Một số phương pháp giải toán Hoá học Lớp 8

A. Đặt vấn đề Hoá học là môn học có vai trò quan trọng trong việc thực hiện mục tiêu đào tạo ở bậc THCS. Chương trình Hoá học THCS có nhiệm vụ cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức cơ bản, phổ thông và thói quen làm việc khoa học. Góp phần hình thành ở học sinh các năng lực nhận thức và các phẩm chất, nhân cách mà mục tiêu giáo dục đã đề ra. Là một giáo viên đang trực tiếp giảng dạy bộ môn Hoá học ở trường THCS. Qua nghiên cứu nội dung chương trình và quá trình học tập môn Hoá học của học sinh tôi nhận thấy: Học sinh tiếp thu môn Hoá học rất chậm và ngại học, bởi vì đây là môn học mới đối với các em, vì đến lớp 8 các em mới được làm quen nên các em thấy khó và nhiều bỡ ngỡ. Nhưng không phải vì thế mà chúng ta có thể thờ ơ với mức độ nhận thức của các em. Từ chỗ khó tiếp thu ngay ban đầu sẽ dẫn đến sự hời hợt của học sinh đối với môn Hoá học về những năm học sau. Mà cái khó của học sinh đối với môn Hoá học chính là bài tập, học sinh thường rất lúng túng đối với các bài tập Hoá học, sự đa dạng của bài tập Hoá học thường đẩy học sinh và bế tắc khi mà ở trên lớp các em luôn tiếp thu bài một cách thụ động, nhớ một cách máy móc những bài toán mà giáo viên làm mẫu vì các em không có những phương pháp giải áp dụng cho từng dạng toán Hoá học. Đã thế, một số giáo viên vẫn không nhận thấy những yếu điểm này của học sinh để tìm cách khắc phục mà vẫn để học sinh tiếp thu một cách thụ động và nhớ máy móc khi giải một bài toán Hoá học. Vì vậy để nâng cao chất lượng học môn Hoá học, mỗi học sinh cần phải tích cực chủ động học tập. Song bên cạnh đó giáo viên phải đóng vai trò quan trọng, giáo viên phải cung cấp và khai thác cho học sinh một hệ thống kiến thức cơ bản từ đó học sinh sẽ tìm tòi, vận dụng kiến thức đó vào những vấn đề cụ thể. Đặc biệt là phương pháp giải các dạng toán Hoá học, vì chỉ nắm được phương pháp giải, học sinh mới có thể chủ động trước các dạng toán. Nhận thức được vấn đề này nên tôi đã đi sâu vào nghiên cứu và xin giới thiệu “ Một số phương pháp giải toán Hoá học Lớp 8 ” ở trường Trung học cơ sở. Xây dựng và đưa ra các dạng toán Hoá học thường gặp để các em học sinh có một tư liệu học tập và không bị lúng túng trước các bài toán Hoá học, đồng thời cũng là một cẩm nang để các đồng nghiệp có thể sử dụng làm tư liệu trong quá trình giảng dạy để mức độ nhận thức của học sinh ngày một nâng cao. B. Giải quyết vấn đề I. Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu Trong chương trình THCS nói chung và bộ môn Hoá học nói riêng, mục tiêu đặt ra là không chỉ truyền đạt cho học sinh kiến thức theo yêu cầu mà phải hình thành ở các em những kiến thức tổng quát để từ đó các em có thể vận dụng trong mọi trường hợp, các em có thể giải quyết được những vấn đề đặt ra. Vì lẽ đó mà mỗi giáo viên cần truyền đạt cho học sinh các phương pháp, để từ những phương pháp được học các em vận dụng vào những vấn đề cụ thể. Mặt khác đối với môn Hoá học nếu không giải được các bài toán Hoá học thì các em cũng sẽ không nắm được kiến thức về lý thuyết một cách cụ thể, về bài tập để củng cố lý thuyết. Chính vì điều đó mà vấn đề đặt ra ở đây là phải truyền đạt cho các em một cách đầy đủ và có hệ thống các phương pháp giải toán Hoá học, vì các bài toán cũng là thước đo mức độ hiểu bài và trình độ tư duy của học sinh. Như vậy qua những luận điểm nêu trên tôi thấy phương pháp giải toán Hoá học thực sự là cần thiết đối với học sinh bậc THCS nói riêng và học sinh phổ thông nói chung. II. Thực trạng của việc dạy và học Hóa học 8 1. Thực trạng - Về phía nhà trường, học sinh và nhân dân. Nhiều người quan niệm Hoá 8 là môn học mới nhiều lý thuyết, ít bài tập chỉ cần học thuộc lý thuyết là được, cốt lõi khó phải là ở lớp 9 và trên nữa, nên việc dạy học của giáo viên gặp nhiều khó khăn, nhiều học sinh ngại khó, một bộ phận học sinh nhác học, ham chơi nên chất lượng môn học của ác em cuối năm chưa cao. - Về đặc trưng bộ môn. Đây là môn học khó và mới đối với học sinh, vì lần đầu tiên các em được học và nó đặt nền móng cho việc học bộ môn của các em ở các lớp trên, bao gồm cả bài tập định tính và bài tập định lượng, một bài tập có nhiều cách giải khác nhau. 2. Kết quả học tập bộ bộ môn Hóa học 8 năm học 2010 - 2011 Số học sinh Kết quả học tập bộ môn Giỏi Khá TB Yếu SL % SL % SL % SL % 43 4 9,3 6 13,9 25 58,2 8 18,6 - Trước thực trạng đó, để việc dạy của giáo viên và việc học tập bộ môn của học sinh đạt kết quả cao hơn tôi đề ra một số phương pháp khi dạy phần Giải bài tập Hoá học 8 để học sinh dễ tiếp thu và có hứng thú học tập bộ môn. III. Các biện pháp thực hiện * Gồm các phương pháp: - Phương pháp tăng giảm khối lượng. - Phương pháp bảo toàn khối lượng. - Phương pháp ghép ẩn số. - Phương pháp đường chéo. * Nội dung cụ thể: 1. Phương pháp tăng giảm khối lượng: Phương pháp này thường sử dụng để giải bài toán hoá học mà trong chương trình phản ứng có những nguyên tố hoá học dưới dạng ẩn số. Bài toán 1: Hoà tan 10 (g ) hỗn hợp 2 muối Cacbonnat kim loại hoá trị II và III bằng dung dịch HCl dư thu được dung dịch A và 0, 672 lít khí (đktc). Hỏi cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam muối khác nhau? Giải Một bài toán hoá học thường là phải có phản ứng hoá học xảy ra mà có phản ứng hoá học thì phải viết phương trình hoá học là điều không thể thiếu. Vậy ta gọi hai kim loại có hoá trị II và III lần lượt là X và Y, ta có phản ứng: XCO3 + 2HCl ® XCl2 + CO2 + H2O (1) Y2(CO3)3 + 6HCl ® 2YCl3 + 3CO2 + 3H2O (2). Số mol chất khí tạo ra ở phương trình (1) và (2) là: = 0,03 mol Theo phản ứng (1, 2) ta thấy cứ 1 mol CO2 bay ra tức là có 1 mol muối Cacbonnat chuyển thành muối clorua và khối lượng tăng 71 - 60 = 11 (gam) (gốc CO3 có khối lượng mol = 60 (g) , gốc Clo có khối lượng mol = 71 (g) ) Số mol khí CO2 bay ra là 0, 03 mol do đó khối lượng muối khan tăng lên: 11 . 0,03 = 0,33 (gam). Vậy khối lượng muối khan thu được sau khi cô cạn dung dịch. m (muối khan) = 10 + 0,33 = 10,33 (gam). Bài toán 2: (Tương tự bài toán 1) Hoà tan 20 (g) hỗn hợp hai muối cacbonat kim loại hoá trị I và II bằng dung dịch HCl dư thu được dung dịch X và 4, 48 lít khí (ở đktc) tính khối lượng muối khan thu được ở dung dịch X. Giải Gọi kim loại hoá trị 1 và 2 lần lượt là A và B ta có phương trình phản ứng sau: A2CO3 + 2HCl ® 2ACl + CO2­ + H2O (1) BCO3 + 2HCl ® BCl2 + CO2­ + H2O (2) Số mol khí CO2 (ở đktc) thu được ở 1 và 2 là: Theo (1) và (2) ta nhận thấy cứ 1 mol CO2 bay ra tức là có 1 mol muối cacbonnat chuyển thành muối Clorua và khối lượng tăng thêm 11 gam (gốc CO3 là 60g chuyển thành gốc Cl2 có khối lượng 71 gam). Vậy có 0, 2 mol khí bay ra thì khối lượng muối tăng là: 0,2 . 11 = 2,2 gam Vậy tổng khối lượng muối Clorua khan thu được là: M(Muối khan) = 20 + 2,2 = 22,2 (gam) 2. Phương pháp bảo toàn khối lượng: Một bài toán Hoá học ta có thể áp dụng nhiều cách giải khác nhau, cũng dạng bài toán đã trình bày ở trên ta có thể giải theo phương pháp bảo toàn khối lượng. Bài 1: Hoà tan 10 (g ) hỗn hợp 2 muối Cacbonnat kim loại hoá trị II và III bằng dung dịch HCl dư thu được dung dịch A và 0, 672 lít khí (đktc). Hỏi cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam muối khác nhau? Giải Gọi 2 kim loại hoá trị II và III lần lượt là X và Y ta có phương trình phản ứng: XCO3 + 2HCl ® XCl2 + CO2 + H2O (1) Y2(CO3)3 + 6HCl ® 2YCl3 + 3CO2 + 3H2O (2). Số mol CO2 thoát ra (đktc) ở phương trình 1 và 2 là: Theo phương trình phản ứng 1 và 2 ta thấy số mol CO2 bằng số mol H2O. và Như vậy khối lượng HCl đã phản ứng là: mHCl = 0,06 . 36,5 = 2,19 gam Gọi x là khối lượng muối khan Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: 10 + 2,19 = x + 44 . 0,03 + 18. 0,03 Þ x = 10,33 gam Bài toán 2: Cho 7, 8 gam hỗn hợp kim loại Al và Mg tác dụng với HCl thu được 8, 96 lít H2 (ở đktc). Hỏi khi cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối khan. Giải: Ta có phương trình hóa học như sau: Mg + 2HCl ® MgCl2 + H2­ 2Al + 6HCl ® 2AlCl3 + 3H2­ Số mol H2 thu được là: Theo (1, 2) ta thấy số mol HCl gấp 2 lần số mol H2 Nên: Số mol HCl tham gia phản ứng là: nHCl = 2 . 0,4 = 0,8 mol Số mol (số mol nguyên tử) tạo ra muối cũng chính bằng số mol HCl bằng 0, 8 mol. Vậy khối lượng Clo tham gia phản ứng: mCl = 35,5 . 0,8 = 28,4 gam Vậy khối lượng muối khan thu được là: 7,8 + 28,4 = 36,2 gam 3. Phương pháp ghép ẩn số Bài toán 1: (Xét lại bài toán đã nêu ở phương pháp thứ nhất) Hoà tan hỗn hợp 20 gam hai muối cacbonnat kim loại hoá trị I và II bằng dung dịch HCl dư thu được dung dịch M và 4, 48 lít CO2 (ở đktc) tính khối lượng muối tạo thành trong dung dịch M. Giải Gọi A và B lần lượt là kim loại hoá trị I và II. Ta có phương trình phản ứng sau: A2CO3 + 2HCl ® 2ACl + H2O + CO2­ (1) BCO3 + 2HCl ® BCl2 + H2O + CO2­ (2) Số mol khí thu được ở phản ứng (1) và (2) là: Gọi a và b lần lượt là số mol của A2CO3 và BCO3 ta được phương trình đại số sau: (2A + 60)a + (B + 60)b = 20 (3) Theo phương trình phản ứng (1) số mol ACl thu được 2a (mol) Theo phương trình phản ứng (2) số mol BCl2 thu được là b (mol) Nếu gọi số muối khan thu được là x ta có phương trình: (A + 35.5) 2a + (B + 71)b = x (4) Cũng theo phản ứng (1, 2) ta có: a + b = (5) Từ phương trình (3, 4) (Lấy phương trình (4) trừ (5)) ta được: 11 (a + b) = x - 20 (6) Thay a + b từ (5) vào (6) ta được: 11 . 0,2 = x - 20 => x = 22,2 gam Bài toán 2: Hoà tan hoàn toàn 5 gam hỗn hợp 2 kim loại bằng dung dịch HCl thu được dung dịch A và khí B, cô cạn dung dịch A và khí B, cô cạn dung dịch A thu được 5, 71 gam muối khan tính thể tích khí B ở đktc. Giải Gọi X, Y là các kim loại; m, n là hoá trị, x, y là số mol tương ứng, số nguyên tử khối là P, Q ta có: 2X + 2n HCl ® 2XCln + nH2­ (I) 2Y + 2m HCl ® 2YClm + mH2­ (II). Ta có: xP + y Q = 5 (1) X (P + 35,5n) + Y (Q + 35,5m) = 5,71 (2) Lấy phương trình (2) trừ phương trình (1) ta có: X (P + 35,5n) + y (Q + 35,5m) - xP - yQ = 0,71 Þ 35,5 (nx + my) = 0,71 Theo I và II: Þ Thể tích: V = nx + my = (lít) 4. Phương pháp đường chéo Một bài toán thường có nhiều cách giải nhưng nếu bài toán nào có thể sử dụng được phương pháp đường chéo để giải thì sẽ làm bài toán đơn giản hơn rất nhiều. Bài toán 1: Cần bao nhiêu gam tinh thể CuSO4 . 5H2O hoà vào bao nhiêu gam dung dịch CuSO4 4% để điều chế được 500 gam dung dịch CuSO4 8%. Giải Giải bằng phương pháp thông thường G (Phương pháp Đại số P) Khối lượng CuSO4 có trong 500g dung dịch bằng: (1) Gọi x là khối lượng tinh thể CuSO4 . 5 H2O cần lấy thì: (500 - x) là khối lượng dung dịch CuSO4 4% cần lấy Khối lượng CuSO4 có trong tinh thể CuSO4 . 5H2O bằng (2) Khối lượng CuSO4 có trong tinh thể CuSO4 4% là: (3) Từ (1), (2) và (3) ta có: Þ 0,64x + 20 - 0,04x = 40. Giải ra ta được: x = 33, 33g tinh thể Vậy khối lượng dung dịch CuSO4 4% cần lấy là: 500 - 33,33 gam = 466,67 gam. + Giải theo phương pháp đường chéo Gọi x là số gam tinh thể CuSO4 . 5 H2O cần lấy và (500 - x) là số gam dung dịch cần lấy ta có sơ đồ đường chéo như sau: 64 ê4 - 8 ê 4 8 ê64 - 8 ê => Giải ra ta tìm được: x = 33,33 gam. Bài toán 2: Trộn 500gam dung dịch NaOH 3% với 300 gam dung dịch NaOH 10% thì thu được dung dịch có nồng độ bao nhiêu %. Giải Ta có sơ đồ đường chéo: 3 ê10 - C% ê 10 C% êC% - 3% ê 500: 300: => Giải ra ta được: C = 5,625% Vậy dung dịch thu được có nồng độ 5,625%. Bài toán 3: Cần trộn 2 dung dịch NaOH % và dung dịch NaOH 10% theo tỷ lệ khối lượng bao nhiêu để thu được dung dịch NaOH 8%. Giải Gọi m1; m2 lần lượt là khối lượng của các dung dịch cần lấy. Ta có sơ đồ đường chéo sau: 3 ê10 - 8 ê 10 8 ê8 - 3 ê m1 m2 => Vậy tỷ lệ khối lượng cần lấy là: ó IV. Kiểm nghiệm. 1. So sánh với năm học trước: Số học sinh tích cực, chủ động học tập nhiều hơn, các em có hứng thú học tập bộ môn hơn, nhiều em đạt kết quả cao hơn trong học tập và rèn luyện, việc học môn Hóa học không còn là khó khăn, trở ngại, bế tắc đối với các em, tâm lý ngại khó, ngại học đã được khắc phục nhiều ở học sinh, các em hứng thú hăng say học tập, biết phân loại bài toán để giải nên kết quả học tập tăng lên rõ rệt: Loại Giỏi tăng: 5,3%, Khá tăng 8,5%,Trung bình giảm1,7%, Yếu giảm 12,1% 2. Kết quả đạt được: Kết quả học tập bộ bộ môn Hóa học 8 năm học 2011 - 2012 Số học sinh Kết quả học tập bộ môn Giỏi Khá TB Yếu SL % SL % SL % SL % 48 8 16,7 14 29,2 20 41,6 6 12,5 Kết quả học tập bộ bộ môn Hóa học 8 học kỳ I năm học 2012 - 2013 Số học sinh Kết quả học tập bộ môn Giỏi Khá TB Yếu SL % SL % SL % SL % 40 10 25 12 30 14 35 4 10 C. Kết luận và đề xuất Là giáo viên khi đứng trên bục giảng ai cũng muốn truyền đạt bài dạy một cách hay nhất, học sinh dễ hiểu nhất, số học sinh tiếp thu bài dạy và vận dụng giải được bài ở mức độ cao nhất. Muốn làm được như vậy, đòi hỏi giáo viên luôn phải tìm tòi khai thác và nghiên cứu các phương pháp để truyền đạt hữu hiệu nhất trong quá trình giảng dạy. Khi học sinh đã nắm chắc được phương pháp giải thì các em tiếp thu bài một cách dễ dàng hơn, các em sẽ yêu thích và có hứng thú học tập bộ môn hơn. Qua những năm dạy học được tôi phân tích các bài toán Hoá học lớp 8 thành các dạng và các phương pháp trên thì kết quả giảng dạy đạt kết quả cao, số học sinh hiểu và vận dụng giải toán Hoá cao hơn, các em không còn tâm lý ngại khó nữa. Trên đây là những ý kiến của cá nhân tôi rút ra từ thực tế giảng dạy và học tập. Do vậy còn những hạn chế, tôi rất mong nhận được sự trao đổi, đóng góp thêm của đồng nghiệp để tiếp tục nghiên cứu bổ sung đề tài và được học tập của các bạn đồng nghiệp nhiều hơn giúp cho việc dạy học của tôi được phong phú và tốt hơn, đạt được mục đích và nâng cao chất lượng, hiệu quả giảng dạy hơn nữa. Tôi xin chân trọng cảm ơn! x¸c nhËn cña thñ tr­ëng ®¬n vÞ Thanh hóa, ngày 18 tháng 3 năm 2013 Tôi xin cam đoan đây là sáng kiến kinh nghiệm của mình viết, không sao chép nội dung của người khác Người viết Nguyễn Thị Thu