Đề tài Nghiên cứu các dạng bài tập xác định công thức hóa học trong chương trình Hóa học lớp 9

I. Phần chung 1. Lý do chọn đề tài 1.1. Cơ sở pháp chế - Căn cứ vào mục đích yêu cầu và nhiệm vụ của bộ môn Hóa học ở Trung học cơ sở do Bộ giáo dục và đào tạo quy định. - Căn cứ vào phân phối chương trình và nội dung sách giáo khoa của bộ môn Hóa học lớp 9. - Căn cứ vào kiến thức Toán học, Vật lý học mà học sinh đã được lĩnh hội để làm bài tập Hóa học. - Căn cứ vào yêu cầu của Đảng, Nhà nước và Xã hội đặt ra đối với giáo dục là đào tạo những con người lao động có kiến thức thực tiễn nên giải bài tập Hóa học rất quan trọng trong việc học tập môn Hóa học. 1.2. Cơ sở lý luận - Chủ nghĩa Mác – Lê Nin chỉ ra con đường biện chứng của nhận thức theo các giai đoạn nhận thức đều được kiểm tra trong thực tiễn. Vì vậy, trong quá trình học tập lý thuyết phải đi đôi với thực hành làm bài tập để củng cố các kiến thức của học sinh. - Bài tập xác định công thức hóa học rất quan trọng trong Hóa học vì nó sẽ giúp các em nắm vững các công thức, hóa trị, nguyên tử khối, tính chất của các chất, ... nên giúp học sinh giải tốt các dạng bài tập này là điều rất cần thiết đối với bộ môn Hóa học ở trung học cơ sở. 1.3. Cơ sở thực tiễn Do bộ môn Hóa học ở trung học cơ sở chỉ mới tiếp xúc từ lớp 8, nhưng nội dung đưa đến cho học sinh tương đối nhiều. Vì vậy, trong khi giảng dạy không có nhiều thời gian để làm bài tập nên giáo viên phải có phương pháp phù hợp để học sinh nhanh chóng nắm bắt được cách giải của mỗi loại bài tập và áp dụng. Bài tập lập công thức hóa học của chất là một dạng cơ bản và hay gặp trong chương trình lớp 9, nên cần cho các em làm quen với nhiều dạng và có cách giải cho từng dạng bài cụ thể, để các em có thể làm tốt các dạng bài này. 2. Nhiệm vụ của đề tài Gồm ba nhiệm vụ: - Nhiệm vụ 1: Tìm ra các dạng bài tập lập công thức hóa học và các kiến thức có liên quan để giải các bài tập này. - Nhiệm vụ 2: Đưa ra phương pháp giải chung cho từng dạng bài tập đề ra ở nhiệm vụ 1, có các ví dụ cụ thể. - Nhiệm vụ 3: áp dụng các dạng bài tập này vào thực tế giảng dạy bộ môn Hóa học ở lớp 9 trung học cơ sở. 3. Giới hạn của đề tài Nghiên cứu các dạng bài tập xác định công thức hóa học trong chương trình Hóa học lớp 9 và các kiến thức để giải bài tập này. 4. Đối tượng nghiên cứu Học sinh khối 9 – Trường THCS Nguyễn Thái Học – Lục Yên – Yên Bái. 5. Thời gian nghiên cứu - Từ tháng 9 / 2006 đến hết tháng 11 / 2006 - Địa điểm : Trường THCS Nguyễn Thái Học – Lục Yên – Yên Bái. 6. Phương pháp nghiên cứu Gồm nhiều phương pháp : phương pháp nghiên cứu khoa học lý luận, phương pháp quan sát, hỏi đáp, đàm thoại, kiểm tra đánh giá. 7. Tài liệu tham khảo - Sách giáo khoa 8, sách giáo viên 8, sách bài tập Hóa học 8 của Nhà xuất bản Giáo dục. - Sách giáo khoa 9, sách giáo viên 9, sách bài tập Hóa học 9 của Nhà xuất bản Giáo dục. - “Phương pháp giảng dạy Hóa học ở trường THCS” của Bộ Giáo dục - đào tạo, Vụ Giáo viên. - “Tâm lí học lứa tuổi và tâm lí học sư phạm” của Bộ Giáo dục - đào tạo, Vụ Giáo viên. - “Hình thành kỹ năng giải Bài tập Hóa học 9” của Đại học Sư phạm Hà Nội 1. - “Bồi dưỡng thay sách giáo khoa Hóa 9” của Nhà xuất bản Giáo dục. II. Nội dung đề tài Khảo sát chất lượng học sinh vào đầu tháng 9: Tổng số 2 lớp: 9A3(29 em), 9A4(31 em) Lớp Số lượng Điểm dưới TB Điểm trên TB 9A3 29/29 11 = 37,9% 18 = 62,1% 9A4 31/31 16 = 51,5% 15 = 48,5% Tháng 10 làm đề cương và tháng 11 làm đề tài. 1. Nội dung thực hiện 1.1. Giải quyết nhiệm vụ 1: Tìm ra các dạng bài tập lập công thức hóa học và các kiến thức có liên quan để giải các bài tập này. a) Môn Hóa học lớp 9 đề cập đến nhiều dạng bài tập lập công thức hóa học: - Xác định công thức hóa học của một chất dựa vào kết quả phân tích định lượng. - Xác định công thức hóa học của một chất dựa theo phương trình hóa học. - Xác định công thức hóa học của một chất bằng bài toán biện luận. - Xác định công thức hóa học của một chất dựa trên các tính chất vật lí, tính chất hóa học của chất đó. b) Những kiến thức cần thiết để giải các bài tập này: - Học sinh phải viết đúng ký hiệu, chỉ số các nguyên tố, nắm hóa trị của các nguyên tố, các nhóm nguyên tử. - Nắm chắc tính chất vật lý, tính chất hóa học của các chất. - Nhớ các công thức biến đổi hóa học, định luật bảo toàn khối lượng, nguyên tử khối của các nguyên tố. - Có kỹ năng tính toán Toán học, biết suy luận, phát hiện. 1.2. Giải quyết nhiệm vụ 2: Phương pháp giải chung cho từng dạng bài tập cụ thể. a) Xác định công thức hóa học của một chất dựa vào kết quả phân tích định lượng. * Phương pháp giải: - Kết quả phân tích định lượng cho biết % về khối lượng các nguyên tố trong một hợp chất. - Một hợp chất : XxYyZz có chứa % về khối lượng X là a%, % về khối lượng của Y là b%, % về khối lượng của Z là c% , thì do tỉ lệ về khối lượng của các nguyên tố bằng với tỉ lệ % khối lượng các nguyên tố nên: x.Mx : y.My : z.Mz = a : b : c x : y : z = Biết được a%, b%, c%, Mx, My, Mz ta tính được tỉ lệ x : y : z. Với các chất vô cơ, tỉ lệ tối giản nhất giữa x, y, z thường cũng là các giá trị chỉ số cần tìm. * Ví dụ 1: Phân tích một hợp chất vô cơ A, người ta nhân được % về khối lượng K là 45,95%, % khối lượng N là 16,45% và % về khối lượng của O là 37,6%. Xác định công thức hóa học của A. Giải : Vì %K + %N + %O = 45,96 + 16,45 + 37,6 = 100 Nên A chỉ chứa K, N, O Gọi công thức của A là : KxNyOz ta có : x : y : z = = 1,17 : 1,17 : 2,34 = 1 : 1 : 2 Vậy A có công thức hóa học là KNO2 * Ví dụ 2: Phân tích một hợp chất vô cơ A chỉ chứa Na, S, O nhận thấy % về khối lượng của Na, S, O lần lượt là 20,72% ; 28,82% ; 50,46% . Tìm công thức hóa học của A. Giải : Gọi công thức hóa học của A là : NaxSyOz . Ta có x : y : z = x : y : z = 0,9 : 0,9 : 3,15 x : y : z = 2 : 2 : 7 Vậy A có công thức hóa học là Na2S2O7 b) Xác định công thức hóa học một chất dựa theo phương trình hóa học: * Phương pháp giải: - Đặt công thức hóa học của một hợp chất đã cho. - Đặt a là số mol một chất đã cho, viết phương trình phản ứng xảy ra, rồi tính số mol các chất có liên quan. - Lập hệ phương trình. Giải hệ tìm nguyên tử khối của nguyên tố chưa biết. Suy ra tên nguyên tố và tên chất. Các công thức cần nhớ : * Ví dụ 1 : Hòa tan hoàn toàn 3,6g một kim loại hóa trị II bằng dung dịch HCl thu được 3,36 lít H2 (đktc). Xác định tên kim loại đã dùng. Giải : - Đặt A là tên kim loại đã dùng. - Gọi a là số mol A đã phản ứng theo phương trình : A + 2HCl đ ACl2 + H2 a mol a mol + Khối lượng kim loại bằng 3,6g nên : a.A = 3,6 (1) + Thể tích H2 là 3,36 lít nên : (2) Thay (2) vào (1) ta được : A = . Vậy : Kim loại trên là Mg. * Ví dụ 2 : Hòa tan hoàn toàn 18,46g một muối sunfat của kim loại hóa trị I vào nước được 500ml dung dịch A. Cho toàn bộ dung dịch A tác dụng với dung dịch BaCl2 dư được 30,29g một muối sunfat kết tủa. a) Tìm công thức hóa học của muối đã dùng. b) Tính nồng độ mol / l của dung dịch A. Giải : a) Đặt công thức muối sunfat kim loại hóa trị I là : X2SO4 Gọi a là số mol X2SO4 đã dùng đ dung dịch A có chứa a mol X2SO4 , ta có phản ứng của dung dịch A với BaCl2 : X2SO4 + BaCl2 đ BaSO4 + 2XCl a mol a mol Ta có : Khối lượng X2SO4 là 18,46 gam nên : a(2X + 96) = 18,46 (1) Số mol muối sunfat (BaSO4) kết tủa là a mol và : (2) Thay (2) vào (1) : a(2X + 96) = 18,46 Û 0,13(2X + 96) = 18,46 Û X = 23 Vậy : X là Na ị Công thức muối sunfat là : Na2SO4 b) Nồng độ mol / l của dung dịch A : c) Xác định công thức hóa học của một chất bằng bài toán biện luận * Phương pháp giải: Tương tự như phần b) trong đó hệ phương trình phải giải bằng phương pháp biện luận * Ví dụ 1 : Hòa tan hoàn toàn 3,78g một kim loại X thu được 4,704 lít H2 (đktc). Xác định kim loại X. Giải : - Gọi n là hóa trị, a là số mol của kim loại X đã dùng Ta có phản ứng : 2X + 2nHCl đ 2XCln + nH2 2.1 mol n mol a mol mol Theo bài ta có hệ : Từ (2) suy ra : an = 0,42 (3) Lấy (1) : (3) ị - Vì kim loại có thể hóa trị 1, 2, 3 nên ta xét bảng sau : n 1 2 3 X 9 18 27 Trong số các kim loại đã biết chỉ có Al có hóa trị 3 ứng với NTK là 27 là phù hợp với kết quả biện luận trên. Vậy : X là kim loại của Al (Nhôm) * Ví dụ 2 : Hòa tan hoàn toàn 4g hỗn hợp hai kim loại A, B (cùng có hóa trị II và có tỉ lệ mol là 1 : 1) bằng dung dịch HCl, thu được 2,24 lít H2 (đktc). Hỏi A, B là các kim loại nào trong số các kim loại sau : Mg, Ca, Ba, Zn, Fe, Ni ? Giải : Gọi a là số mol của mỗi kim loại đã dùng, ta có phản ứng : A + 2HCl đ ACl2 + H2 a mol a mol B + 2HCl đ BCl2 + H2 a mol a mol Theo bài ra ta có hệ : Từ (1) ị a(A + B) = 4 Từ (2) ị a = 0,05 Do đó : Xét bảng sau : A 24 40 58 65 B 56 40 22 15 Chỉ có A = 24 ; B = 56 là phù hợp. Vậy, A là Mg ; B là Fe (Sắt) d) Xác định công thức hóa học của một chất dựa trên các tính chất vật lý, tính chất hóa học của chất đó. * Phương pháp giải: Học sinh phải nắm vững tính chất của các chất. Ví dụ: Các hợp chất của Natri khi đốt nóng ở nhiệt độ cao cho ngọn lửa màu vàng, của Kali cho ngọn lửa màu tím, của Xêzi cho ngọn lửa màu xanh da trời. Khí không màu, không mùi, không cháy là N2 hoặc CO2. Dựa trên các tính chất vừa nêu, suy ra thành phần nguyên tố của chất cần tìm và công thức hóa học thích hợp. * Ví dụ 1 : A là hợp chất vô cơ khi đốt nóng cho ngọn lửa màu vàng. Nung nóng A ở nhiệt độ cao được chất sắt B, hơi nước và khí C không màu, không mùi, làm đục nước vôi trong. Biết chất rắn B cũng cho ngọn lửa màu vàng khi đốt nóng. Xác định công thức hóa học của A và B, viết các phương trình phản ứng xảy ra. Giải: - Khi đốt nóng hợp chất A cho ngọn lửa màu vàng, chứng tỏ A là hợp chất của Natri. - Nung nóng hợp chất A ở nhiệt độ cao được chất rắn B, hơi nước và khí C không màu, không mùi, làm đục nước vôi trong (Khí CO2) Do đó, hợp chất đó là NaHCO3. Chất rắn B cho ngọn lửa màu vàng khi đốt nóng ị chất rắn B đó là Na2O. Phương trình hóa học : 2NaHCO3 Na2O + H2O + 2CO2 Ca(OH)2 + CO2 đ CaCO3 + H2O. 2.3. Giải quyết nhiệm vụ 3: áp dụng các dạng bài tập lập công thức hóa học vào thực tế giảng dạy bộ môn Hóa học lớp 9. Khi gặp các dạng bài tập có liên quan đến lập công thức hóa học thì giáo viên đưa ra cách giải tổng quát, sau đó cùng các em giải bài mẫu để các em nắm được các bước giải bài tập, từ đó áp dụng làm các bài tập tương tự. Lưu ý học sinh các kiến thức có liên quan để giải bài tập. Sau đây là việc áp dụng cụ thể các loại bài tập này vào thực tế giảng dạy: a) Xác định công thức hóa học của một chất dựa vào kết quả phân tích định lượng. Dạng bài tập này tương đối khó, nên giáo viên cần hướng dẫn các em từng bước giải qua một vài ví dụ để các em nắm được các bước rồi lấy ví dụ cho các em áp dụng giải. Yêu cầu học sinh có kĩ năng tính toán tốt và khả năng suy luận thì tiến hành giải sẽ dễ dàng hơn. Lưu ý : Trước khi làm bài phải xác định xem ngoài các nguyên tố đã cho trong thành phần của hợp chất còn có nguyên tố nào nữa không ? Bằng cách lấy 100% khối lượng của hợp chất trừ đi tổng % khối lượng của các nguyên tố theo đầu bài cho. Sau đó, tiến hành tính toán và suy ra công thức hóa học của chất. b) Xác định công thức hóa học dựa theo phương trình hóa học. - Học sinh phải nhớ được các công thức hóa học, đặc biệt là công thức tính số mol theo khối lượng và theo thể tích chất khí ở đktc và có kĩ năng viết phương trình hóa học. - Giáo viên hướng dẫn học sinh tiến hành các bước, lấy ví dụ rồi cho các em tiến hành. Giáo viên hướng dẫn, chỉnh sửa. - Đối với học sinh trung bình và yếu thì cho các em học khá hơn hướng dẫn để các em làm bài được. c) Xác định công thức hóa học một chất bằng bài toán biện luận. - Giáo viên cũng hướng dẫn tương tự phần b). Nhưng ở phần biện luận, giáo viên cần lưu ý học sinh chọn những trị số thích hợp phù hợp với yêu cầu của bài toán. d) Xác định công thức hóa học một chất dựa trên tính chất vật lí, tính chất hóa học của chất đó. Như đã nói ở trên, đây là một bài toán khó nên học sinh phải có các kiến thức về tính chất vật lý, tính chất hóa học của một chất, và dựa vào những yếu tố đầu bài đã cho để lựa chọn công thức hóa học thích hợp theo yêu cầu. Dạng toán này rất logic, yêu cầu học sinh phải có óc tư duy, nhanh nhạy mới làm được. Giáo viên cần hướng dẫn học sinh giải bài một cách tỉ mỉ, từng bước một. Khi các em đã thành thạo mới đưa ra bài tập cho các em áp dụng để giải. 2. Kết quả Qua việc áp dụng những định hướng trên vào thực tế giảng dạy, thấy chất lượng học tập của học sinh tăng lên rõ rệt. Học sinh biết vận dụng từng phương pháp giải vào từng bài cụ thể. Kiểm tra vở bài tập, gọi các em lên bảng làm bài tập để kiểm tra viết đã thấy kết quả như mong đợi. Tuy nhiên, vẫn còn một số học sinh chưa có sự cố gắng, chưa biết áp dụng hoặc áp dụng còn chậm. Đặc biệt là ở ba dạng bài phần b, c, d còn nhiều em rất lúng túng khi tiến hành giải cũng như trong biện luận, suy luận. Ngoài ra, kỹ năng tính toán của các em còn rất kém - đây cũng là một điểm yếu cần khắc phục ngay. Kết quả cụ thể Lớp SLHS Giỏi Khá TB Yếu SL % SL % SL % SL % 9A3 29 9A4 31 Cộng 60 3. Bài học kinh nghiệm và giải pháp thực hiện Qua thời gian thực hiện và kết quả thu được, tôi thấy rằng: để thực hiện tốt các đề tài nghiên cứu cần phải cố gắng từ hai phía: thầy và trò. - Phía thầy : Đọc và nghiên cứu nhiều tài liệu hơn nữa để đưa ra nhiều cách giải bài tập hay hơn. Đầu tư thêm thời gian để hướng dẫn và uốn nắn cho các em. Cần kiểm tra thường xuyên để nắm được kết quả học tập của học sinh, từ đó điều chỉnh, bổ xung cách giảng dạy cho phù hợp. Tổ chức cho các em hoạt động học tập theo nhóm để các em giúp đỡ nhau cùng tiến bộ. - Phía trò : Phải tích cực, ham mê học tập. Phát huy tính chủ động, sáng tạo trong học tập. Tập trung chú ý để nắm bài trên lớp, giành nhiều thời gian học và làm bài tập ở nhà. Cần có đủ sách bài tập và một số sách tham khảo để mở rộng kiến thức. 4. Kết luận Để làm tốt đề tài này để học sinh nắm được các loại bài tập và có cách giải thành thạo thì cả thầy và trò đều phải đầu tư cho việc dạy và học. Thầy giáo nên tham khảo tài liệu, mở rộng thêm kiến thức cho các em để các em thêm yêu thích môn học. Tạo điều kiện cho các em phát huy khả năng của mình đối với môn học, làm thành thạo loại bài tập này để làm cơ sở cho việc học và tiếp thu các kiến thức tiếp theo. 5. Kiến nghị và đề xuất * Đối với nhà trường và các cơ quan cấp trên: Cần xây dựng phòng thí nghiệm để học sinh đều có khả năng, điều kiện để thực hành, giúp các em thêm yêu thích môn học. Cần đặt thêm các tạp chí khoa học để giáo viên và học sinh đọc tham khảo các thành tựu khoa học mới và các phương pháp dạy học tốt nhất. Mua thêm các sách nâng cao, chuyên đề, ... cho môn học, ... tạo điều kiện cho các em học sinh khá, giỏi tham khảo, phát huy năng lực của mình. Tạo nguồn học sinh giỏi cho nhà trường. * Đối với phụ huynh học sinh: Quan tâm hơn nữa đến việc học tập của con em mình. Thường xuyên kiểm tra sách vở, dụng cụ học tập, mua sắm tài liệu nâng cao, bố trí thời gian, động viên, khuyến khích các em học tập, ... Phần theo dõi, điều chỉnh và bổ xung skkn Theo dõi thực hiện Điều chỉnh SKKN Bổ xung SKKN Minh Xuân, ngày 10 tháng 12 năm 2006 Nhóm thực hiện Lê Phương Thúy Nguyễn Thị Gấm Mục Lục Trang I. Phần chung 1 1. Lý do chọn đề tài 2 2. Nhiệm vụ của đề tài 2 3. Giới hạn của đề tài 2 4. Đối tượng nghiên cứu 2 5. Thời gian nghiên cứu 2 6. Phương pháp nghiên cứu 2 7. Tài liệu tham khảo 2 II. Nội dung 3 1. Nội dung thực hiện 3 1.1. Giải quyết nhiệm vụ 1 3 1.2. Giải quyết nhiệm vụ 2 4 1.3. Giải quyết nhiệm vụ 3 9 2. Kết quả 10 3. Bài học kinh nghiệm và giải pháp thực hiện 11 4. Kết luận 11 5. Kiến nghị và đề xuất 12 Phần theo dõi, điều chỉnh và bổ xung SKKN 12