SKKN Cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa - khử dựa vào sự thay đổi số oxi hóa

Nội dung text: SKKN Cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa - khử dựa vào sự thay đổi số oxi hóa

1. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ĐỀ TÀI: “CÂN BẰNG PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG OXI HÓA - KHỬ DỰA VÀO SỰ THAY ĐỔI SỐ OXI HÓA” Quảng Bình, tháng 1 năm 2019 1
2. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ĐỀ TÀI: “CÂN BẰNG PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG OXI HÓA - KHỬ DỰA VÀO SỰ THAY ĐỔI SỐ OXI HÓA” Họ và tên: Trần Xuân Diễn Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn Đơn vị công tác: Trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh – Quảng Ninh - Quảng Bình. Quảng Bình, tháng 1 năm 2019 2
3. I. PHẦN MỞ ĐẦU 1.1. Lý do chọn đề tài Nghị quyết 29-NQ/TW ngày 04 tháng 11 năm 2013 khẳng định “Đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế”. Mục tiêu đối với giáo dục phổ thông, tập trung phát triển trí tuệ, thể chất, hình thành phẩm chất, năng lực công dân, phát hiện và bồi dưỡng năng khiếu, định hướng nghề nghiệp cho học sinh. Nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện, chú trọng giáo dục lý tưởng, truyền thống, đạo đức, lối sống, ngoại ngữ, tin học, năng lực và kỹ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Phát triển khả năng sáng tạo, tự học, khuyến khích học tập suốt đời. Nhằm cụ thể hóa mục tiêu trên mỗi một giáo viên không ngừng học tập, sáng tạo trong dạy học đáp ứng với sự phát triển của xã hội, qua thực tiễn dạy học nắm bắt những vấn đề trọng tâm của bộ môn Hóa học và những điểm yếu mà học sinh thường gặp nhất là việc cân bằng các phản ứng hóa học nói chung và cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử nói riêng. Cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử là một trong những dạng bài tập lý thuyết cơ bản của chương trình hóa học. Trong thực tế số học sinh không làm được loại bài tập này còn chiếm một tỷ lệ khá cao. Hơn nữa, hiện nay phương pháp kiểm tra- đánh giá kết quả học tập môn hóa học bằng trắc nghiệm khách quan với lượng bài tập rất đa dạng và phong phú. Muốn đạt kết quả cao trong giảng dạy, chúng ta phải cải tiến cả nội dung và phương pháp dạy học. Vì vậy để học sinh ít tốn thời gian cho loại bài tập liên quan đến cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử thì ta cần có một phương pháp cân bằng phương trình nhanh, dễ hiểu, có hệ thống. Theo tôi nguyên nhân khiến các em cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử không đúng và nếu có đúng thì thường mất rất nhiều thời gian là do chưa có một phương pháp dễ hiểu, đơn giản. Vì vậy, với mong muốn của bản thân để giúp các em có một phương pháp cân bằng đúng, nhanh các phản ứng oxi hóa khử và nhất là tạo tiền đề cho việc phát triển tư duy của các em ở các 3
4. lớp trên nên tôi đã chọn đề tài: “cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa- khử dựa vào sự thay đổi số oxi hóa’’ 1.2 Điểm mới của đề tài - Tạo nên sự hứng thú học tập cho học sinh trong các giờ học Hóa học. - Rèn luyện khả năng cân bằng nhanh phương trình hóa học cho học sinh để giải quyết các bài tập có liên quan. - Giúp học sinh có thêm kiến thức về phản ứng oxi hóa khử. - Thực nghiệm sư phạm tại một số lớp mình đang dạy để khẳng định hướng đi đúng đắn và cần thiết của đề tài trên cơ sở lí luận và thực tiễn. Đồng thời so sánh với việc cân bằng “truyền thống” việc áp dụng và nhân rộng ở những lớp tôi dạy góp phần đổi mới PPDH và nâng cao hiệu quả quá trình dạy học Hóa học nói riêng và các bộ môn ở bậc THPT nói chung. 1.3. Đối tượng nghiên cứu - Các dạng phương trình phản ứng oxi hóa- khử. - Nghiên cứu sẽ được thực hiện trên 2 lớp 10A (lớp thực nghiệm) và 10B (lớp đối chứng) tại trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh- Tỉnh Quảng Bình. Học sinh (lớp thực nghiệm) sẽ được học cách cân bằng phương trình hóa học bằng phương pháp tăng giảm số oxi hóa ở tiết học “phản ứng oxi hóa khử”. Nhóm (lớp đối chứng) được học cùng giáo viên nhưng với phương pháp thăng bằng electron, theo sách giáo khoa. 1.4. Phương pháp nghiên cứu Trong quá trình viết kinh nghiệm này tôi đã vận dụng các phương pháp sau: - Phương pháp so sánh: Giữa lớp có áp dụng phương pháp này với lớp không áp dụng. - Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Sưu tầm và nghiên cứu các tài liệu có liên quan. - Phương pháp kiểm tra: Đưa một số bài tập yêu cầu học sinh làm để lấy kết quả. 4
5. Kết quả được đo thông qua việc so sánh độ chênh lệch về kết quả tiếp thu kiến thức, kỹ năng, thái độ sôi nổi của học sinh trong giờ học. 1.5. Giới hạn phạm vi nghiên cứu Đề tài nghiên cứu các bước lập phương trình phản ứng oxi hóa khử từ đơn giản đến phức tạp, dựa vào sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tử nguyên tố hóa học trong phương trình, đặc biệt là tập trung vào cách tìm hệ số chính của phương trình hóa học một cách nhanh nhất. 5
6. II. PHẦN NỘI DUNG 2.1. Thực trạng của vấn đề cần nguyên cứu 2.1.1. Cơ sở lí luận của vấn đề Trong hoá học, nhiều phản ứng xảy ra theo các cơ chế và chiều hướng rất phong phú và đa dạng. Nhưng xét về nguyên tắc chung để cân bằng một phương trình hoá học thì phải làm sao cho số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phương trình trước và sau phản ứng phải bằng nhau. Như chúng ta đã biết, để cân bằng được phương trình phản ứng oxi hóa khử thì đầu tiên học sinh phải xác định được thế nào là phản ứng oxi hóa khử, học sinh phải nắm chắc các quy tắc xác định số oxi hóa và các bước lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa khử. Khi học sinh nắm được các kiến thức cơ bản về phản ứng oxi hóa khử rồi thì học sinh sẽ được cung cấp thêm các phương pháp cân bằng khác và các dạng phản ứng oxi hóa khử, trong đó có phương pháp“cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử dựa vào sự thay đổi số oxi hóa’’. Từ đó sẽ giúp cho học sinh biết cân bằng các phản ứng từ đơn giản đến phức tạp, tạo nền tảng cho học sinh làm các bài tập hóa học nhanh gọn. 2.1.2. Thuận lợi - Như chúng ta biết, có rất nhiều sách và tài liệu viết về các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử, đó là nguồn tư liệu quý giá mà tôi tham khảo. - Học sinh nhiệt tình, thích thú và say mê học môn hóa học 2.1.3. Khó khăn - Các em học sinh lớp 10 được trang bị kiến thức hóa học còn ít, mơ hồ. - Các em có tâm lý sợ phản ứng oxi hóa khử dài và phức tạp - Đaị bộ phận học sinh của trường đều có học lực yếu, khả năng phân tích tổng hợp kiến thức còn nhiều hạn chế do đó việc dạy học như thế nào để vừa ngắn gọn, cô động được kiến thức cho học sinh vừa mang lại hiệu quả là vấn đề mà tôi cần giải quyết. - Trong chương trình hóa học THPT việc nghiên cứu, vận dụng và mở rộng phản ứng oxi hóa- khử là rất quan trọng là chìa khóa mở ra cho học sinh nắm vững bản chất vấn đề từ đó vận dụng để làm các bài tập trong các kỳ thi nhất là 6
7. kì thi THPT quốc gia và hơn hết là giúp các em vận dụng giải thích được nhiều vấn đề trong cuộc sống. 2.2. Các biện pháp đã tiến hành để giải quyết vấn đề 2.2.1. Cân bằng phản ứng oxi hóa khử dựa vào sự thay đổi số oxi hóa * Nguyên tắc : Nguyên tắc chung để cân bằng phản ứng oxi hóa khử là số điện tử cho của chất khử phải bằng số điện tử nhận của chất oxi hóa hay số oxi hóa tăng của chất khử phải bằng số oxi hóa giảm của chất oxi hóa. * Các bước thực hiện: Bước 1: Xác định số oxi hóa các nguyên tố trong phương trình, tìm nguyên tố có thay đổi số oxi hóa. Chú ý: Việc xác định số oxi hóa của các nguyên tố là việc làm rất quan trọng quyết định đến các bước tiếp theo trong quá trình cân bằng. Do đó cần phải nhấn mạnh lại qui tắc xác định tắc tính số oxi hóa. + Tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tử trong một phân tử bằng 0. + Tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tử trong một ion bằng điện tích của ion đó. + Trong hợp chất thường số oxi hóa của hidro là +1; của oxi là -2, của kim loại là điện tích của ion đơn nguyên tử của kim loại đó. Dựa vào sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử trong phản ứng oxi hóa – khử mà ta xác định được sự cho, nhận electron. Bước 2: Vẽ một mũi tên biễu diễn sự tăng số oxi hóa và ghi ngay trên đó giá trị tăng của số oxi hóa (lấy số oxi hóa lớn ở phía sản phẩm trừ số oxi hóa bé ở chất tham gia) và một mũi tên biễu diễn sự giảm số oxi hóa và ghi ngay trên đó giá trị giảm của số oxi hóa (lấy số oxi hóa lớn ở chất tham gia trừ số oxi hóa bé ở phía sản phẩm), thực ra ở bước này học sinh chỉ cần tính nhẫm, không cần vẽ. Lưu ý: Đối với các chất tham gia, nếu nguyên tố thay đổi số oxi hóa có nhiều nguyên tử trong cùng một chất thì ta phải nhân số lượng nguyên tử đó trước khi xác định giá trị tăng, giảm. 7
8. Bước 3: Tìm hệ số nhân vào làm cho số tăng bằng số giảm, đặt hệ số nhân này trong ngoặc đơn Bước 4: Đưa những hệ số nhân này vào phương trình bằng cách: số nhân nào thì đưa vào trước và sau mũi tên đó (trừ khi nguyên tố có nhiều sự thay đổi số oxi hóa trong phương trình đó hoặc 2 mũi tên xuất phát cùng một nơi hoặc đến cùng một điểm)- thực chất là nhân chéo : Vị trí tăng nhân với số giảm và ngược lại Bước 5: Đếm và kiểm tra lại theo thứ tự: Kim loại – Phi kim (kiểm tra Phi kim khác, sau đó đến H và cuối cùng là kiểm tra O) 2.2.2. Áp dụng phương pháp cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử dựa vào sự thay đổi số oxi hóa Dạng 1: Dạng phản ứng oxi hóa – khử thông thường ( có thể có axit, kiềm hay nước tham gia phản ứng là chất môi trường) : Với dạng này, phải chú ý chất đóng vai trò môi trường như HNO 3, H2SO4 vì ngoài vai trò oxi hóa khử chúng còn tham gia tạo muối nên chưa nhân hệ số mà sẽ đếm ở bước cuối cùng. Ví dụ 1 : Cân bằng phản ứng oxi hóa khử NH3 + O2 NO + H2O - Sau khi xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong phương trình ta thấy N từ -3 tới N +2 tăng = (+2)- (-3)= 5 O từ 0 tới -2 giảm = 2( 0-(-2))= 4 (vì O2 nên nhân 2) - Ta vẽ 1 mũi tên thể hiện sự tăng, ghi 5 trên mũi tên và 1 mũi tên thể hiện sự giảm, ghi 4 trên mũi tên. - Làm cho tăng và giảm bằng nhau ( thường là nhân chéo) : mũi tên ghi 5 ta nhân 4, còn mũi tên ghi 4 ta nhân 5. - Đưa hệ số vào phương trình : đưa số 4 vào các chất trước ( NH 3) và sau ( NO) mũi tên nhân 4, đưa hệ số 5 vào chất trước (O2) còn sau mũi tên không nhân ( vì O có ở nhiều chất)-nghĩa là : những phân tử liên quan đến tăng 5 thì ta nhân 4 và ngược lại vị trí giảm 4 ta nhân 5 8