PHẦN I: MỞ ĐẦU I. Lý do chọn đề tài Trong dạy học hóa học, có nhiều biện pháp và phương pháp để nâng cao chất lượng dạy học và phát triển năng lực nhận thức của học sinh. Thực tế cho thấy, giải bài tập hóa học không chỉ có tác dụng ôn tập, củng cố kiến thức đã học mà còn có tác dụng để phát triển kiến thức, phát triển năng lực tư duy và rèn trí thông minh cho học sinh. Giải một bài toán hóa học bằng nhiều cách dưới các góc độ khác nhau có khả năng rèn tư duy cho học sinh gấp nhiều lần so với giải bài toán bằng một cách dù cách đó là ngắn gọn nhất, giúp cho học sinh có khả năng nhìn nhận vấn đề theo nhiều hướng khác nhau, phát triển tư duy logic, sử dụng thành thạo và tận dụng tối đa các kiến thức đã học. Để phát triển tư duy và rèn trí thông minh cho học sinh thì việc tìm ra đáp số của bài toán hóa học là chưa đủ mà giáo viên cần phải khuyến khích học sinh tìm nhiều cách giải cho một bài tập, chọn cách giải hay nhất và ngắn gọn nhất. Khi nói lên được ý hay, với phương pháp tối ưu sẽ tạo cho học sinh niềm vui, sự hưng phấn, kích thích học sinh tư duy, nỗ lực suy nghĩ để tìm ra cách giải hay hơn thế nữa. Vì vậy tôi chọn đề tài : 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
PHẦN I: MỞ ĐẦUI. Lý do chọn đề tài Trong dạy học hóa học, có nhiều biện pháp và phương pháp để nâng cao chất
lượng dạy học và phát triển năng lực nhận thức của học sinh. Thực tế cho thấy,
giải bài tập hóa học không chỉ có tác dụng ôn tập, củng cố kiến thức đã học mà
còn có tác dụng để phát triển kiến thức, phát triển năng lực tư duy và rèn trí
thông minh cho học sinh. Giải một bài toán hóa học bằng nhiều cách dưới các
góc độ khác nhau có khả năng rèn tư duy cho học sinh gấp nhiều lần so với giải
bài toán bằng một cách dù cách đó là ngắn gọn nhất, giúp cho học sinh có khả
năng nhìn nhận vấn đề theo nhiều hướng khác nhau, phát triển tư duy logic, sử
dụng thành thạo và tận dụng tối đa các kiến thức đã học. Để phát triển tư duy
và rèn trí thông minh cho học sinh thì việc tìm ra đáp số của bài toán hóa học là
chưa đủ mà giáo viên cần phải khuyến khích học sinh tìm nhiều cách giải cho
một bài tập, chọn cách giải hay nhất và ngắn gọn nhất. Khi nói lên được ý hay,
với phương pháp tối ưu sẽ tạo cho học sinh niềm vui, sự hưng phấn, kích thích
học sinh tư duy, nỗ lực suy nghĩ để tìm ra cách giải hay hơn thế nữa.
Vì vậy tôi chọn đề tài :
"Sử dụng hệ thống bài tập có nhiều cách giải nhằm rèn luyện tư duy
cho học sinh trong dạy học hóa học hữu cơ trường THPT"
Hy vọng đề tài này sẽ góp phần nâng cao chất lượng dạy học hóa học ở trường
THPT.
II. Mục đích nghiên cứu- Rèn luyện tư duy đa hướng cho học sinh lớp 11,12 trường Trung học
phổ thông qua hệ thống bài tập hóa học có nhiều cách giải.
- Nâng cao hiệu quả dạy học hóa học 11, 12 nâng cao trường THPT và bồi
dưỡng học sinh giỏi.
III. Nhiệm vụ của đề tài- Tuyển chọn, xây dựng và sử dụng hệ thống bài toán hóa học có nhiều
cách giải cho lớp 11 nâng cao ở trường THPT.
1
- Nghiên cứu, đề xuất phương pháp sử dụng hệ thống bài tập có nhiều
cách giải một cách có hiệu quả trong quá trình dạy học hóa học ở lớp 11, 12
nâng cao trường THPT.
- Thực nghiệm sư phạm : Kiểm nghiệm giá trị của hệ thống bài toán hóa
học có nhiều cách giải và hiệu quả của các đề xuất về phương pháp sử dụng ở
trường Trung học phổ thông.
IV. Khách thể và đối tượng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu : Quá trình dạy học hóa học ở trường THPT.
- Đối tượng nghiên cứu : Hệ thống bài tập hóa học có nhiều cách giải ở
lớp 11, 12 nâng cao trường THPT.
V. Phạm vi nghiên cứu- Chương trình hóa học THPT : chương trình hóa học hữu cơ 11 và 12
VI. Phương tiện và phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu, tham khảo các tài liệu có liên quan
- Tổng hợp, phân tích, đề xuất phương pháp giải
- Đưa ra các dạng bài tập tiêu biểu để minh họa sau đó có bài tập tương tự
VII. Kế hoạch thực hiện đề tài:Nghiên cứu thực trạng của học sinh sau khi học hoá 11và 12 và kiểm tra chất
lượng để căn cứ vào đó lập kế hoạch xây dựng đề tài từ tháng tháng 11 năm
2012
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
DD: Dung dịch
ĐKTC: Điều kiện tiêu chuẩn
ĐLBTNT: Định luật bảo toàn nguyên tố
PTHH: Phương trình hóa học
THPT: Trung học phổ thông
2
PHẦN II . NỘI DUNGI. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BÀI TẬP HOÁ HỌC NHIỀU CÁCH
GIẢI NHẰM RÈN LUYỆN TƯ DUY CHO HỌC SINH HIỆN NAY
Ở TRƯỜNG THPT.
Qua thực tế giảng dạy ở trường THPT Tiên Lữ chúng tôi thấy rằng: Đa số
giáo viên đã chú ý đến việc sử dụng bài tập trong quá trình giảng dạy nói chung
tuy nhiên việc sử dụng bài tập trong quá trình dạy học hóa học còn có những
hạn chế phổ biến sau đây:
- Việc xác định mục đích cần đạt cho bài tập nhiều khi chỉ dừng lại ở
bản thân lời giải của bài tập mà chưa có được mục tiêu nhận thức, phát triển tư
duy cho học sinh.
- Khi hướng dẫn các em giải bài tập còn chạy theo số lượng, chưa khai
thác hết được các phương pháp giải của một bài toán để từ đó giúp học sinh có
thể tự học và tự nghiên cứu dễ dàng hơn.
Từ khi Bộ Giáo dục và đào tạo tổ chức thi đại học môn hóa theo phương
pháp trắc nghiệm, 50 câu trong 90 phút làm cho học sinh học hóa học chỉ quan
tâm đến kĩ thuật giải nhanh toán hóa còn giáo viên chỉ chú trọng đến luyện kĩ
thuật giải toán hóa nhằm tìm ra đáp số nhanh nhất và thường chỉ giải bài hóa đó
theo một cách. Để xác định cách giải nhanh nhất với giáo viên thì rất dễ, nhưng
với học sinh để làm được điều này thì trong quá trình học, học sinh phải biết
được các cách khác cho 1 toán hóa. Và một điều nữa là không phải cách nhanh
nhất của bài toán đã là cách nhanh nhất với em học sinh cụ thể. Vì vậy trong
3
quá trình giảng dạy, giáo viên phải khuyến khích học sinh giải bài tập theo
nhiều cách.
Xét về mặt phát triển tư duy thì việc giải được một bài toán hóa đã rèn
được tư duy cho học sinh, nhưng giải một bài toán hóa bằng nhiều cách có tác
dụng rèn tư duy tốt hơn nữa, đặc biệt là loại tư duy đa hướng. Với mỗi cách
giải nhiều khi chỉ làm nổi bật được một hay một số khía cạnh của bài tập. Giải
bài tập bằng nhiều cách là một phương pháp có hiệu quả nhằm khai thác bản
chất hóa học của bài toán. Cụ thể, học sinh không rập khuôn máy móc mà linh
hoạt, mềm dẻo, có khả năng nhìn nhận vấn đề, bài toán dưới nhiều góc độ và
khía cạnh khác nhau nên nắm vững được bản chất hóa học của bài hóa.
II. MỘT SỐ BÀI TẬP BÀI TẬP HỮU CƠ CÓ NHIỀU CÁCH GIẢIBài 1 : Cho hỗn hợp A gồm anken X và H2 qua Ni đung nóng , thu được
hỗn hợp B gồm 2 khí. Biết B không làm mất màu dung dịch Brom. Tỉ khối
của A và B so với H2 lần lượt là 6 và 8 . Xác định CTPT của X và thành
phần phần trăm thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp A.
Sơ đồ phản ứng :
CnH2n CnH2n+2 B không làm mất màu Brom .
( x mol ) ( x mol) B là hỗn hợp của ankan và H2 dư
H2 H2 dư Anken X phản ứng hết
( y mol ) ( y-x mol )
--------------------- ----------------
MA= 6.2= 12 MB= 8.2= 16
CnH2n + H2 CnH2n+2
x x x mol
Cách 1 : Bảo toàn khối lượng + Khối lượng mol trung bình :
mA= mB 6.2 ( x + y ) = 8.2 ( x+y - x ) 6 ( x + y ) = 8y y = 3x
Thay y = 3x vào ( 2 ) ta được n = 3. CTPT của anken X là C3H6 .
Trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75 )
Cách 3 : Hiệu 2 tỉ khối + Khối lượng mol trung bình + Bảo toàn khối lượng :
dB/H2 - dA/H2 = 2 1/2 ( MA - MB ) = 2 - = 4
= 4
= 4 = 4 = 4 y =
3x.
MA = = 12 14nx = 12x + 10y = 42x 14n = 42 n = 3
CTPT của anken X là C3H6 .
Trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75 )
Hoặc :
MB = = = 16 14nx = 14y = 42x 14n= 42
n = 3
CTPT của anken X là C3H6 .
5
( Ngoài ra bạn cũng có thể tìm ra y = 3x với phương pháp tổng 2 tỉ khối bằng
cách tương tự )...
Cách 4 : Hiệu 2 tỉ khối + Bảo toàn khối lượng + Sơ đồ đường chéo :
dB/H2 - dA/H2 = 2 1/2 ( MA - MB ) = 2 - = 4
= 4
= 4 = 4 = 4 y =
3x.
Sơ đồ đường chéo :CnH2n 14n 10
MA = 12
H2 2 14n -
12
n = 3
CTPT của anken X là C3H6 .
Trong A (% Vanken= 25 , % VH2 = 75 )
Hoặc :CnH2n+2 14n + 2 14
MB = 16
H2 2 14n -
14
n = 3
CTPT của anken X là C3H6 .
Trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75 )
Cách 5 : Bảo toàn khối lượng + Sơ đồ đường chéo :
mA= mB 6.2 ( x + y ) = 8.2 ( x+y - x ) 6 ( x + y ) = 8y y = 3x
Sơ đồ đường chéo :
6
CnH2n 14n 10
MA = 12
H2 2 14n -
12
n = 3
CTPT của anken X là C3H6 .
Trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75 )
Hoặc :CnH2n+2 14n + 2 14
MB = 16
H2 2 14n -
14
n = 3
CTPT của anken X là C3H6 .
Trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75 )
Cách 6 : Khối lượng mol trung bình + Sơ đồ đường chéo :
Bạn có thể chọn 1 trong 2 cách nhỏ sau :
MA = = 12 14nx + 2y =
12x + 12y 14nx = 12x + 10y ( 1 )
Sơ đồ đường chéo :
CnH2n+2 14n + 2 14
MB = 16
H2 2 14n - 14
( 2 )
( 1 ) & ( 2 ) 14nx = 12x + 10y = 14y
y = 3x
MB = =
= 16
14nx = 14y ( 3 )
Sơ đồ đường chéo :
CnH2n 14n 10
MA = 12
H2 2 14n -
12
7
n = 3.
CTPT của anken X là C3H6 .
trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75
( 4 )
( 3 ) & ( 4 ) 14y = 12x + 10y y
= 3x
n = 3.
CTPT của anken X là C3H6 .
Trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75 )
Cách 7 : Sơ đồ đường chéo :CnH2n 14n 10
MA = 12
H2 2 14n - 12
( 1 )
CnH2n+2 14n + 2 14
MB = 16
H2 2 14n - 14
( 2 )
( 1) & ( 2 )
n = 3 CTPT của anken X là C3H6 .
Trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75 %)
Bài 2. Hỗn hợp X gồm axetilen, etan và propen. Đốt cháy hoàn toàn 24,8
gam hỗn hợp X thu được 28,8 gam nước. Mặt khác 0,5 mol hỗn hợp này
tác dụng vừa đủ với 500 gam dd Br2 20%. Tính thành phần phần trăm thể
tích mỗi khí trong hỗn hợp.
Lời giải
Các phản ứng hóa học xảy ra:
C2H2 + O2 2CO2 + H2O
C2H6 + O2 2CO2 + 3H2O
8
C3H6 + O2 3CO2 + 3H2O
C2H2 + 2Br2 C2H2Br4
C3H6 + Br2 C3H6Br2
Cách 1. Nhóm các phương pháp đại số
Số mol nước là: (mol)
Số mol Br2 là : (mol)
Cách 1.1.
Gọi x, y, z lần lượt là số mol của C2H2, C2H6, C3H6 trong 24,8 gam hỗn
hợp X.
Giả sử số mol các chất trong 0,5 mol hỗn hợp gấp k lần số mol các chất
tương ứng trong 24,8 gam hỗn hợp X.
Ta có hệ:
26x + 30y + 42z = 24,8
x + 3y + 3z = 1,6
kx + ky + kz = 0,5
2kx + kz = 0,625
Giải hệ trên có : x = 0,4 ; y = z = 0,2 ; k = 0,625
% Thể tích của C2H2 là :
% Thể tích của C2H6 là :
% Thể tích của C3H6 là :
Đây là cách làm quen thuộc mà đa số học sinh thường sử dụng để giải bài tập
loại này.
Cách 1.2.
Hỗn hợp X theo đề bài là một hỗn hợp đồng nhất, tỉ lệ giữa các thành
phần khí trong hỗn hợp là không thay đổi do đó khối lượng phân tử trung bình
của hỗn hợp ( ) là giá trị không đổi.
Gọi x, y, z lần lượt là số mol của C2H2, C2H6, C3H6 trong 1 mol hỗn hợp khí X.
9
Ta có hệ
x + y + z = 1
2x + z =
= 26x + 30y + 42z =
Giải hệ có : x = 0,05 ; y = z = 0,25
% Thể tích của C2H2 là :
% Thể tích của C2H6 là :
% Thể tích của C3H6 là :
Cách 2. Nhóm các phương pháp trung bình
Đặt CTPT trung bình cho cả hỗn hợp X là
Ta có :
+ O2 CO2 + H2O
1,6 (mol)
+ Br2
0,5 0,5 (mol)
Ta có hệ :
0,5 = 0,625
( = 24,8
Giải hệ có : =1,25 ;
CTPT trung bình của hỗn hợp X là
Sau khi tìm được CTPT trung bình ta dễ dàng tìm ra kết quả của bài toán
theo 1 trong 3 phương pháp sau :
Cách 2.1. Phương pháp đại số
Gọi x, y, x lần lượt là số mol các chất trong 24,8 gam hỗn hợp X
10
=
Số mol hỗn hợp X là : (mol)
nC = (mol)
nH = (mol)
Ta có hệ :
x + y + z = 0,8
2x + 6y + 6z = 3,2
2x + 2y + 3z = 1,8
Giải hệ có : x = 0,4 ; y = z = 0,2
% Thể tích của C2H2 là :
% Thể tích của C2H6 là :
% Thể tích của C3H6 là :
Cách 2.2. Phương pháp đường chéo
Theo số C trung bình
% Thể tích của C3H6 là 25%
Theo số H trung bình
% Thể tích của C2H2 là 50%
% Thể tích của C2H6 là: 100 – 50 – 25 = 25%
11
(C2H2, C2H6) (C=2) 75%
(C3H6) (C=3) 25%
C=
(C2H6, C3H6) (H=6) 2 50%
(C2H2) (H=2) 2 50%
4
Phương pháp đường chéo sử dụng trong bài này khá mới mẻ. Thông
thường phương pháp đường chéo chỉ sử dụng cho hỗn hợp hai chất, trong bài
này lại sử dụng cho hỗn hợp 3 chất. Học sinh nào phải có tư duy độc lập, sáng
tạo mới làm được theo cách này.
Cách 2.3. Phương pháp phân tích hệ số và ứng dụng
Ta đã có : nX = 0,8 mol. Phân tích hệ số các phản ứng cháy ta thấy :
- Tỉ lệ số mol , trừ phản ứng của C3H6 có tỉ lệ 1:3
= 0,2 mol
- Tỉ lệ số mol , trừ phản ứng của C2H2 có tỉ lệ 1:1
= 0,4 mol
Ta dễ dàng tích được số mol của C2H6 là 0,2 mol từ đó tính % thể tích
các chất trong hỗn hợp.
Mặc dù trong số các cách làm ở trên không có cách làm thực sự nhanh, nhưng đều là những cách làm hay và hàm chứa tư duy logic, tư duy hóa học. Bài toán này thích hợp với giáo viên sử dụng để minh họa khi giảng dạy về phương pháp, đồng thời cũng là một bài tập quan trọng để các em học sinh tham khảo và học tập.Bài 3. Đốt cháy hoàn m gam toàn hỗn hợp X gồm CH4, C2H4 và C2H2, thu
được 35,2 gam CO2 và 25,2 gam H2O. Giá trị của m là
A. 1,24. B. 12,40. C. 2,48. D.
24,80.
Lời giải
Cách 1: Sử dụng phương pháp thông thường:
● X + O2: CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O (1)
x x 2x
C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O (2)
y 2y 2y
12
2C2H2 + 5O2 4CO2 + 2H2O (3)
z 2z z
(1)(2)(3) nCO = x + 2y + 2z = = 0,8 mol
nH2O = 2x + 2y + z = 18
2,25 = 1,4 mol
Đến đây nhiều HS thấy bế tắc, vì có 3 ẩn mà chỉ có hai phương trình
nên không thể tìm được x, y, z ? Đề ra thiếu dữ kiện (!)
Một số HS học khá hơn suy nghĩ nhận thấy rằng, để tìm m không nhất
thiết phải tìm được số mol của từng chất trong hỗn hợp. Từ biểu thức tính
Cách 3. Nhận xét 2 ancol no, đơn chức, khi đốt cháy 2 ancol no thì
Số mol ancol = số mol H2O – số mol CO2 = 0,2 mol.
Vì 2 ancol đã cho là đơn chức nO = 0,2 mol
Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:
m = mC + mH + mO = 0,3.12 + 0,5.2 + 0,2.16 = 7,8 gam.
Học sinh nhanh nhạy sẽ nhận ra mối quan hệ giữa số mol nước và CO2
khi đốt cháy một hợp chất hữu cơ no bất kì để làm theo cách số 3. Học sinh học khá có thể làm theo cách số 2. Cách này sẽ hữu ích hơn cách 3 nếu trong một bài toán khác yêu cầu tìm công thức của 2 ancol.Bài 9. Hỗn hợp X gồm axit HCOOH và axit CH3COOH (tỉ lệ mol 1:1). Hỗn
hợp Y gồm hai ancol CH3OH và ancol C2H5OH (tỉ lệ mol 3:2). Lấy 11,13
gam hỗn hợp X tác dụng với 7,52 gam hỗn hợp Y (có xúc tác H2SO4 đặc)
thu được m gam hỗn hợp este (Hiệu suất của các phản ứng este hóa đều
đạt 80%). Tính m.
Lời giải
22
Có nX = 0,21 mol
nY = 0,2 mol
Vì nY < nX ancol hết. Ta tính khối lượng este theo ancol.
Cách 1. Phương pháp trung bình
Gọi công thức chung của 2 axit là RCOOH, công thức chung của 2 ancol là