung dịch =  mcác ion tạo muối (hoặc tạo chất rắn) đó. Ví dụ 3: Dung dịch X chứa hai cation là K +: 0,03 mol; Zn2+: x mol và hai anion 2 là SO4 : 0,015 mol; Cl : 0,04 mol. Cô cạn cẩn thận dung dịch X, khối lượng muối khan thu được là: A. 2,82 gam B. 6,63 gam C. 5,33 gam D. 4,19 gam Hướng dẫn: - Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có: 0,03.1 + x.2 = 0,015.2 + 0,04.1 x = 0,02 (1) GV: TRẦN THỊ THU HIỀN6 6
7. PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN HÓA HỌC – PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH - Khi cô cạn dung dịch, khối lượng muối =  Khối lượng các ion tạo muối mmuối = 0,03.39 + 0,02.65 + 0,015.96 + 0,04.35,5 = 5,33 (gam) Đáp án C. 2+ Ví dụ 4: Dung dịch X chứa 2 cation là NH4 : 0,03 mol; Fe : x mol và 2 anion là 2 SO4 : 0,015 mol; Cl : y mol. Cô cạn cẩn thận dung dịch X thu được 4,52 gam muối khan. Giá trị của x và y lần lượt là: A. 0,02 và 0,04 B. 0,03 và 0,02 C. 0,015 và 0,03 D. 0,03 và 0,03 Hướng dẫn: - Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có: 0,03.1 + x.2 = 0,015.2 + y.1 2x – y = 0 (1) - Khi cô cạn dung dịch, khối lượng muối =  Khối lượng các ion tạo muối 0,03.18 + x.56 + 0,015.96 + y.35,5 = 4,52 56x + 35,5y = 2,54 (2) Từ (1) và (2) x = 0,02 và y = 0,04 Đáp án A. Ví dụ 5: Chia m gam hỗn hợp X gồm hai kim loại có hoá trị không đổi thành 2 phần bằng nhau. Phần 1: Hoà tan hoàn toàn bằng dung dịch HCl dư thu được 1,792 lít khí H2 (đktc). Phần 2: Nung trong không khí dư, thu được 2,84 gam hỗn hợp rắn chỉ gồm các oxit. Giá trị của m là A. 1,56 gam B. 1,8 gam C. 2,4 gam D. 3,12 gam Hướng dẫn: - Ta có:  số mol x điện tích ion dương (của 2 kim loại) trong 2 phần là bằng nhau  số mol x điện tích ion âm trong 2 phần cũng bằng nhau. Nên: O2- 2Cl-. 1,792 - Mặt khác: n n 2n 2. = 0,16 n 2 = 0,08 Cl H H2 22,4 O (trong oxit) m m m 2 Trong một phần: kim loai oxit O (trong oxit) = 2,84 – 0,08.16 = 1,56g m = mhỗn hợp X = 2.1,56 = 3,12 (gam) Đáp án D. GV: TRẦN THỊ THU HIỀN7 7
8. PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN HÓA HỌC – PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH 2.3. Dạng 3: Kết hợp với định luật bảo toàn nguyên tố. Kết hợp với định luật bảo toàn nguyên tố: -  nnguyên tử của một nguyên tố X trước phản ứng =  nnguyên tử của một nguyên tố X sau phản ứng Ví dụ 6: Cho hỗn hợp X gồm x mol FeS 2 và 0,045 mol Cu2S vào axit HNO3 loãng (vừa đủ), thu được dung dịch chỉ chứa muối sunfat của các kim loại và khí duy nhất NO. Giá trị của x là A. 0,045 B. 0,09 C. 0,135 D. 0,18 Hướng dẫn: - Theo định luật bảo toàn nguyên tố ta có: n 3 Fe = x mol n 2 Cu = 0,045.2=0,09 mol n 2 = (2x + 0,045) mol SO4 - Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có: 3x + 2.0,09 = 2(2x + 0,045) x = 0,09 Đáp án B. Ví dụ 7: Dung dịch X có chứa 5 ion: Mg 2+; Ba2+; Ca2+; 0,1 mol Cl- và 0,2 mol - NO3 . Thêm dần V lít dung dịch K 2CO3 1M vào X đến khi được lượng kết tủa lớn nhất thì giá trị V tối thiểu cần dùng là A. 150 ml B. 300 ml C. 200 ml D. 250 ml Hướng dẫn: 2+ 2- - Ta có: M + CO3 MCO3 + - - Khi phản ứng kết thúc, dung dịch còn các ion: K , Cl , NO3 - Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có: n n n = 0,3 K Cl NO3 n 2n - Theo định luật bảo toàn nguyên tố ta có: K = K2CO3 n K2CO3 = 0,15 (mol) 0,15 - V = = 0,15 (lít) = 150 (ml) dd K2CO3 1 Đáp án A. GV: TRẦN THỊ THU HIỀN8 8