Phương pháp giải các bài toán về áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

Mục đích nghiên cứu của sáng kiến là nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy - học hoá học; giúp cho học sinh nắm chắc được bản chất của các bài tập dạng áp dụng định luật bảo toàn khối lượng , từ đó rèn kỹ năng giải bài tập nói chung và bài tập dạng này nói riêng. Mời các bạn tham khảo!

Đối tượng phạm vi nghiên cứu

Học sinh lớp 9 đang dạy và đội học sinh giỏi môn hoá học

Trịnh Bá Lộc – THCS Trần Hào b/ Phạm vi nghiên cứu : nghiên cứu đề tài trong phạm vi trường học mà cụ thể là 2 lớp 9 tôi đang dạy

Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí thuyết, bản chất của định luật :Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng sản phẩm

Trịnh Bá Lộc – THCS Trần Hào

- Nghiên cứu cơ sở lí thuyết , bản chất của định luật : Trong phản ứng hoá học : tổng số mol nguyên tử của từng nguyên tố luôn bảo toàn

- Xây dựng các cách giải với bài tập 2dạng trên

- Các dạng bài tập định lượng minh hoạ

- Một số bài tập định tính minh hoạ

- Một số bài tập để các em học sinh tự giải

Phương pháp nghiên cứu

Để hoàn thành tốt đề tài này tôi đã sử tôi đã vận dụng các phương pháp nghiên cứu khoa học như:

Nghiên cứu sách giáo khoa lớp 9 và các tài liệu nâng cao về phương pháp giải bài tập là cần thiết để nắm vững kiến thức hóa học Việc tham khảo các tài liệu đã được biên soạn giúp phân tích hệ thống các dạng bài toán hóa học theo nội dung đã đề ra, từ đó nâng cao khả năng giải quyết vấn đề cho học sinh.

- Đúc rút kinh nghiệm của bản thân trong quá trình dạy học.

- Áp dụng đề tài vào chương trình giảng dạy đối với học sinh lớp 9 đại trà và ôn thi học sinh giỏi

- Tham khảo, học hỏi kinh nghiệm của một số đồng nghiệp

II/ NỘI DUNG ĐỀ TÀI

CƠ SỞ LÝ LUẬN LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI

Cơ sở pháp lí

Nghị quyết hội nghị lần II BCH TW Đảng khoá VIII nhấn mạnh sự cần thiết phải đổi mới phương pháp giáo dục đào tạo, nhằm khắc phục lối truyền thụ một chiều và rèn luyện tư duy sáng tạo cho người học Phương pháp giáo dục cần phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động và sáng tạo, đồng thời bồi dưỡng lòng say mê học tập và ý chí vươn lên Do đó, việc tạo ra phương pháp học tập hiệu quả, đặc biệt trong bộ môn hóa học, là vô cùng quan trọng.

Trịnh Bá Lộc – THCS Trần Hào đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao khả năng tư duy của học sinh, giúp các em hệ thống hóa kiến thức và từ đó củng cố sự hiểu biết vững chắc về các môn học.

Cơ sở lí luận

Để giải một bài toán hóa học dựa trên phương trình hóa học, bước đầu tiên là học sinh phải viết chính xác phương trình đó Nếu phương trình không đúng, mọi tính toán tiếp theo của học sinh sẽ trở nên vô nghĩa.

Trịnh Bá Lộc – THCS Trần Hào nhấn mạnh rằng để viết phương trình hóa học chính xác theo định luật bảo toàn khối lượng, học sinh cần hiểu bản chất và cơ chế của phản ứng Việc này giúp các em cân bằng phương trình hóa học đúng cách Từ phương trình hóa học, học sinh có thể xem xét các yếu tố khác của bài toán, đặc biệt là hệ số mol phân tử và nguyên tử, từ đó thực hiện các phép tính một cách chính xác.

Kỹ năng giải toán hóa học được hình thành từ việc học sinh nắm vững lý thuyết và kiến thức về tính chất hóa học của các chất Học sinh cần biết vận dụng kiến thức để giải bài tập, đồng thời xây dựng một mô hình giải toán với các bước cụ thể Phân tích đề bài và định hướng cách làm là kỹ năng quan trọng giúp học sinh giải quyết bài toán hóa học hiệu quả Do đó, việc hình thành những kỹ năng này là rất cần thiết.

Trịnh Bá Lộc – THCS Trần Hào nhấn mạnh rằng việc áp dụng định luật bảo toàn khối lượng trong giải toán không chỉ giúp học sinh hiểu bản chất của phản ứng mà còn cần hình thành mô hình giải cho từng trường hợp Bên cạnh đó, giáo viên cũng cần rèn luyện tư duy định hướng cho học sinh khi tiếp cận bài toán và khả năng phân tích đề bài một cách hiệu quả.

Việc hướng dẫn học sinh áp dụng định luật bảo toàn khối lượng trong giải bài toán là rất quan trọng, giúp phát triển tư duy khoa học của các em không chỉ trong môn hóa học mà còn trong các môn học khác Điều này góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy và học tập cho cả giáo viên và học sinh.

Cơ sở thực tiễn

Trong những năm gần đây, học sinh ở vùng nông thôn, đặc biệt là tại trường Trần Hào, thể hiện sự yếu kém trong môn Hóa Học, đặc biệt là ở khả năng giải bài tập Điều này dẫn đến việc các em ít hứng thú và đam mê học tập môn học này.

Hiện nay, chương trình học có nhiều bài dạy dài, vượt quá thời gian 45 phút trên lớp, khiến học sinh khó tiếp thu kiến thức Điều này cũng ảnh hưởng đến khả năng giải bài tập độc lập của các em, đặc biệt là những bài nâng cao dành cho thi học sinh giỏi các cấp.

PHÂN TÍCH THỰC TRẠNG

Khái quát phạm vi đề tài

- Các hình thức bài tập được áp dụng ở học sinh khối 9 trường THCS Trần Hào

Bài tập đại trà cho học sinh là công cụ hữu hiệu để luyện tập và ôn tập kiến thức, đặc biệt là trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi môn hóa học Những bài tập này không chỉ giúp củng cố kiến thức cơ bản mà còn phát triển kỹ năng tư duy và giải quyết vấn đề cho học sinh Việc áp dụng các bài tập này sẽ nâng cao khả năng tiếp thu và hiểu biết sâu sắc về hóa học, đồng thời chuẩn bị tốt cho các kỳ thi và cuộc thi học sinh giỏi.

Thực trạng của đề tài

Học sinh hiểu rõ bản chất của phản ứng, từ đó giúp các em dễ dàng nắm bắt và sâu sắc hơn về vấn đề, đồng thời giải thích được nguyên nhân dẫn đến các trường hợp trong bài toán.

- Có thể áp dụng cho nhiều đối tượng học sinh khối cấp 2: với học sinh đại trà, áp dụng với các đối tượng học sinh khá giỏi.

- Tài liệu này có thể giúp ôn học sinh giỏi khối lớp 9, dùng cho các học sinh khối trung học phổ thông hoặc giáo viên có thể tham khảo.

Đề tài này khó có thể áp dụng trực tiếp trong giảng dạy trên lớp, mà chủ yếu được sử dụng để bồi dưỡng học sinh ngoài giờ học hoặc để đào tạo đội tuyển học sinh giỏi.

- Đề tài chỉ đề cập một số phương phương pháp giải cơ bản chưa mở rộng được các phương pháp giải nhanh.

Nguyên nhân của thực trạng

Đa số học sinh thường không chủ động tìm hiểu thêm ngoài sách giáo khoa, điều này hạn chế khả năng rèn luyện kỹ năng giải bài tập hóa học, đặc biệt là các bài tập nâng cao.

Hiện nay, số lượng sách tham khảo về dạng bài tập này còn hạn chế, khiến học sinh khó có cơ hội tiếp cận các phương pháp rèn luyện khả năng giải quyết bài tập hiệu quả.

BIỆN PHÁP GIẢI QUYẾT

Các giải pháp chủ yếu

- Phân loại đối tượng học sinh để tăng cường bài tập cho các học sinh khá giỏi

- Đối với những học sinh trung bình chỉ dạy những bài thật đơn giản , dễ làm

- Tăng cường bồi dưỡng đội học sinh giỏi để các em tham gia thi các cấp và để làm nền tảng cho cấp học tiếp theo

3/ Tổ chức triển khai : Với những nội dung sau :

Trịnh Bá Lộc – THCS Trần Hào ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG a/

Phương pháp này dựa trên định luật bảo toàn khối lượng, tức là tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng phải bằng tổng khối lượng các sản phẩm tạo thành Cần lưu ý rằng khối lượng của các chất không tham gia phản ứng và các chất có sẵn, như nước trong dung dịch, không được tính vào.

Khi dung dịch cạn, khối lượng muối thu được sẽ bằng tổng khối lượng của các cation (gốc kim loại) và anion (gốc axit) Dưới đây là bài tập minh họa cùng hướng dẫn giải chi tiết.

Hỗn hợp X bao gồm Fe, FeO và Fe2O3 Khi cho CO đi qua ống sứ chứa m gam hỗn hợp X ở nhiệt độ cao, thu được 64 gam chất rắn A và 11,2 lít khí B (đktc) có tỉ khối so với H2 là 20,4.

Các phản ứng khử sắt oxit có thể có:

Phản ứng giữa Fe3O4 và CO tạo ra FeO và CO2, trong khi FeO tiếp tục phản ứng với CO để sản xuất Fe và CO2 Chất rắn A có thể bao gồm Fe, FeO, Fe3O4 hoặc ít hơn, và việc cân bằng các phương trình không phải là điều quan trọng Điều cốt yếu là số mol CO tham gia phản ứng luôn bằng số mol CO2 được tạo thành.

Gọi x là số mol của CO2 ta có phương trình về khối lượng của B:

44x + 28(0,5  x) = 0,5  20,4  2 = 20,4 nhận được x = 0,4 mol và đó cũng chính là số mol CO tham gia phản ứng. Theo ĐLBTKL ta có: mX + mCO = mA + m CO 2

Trong ví dụ này, 12 gam hỗn hợp hai kim loại sắt (Fe) và đồng (Cu) được cho tác dụng với dung dịch HNO3 63% Sau khi phản ứng, chúng ta thu được dung dịch A và 11,2 lít khí NO2 (ở điều kiện tiêu chuẩn) Nhiệm vụ là tính toán nồng độ phần trăm của các chất có trong dung dịch A.

Fe + 6HNO3  Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

Cu + 4HNO3  Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

NO 2 n  0,5mol  n HNO 3  2n NO 2  1mol. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

2 2 d muối h k.loại Đặt nFe = x mol, nCu = y mol ta có:

Hoà tan 23,8 gam hỗn hợp muối cacbonat của kim loại hoá trị (I) và (II) trong dung dịch HCl tạo ra 4,48 lít khí (đktc) Sau khi cô cạn dung dịch, cần tính toán để xác định khối lượng muối khan thu được.

 Tổng nHCl = 0,4 mol và n H O 2  0,2 mol. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

Hỗn hợp A có trọng lượng 83,68 gam, bao gồm KClO3, Ca(ClO2)2, Ca(ClO3)2, CaCl2 và KCl Sau khi nhiệt phân hoàn toàn, chất rắn B thu được gồm CaCl2 và KCl, cùng với 17,472 lít khí ở điều kiện tiêu chuẩn Chất rắn B sau đó được cho tác dụng với 360 ml dung dịch K2CO3.

0,5M (vừa đủ) thu được kết tủa C vàdung dịch D Lượng KCl trong dung dịch D nhiều gấp 22/3 lần lượng KCl có trong A % khối lượng KClO3 có trong A là

Trịnh Bá Lộc – THCS Trần Hào o o o

O 2 n  0,78 mol. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mA = mB + m O 2

Cho chất rắn B tác dụng với 0,18 mol K2CO3

 m KCl pt (1) = m KCl (B)  m KCl (A)  38,74 8,94 29,8 gam  

Ví dụ 5: Đốt cháy hoàn toàn 1,88 gam chất hữu cơ A (chứa C, H, O) cần

Để xác định công thức phân tử của A, ta biết rằng 1,904 lít O2 (đktc) phản ứng với CO2 và hơi nước theo tỉ lệ thể tích 4:3 Hơn nữa, tỉ khối của A so với không khí nhỏ hơn 7, cho thấy A có khối lượng phân tử nhẹ hơn không khí Từ những thông tin này, ta có thể tính toán và suy ra công thức phân tử của A.

1,88 gam A + 0,085 mol O2  4a mol CO2 + 3a mol H2O. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

Trong chất A có: nC = 4a = 0,08 mol nH = 3a2 = 0,12 mol nO = 4a2 + 3a  0,0852 = 0,05 mol

Vậy công thức của chất hữu cơ A là C8H12O5 có MA < 203

Ví dụ 6: Cho một luồng CO đi qua ống sứ đựng 0,04 mol hỗn hợp A gồm

Sau khi đốt nóng FeO và Fe2O3, thu được hỗn hợp B nặng 4,784 gam Khí thoát ra từ ống sứ được hấp thụ vào dung dịch Ba(OH)2 dư, tạo ra 9,062 gam kết tủa Cần xác định phần trăm khối lượng Fe2O3 trong hỗn hợp A.

0,04 mol hỗn hợp A (FeO và Fe2O3) + CO  4,784 gam hỗn hợp B + CO2.

CO2 + Ba(OH)2 dư  BaCO3  + H2O

CO BaCO n  n  0,046 mol và n CO ( p )  n CO 2  0,046 mol Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mA + mCO = mB + m CO 2

Trịnh Bá Lộc – THCS Trần Hào Đặt nFeO = x mol, n Fe O3 2  y mol trong hỗn hợp B ta có: x y 0,04 72x 160y 5,52

C/ MỘT SỐ BÀI TẬP VẬN DỤNG GIẢI THEO PHƯƠNG PHÁP ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG

01 Hòa tan 9,14 gam hợp kim Cu, Mg, Al bằng một lượng vừa đủ dung dịch HCl thu được 7,84 lít khí X (đktc) và 2,54 gam chất rắn Y và dung dịch Z Lọc bỏ chất rắn Y, cô cạn cẩn thận dung dịch Z tính lượng muối khan ?

02 Trộn 8,1 gam bột Al với 48 gam bột Fe2O3 rồi cho tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí, kết thúc thí nghiệm lượng chất rắn thu được là bao nhiêu ?

03 Hòa tan hoàn toàn 10,0 gam hỗn hợp X gồm hai kim loại (đứng trước H trong dãy điện hóa) bằng dung dịch HCl dư thu được 2,24 lít khí H2 (đktc) Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được lượng muối khan là bao nhiêu ?

04 Nhiệt phân hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm CaCO3 và Na2CO3 thu được

11,6 gam chất rắn và 2,24 lít khí (đktc) Hàm lượng % CaCO3 trong X là bao nhiêu ?

05 Cho 4,4 gam hỗn hợp hai kim loại nhóm IA ở hai chu kỳ liên tiếp tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 4,48 lít H2 (đktc) và dung dịch chứa m gam muối tan. Tên hai kim loại và khối lượng của chúng ?

06 Đốt cháy hoàn toàn 18 gam FeS2 và cho toàn bộ lượng SO2 vào 2 lít dung dịch Ba(OH)2 0,125M Khối lượng muối tạo thành là bao nhiêu ?

08 Hòa tan 33,75 gam một kim loại M trong dung dịch HNO3 loãng, dư thu được 16,8 lít khí X (đktc) gồm hai khí không màu hóa nâu trong không khí có tỉ khối hơi so với hiđro bằng 17,8.Xác định tên kim loại

09 Hoà tan hoàn toàn 15,9 gam hỗn hợp gồm 3 kim loại Al, Mg và Cu bằng dung dịch HNO3 thu được 6,72 lít khí NO và dung dịch X Đem cô cạn dung dịch

X thu được bao nhiêu gam muối khan?

Tổ chức triển khai thực hiện

Đề tài của tôi phù hợp cho cả học sinh THCS và THPT, bao gồm các bài toán đơn giản cho học sinh trung bình và những bài toán nâng cao dành cho học sinh khá giỏi.

Trong năm học 2010 – 2011, tôi đã áp dụng lý thuyết dạng bài tập trong các tiết luyện tập và ngoại khóa, đặc biệt là trong thời gian ôn thi học sinh giỏi.

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ ĐỀ TÀI…

PHẦN ĐÁNH GIÁ CỦA HỘI ĐỒNG KHOA HỌC

1/ HỘI ĐỒNG KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

2/ HỘI ĐỒNG KHOA HỌC CỦA PHÒNG GD & ĐT PHÚ HOÀ

1/ Lý do chọn đề tài ……… 1

3/ Đối tượng phạm vi nghiên cứu ……… 2

II - NỘI DUNG ĐỀ TÀI ……………… 3

CHƯƠNG I- CƠ SỞ LÝ LUẬN LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 3

CHƯƠNG II- PHÂN TÍCH THỰC TRẠNG 4

1/ Khái quát phạm vi đề tài ……… 4

2/ Thực trạng của đề tài ……… 4

3/ Nguyên nhân của thực trạng 5

CHƯƠNG III – BIỆN PHÁP GIẢI QUYẾT ……… 5

1/ Cơ sở đề xuất giải pháp 5

2/ Các giải pháp chủ yếu 5

3/ Tổ chức triển khai thực hiện 5

A/ Phương pháp 1 : áp dụng định luật bảo toàn khối lượng 5 a/ Nguyên tắc : 5 b/ Bài tập minh hoạ và hướng dẫn cách giải 6

Trịnh Bá Lộc – THCS Trần Hào c/ Một số bài tập vận dụng theo phương pháp áp dụng định luật bảo toàn khối lượng 9

B/ Phương pháp 2 : Bảo toàn mol nguyên tử 10 a/ Nguyên tắc 10 b/ Bài tập minh hoạ và hướng dẫn cách giải 10

Trịnh Bá Lộc – THCS Trần Hào c/ Một số bài tập vận dụng phương pháp bảo toàn mol nguyên tử 15

CHƯƠNG IV- KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ ĐỀ TÀI… 16

III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 17

IV PHẦN ĐÁNH GIÁ CỦA HỘI ĐỒNG KHOA HỌC 19

Định dạng
Số trang	114
Dung lượng	306,52 KB