SKKN Hướng dẫn học sinh sử dụng phương trình ion thu gọn giải một số dạng bài toán hoá học nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy môn Hóa học ở trường Trung học Phổ thông số 2 Mường Khương

MỤC LỤC
1. Lí do chọn đề tài
2
2. Giải quyết vấn đề
2
2.1. Cơ sở lí luận
2
2.2 Thực trạng của vấn đề
3
2.3. Các biện pháp đã tiến hành để giải quyết vấn đề
3 - 9
2.4. Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm
9
3. Kết luận
11
Tài liệu tham khảo
12
1. Lý do chọn đề tài
	Hoá học là bộ môn khoa học nghiên cứu thành phần, cấu trúc, tính chất của các chất và quá trình chuyển hoá chất này thành chất khác. Trong bộ môn hoá học, việc hướng dẫn học sinh giải bài tập có ý nghĩa rất quan trọng, rèn luyện kỹ năng vận dụng, đào sâu và mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động cho học sinh. Thông qua vệc hướng dẫn học sinh giải bài tập, giúp học sinh rèn luyện tính tích cực, trí thông minh, sáng tạo, bồi dưỡng hứng thú trong học tập. Trong quá trình giảng dạy, bồi dưỡng học sinh giỏi, ôn thi đại học và việc tham khảo nhiều tài liệu, tôi đã tích luỹ được kinh nghiệm hướng dẫn học sinh giải bài tập hóa học có vai trò quan trọng trong việc rèn luyện kỹ năng, củng cố kiến thức và phát triển tư duy của học sinh. Có nhiều phương pháp để giải các bài toán hoá học, nhưng nếu có thể hướng dẫn học sinh sử dụng được phương trình ion thu gọn theo từng bước cụ thể được sẽ làm cho lời giải ngắn gọn hơn, học sinh hiểu được bản chất của các phản ứng hóa học, rút ngắn được thời gian làm bài, phù hợp với kiểu bài tập trắc nghiệm khách quan. Trong sáng kiến kinh nghiệm này tôi muốn trao đổi về kinh nghiệm “ hướng dẫn học sinh sử dụng phương trình ion thu gọn giải một số dạng bài toán hoá học nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy môn hóa học ở trường THPT số 2 Mường Khương".
2. Giải quyết vấn đề 
2.1. Cơ sở lý luận của vấn đề.
	Để giải nhanh một số bài toán hoá học bằng phương pháp ion thu gọn thì các em cần phải nắm được các kiến thức cơ bản sau:
 Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li là phản ứng giữa các ion.
 Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li chỉ xảy ra khi và chỉ khi các ion kết hợp với nhau tạo thành ít nhất một trong các chất sau:
	+ Chất kết tủa hoặc chất ít tan
	+ Chất điện li yếu.
	+ Chất khí.
	Chất điện li mạnh là chất khi tan trong nước, các phân tử hoà tan đuề phân li ra ion.
 	Chất điện li yếu là chất khi tan trong nước chỉ có một phần số phân tử hoà tan
 phân li ra ion, phần còn lại vẫn còn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch.
	Phải hiểu được thực chất phản ứng giữa oxít axít phản ứng với bazơ là phản ứng giữa oxít axít với ion OH- .
	Muối nhôm tác dụng với dung dịch kiềm thực chất là phản ứng giưa các ion với nhau.
	Hiểu được tính chất của các chất và bản chất của các phản ứng hoá học có thể xảy ra.
2.2. Thực trạng của vấn đề.
	Năm học 2009 -2010; 2010 – 2011; 2011 -2012; 2012 – 2013, 2013 - 2014 tôi được nhà trường phân công giảng dạy môn hoá học 12A1 và bồi dưỡng học sinh giỏi và ôn thi Cao đẳng, Đại học. Với đối tượng học sinh ngoan, có ý thức học tập. Tuy nhiên khi học sinh giải bài tập hoá học vẫn còn tỏ ra lúng túng về việc lựa chọn phương pháp phù hợp để giải bài toán hoá học cho phù hợp, học sinh vẫn thường chưa hiểu được bản chất giữa các chất phản ứng với nhau cho nên thường hay viết phương trình phân tử và tốn thời gian, làm cho bài toán trở phức tạp khó giải. Từ thực trạng trên và qua quá trình học chuyên đề bồi dưỡng thường xuyên, học hỏi đồng nghiệp, tham khảo tài liệu và quá trình tự học, giảng dạy nhiều năm tự bồi dưỡng tôi đã sử dụng phương pháp ion thu gọn để hướng dẫn học sinh giải một số bài toán hoá học có hiệu quả.
2.3. Các biện pháp đã tiến hành để giải quyết vấn đề.
 	2.3.1. Chọn khách thể và đối tượng nghiên cứu
Khách thể: Học sinh lớp 11; 12 Trường THPT số 2 Mường Khương.
Đối tượng nghiên cứu: Hướng dẫn học sinh sử dụng phương trình ion giải tốt một dạng bài tập hóa học.
2.3.2. Phương pháp nghiên cứu
Để nghiên cứu đề tài này tôi sử dụng phối hợp các phương pháp nghiên cứu sau:
 - Các phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Đọc tài liệu tham khảo có liên quan đến đề tài, từ đó khái quát những vấn đề làm cơ sở cho việc nghiên cứu thực tiễn.
 - Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn:
 + Phương pháp quan sát sư phạm: Quan sát theo dõi học sinh hoạt động trong các lần học sinh làm bài .
+ Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Thực nghiệm những biện pháp nhằm rèn luyện phương pháp làm bài cho học sinh và so sánh kết quả thực nghiệm giữa các cách giải bài tập.
- Tổng hợp từ kinh nghiệm và thực tiễn giảng dạy.
2.3.3. Các bước thực hiện
Khi giảng dạy tôi thường hướng dẫn học sinh thực hiện theo các bước như sau:
	Bước 1: Tính tổng số mol của các ion và các chất có khả năng tham gia phản ứng.
	Bước 2: Xác định những ion nào phản ứng được với nhau, viết phương trình phản ứng (dạng ion thu gọn).
	Bước 3: Tính các đại lượng dựa vào phương trinh ion thu gọn và thiết lập mối liên quan giữ các đại lượng với nhau.
	Bước 4: Tính toán các đại lượng theo yêu cầu của đầu bài. 
Sau đây là một số dạng bài tập hướng dẫn học sinh áp dụng giải theo phương trình ion rút gọn, kinh nghiệm giải quyết đã được tôi thực hiện và đúc kết từ thực tế. Trong giới hạn của đề tài này, tôi chỉ nêu 4 dạng bài tập thường gặp, đây là 4 dạng bài tập tôi đang thử nghiệm và thấy có hiệu quả.
 	 Dạng 1: Phản ứng giữa axit với bazơ thực chất là phản ứng giữa ion H+ và OH-. 
	Ví dụ 1: Trộn 100 ml dung dich hỗn hợp gồm H2SO4 0,05M và HCl 0,1M với 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,2M và Ba(OH)2 0,1M thu được dung
 dịch X. Dung dịch X có pH là bao nhiêu?
	Hướng dẫn giải: GV hướng dẫn học sinh thực chất phản ứng giữa axit với bazơ chính là phản ứng giữa ion H+ và OH- 
	Bước 1: Tính số mol OH- = 0,04 mol và số mol H+ = 0,02 mol
 Bước 2: Viết phương trình ion thu gọn: OH- + H+ H2O
 	Bước 3: Tính xem nào ion nào dư
 OH- dư 0,04 – 0,02 = 0,02 => [OH-] = mol/l
	Bước 4: Tính đại lượng theo yêu cầu của đầu bài
	 [H+] = mol/l pH = 13
Ví dụ 2: Trộn lẫn V ml dung dịch NaOH 0,01M với V ml dung dịch HCl 0,03 M được 2V ml dung dịch Y. Dung dịch Y có pH là?
GV hướng dẫn học sinh thực chất phản ứng giữa axit với bazơ chính là phản ứng giữa ion H+ và OH- 
Bước 1: GV hướng dẫn HS tính số mol.
 Số mol OH– = 0,01V mol
	 Số mol H+ = 0,03V mol
Bước 2: Viết phương trình ion có thể xảy ra.
 H+ + OH- H2O 
Bước 3: Tính xem số mol của ion nào dư.
 H+ dư 0,02 mol => [H+] = 
Bước 4: Tính đại lượng theo yêu cầu đầu bài 
 pH = 2
Ví dụ 3: Trộn 100 ml dung dịch (gồm Ba(OH)2 0,1M và NaOH 0,1M) với 400 ml dung dịch (gồm H2SO4 0,0375M và HCl 0,0125M), thu được dung dịch X. 
Giá trị pH của dung dịch X là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải
	 Þ Tổng = 0,03 mol.
	 Þ Tổng = 0,035 mol.
Khi trộn hỗn hợp dung dịch bazơ với hỗn hợp dung dịch axit ta có phương trình ion rút gọn:
	H+ + OH- ¾® H2O
Bắt đầu 0,035 0,03 mol
Phản ứng: 0,03 ¬ 0,03
Sau phản ứng:	 = 0,035 - 0,03 = 0,005 mol.
Þ Tổng: 	Vdd (sau trộn) = 500 ml (0,5 lít).
	 = 0,01 = 10-2 ® pH = 2.
Dạng 2: Phản ứng của oxit axit với hỗn hợp dung dịch kiềm: Thực chất là phản ứng giữa oxít axít phản ứng với OH-
Ví dụ: : Hấp thụ hoàn toàn 4,48 lít khí CO2 (ở đktc) vào 500 ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,1 M và Ba(OH)2 0,2M, sinh ra m gam kết tủa. Tính giá trị m?
Hướng dẫn giải:
	Bước 1: Tính số mol và lập tỉ lệ số mol
 nCO2 = 0,2 ; nOH- = 0,25 => ta cã : 2>> 1 => Phản ứng tạo ra 2 muối
Bước 2: Viết phương trình ion	 
 CO2 + OH- HCO 	(1) 
	 x x
	 CO2 + 2OH- CO +	 H2O 	(2) 
	 y 2y y
 CO32- + Ba2+ " BaCO3$
	 0,05 0,05 0,05 => m = 0,05 .197 = 9,85 g.
Bước 3: Lập hệ phương trình tính số mol của CO
Bước 4: So sánh số mol của CO và số mol của Ba2+ rồi tính lượng kết tủa.
Ví dụ 2: Thổi đến hết 0,672 lít khí CO2 (đktc) vào bình chứa 2 lít dung dịch Ca(OH)2 0,01M. Thêm tiếp 0,4 gam NaOH vào bình này. Tính lượng kết tủa thu được trong bình?
Hướng dẫn giải:
Tính số mol của CO2 và các ion OH- và ion Ca2+:
 nCO2 = 0,03 ; nOH- = 0,05 => ta cã :2 >> 1 => Phản ứng tạo ra 2 muối
	CO2 + OH- HCO 	(1) 
	 x x
	 CO2 + 2OH- CO +	 H2O 	(2) 
	 y 2y y
 CO32- + Ca2+ " CaCO3$
	 0,02 0,02 0,02 => m = 0,02.100 = 2 g
 Dạng 3: Muối nhôm tác dụng với dung dịch kiềm thực chất là phản ứng giữa ion Al3+ và OH- và Al(OH)3 + OH-. 
Khi cho muối nhôm tác dụng với dung dịch kiềm, tuỳ theo tỉ lệ mol mà phản ứng có thể theo trình tự: 
 Al3+ + 3OH- Al(OH)3 (1)
 Al(OH)3 + OH- AlO2- + 2H2O (2)
 Hay: Al(OH)3 + OH- Al(OH)4- (3)
Do đó:
- Dạng biết T = 
Nếu: 
T 3
Xảy ra phản ứng (1), có kết tủa
T 4
Xảy ra phản ứng (1) sau đó kết tủa ở (1) bị tan theo (2): n= 0
3< T < 4
Xảy ra phản ứng (1) và (2): kết tủa tạo ở (1) có tan bớt một phần theo (2).
- Dạng biết n và n: tính OH; so sánh n và n
* Nếu n = n: chỉ xảy ra phản ứng (1) nOH_ = 3n
* Nếu n n: có 2 trường hợp:
TH1: Xảy ra phản ứng (1): Al3+ dư OH- được tính theo kết tủa.
TH2: Xảy ra phản ứng (1) và (2): nOH- = nOH- (1) + nOH- (2)
Ví dụ 1: Cho V lít dung dịch NaOH 2M vào dung dịch chứa 0,1 mol Al2(SO4)3 và 0,1 mol H2SO4 đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 7,8 gam kết tủa. Tính giá trị lớn nhất của V để thu được lượng kết tủa trên.
.	Hướng dẫn giải:
Bước 1: Tính số mol của các ion có liên quan đến phản ứng
Vkhi Al(OH)3 tạo thành tối đa rồi bị hòa tan một phần.
Theo bài ra ta có: => và n
Bước 2: Viết phương trình ion
 	Khi cho NaOH vào phản ứng xảy ra theo thứ tự: 
Vkhi Al(OH)3 tạo thành tối đa rồi bị hòa tan một phần
 	H+ + OH- H2O 
 	0,2 mol 0,2 mol 
và Al3+ + 3OH- Al(OH)3 ; Al3+ + 4OH- AlO+ H2O
 	 0,1 mol 0,3 mol 0,1 mol 0,1 mol 0,4 mol	
Bước 3: Tính các đại lượng dựa vào phương trình ion trên.
Bước 4: Tính Vkhi Al(OH)3 tạo thành tối đa rồi bị hòa tan một phần
nNaOH = = 0,2 + 0,3 + 0,4 = 0,9 mol => Vmax = 0,9 : 2 = 0,45 lít
Ví dụ 2: Cho 4,005 gam AlCl3 vào 1000 ml dung dịch NaOH 0,1M. Sau khi phản ứng xong thu được bao nhiêu gam kết tủa?
Hướng dẫn giải:
Giáo viên hướng dẫn học sinh tính số mol:
Số mol của Al3+ = 0,03 mol; số mol của NaOH = 0,1 mol.
Đây là dạng bài toán biết số mol của Al3+ và số mol của OH-; học sinh phải
 lập được tỷ lệ: T = = vậy 3< T < 4
Xảy ra phản ứng (1) và (2): kết tủa tạo ở (1) có tan bớt một phần theo (2).
 Al3+ + 3OH- Al(OH)3 (1)
 0,03 0,09 0,03
 Al(OH)3 + OH- AlO2- + 2H2O (2)
 0,01 0,01
Số mol của Al(OH)3 còn lại = 0,03- 0,01 = 0,02 mol
Khối lượng của Al(OH)3 là: 0,02.78 = 1,56 gam.
Dạng 4: Phản ứng oxi hoá khử
Ví dụ 1: Cho 3,2 gam bột Cu tác dụng với 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm HNO3 0,8M và H2SO4 0,2M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, sinh ra V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Tính giá trị của V ?
Hướng dẫn giải:
Bước 1: Tính số mol của Cu và các ion sau:
 Số mol Cu = 0,05 mol (dư) 
 Số mol H+ = 0,08 + 0,04 = 0,12 mol (hết)
 Số mol NO3– = 0,08 mol (dư)
	Bước 2: Viết phương trình ion và cân bằng phương trình
 3Cu + 8H+ + 2NO3– → 3Cu 2+ + 2 NO + 4 H2O 
 Ban đầu : 0,05 0,12 0,08 0 0 0
 	 Pư :0,015 0,12 0,03 0,03 
 	Bước 3: So sánh số mol của Cu; H+ ; NO3– 
Bước 4: Tính số mol của NO dựa vào số mol của H+ 
=> VNO = 0,03 . 22,4 = 0,672 lít
Các ví dụ: 
Ví dụ 2: Hòa tan hỗn hợp X gồm hai kim loại A và B trong dung dịch HNO3
 loãng. Kết thúc phản ứng thu được hỗn hợp khí Y (gồm 0,1 mol NO, 0,15 mol NO2 và 0,05 mol N2O). Biết rằng không có phản ứng tạo muối NH4NO3. Tính số mol HNO3 đã phản ứng. 	
 Hướng dẫn giải
 Ta có bán phản ứng:
	NO3- + 2H+ + 1e ¾® NO2 + H2O	(1)
	 2 ´ 0,15 ¬ 0,15
	NO3- + 4H+ + 3e ¾® NO + 2H2O	(2)
	 4 ´ 0,1 ¬ 0,1
	2NO3- + 10H+ + 8e ¾® N2O + 5H2O	(3)
	 10 ´ 0,05 ¬ 0,05
 Từ (1), (2), (3) nhận được:
	= = 1,2 mol. (Đáp án D)
Ví dụ 3: Hòa tan 10,71 gam hỗn hợp gồm Al, Zn, Fe trong 4 lít dung dịch HNO3 aM vừa đủ thu được dung dịch A và 1,792 lít hỗn hợp khí gồm N2 và N2O có tỉ lệ mol 1:1. Cô cạn dung dịch A thu được m (gam.) muối khan. Tính giá trị của m, a ?
 Hướng dẫn giải
	mol.
 Ta có bán phản ứng:
	2NO3- + 12H+ + 10e ¾® N2 + 6H2O
	0,08 0,48 0,04
	2NO3- + 10H+ + 8e ¾® N2O + 5H2O
	0,08 0,4 0,04
 Þ	mol.
 Þ	M.
 Số mol NO3- tạo muối bằng 0,88 - (0,08 + 0,08) = 0,72 mol.
 Khối lượng muối bằng 10,71 + 0,72 ´ 62 = 55,35 gam. 
Ví dụ 4: Hòa tan 5,95 gam hỗn hợp Zn, Al có tỷ lệ mol là 1:2 bằng dung dịch HNO3 loãng dư thu được 0,896 lít một sản shẩm khử X duy nhất chứa nitơ. Hãy xác định X:
 Hướng dẫn giải
 Ta có: nZn = 0,05 mol; nAl = 0,1 mol.
 Gọi a là số mol của NxOy, ta có:
 Zn ® Zn2+ + 2e	 Al ® Al3+ + 3e
 0,05 0,1	 0,1 0,3
 xNO3- + (6x - 2y)H+ + (5x - 2y)e ¾® NxOy + (3x - 2y)H2O
	 0,04(5x - 2y) 0,04
 Þ 0,04(5x - 2y) = 0,4 ® 5x - 2y = 10. Vậy X là N2. 
2.4. Hiệu quả khi áp dụng của sáng kiến kinh nghiệm
 	Năm học 2011 – 2012; 2012-2013, 2013 - 2014 tôi được phân công dạy lớp 12A1 trường THPT số 2 Mường Khương. Nhà trường bố trí tôi dạy ôn thi đại học lớp 12A1 và bồi dưỡng học sinh giỏi, Học sinh đã được hướng dẫn phương pháp giải bài tập một cách tỉ mỉ. Kết quả kiểm tra thực nghiệm đối chiếu qua các năm học đối với lớp 12A1 ôn thi đại học như sau:
Năm học
Số học sinh
Điểm giỏi
(9-10)
Điểm khá(7-8)
Điểm trung bình(5-6)
Điểm yếu, kém
2011- 2012
30
3
7
10
10
2012-2013
35
7
14
9
5
2013 - 2014
34
9
15
7
3
Như vậy tỉ lệ từ trung bình trở lên ở lớp 12A1 năm học 2011 – 2012 là 66,67%, còn năm học 2012 - 2013 là 85,71%; năm học 2013 – 2014 là 91,18 %. Qua số liệu trên cho thấy chất lượng giảng dạy thấy tăng dần theo các năm học. Vì vậy việc hướng dẫn học sinh sử dụng phương trình ion để giải một số bài toán hóa học là cần thiết để nâng cao chất lượng bộ môn hoá học ở trường THPT số 2 Mường Khương.
Bài tập áp dụng
Bài 1: Dung dịch X chứa dung dịch NaOH 0,2M và dung dịch Ca(OH)2 0,1M. Sục 7,84 lít khí CO2 (đktc) vào 1 lít dung dịch X thì lượng kết tủa thu được là
	A. 15 gam.	 B. 5 gam.	C. 10 gam.	D. 0 gam.
Bài 2: Hòa tan 0,1 mol Cu kim loại trong 120 ml dung dịch X gồm HNO3 1M và H2SO4 0,5M. Sau khi phản ứng kết thúc thu được V lít khí NO duy nhất (đktc).Giá trị của V là
 A. 1,344 lít.	B. 1,49 lít.	 C. 0,672 lít.	 D. 1,12 lít.
Bài 3: Cho 200ml dung dịch KOH vào 200ml dung dịch AlCl3 1M thu được 7,8 gam kết tủa keo. Nồng độ M của dung dịch KOH là: 
 A. 1,5 và 3,5 	B. 1,5 và 2,5	C. 2,5 và 3,5	D. 2,5 và 4,5
Bài 4 : Cho 200ml dung dịch KOH vào 200ml dung dịch AlCl3 1M thu được 7,8gam kết tủa keo. Nồng độ mol/lít của dung dịch KOH là: 
 A: 1,5 mol/lít và 3,5 mol/lít 	B: 1,5 mol/lít và 2,5 mol/lít
	Bài 5: Để trung hoà 150 ml dung dịch X gồm NaOH 1M và Ba(OH)2 0,5M cần bao nhiêu ml dung dịch chứa HCl 0,3M và H2SO4 0,1M
	A. 180 B. 600 C. 450 D.90
3. Kết luận
Quá trình giảng dạy ở các năm học, tự bồi dưỡng và học hỏi các đồng nghiệp và đổi mới phương pháp dạy học, tôi nhận thấy:
Việc hướng dẫn học sinh phương pháp sử dụng phương trình ion thu gọn để giải một số dạng bài toán hoá học thực sự đã đem lại hiệu quả nhất định, giúp học sinh nắm được phương pháp giải, hiểu được bản chất hóa học, rút ngắn thời gian, cách tiếp cận và nhận dạng được bài toán hoá học.
Hướng dẫn học sinh sử dụng phương pháp này trong giảng dạy, các thầy cô giáo sẽ không phải mất nhiều thời gian trong việc mô tả hiện tượng, viết nhiều phương trình hoá học ở dạng phân tử.
Do năng lực và thời gian có hạn, đề tài có thể chưa bao quát hết được các loại dạng của phương pháp. Các ví dụ được đưa ra trong đề tài có thể chưa thực sự điển hình nhưng vì lợi ích thiết thực của phương pháp trong công tác giảng dạy và học tập nên tôi mạnh dạn viết, giới thiệu với các thầy cô và học sinh.
Đề tài nghiên cứu này chưa được nhiều, nhưng đó là sự đúc kết kinh nghiệm qua thực tế giảng dạy, sự tổng hợp của nhiều nguồn tư liệu về kiến thức và Kinh nghiệm hướng dẫn học sinh sử dụng phương trình ion để giải bài tập của bộ môn hoá học. Rất mong sự đóng góp ý kiến quý thầy cô bổ sung cho đề tài của tôi để thực sự góp phần giúp học sinh học tập ngày càng tốt hơn và cũng mong quý thầy cô tiếp tục đưa ra những kinh nghiệm tối ưu có hiệu quả hơn giúp học sinh đạt kết quả cao trong học tập.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Sách giáo khoa, Sách giáo viên Hoá học lớp 11 – NXB Giáo dục
2. 16 phương pháp và kỹ thuật giải nhanh bài tập trắc nghiệm môn Hoá học –NXB Đại học sư phậm của Phạm Ngọc Bằng.
3. Hướng dẫn giải các dạng bài tập từ các đề thi Quốc gia môn Hoá học NXB- Đại học Quốc gia Hà Nội của Cao Thị Thiên An.