SKKN Phát triển năng lực của học sinh giỏi môn Hóa trường Trung học cơ sở Thạch Cẩm qua một số bài toán có nhiều cách giải

Nội dung text: SKKN Phát triển năng lực của học sinh giỏi môn Hóa trường Trung học cơ sở Thạch Cẩm qua một số bài toán có nhiều cách giải

1. A.ĐẶT VẤN ĐỀ: Trong những năm gần đây, vấn đề đổi mới phương pháp dạy học được Nhà trường THCS Thạch Cẩm đặc biệt quan tâm, các bậc cha mẹ học sinh nhiệt tình ủng hộ. Đặc biệt là dạy học theo hướng phát triển năng lực của học sinh nói chung và phát triển năng lực học sinh giỏi nói riêng. Là một giáo viên được phân công giảng dạy bộ môn hóa học 9 và bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học khối 9. Tôi luôn trăn trở tìm hướng đi cho từng bài dạy, từng dạng bài tập, làm thế nào để hạn chế những thiếu sót và nhược điểm của các em nhằm phát triển những năng lực của học sinh. Trong quá trình ôn thi học sinh giỏi Huyện do Ban Giám hiệu Trường THCS Thạch Cẩm phân công tôi nhận thấy: trong phần toán hóa đa phần các em sử dụng phương pháp đại số mất nhiều thời gian và nhiều trường hợp đi vào bế tắc khi gặp các hệ phương trình nhiều ẩn số hay số phương trình ít hơn số ẩn số. Hơn nữa khi tham khảo ý kiến của các em học sinh đã từng tham dự các kỳ thi học sinh giỏi môn hóa, các em thường cho rằng đề thi học sinh giỏi dài so với khả năng của các em vì vậy các em không kịp hoàn thành bài thi. Theo tôi nghĩ về thực chất đề không phải là quá dài mà vấn đề là các em chưa biết lựa chọn cách giải nào cho phù hợp để làm bài thi vừa ngắn gọn xúc tích, khoa học mà vẫn đạt điểm cao. Mặt khác để học sinh giỏi có thể hoàn thành bài thi tốt hoặc ít nhất là đủ số điểm để được công nhận là học sinh giỏi thì việc lựa chọn phương pháp làm bài là hết sức quan trọng. Nên vấn đề đưa ra là nếu bài tập có nhiều cách giải thì học sinh có thể lựa chọn cách giải phù hợp sở thích, sở trường của từng học sinh. Khi được trang bị nhiều phương pháp làm bài tập thì năng lực học sinh sẽ được nâng cao. Với những lý do trên đây tôi đã nghiên cứu, tìm tòi và thảo luận với các đồng nghiệp về những mặt hạn chế, thiếu sót và làm thế nào để dạy học theo hướng phát triển năng lực của học sinh một cách có hiệu quả. Tôi đã tìm ra một số biện pháp và vận dụng tương đối hiệu quả ở trường THCS Thạch Cẩm. Từ đó tôi đúc rút thành SKKN “ phát triển năng lực của học sinh giỏi môn hóa trường trung học cơ sở Thạch Cẩm qua một số bài toán có nhiều cách giải ” nhằm giúp học sinh giỏi môn hóa hoàn thiện và phát triển các năng lực một cách tốt nhất. Hi vọng rằng với một số bài tập đề cập đến trong đề tài này sẽ là những bài học quý cho học sinh khá giỏi nhằm phát huy năng lực của các em. Vì khuôn khổ của bài viết tôi không có tham vọng đưa ra nhiều ví dụ minh họa về việc khai thác nhiều bài tập, rất mong nhận được sự động viên khích lệ từ các bạn đồng nghiệp, các bậc phụ huynh. 1
2. B. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I. CƠ SƠ LÝ LUẬN Nghị quyết Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo xác định “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ và đồng bộ các yếu tố cơ bản của giáo dục, đào tạo theo hướng coi trọng phát triển phẩm chất, năng lực của người học”. Với tinh thần dạy học theo định hướng phát triển năng lực của người học, người giáo viên cần phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động của người học, hình thành và phát triển năng lực tự học. Năng lực là tổ hợp đo lường các kiến thức, kĩ năng, thái độ mà một người cần vận dụng để thực hiện một nhiệm vụ trong một bối cảnh thực và có nhiều biến động. Vì vậy để hình thành năng lực cho học sinh người giáo viên cần phải trau dồi kiến thức, hình thành kỹ năng, kỹ xảo, các phương pháp làm bài cho các em. II. THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ Trong quá trình ôn thi học sinh giỏi ở trường THCS Thạch Cẩm (là một xã miền núi của Huyện Thạch Thành) tôi và các đồng nghiệp gặp một số khó khăn sau: - Điều kiện phục vụ học tập của học sinh trường học miền núi như trường học chúng tôi đang công tác chưa tương xứng với yêu cầu đổi mới giáo dục. - Về học sinh: khả năng tư duy, phân tích , tổng hợp của các em chưa tốt, kỹ năng giải bài tập còn thiếu và chậm. Trước khi chưa áp dụng đề tài kết quả bồi dưỡng học sinh giỏi huyện do tôi phụ trách đang còn thấp, cụ thể các năm học 2011-2012, 2012-2013 như sau: TT Họ Và Tên Điểm 1 Lê Văn Tuấn 15,5 2 Nguyễn Thị Như 9,25 3 Nguyễn Thị Hoa 14,25 4 Nguyễn Thị Ngọc 14 Điểm trung bình 13,25 III. GIẢI PHÁP VÀ CÁCH THỰC HIỆN 1. Các giải pháp thực hiện Trong quá trình dạy học tôi rút ra được một số giải pháp nâng cao năng lực của học sinh như sau: a. Giáo viên giúp học sinh hiểu rõ được bản chất các khái niện hóa học; trang bị cho học sinh một số phương pháp giải toán hoá như: phương pháp bảo toàn khối lượng, phương pháp bảo toàn nguyên tố, phương pháp bảo toàn electron, phương pháp trung bình, phương pháp quy đổi chất, kỹ năng biện luận, . . . b. Giáo viên cần đổi mới mối quan hệ giữa giáo viên và học sinh, phối hợp tốt với các học sinh và hỗ trợ cho các học sinh phối hợp tốt với nhau để các em học sinh có thể chủ động lĩnh hội tri thức. Việc đổi mới mối quan hệ giữa giáo viên và học sinh theo hướng cộng tác có ý nghĩa quan trọng nhằm phát triển năng lực xã hội cho các em. 2. Biện pháp nâng cao năng lực của học sinh Để nâng cao năng lực chuyên biệt môn hóa của học sinh giỏi thì giáo viên 2
3. cần hướng dẫn cho học sinh rèn luyện ở một số bài tập cụ thể. Bài tập 1 a. Hỗn hợp A gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 với tỷ lệ số mol lần lượt là 1:5:9:13 tác dụng với H 2SO4 đặc nóng thu được 2,24 lit khí SO 2 ở đktc (không còn sản phẩm khử nào khác). Tính khối lượng của hỗn hợp A. b. Hỗn hợp B gồm Fe, FeO, Fe 2O3, Fe3O4. Để khử hoàn toàn 15,84 gam hỗn hợp B thành kim loại Fe thì dùng hết 0,22 mol H 2. Nếu cho 15,84 gam hỗn hợp B trên tác dụng hết H 2SO4 đặc nóng thì thu được bao nhiêu lit SO 2 ở đktc (không còn sản phẩm khử nào khác). Tính khối lượng của hỗn hợp B. Bài làm: 2,24 Câu a Ta có : n 0,1 (mol) SO2 22,4 Gọi: n =x n =5x, n =9x, n = 13x Fe FeO Fe 2 O 3 Fe 3 O 4 Cách 1: Phương pháp đại số A tác dụng với H2SO4 đặc nóng: to 2Fe + 6H2SO4 (đặc)  Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (1) x 3x 2 to 2FeO + 4H2SO4 (đặc)  Fe2(SO4)3 + SO2 + 2H2O (2) 5x 5x 2 to 2Fe3O4 + 10H2SO4 (đặc)  3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O (3) 13x 13x 2 to Fe2O3 + 3H2SO4 (đặc)  Fe2(SO4)3 + H2O 9x Theo (1), (2), (3) ta có: 3 5 13 n n n n SO2 2 Fe 2 FeO 2 Fe3O4 3x 5x 13x 0,2 n 0,1 x (mol) SO2 2 2 2 21 Vậy khối lượng của hỗn hợp A là m m m m m A Fe FeO Fe2O3 Fe3O4 56  0,2 72 5 0,2 160 9  0,2 232 13 0,2 4872  0,2 46,4 (gam) 21 21 21 21 21 Cách 2: Áp dụng định luật bảo toàn e: Hỗn hợp A gồm Fe, FeO, Fe 2O3, Fe3O4 nên tồn tại một lượng sắt bị oxi hóa để tạo thành hỗn hợp A: to 2Fe + O2  2FeO to 4Fe + 3O2  2Fe3O4 to 3Fe + 2O2  Fe2O3 3
4. Và khi A tác dụng với H2SO4 đặc nóng thì: chất nhường e là Fe, chất nhận e là H2SO4 và O2. Số mol Fe bị oxi hóa là : nFe x 5x 9 2x 133x 63x Số mol nguyên tử oxi do phân tử O2 bị khử tạo thành là: nO 5x 93x 13 4x 84x Ta có các quá trình: Fe – 3e → Fe3+ 63x 63x.3 2- O2 + 4e → 2O 84x.2 84x S+6 + 2e → S+4 0,2 0,1 0,2 Áp dụng định luật bảo toàn e ta có: 633x 84 2x 0,1 x (mol) 21 Khối lượng của hỗn hợp A chính là khối lượng nguyên tử Fe và khối lượng nguyên tử O có trong A nên: 0,2 0,2 m 63 56 84 16 33,6 12,8 46.4 (gam) A 21 21 Cách 3: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng Ta có sơ đồ: A + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O 63x Trong A: nFe = 63x n Fe2 (SO4 )3 2 Theo nguyên lý bảo toàn nguyên tố ta có: 63x n 3 n n 3 0,1 n H2SO4 Fe2 (SO4 )3 SO2 2 H2O Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: m + m = m + m + m A H2SO4 (pư) Fe2 (SO4 )3 SO2 H2O 63x 63x 63x 56x 72 5x 160 9x 232 13x (3 0,1) 98 400  0,1 64 (3 0,1) 18 2 2 2 0,2 168x 1,6 x , tính mA tương tự cách 1 hoặc cách 2 21 Câu b : Cách 1: Sử dụng Phương pháp đại số B tác dụng với H2: to H2 + FeO  Fe + H2O to H2 + Fe2O3  2Fe + 3H2O to 4H2 + Fe3O4  3Fe + 4H2O Gọi: n =x n =y, n =t, n = z có trong hỗn hợp B Fe FeO Fe 2 O 3 Fe 3 O 4 4
5. Khi cho hỗn hợp B tác dụng với H thì: n = n = 0,22 (mol) nên 2 O (trong oxit) H 2 theo định luật bảo toàn nguyên tố ta có: y 4z 3t 0,22 (*) 15,84 0,22 16 Ruy ra trong hỗn hợp đầu ta có : n 0,22 (mol) nên theo Fe 56 định luật bảo toàn nguyên tố ta có: x y 3z 2t 0,22 ( ) B tác dụng với H2SO4 đặc nóng: to 2Fe + 6H2SO4 (đặc)  Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (1) x 3x 2 to 2FeO + 4H2SO4 (đặc)  Fe2(SO4)3 + SO2 + 2H2O (2) y y 2 to 2Fe3O4 + 10H2SO4 (đặc)  3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O (3) z z 2 to Fe2O3 + 3H2SO4 (đặc)  Fe2(SO4)3 + H2O 3x y z Theo các PTHH (1,2,3) ta có: n (mol) SO2 2 2 2 Nhân (*) với 2 ta có : 2y 8z 6t 0,44 ( ) Nhân ( ) với 3 ta có: 3x 3y 9z 6t 0,66 ( ) Lấy ( ) – ( ) ta có : 3x + y + z = 0,22 = 2  n n 0,11 (mol) SO2 SO2 V = 0,11x22,4 = 2,464 (lit) SO 2 Cách 2: Áp dụng định luật bảo toàn e Khi cho hỗn hợp B tác dụng với H2 thì : n = n = 0,22 (mol) O (trong oxit) H 2 Ruy ra trong hỗn hợp đầu ta có : 15,84 0,22 16 n 0,22 (mol) Fe 56 Khối lượng Fe trên chính là khối lượng Fe bị oxi hóa tạo thành hỗn hợp B. Với bài này ta có: Chất nhường e là Fe, chất nhận e là: O2 và H2SO4 và O2. Ta có các quá trình: Fe – 3e → Fe3+ 0,22 0,66 2- O2 + 4e → 2O 0,44 0,22 +6 +4 S + 2e → S (SO2) 2x x Áp dụng định luật bảo toàn e ta có: 0,66 = 0,44 + 2x x = 0,11 Vậy V = 0,11x22,4 = 2,464 (lit) SO 2 . 5
6. Bài tập 3. Hỗn hợp X gồm Na, Ba, Na2O và BaO. Hòa tan hoàn toàn 21,9 gam X vào nước, thu được 1,12 lít khí H 2 (đktc) và dung dịch Y, trong đó có 20,52 gam Ba(OH)2. Hấp thụ hoàn toàn 6,72 lít khí CO2 (đktc) vào Y, thu được m gam kết tủa. Tìm giá trị của m. Bài làm: Cách 1: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng 1,12 20,52 nH = = 0,05 (mol); nBa(OH) = = 0,12 (mol); 2 22,4 2 171 6,72 nCO = = 0,3 (mol) 2 22,4 2Na + 2H2O  2NaOH + H2 (1) Ba + 2H2O  Ba(OH)2 + H2 (2) Na2O + H2O  2NaOH (3) BaO + H2O  Ba(OH)2 (4) Gọi x là số mol NaOH có trong dung dịch Y. Theo các phản ứng (1,2,3,4): n = n + 2.n + 2n = x + 2.0,12 + 2.0,05 = x + 0,34 (mol) H (H 2 O) NaOH Ba(OH) 2 H 2 n = 0,5x + 0,17 (mol) H 2 O ( pư) Áp dụng ĐLBTKL: m + m = m + m + m X H 2 O (pư) NaOH Ba(OH) 2 H 2 21,9 + 18. ( 0,5x + 0,17) = 40x + 20,52 + 2.0,05 x = 0,14 (mol) Khí CO2 tác dụng với dung dịch Y thứ tự các phản ứng xảy ra như sau: Ba(OH)2 + CO2  BaCO3 + H2O 0,12 mol 0,12 mol 0,12 mol 2NaOH + CO2  Na2CO3 + H2O 0,14 mol 0,07 mol 0,07 mol Na2CO3 + CO2 + H2O  2NaHCO3 0,07 mol 0,07 mol n = 0,3 - ( 0,12 + 0,07 + 0,07) = 0,04 (mol) CO 2 (dư) BaCO3 + CO2 + H2O  Ba(HCO3)2 0,04 mol 0,04 mol m = 197. ( 0,12 - 0,04) = 15,76 (g) Cách 2: Phương pháp đại số Gọi x, y, z, t lần lượt là số mol Na, Ba, Na2O, BaO có trong 21,9 gam X. 2Na + 2H2O  2NaOH + H2 (1) x mol x mol 0,5x mol Ba + 2H2O  Ba(OH)2 + H2 (2) y mol y mol y mol Na2O + H2O  2NaOH (3) z mol 2z mol BaO + H2O  Ba(OH)2 ( 4) t mol t mol 6