Đề tài Rèn luyện kỹ năng giải bài tập hoá học cho học sinh ở trường trung học cơ sở

Đặt vấn đề: Lời mở đầu: Trong chương trình THCS, Hoá học là bộ môn khoa học tự nhiên mà học sinh được tiếp cận muộn nhất, nhưng nó lại có vai trò quan trọng trong nhà trường phổ thông. Môn hoá học cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến thức phổ thông, cơ bản và thiết thực đầu tiên về hoá học, rèn cho học sinh óc tư duy sáng tạo và khả năng trực quan nhanh nhạy. Vì vậy giáo viên bộ môn hoá học cần hình thành ở các em một kỹ năng cơ bản, thói quen học tập và làm việc khoa học làm nền tảng để các em phát triển khả năng nhận thức và năng lực hành động. Hình thành cho các em những phẩm chất cần thiết như cẩn thận, kiên trì, trung thực, tỉ mỉ, chính xác, yêu thích khoa học. Học hoá học không những học sinh học lý thuyết mà còn đòi hỏi học sinh vận dụng lý thuyết được học vào giải quyết các bài tập lý thuyết, thực tiễn và thực hành thí nghiệm. Hiện nay việc giải các dạng bài tập hoá học của học sinh ở trường THCS Nga Điền gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là các dạng bài tập tính toán. Đa số học sinh không tự giải quyết được các bài tập này, một số học sinh chỉ biết làm bài tập một cách máy móc mà không hiểu được bản chất. Chính vì lý do trên tôi chọn đề tài “ Rèn luyện kỹ năng giải bài tập hoá học cho học sinh ở trường THCS” làm SKKN của mình để góp phần nhỏ nhằm khắc phục tình trạng trên của học sinh trong nhà trường. Thực trạng của vấn đề nghiên cứu. Thực trạng. Trong những năm học vừa qua, tôi được nhà trường phân công giảng dạy bộ môn hoá học ở hai khối lớp 8 và 9. Qua thời gian giảng dạy tôi nhận thấy đa số học sinh không tự giải quyết được các bài tập tính toán trong SGK, mặc dù trong giảng dạy tôi đã chú ý đến việc hướng dẫn cụ thể, chi tiết cho từng phần kiến thức có liên quan đến các dạng bài tập. Thậm chí, có những bài tập đã hướng dẫn chi tiết, nhưng khi gặp lại học sinh vẫn còn bỡ ngỡ, không làm được. Thời gian công tác tại trường của tôi đến nay đã được 3 năm, trong thời gian đó tôi đã đi sâu tìm hiểu nguyên nhân để tìm biện pháp khắc phục. Tôi nhận thấy có một số nguyên nhân dẫn đến tình trạng trên: Trường THCS Nga Điền nằm trên địa phận xã Nga Điền, là một xã vùng ven, kinh tế khó khăn, mức độ nhận thức của phụ huynh học sinh còn nhiều hạn chế, không có điều kiện quan tâm đến việc học tập của con em mình. Đa số bộ phận học sinh theo Công giáo, thời gian dành cho học tập không nhiều, còn nhiều học sinh ham chơi. Việc học tập của học sinh chủ yếu ở giờ học chính khoá, nên thời gian ôn tập, củng cố cũng như hướng dẫn các dạng bài tập cho học sinh không có. Giáo viên chưa thực sự nhiệt tình trong giảng dạy, chưa có sự đầu tư nhiều trong giảng dạy. Kết quả của thực trạng trên. Vì các nguyên nhân trên, dẫn đến chất lượng học tập của học sinh nói chung và môn hoá học nói riêng còn rất thấp. Không tự giải được các bài tập tính toán trong SGK. Không biết bài tập đó thuộc dạng nào, cách giải ra sao. Cụ thể kết quả học tập của học sinh trong hai năm học 2006- 2007 và 2007 -2008 như sau: Năm học Giỏi Khá T. Bình Yếu, kém SL % SL % SL % SL % 2006 – 2007 (Số HS: 195) 4 2% 43 20% 55 25% 93 43% 2007 – 2008 (Số HS: 205) 10 5% 49 24% 85 41% 61 30% Qua kết quả trên chúng ta thấy được tỷ lệ học sinh khá giỏi còn ít, số học sinh yếu và kém còn rất nhiều. Từ thực trạng học sinh như vậy, tôi đã dành thời gian để thử nghiệm phương pháp riêng của mình, và bước đầu đã cho kết quả khả quan. Giải quyết vấn đề. Các giải pháp thực hiện. Để thực hiện, tôi đã áp dụng một số giải pháp sau: Đối với giáo viên. Nghiên cứu, phân loại các dạng bài tập sao cho phù hợp với từng đối tượng học sinh và từng phần kiến thức cụ thể. Thực hiện giảng dạy theo phương pháp mới, sử dụng tối đa đồ dùng học tập để học sinh nắm vững lý thuyết. Trong quá trình giảng dạy quan tâm đến từng đối tượng học sinh, động viên khuyến khích các em học tập. Đối với học sinh. Học và làm bài tập theo yêu cầu của giáo viên. Các biện pháp để tổ chức thực hiện. II.1. Một số dạng bài tập thường gặp và phương pháp giải: + Dạng 1: Bài tập xác định công thức phân tử hợp chất vô cơ: 1/ Lập CTHH của hợp chất khi biết % nguyên tố và khối lượng mol chất (PTK): a. Phương pháp: - Đưa công thức về dạng chung AxBy hoặc AxByCz (x, y, z nguyên dương) - Tìm MA, MB, MC… - Có tỷ lệ: à x, y, z à CTHH của hợp chất cần tìm. b. Ví dụ: Xác định CTPT của hợp chất A biết thành phần % về khối lượng các nguyên tố là: %Ca = 40%; % C = 12%; %O = 48% và MA = 100 g. Giải: Đặt CTPT là CaxCyOz . Ta có tỷ lệ sau: Thay số vào ta có à x = 1; y = 1; z = 3 Vậy CTPT là: CaCO3. 2/ Lập CTHH dựa vào khối lượng mol chất (PTK) và tỉ lệ về khối lượng nguyên tố. a. Phương pháp: - Đưa công thức về dạng chung AxByCz tỷ lệ khối lượng nguyên tố: a, b, c (x, y, z nguyên dương). - Tìm MA, MB, MC, Mchất. - Đặt đẳng thức: - Tìm x, y, z … à CTHH hợp chất. b. Ví dụ: Xác định CTPT của hợp chất biết hợp chất này gồm 2 nguyên tố C và H, tỷ lệ khối lượng của các nguyên tố là 3: 1 và phân tử khối là 16. Giải: Đặt công thức là CxHy. Ta có tỷ lệ sau: Thay số vào ta có: à x = 1; y = 4. Vậy CTPT là CH4. 3/ Lập CTHH dựa vào thành phần % khối lượng nguyên tố. a. Phương pháp: - Đưa công thức về dạng chung AxByCz (x, y , z nguyên dương) - Tìm MA; MB; MC. - Đặt tỉ lệ: MA : MB : MC = %A : %B : %C - Tìm x, y, z à công thức đơn giản của hợp chất. b. Ví dụ: Xác định CTPT của hợp chất biết thành phần % các nguyên tố lần lượt là: % H= 2,04%; % S = 32,65%; % O =65,31%. Giải: Đặt CTPT là: HxSyOz. Ta có tỷ lệ sau: MH : MS : MO = %H : %S : %O Hay: Thay số vào ta có: x: y: z = Rút ra được x= 2; y = 1; z = 4 à CTPT dạng đơn giản nhất là: H2SO4. 4/ Lập CTHH dựa vào PTHH. a. Phương pháp: - Đọc kỹ đề, xác định số mol của chất tham gia và sản phẩm. - Viết PTHH - Dựa vào lượng của các chất đã cho tính theo PTHH. Tìm M nguyên tố. b. Ví dụ: Cho 16 gam một oxit của Sắt tác dụng hoàn toàn với khí H2 ở điều kiện nhiệt độ cao thấy dùng hết 6,72 lit khí H2 ( ở đktc). Tìm CTPT của oxit sắt. Giải: Theo đề: nH2 = 6,72/22,4 = 0,3 mol. Đặt CTPT của oxit sắt là: FexOy. Ta có phương trình hoá học sau: FexOy + y H2 xFe + y H2O. Theo PTHH : nFexOy = 1/y . nH2 = 0,3/y mol. Theo đề: nFexOy = à = Từ đó => 16y= 16,8x+ 4,8y => 11,2 y = 16, 8 x. hay Vậy CTPT của oxit sắt là : Fe2O3. + Dạng 2: Bài tập tính theo PTHH . Dựa vào lượng chất tham gia phản ứng. -Phương pháp: + Viết PTHH. + Tính số mol của chất đã cho trong đề bài. + Dựa vào PTHH để tìm số mol chất cần tìm theo tỷ lệ trong PTHH. + Tính lượng chất m hoặc V theo đề bài yêu cầu. - Ví dụ: Cho 2,24 lit khí Hiđro (đktc) cháy trong khí Oxi. Viết PTHH Tính thể tích khí oxi đã dùng. Tính khối lượng sản phẩm tạo thành. Giải: a. PTHH: 2H2 + O2 2H2O b. Theo đề có: nH2 = mol. Theo PTHH: nO2 = nH2 = 0,05 mol. VO2 = 0,05 . 22,4 = 1,12 lit. Theo PTHH: nH2O = nH2 = 0,1 mol m H2O = 0,1 . 18 = 1,8 gam. Dựa vào lượng chất tạo thành sau phản ứng: - Phương pháp: Như ở trên. - Ví dụ: Đốt cháy một lượng Cacbon trong không khí thu được 4,48 lit khí Cacbonic. Tính khối lượng Cacbon đã dùng. Giải: PTHH: C + O2 CO2 . Theo đề: nCO2 = mol. Theo PTHH: nC = n CO2 = 0,2 mol. Vậy khối lượng Cacbon cần dùng là: mC = 0,2 . 12 = 2,4 gam. + Dạng 3: Bài toán có chất dư. Phương pháp giải: Tìm số mol các chất đã cho theo đề bài. Viết phương trình hoá học. Tìm tỷ lệ: số mol các chất theo đề cho / hệ số các chất trong PTHH rồi so sánh. Nếu chất nào cho tỷ lệ lớn hơn thì chất đó dư. Khi đó muốn tính lượng các chất khác thì chúng ta tính theo số mol của chất phản ứng hết. Ví dụ: Nhôm oxit tác dụng với axit sunfuric theo phương tình phản ứng như sau: Al2O3 + 3 H2SO4 Al2(SO4)3 + 3 H2O Tính khối lượng muối nhôm sunfat được tạo thành nếu đã sử dụng 49 gam axit sunfuric nguyên chất tác dụng với 60 gam nhôm oxit. Sau phản ứng chất nào còn dư? Khối lượng chất dư bằng bao nhiêu? (Bài5/T132-SGK8). Giải: Theo đề: nAl2O3 = mol. nH2SO4 = mol. Ta có: > vậy Al2O3 dư sau phản ứng. Theo PTHH : nAl2O3 = nAl2(SO4)3 = nH2SO4 = mol. Vậy: - Khối lượng muối nhôm sunfat tạo thành là: mAl2(SO4)3 = . 342 = 57 gam. - Khối lượng nhôm oxit dư là: mAl2O3 = (nAl2O3 trước phản ứng - nAl2O3 phản ứng) . MAl2O3 mAl2O3 = (0,59 – 0,5/3). 102 = 43 gam. + Dạng 4: Bài tập pha trộn dung dịch: Pha trộn dung dịch không xảy ra phản ứng. Trường hợp cùng chất tan. Phương pháp: Xác định m hoặc n trong mỗi dd đem trộn. Ghi nhớ các công thức tính sau: mdd sau = mdd1+mdd2+ … (mdd đem trộn) Vdd sau = Vdd1+Vdd2+ … (Vdd đem trộn) mct sau = mct1+mct2+ … (mct đem trộn) nct sau = nct1+nct2+ … (nct đem trộn) Sau đó ADCT tính C% hoặc CM để tính nồng độ dung dịch thu được. Ví dụ: Trộn 150ml dung dịch NaCl 2M với 350 ml dung dịch NaCl 1M, tính nồng độ của dung dịch thu được. Giải: Theo đề ta có: ndd1 = 0,15 x 2 = 0,3 mol. ndd2 = 0,35 x 1 = 0,35 mol. Khi trộn hai dung dịch với nhau thì: ndd sau= ndd1+ndd2 = 0,3 + 0,35 = 0, 65 mol. Vdd sau = Vdd1+ Vdd2= 0,15+ 0,35 = 0,5 lit. à CM dd sau = Trường hợp khác chất tan. a. Phương pháp: - Tìm n hoặc m của mỗi chất tan trong mỗi dung dịch trước khi trộn. - Tìm Vdd sau = Vdd1+Vdd2+ … (Vdd đem trộn) Hoặc mdd sau = mdd1+mdd2+ … (mdd đem trộn) - Lưu ý là khi trong một dung dịch đồng thời chứa nhiều chất tan thì mỗi chất tan có một nộng độ riêng ( do lượng chất tan khác nhau). - Sau đó ADCT tính nồng độ để được kết quả. b. Ví dụ: Trộn lẫn 200 ml dung dịch NaCl 1M với 300 ml dung dịch HCl 2M. Tính nồng độ của mỗi chất trong dung dịch sau khi trộn. Giải: Ta có: nNaCl = 0,2 . 1 = 0,2 mol. nHCl = 0,3 . 2 = 0,6 mol. Khi trộn hai dung dịch trên thì: Vdd = 0,2+ 0,3 = 0,5 lit. Vậy : CM NaCl = và CM HCl = 2. Pha trộn dung dịch có xảy ra phản ứng hoá học. - Phương pháp: Các bước tiến hành cũng giống như dạng bài tập tính theo phương trình hoá học. Chỉ khác ở chỗ số mol các chất cho được tính từ nồng độ của dung dịch và tìm nồng độ của các chất trong sản phẩm. - Ví dụ: Cho 150 ml dung dịch NaOH tác dụng vừa đủ với 50 ml dung dịch HCl 2M. Tính nồng độ của dung dịch NaOH đem phản ứng. Tính nồng độ của các chất trong sản phẩm. Giải: Ta có PTHH sau: NaOH + HCl à NaCl + H2O Theo đề ta có: nHCl = 0,05. 2 = 0,1 mol. Theo PTHH : nNaOH = nHCl = 0,1 mol. CM NaOH = . Theo PTHH: nNaCl = nHCl = 0,1 mol. Vdd = 0,15 + 0,05 = 0,2 lit. CM NaCl = . + Dạng 5: Bài tập xác định thành phần của hỗn hợp. - Phương pháp: Các bước giải bài toán cũng giống như các bài toán giải theo PTHH. Tuy nhiên, ở trường hợp này chúng ta cần đặt ẩn số để lập phương trình hoặc hệ phương trình tuỳ vào dữ kiện của bài toán. -Ví dụ: 200 ml dung dịch HCl có nồng độ 3,5M hoà tan vừa hết 20 gam hỗn hợp hai oxit CuO và Fe2O3 . a. Viết PTHH. b. Tính khối lượng của mỗi oxit trong hỗn hợp ban đầu. (Bài3/T9-SGK 9). Giải: a. PTHH: 2 HCl dd + CuO r à CuCl2 dd + H2O l (1) 6 HCl dd + Fe2O3 r à 2FeCl3 dd + 3 H2O l (2) b. Theo đề: nHCl = 0,2 . 3,5 = 0,7 mol. Đặt x là số mol của CuO, y là số mol của Fe2O3. Theo đề ta có: 80x + 160y = 20 (I). Theo PTHH : (1) nHCl (1) = 2 nCuO = 2.x mol. (2) nHCl (2) = 6 nFe2O3 = 6 y mol. Ta có: nHCl (1) + nHCl (2) = nHCl = 0,7 mol. Hay : 2x + 6y = 0,7 (II). Từ I và II ta có hệ phương trình sau: 80x + 160y = 20 (I). 2x + 6y = 0,7 (II). Giải hệ này ta được : x = 0,05 mol, y = 0,1 mol. => mCuO = 4 g % CuO = 20% mFe2O3 = 16 g % Fe2O3 = 80% + Dạng 6: Bài toán liên quan đến hiệu suất phản ứng. - Phương pháp giải: Từ dữ kiện đề cho tìm lượng chất tính theo PTHH. Sau đó áp dụng công thức tính sau: + Nếu tính hiệu suất phản ứng theo sản phẩm : + Nếu tính hiệu suất phản ứng theo chất tham gia: - Ví dụ: Nung 1 tấn đá vôi (nguyên chất) thu được 0,5 tấn vôi sống. Tính hiệu suất của phản ứng. Giải: Theo bài ra ta có phương trình hoá học sau: CaCO3 (r) CaO (r) + CO2 (k) . Theo PTHH: 1 tấn CaCO3 sau khi nung thu được 0,56 tấn CaO. Theo đề thu được: 0,5 tấn CaO Vậy H =89,3%. II.2. Một số bài tập rèn luyện kỹ năng: 1. Tìm CTHH của các oxit có thành phần khối lượng như sau: a. % S = 50% ; b. % C = 42,8% ; c. % Mn = 49,6% ; d. % Pb = 86,6 %. 2. Tìm CTHH của một khí biết thành phần khối lượng của khí này như sau : 82,35% N và 17,65% H. Cho biết tỷ khối của khí này so với Hiđro là 8,5. 3. Một loại oxit sắt có thành phần là : 7 phần khối lượng sắt kết hợp với 3 phần khối lượng oxi. Tìm CTHH của sắt oxit, biết công thức đơn giản cũng chính là công thức hoá học. 4. Cho 9,2 gam một ki loại A phản ứng với khí Clo dư tạo thành 23,4 gam muối. Hãy xác định kim loại A, biết rằng A có hoá trị I. 5. Cho 0,83 gam hỗn hợp gồm nhôm và sắt tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng dư. Sau phản ứng thu được 0,56 lit khí ở đktc. a. Viết các phản ứng hoá học xảy ra. b. Tính thành phần % theo khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu. 6. Trộn 200 g dung dịch NaCl 10% với 300 g dung dịch NaCl 20%. Tính nồng độ của chất tan trong dung dịch thu được. 7. Trộn 150 gam dung dịch HCl a% với 250 gam dung dịch HCl 10 %. Thu được dung dịch có nồng độ 5%. Tính a? 8. Sục 4,48 lit khí CO2 vào 200 ml dung dịch NaOH 3M. Tính nồng độ của các chất trong dung dịch thu được. 9. Đốt 48 kg than chứa 90 % là Cacbon. Tính thể tích CO2 thu được biết hiệu suất của phản ứng đạt 85%. Kết luận. 1. Kết quả nghiên cứu: Sau một học kỳ ( Học kỳ I năm học 2008 – 2009) thử nghiệm áp dụng cách giảng dạy cũng như hướng dẫn học sinh thực hiện giải toán bằng phương pháp phân loại các dạng bài tập, tôi thu được kết quả khả quan: Số học sinh khá giỏi và trung bình được nâng lên nhiều, số học sinh yếu kém trong việc giải toán hoá học giảm xuống đáng kể so với các năm học trước đó ở tất cả các lớp tôi phụ trách giảng dạy. Cụ thể: Năm học Giỏi Khá T. Bình Yếu, kém SL % SL % SL % SL % 2006 – 2007 (Số HS: 195) 4 2% 43 20% 55 25% 93 43% 2007 – 2008 (Số HS: 205) 10 5% 49 24% 85 41% 61 30% 2008 – 2009 (Học kỳ I) (Số HS: 209) 15 7% 63 30% 100 48% 31 15% 2. Kết luận: Qua kết quả trên, tôi nhận thấy mặc dù việc giải toán hoá học là một công việc khó khăn đối với nhiều học sinh, nhưng nếu như người giáo viên biết phân loại các dạng toán, dạy cho các em các phương pháp cụ thể của từng dạng thì kết quả thu được sẽ rất khả quan. Trên đây chỉ là một kinh nghiệm nhỏ mà tôi đã thực hiện và thu được kết quả tốt, tuy nhiên, với giới hạn của một SKKN, tôi chưa thể đưa ra được hết các dạng toán và các bài tập minh hoạ cho từng dạng còn ít và sơ sài, vì vậy kính mong đồng nghiệp đóng góp ý kiến để hoàn thiện hơn đề tài này. Nga Điền, tháng 3 năm 2009. Người viết SKKN Vũ Văn Thà