SKKN Một số phương pháp giúp học sinh cân bằng các phương trình phản ứng Hóa học

Nội dung text: SKKN Một số phương pháp giúp học sinh cân bằng các phương trình phản ứng Hóa học

1. MỤC LỤC TT NỘI DUNG Trang 1 Lý do chọn đề tài 1 2 Nội dung của sáng kiến kinh nghiệm 1 3 Cơ sở lý luận của vấn đề 1 4 Thực trạng của vấn đề 1 5 Các giải pháp đã tiến hành để giải quyết vấn đề 2 6 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm 16 7 Đánh giá của hội đồng ban giám khảo 17 8 Tài liệu tham khảo 18 1
2. I. ĐẶT VẤN ĐỀ Lý do chọn đề tài Trong công cuộc xây dựng và phát triển của đất nước ngày càng cao với quy mô ngày càng lớn. Một trong những trọng tâm của sự phát triển đất nước là đổi mới nền giáo dục. Phương hướng giáo dục của Đảng, Nhà nước và ngành Giáo dục và Đào tạo trong thời gian trước mắt cũng như lâu dài là đào tạo những con người: Lao động - Tự chủ - Sáng tạo, có năng lực thích ứng và giải quyết những vấn đề thường gặp, qua đó biết lập nghiệp và tạo dựng cuộc sống tốt đẹp cho mình. Để bồi dưỡng năng lực sáng tạo, giải quyết vấn đề cho học sinh thì lí luận dạy học hiện đại đã khẳng định: Cần phải đưa học sinh vào vị trí chủ thể của hoạt động nhận thức. Môn hóa học trong trường Trung học cơ sở là một trong những môn có vai trò quan trọng trong việc hình thành và phát triển tư duy của học sinh có mục đích trang bị cho học sinh hệ thống kiến thức cơ bản bao gồm kiến thức về cấu tạo, phân loại và tính chất và ứng dụng của chúng . Trong phần tính chất cơ bản của các chất thì có sự xuất hiện của các phản ứng hoá học kéo theo nó là các phương trình hoá học xuất hiện. Nhưng việc cân bằng được các phương trình hoá học đó để áp dụng và giải thích, giải toán là một việc cần thiết để học sinh có thể giải các bài toán hoá học sau này. Để đạt được mục đích là: cân bằng sao cho đúng, nhanh một phương trình hoá học đơn giản cũng như phương trình phức tạp là cả một vấn đề khó đối với cả giáo viên và học sinh. Giáo viên cần truyền đạt kiến thức như thế nào, mức độ nào đối với từng loại học sinh để học sinh có thể tự cân bằng được phương trình. Còn học sinh thì lo làm sao thu nhận kiến thức và thực hiện như thế nào để có thể cân bằng được phương trình. Mà phương trình hoá học thì có nhiều loại cho nhiều chất cụ thể. Để cho học sinh viết sơ đồ hay công thức cấu tạo đúng đủ các chất có trong phản ứng đã khó, nay mà cân bằng các phương trình đó lại càng khó hơn. 2
3. Với thực trạng hiện nay thì môn Hoá học vẫn là môn học khó, khi nói đến vấn đề lí thuyết thì học sinh có thể học thuộc nhưng khi liên quan đến phương trình, công thức là va chạm đến các con số thì những học sinh yếu kém về môn toán sẽ rất dễ nản chí và không muốn học. Và từ đó việc giải các bài toán theo phương trình sau này sẽ rất khó khăn. Bên cạnh đó thì để bồi dưỡng khả năng sáng tạo, giải quyết vấn đề thông qua các bài toán cân bằng phương trình đối với học sinh khá, giỏi cũng không phải là vấn đề dễ. Nhất là trong các phản ứng có nhiều chất tham gia, nhiều chất sản phẩm, cho nên việc cân bằng được một phương trình như thế nào để học sinh thực hiện được mà vẫn phát triển được năng lực tư duy, sáng tạo, gây hứng thú học tập cho học sinh là điều tôi và các đồng nghiệp giảng dạy bộ môn luôn lưu tâm Từ những vấn đề trên, với mong muốn góp phần nhỏ bé của mình vào việc tìm tòi phương pháp dạy - học thích hợp cho học sinh, tạo tiền đề cho việc phát triển tư duy của các em ở cấp cao hơn nên tôi đã chọn đề tài: "Một số phương pháp giúp học sinh cân bằng các phương trình phản ứng hóa học " II. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 1. Cơ sở lý luận Trong hoá học, có nhiều chất, nhiều phản ứng xảy ra theo các cơ chế và dạng khác nhau. 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. Trong hoá phổ thông Trung học cơ sở thì các nhà biên soạn sách đã giới thiệu một số loại phương trình như: Phản ứng phân hủy, phản ứng hóa hợp, phản ứng thế, phản ứng oxi hóa khử, phản ứng trung hòa. Đối với phản ứng đơn giản như : chỉ có 1 hoặc 2 chất phản ứng và chỉ tạo ra 1 hay 2 sản phẩm thì việc cân bằng phương trình còn dễ. Nhưng khi gặp phải những loại phản ứng mà có nhiều chất phản ứng và sản phẩm thì học sinh không dễ gì cân 3
4. bằng phương trình đó được. Mà phương trình khó này chủ yếu là các phương trình ôxi hoá khử, phản ứng oxi hóa khử chương trình hóa học 8 học sinh không học, trong khi đó ở chương trình phổ thông Trung học cơ sơ học sinh mới chỉ được giới thiệu và làm quen một cách sơ đẳng về loại phản ứng này ở chương trình lớp 9. Do vậy trong phạm vi của đề tài ngoài những cách cân bằng các phương trình đơn giản tôi xin mạn phép trình bày thêm kinh nghiệm bồi dưỡng cân bằng một số dạng phương trình phản ứng khác giúp học sinh khá giỏi có thể cân bằng phương trình một cách dễ dàng hơn khi áp dụng vào giải các bài tập sau này. Nội dung được xếp theo 6 dạng, mỗi dạng đều có nguyên tắc áp dụng và ví dụ cụ thể. 2. Thực trạng a. Thuận lợi : Môn hóa học là môn được học ở chương trình lớp 8 môn mới, học sinh thích tìm hiểu và khám phá nên những kiến thức đó được học sinh tiếp thu một cách chăm chú rất hiệu quả. Khi hướng dẫn học sinh cách lập phương trình và cân bằng phương trình theo nhiều cách, học sinh hứng thú học điều đó đã làm tăng khả năng tìm tòi, chủ động sáng tạo trong kiến thức và mỗi học sinh có thể lựa chọn các cách cân bằng phương trình khác nhau một cách nhanh nhất theo cách hiểu của mình . b. Khó khăn : Hiện nay đại đa số khi học sinh học môn hóa và đặc biệt làm quen với các phương trình, viết các phương trình hóa học còn nhiều bỡ ngỡ, chưa định hình cách cân bằng phương trình hóa học, cụ thể chưa biết cách chọn hệ số như thế nào viết vào phương trình và viết ở vị trí nào, chỉ có một số học sinh khá giỏi khi nắm được các cách làm thì trình bày rất nhanh. Số học sinh còn lại thì chậm và chưa biết cách, điều đó đã làm cho các em chán nản chưa chú ý trong học tập. Mà môn hóa học giải các bài tập là liên quan đến phương trình, viết phương trình không đúng dẫn đến kết quả bài toán sẽ sai hoàn toàn. Chính vì điều đó mà trong các bài học giáo viên lại phải hướng dẫn học sinh viết phương trình, cân bằng phương trình thường xuyên và nhiều hơn. Điều đó rất mất thời gian khi giải các bài tập hóa học. 4
5. Kết quả khảo sát tháng 8/2013. ( khảo sát cân bằng phương trình hóa học 9 ) Lớp Học sinh cân bằng phương Học sinh cân bằng phương Tổng trình hóa học nhanh trình hóa học chậm số Số lượng Tỉ lệ Số lượng Tỉ lệ 9A/24 5 21% 19 79% 9B/24 6 25% 18 75% 3. Các phương pháp thực hiện Dạng 1: Cân bằng phương trình phản ứng theo phương pháp “Hệ số phân số’’ - Các bước tiến hành Bước 1: Đưa hệ số là số nguyên hay phân số vào trước công thức có nguyên tố có nhiều nguyên tử nhất Bước 2: Từ đó cân bằng các nguyên tố còn lại tương tự như trên sao cho số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế của phương trình bằng nhau Bước 3: Giữ nguyên các phân số hoặc khử mẫu để được phương trình hoàn chỉnh - Các ví dụ cụ thể Ví dụ 1: Cân bằng sơ đồ phản ứng sau : t o P + O2 > P2O5 Cách làm: Bước 1: Do sau phản ứng có 2P, 5O mà trước phản ứng chỉ có 1P, số nguyên tử O sau 5 phản ứng là nhiều nhất nên thêm hệ số vào trước O2 2 5 t o P + O2 > P2O5 2 Bước 2: Lúc này sau phản ứng có 2P , trước phản ứng có 1P ta thêm hệ số 2 vào truớc P. 5 t0 2P + O2  P2O5 2 5
6. Bước 3: Giữ nguyên hệ số của P 2O5 và quy đồng mẫu số chung là 2 ta được phương trình hoàn chỉnh: t0 4P + 5O2  2 P2O5 Ví dụ 2: Cân bằng sơ đồ phản ứng sau: t o NH3 + O2 > NO + H2O Cách làm: Bước 1: Ta thấy số ngyên tử H là nhiều nhất: trước phản ứng có 3H, sau phản ứng có 3 2H, nên ta thêm hệ số trước H2O. 2 t o 3 NH3 + O2 > NO + H2O 2 5 5 Bước 2: Lúc này sau phản ứng có O nên ta thêm hệ số trước O2 2 4 5 t o 3 NH3 + O2 > NO + H2O 4 2 Bước 3: Để mất phân số ta quy đồng mẫu số chung là 4 ta sẽ được phương trình hoàn chỉnh: t0 4NH3+ 5O2  4NO+ 6H2O t o Ví dụ 3: Cân bằng sơ đồ phản ứng sau Fe + O2 > Fe2O3 Cách làm: Bước 1: Ta thấy số ngyên tử Oxi là nhiều nhất: trước phản ứng có 2O, sau phản ứng 3 có 3O , nên ta thêm hệ số trước O2. 2 3 t o Fe + O2 > Fe2O3 2 Bước 2: Lúc này sau phản ứng có 2Fe nên ta thêm hệ số 2 trước Fe 3 t o 2 Fe + O2 > Fe2O3 2 Bước 3: Để mất phân số ta quy đồng mẫu số chung là 2 ta sẽ được phương trình hoàn t0 chỉnh: 4Fe + 3 O2  2Fe2O3 6
7. Các ví dụ khác: Na + O2 > Na2O P2O5 + H2O > H3PO4 Dạng 2: Cân bằng phương trình phản ứng bằng phương pháp “Chẵn- Lẻ” - Cách tiến hành Xét các chất trước và sau phản ứng nếu số nguyên tử của cùng một nguyên tố trong, một số công thức hoá học là số chẵn còn ở công thức khác lại là số lẻ thì cần đặt hệ số 2 trước công thức có số nguyên tử là số lẻ. Sau đó tìm các hệ số còn lại - Xét đối tượng, phạm vi áp dụng Dạng này sử dụng để hướng dẫn học sinh cân bằng phương trình các phản ứng có ở SGK là hiệu quả nhất - Các ví dụ cụ thể t o Ví dụ 1: Cân bằng sơ đồ phản ứng sau: Al + O2 > Al2O3 Cách làm: Số nguyên tử oxi trong Al2O3 là lẻ, nên thêm hệ số 2 vào trước Al2O3 t o Al + O2 > 2Al2O3 Ta thấy số nguyên tử nhôm sau phản ứng lúc này là 4Al còn trước phản ứng là 1Al t o nên ta đặt hệ số 4 vào trước Al: 4Al + O2 > 2Al2O3 Cuối cùng thấy sau phản ứng có 6O, trước phản ứng có 2O nên ta thêm hệ số 3 vào t0 trước O2 ta được phương trình hoàn chỉnh: 4Al + 3O2  2Al2O3 Ví dụ 2: Cân bằng sơ đồ phản ứng sau: t o FeS2 + O2 > Fe2O3 + SO2 Cách làm: Ta thấy số nguyên tử oxi trong O2 và SO2 là số chẵn còn trong Fe2O3 là số lẻ nên ta đặt hệ số 2 trước công thức Fe2O3 t o FeS2 + O2 > 2Fe2O3 + SO2 Tiếp theo cân bằng nguyên tử Sắt: Trước phản ứng có 1Fe, sau có 4Fe nên đặt hệ số 4 trước FeS2 t o 4FeS2 + O2 > 2Fe2O3 + SO2 7
8. Lúc này trước phản ứng coi như S là không đổi nữa, trước phản ứng có 8S sau có 1S nên thêm hệ số 8 trước SO2 t o 4FeS2 + O2 > 2Fe2O3 + 8SO2 Cuối cùng ta cân bằng nguyên tử Oxi: Trước phản ứng có 2O, sau có 22O nên ta đặt hệ số 11 trước công thức O2. Ta được phương trình hoàn chỉnh: t0 4FeS2 + 11O2  2Fe2O3 + 8SO2 t o Ví dụ 3: Cân bằng sơ đồ phản ứng sau: Fe + O2 > Fe2O3 Cách làm: Ta thấy số nguyên tử Oxi trước phản ứng số chẵn còn trong Fe2O3 nguyên tử oxi là số lẻ nên ta đặt hệ số 2 trước công thức Fe2O3 t o Fe + O2 > 2Fe2O3 Tiếp theo cân bằng nguyên tử Sắt: Trước phản ứng có 1Fe, sau có 4Fe nên đặt hhệ số 4 trước Fe t o 4Fe + O2 > 2Fe2O3 Lúc này: trước phản ứng có 2O sau phản ứng có 6O nên thêm hệ số 3 trước O2 t o 4Fe + 3O2 > 2Fe2O3 Ta được phương trình hoàn chỉnh: t0 4Fe + 3O2  2Fe2O3 Dạng 3: Cân bằng phương trình phản ứng cháy của hợp chất Hữu cơ. - Đối tượng, phạm vi áp dụng Đối với HS lớp 8 thì HS chưa biết được hợp chất hữu cơ là gì, kể cả HS lớp 9 đến đầu học kì II cũng mới được tìm hiểu. Nhưng ngay khi ở lớp 8 khi học phần tính chất hoá học của oxi, phần oxi tác dụng với hợp chất chủ yếu là các phản ứng cháy của các hợp chất hữu cơ, để phát triển tư duy lôgic và sáng tạo của học sinh thì đối với học sinh khá thì giáo viên có thể giới thiệu sơ qua và hướng dẫn học sinh cân bằng nhanh trong các bài kiểm tra thường thì dạng này ở THCS chủ yếu là: t o Hợp chất hữu cơ + O2 > CO2 + H2O + một số chất khác. - Cách tiến hành 8