Đề tài: Vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng trong giải toán hóa học

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI
Đơn vị: Trường THPT Đoàn Kết
Tổ bộ môn: Hóa học

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG
TRONG GIẢI TOÁN HÓA HỌC
Người thực hiện: Nguyễn Thị Ngọc Quyên
Lĩnh vực nghiên cứu:
Quản lý giáo dục:
Phương pháp dạy học bộ môn: Hóa học
Phương pháp giáo dục
Lĩnh vực khác:
Có đính kèm:
Mô hình

Phần mềm

Phim ảnh

Hiện vật khác

Năm học: 2012 – 2013

GV: Nguyễn Thị Ngọc Quyên

Trang 1



ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG
TRONG GIẢI BÀI TOÁN HÓA HỌC
A- LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:
Hóa học là một môn khoa học cơ bản, cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến
thức phổ thông có tính thiết thực và liên hệ thực tiễn cao. Trong bộ môn Hóa thì bài tập
hóa học có một vai trò rất quan trọng, nó vừa là biện pháp củng cố kiên thức cũ, vừa
vận dụng kiến thức đã biết giải thích các hiện tượng, các quá trình hóa học, giúp tính
toán các đại lượng: khối lượng, thể tích, số mol… Việc giải bài tập sẽ giúp cho học sinh
được củng cố các kiến thức lý thuyết đã được học, đồng thời vận dụng linh hoạt kiến
thức vào bài làm.
Để giải được bài tập đòi hỏi học sinh không chỉ nắm vững các tính chất hóa học của
các đơn chất và hợp chất, nắm vững các công thức tính toán mà còn phải biết cách tính
theo phương trình hóa học và công thức hóa học sao cho ngắn gọn và hiệu quả nhất.
Đối với những bài tập đơn giản thì học sinh chỉ đi theo những mô hình đơn giản như:
viết phương trình hóa học, dựa vào các đại lượng bài để tính số mol của một chất, sau
đó theo các phương trình hóa học tính số mol của các chất còn lại, từ đó tính được các
đại lượng theo yêu cầu của bài. Nhưng đối với một số dạng bài tập phức tạp, nếu học
sinh tính toán theo cách giải thông thường thì mất rất nhiều thời gian làm bài, hơn nữa
phần trình bày dài dòng có thể dẫn đến khó hiểu, từ đó gây cảm giác chán nản, thiếu
thiện chí đối với bộ môn.
Với xu hướng kiểm tra kiến thức dưới hình thức trắc nghiệm như những năm gần
đây đã gây không ít khó khăn cho học sinh, nhất là áp lực về “thời gian”. Bởi chỉ trong
một thời gian ngắn học sinh phải giải khá nhiều bài tập theo nhiều dạng khác nhau, phải
sử dụng nhiều kiến thức cũng như các kĩ năng giải toán, đặc biệt là những bài toán xảy
ra qua nhiều giai đoạn, thiếu dữ kiện, biện luận… Chính vì vậy việc vận dụng những
phương pháp giải nhanh là một vấn đề hết sức quan trọng, cần được ưu tiên quan tâm.
Có khá nhiều phương pháp tính nhanh được vận dụng trong bài toán hóa học, rất đa
dạng. Trong giới hạn của đề tài này tôi xin trình bày phương pháp bảo toàn khối lượng
– một trong những phương pháp được áp dụng khá rộng rãi trong nhiều dạng bài tập
khác nhau. Do thời gian có hạn nên tôi chỉ giới thiệu vận dụng phương pháp này trong

+ Đặc thù của bộ môn là phải nhớ nhiều kiến thức, tính chất vật lý, hóa học của
các chất – đó là điều kiện cần, kết hợp với những kĩ năng giải toán được rèn luyện
lâu dài thì học sinh mới có thể giải tốt các bài tập trắc nghiệm vốn đã rất đa dạng,
phong phú.
C- TỔNG QUAN:
I/ Mục đích nghiên cứu:
- Việc vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng giúp học sinh giải nhanh một số
bài tập, đặc biệt là bài tập có xảy ra nhiều phương trình phản ứng, nhiều giai đoạn, nhiều
ẩn số, thiếu dữ kiện hay đòi hỏi biện luận…
- Rèn luyện cho học sinh khả năng phân tích, nhận định, khái quát hóa. Phát triển tư
duy, sự sáng tạo, đồng thời tạo hứng thú học tập hơn khi những bài toán phức tạp được
đơn giản hóa.
II/ Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
1. Đối tượng nghiên cứu:
- Học sinh khối lớp 10, cụ thể ở lớp 10B1,10B2 ( năm học 2010-2011)
2. Phạm vi nghiên cứu:
- Chương halogen, oxi – lưu huỳnh ( SGK lớp 10- ban cơ bản).
III/ Phương pháp nghiên cứu:
- Tham khảo các nguồn tài liệu.
- Kinh nghiệm giảng dạy cá nhân và học hỏi ở đồng nghiệp.
- Kiểm tra, khảo sát, thống kê.

GV: Nguyễn Thị Ngọc Quyên

Trang 4


Đề tài: Vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng trong giải toán hóa học
D- NỘI DUNG ĐỀ TÀI:
I/ CƠ SỞ LÝ LUẬN:

 Hệ quả 3:
Khi cation kim loại thay đổi anion tạo ra hợp chất mới thì sự chênh lệch khối
lượng giữa hai hợp chất bằng sự chênh lệch khối lượng giữa các anion
 Hệ quả 4:
Tổng khối lượng của các nguyên tố trước phản ứng bằng tổng khối lượng của các
nguyên tố sau phản ứng. ( bảo toàn nguyên tố)
 Hệ quả 5: Trong phản ứng khử oxit kim loại bằng CO, H2, Al. Nếu biết :
Số mol CO /H2 /Al tham gia phản ứng ⇒ lượng Oxi có trong oxit (hay hỗn hợp
oxit)
Số mol CO2/ H2O/ Al2O3 tạo thành
⇒ lượng kim loại hay hỗn hợp kim loại
GV: Nguyễn Thị Ngọc Quyên

Trang 5


Đề tài: Vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng trong giải toán hóa học
- Ta luôn có:
nOxi trong Oxit = nCO = nCO2 ( = nH2 = nH2O)
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng tính khối lượng của hỗn hợp oxit hoặc
khối lượng kim loại thu được sau phản ứng.
1.2- Phạm vi áp dụng:
Thường dùng cho những bài toán phức tạp,xảy ra nhiều giai đoạn,hoặc không xác
định được thành phần của sản phẩm tạo thành. Hoặc cần tính nhanh khối lượng của
các chất trong phương trình.
Khi đó ta chỉ cần lập sơ đồ phản ứng để thấy rõ mối quan hệ về tỉ lệ mol của các
chất mà không cần viết phương trình phản ứng.
2/ Các ví dụ minh họa:
* Phương pháp bảo toàn khối lượng giúp giải quyết một số bài toán thiếu dữ
kiện, biện luận, bài toán xảy ra nhiều phương trình, nhiều giai đoạn phản ứng


+ H2SO4

→

MgSO4

+

H2 O

Phân tích

Bài giải

 Cách 1:
- HS nhận dạng: các phương trình
phản ứng trên đều có sản phẩm là
H2O và muối sunfat kim loại.
⇒ Điểm giống nhau của phản ứng
trên là sự kết hợp giữa H + của axit
và O2- của oxit kim loại. (giáo viên
minh họa theo hình vẽ )
⇒ viết phương trình và dựa vào hệ
quả 2 để tính kết quả.

 Cách 1: H2SO4 → 2H+ + SO42- → H2↑

 Cách 2:
HS vận dụng phương pháp bảo

* Nhận xét:
0,9 mol O2
m (g) Fe,
Al, Cu

0,865 mol O2

toC

2,12 g
chất rắn

•
• ••• • •
•
Bình sau phản ứng

• ••••
•
Bình trước phản ứng

Phân tích

Bài giải
 Cách 1: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng
(hệ quả 1) ta có:
∑ m bình trước = ∑ m bình sau
⇒
m + 0,9 . 32 = 0,865. 32 + 2,12
⇒


dd A
H2

+ CuO
0C

Khối lượng ống sứ giảm 5,6g

t
* Nhận xét:
Bài toán có số lượng phương trình phản ứng và số ẩn nhiều:
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
x
2x 3/2.x
y
y
y
t
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
H2
+ CuO 
→ Cu + H2O
z
z
z
( 3/2.x+y+z)
⇒ cần hạn chế viết phương trình để rút ngắn thời gian giải.
oC

x
2x
t
FeO + CO 
(2)
→ Fe + CO2
x
x
Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O
(3)
y
6y
t
Fe2O3+ 3CO 
(4)
→ 2Fe + 3CO2
y
2y
Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O
(5)
z
8z
t
Fe3O4 + 4CO 
(6)
→ 3Fe + 4CO2
z
3z
Ta chỉ lập được hai phương trình chứa ba ẩn số:
2x + 6y + 8z = 0,16 ( = nHCl)

- Áp dụng ĐLBTKL (hệ quả 2):
mFe = moxit - mO = 4,64 – 1,28 = 3,36 gam
⇒ đáp án A

Trang 8


Đề tài: Vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng trong giải toán hóa học
VD5: Hòa tan hỗn hợp gồm Fe và FexOy cần vừa đủ 0,1 mol H2SO4 đặc, nóng thu được
0,56 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, đo ở đktc) và dung dịch X chỉ chứa muối
Fe(III). Cô cạn dung dịch X thu được khối lượng muối khan là
A. 8,0 gam.
B. 16,0 gam.
C. 20,0 gam.
D. 10,0 gam.
* Tóm tắt:
Cô cạn
dd X : Fe2(SO4)3
m (g) muối khan
Fe
+ H2SO4 đặc
FexOy

0,56 lit SO2 (đkc)

* Nhận xét: Nếu giải theo cách thông thường, viết 2 phương trình phản ứng:
2Fe + 6H2SO4 đặc, nóng → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
a
3a
a/2


p/ung

24 /Muoi

= n SO2- /Muoi + n SO2
4

= 0,1 - 0,025 = 0,075 mol

⇒ n Fe (SO ) = 0,075 : 3 = 0,025 mol
2

4 3

⇒ m Fe (SO ) = 400. 0,025 = 10 (gam)
Vậy: đáp án D
2

4 3

VD6: Hòa tan hoàn toàn 15,35g hỗn hợp X gồm Zn, Al, và M ( M trước H) vào 100g
dung dịch HCl ( lấy dư 10% so với lượng cần phản ứng). Cô cạn dung dịch sau phản ứng
thu được 52,625g muối khan. Nồng độ phần trăm của axit trong dung dịch thu được là :
A. 3,53%
B. 3,35 %
C. 3,15 %
D. 3,51%
* Nhận xét:
Bài toán có số ẩn nhiều hơn số dữ kiện đề cho ( số mol ba kim loại, hóa trị và nguyên

.100 = 3,35%
15,35 + 100 - 1,05

⇒ đáp án B

⇒ mdd spu = mX + mdd HCl – mH2
3. Một số bài tập vận dụng :
Câu 1: Cho 16,3 g hỗn hợp hai kim loại Na và X tác dụng hết với HCl loãng, dư thu được
34,05g hỗn hợp muối khan A. Thể tích H2 thu được là bao nhiêu lít?
A. 22,4 lit
B. 5,6 lit
C. 1,344 lit
D. 11,2 lit
Câu 2: 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 thu được lượng muối khan là
A. 31,45 g
B. 33,99 g
C. 19,025 g
D. 56,3 g
Câu 3: Hòa tan hoàn toàn 2,81 gam hỗn hợp gồm Fe 2O3, MgO, ZnO trong 500 ml axit
H2SO4 0,1M (vừa đủ). Sau phản ứng, hỗn hợp muối sunfat khan thu được khi cô cạn dung
dịch có khối lượng là
A. 6,81 g
B. 4,81 g
C. 3,81 g
D. 5,81 g
Câu 4: Hòa tan hoàn toàn 1,45 gam hỗn hợp 3 kim loại Zn, Mg, Fe vào dung dịch HCl dư
thấy thoát ra 0,896 lít H2↑ (đktc). Làm khan dung dịch ta thu được m gam muối khan thì giá
trị của m là:



Đề tài: Vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng trong giải toán hóa học
A. 13 g
B. 15 g
C. 26 g
D. 30 g
Câu 9: 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 H 2 (đktc). Cô cạn dung dịch sau phản
ứng thu được lượng muối khan là
A. 1,71 g
B. 17,1 g
C. 13,55 g
D. 34,2 g
Câu 10: 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 m là:
A. 11 gam; Li và Na.
B. 18,6 gam; Li và Na.
C. 18,6 gam; Na và K.
D. 12,7 gam; Na và K
E- THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM:
I/ Mục đích thực nghiệm:
Nhằm kiểm tra, đánh giá tác dụng của việc vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng
trong giải bài toán hóa học. Việc sử dụng phương pháp phù hợp với từng dạng toán góp
phần nâng cao chất lượng giảng dạy và học tập môn Hóa.
II/ Phương pháp thực nghiệm:

 Phương pháp thực nghiệm:
- Chọn 2 nhóm học sinh có học lực tương đương nhau.

Thực nghiệm

0

21,9%

40,6%

25%

12,5%

Đối chứng

6,25%

21,8%

50%

9,4%

6,25%

GV: Nguyễn Thị Ngọc Quyên

Trang 11


Đề tài: Vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng trong giải toán hóa học

2/ Giải nhanh bằng nhiều cách đề thi tuyển sinh đại học và cao đẳng Hóa học theo hình thức
trắc nghiệm ( Nguyễn Phước Hòa Tân – NXB Đại học Sư Phạm)
3/ Cẩm nang giải toán trắc nghiệm Hóa học ( TS. Cao Cự Giác – NXB ĐHQG TPHCM)
4/ Phương pháp làm bài tập trắc nghiệm Hóa học ( Nhóm tác giả: Nguyễn Hiền Hoàng,
Nguyễn Cửu Phúc, Lê Ngọc Tứ - NXB Giáo dục)

GV: Nguyễn Thị Ngọc Quyên

Trang 13


Đề tài: Vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng trong giải toán hóa học

MỤC LỤC
A/ Lí do chọn đề tài....................................................................................................................1
B/ Thực trạng trước khi thực hiện các giải pháp của đề tài.......................................................1
I- Thuận lợi.................................................................................................................................1
II- Khó khăn................................................................................................................................2
C/ Tổng quan..............................................................................................................................2
I- Mục đích nghiên cứu..............................................................................................................2
II- Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.........................................................................................2
III- Phương pháp nghiên cứu.....................................................................................................2
D/ Nội dung đề tài......................................................................................................................3
I- Cơ sở lí luận............................................................................................................................3
II- Nội dung................................................................................................................................3
1/ Cơ sở lí thuyết........................................................................................................................3
1.1- Nội dung định luật và các hệ quả kèm theo........................................................................3
1.2- Phạm vi áp dụng..................................................................................................................4
2/ Các ví dụ.................................................................................................................................4
3/ Một số bài tập vận dụng.........................................................................................................8

Đơn vị: Tổ Hóa
- Lĩnh vực:
Quản lý giáo dục:
Phương pháp dạy học bộ môn:
Phương pháp giáo dục:
Lĩnh vực khác:
1. Tính mới:
- Có giải pháp hoàn toàn mới:
- Có giải pháp cải tiến, đổi mới từ giải pháp đã có:
2. Hiệu quả:
- Hoàn toàn mới và đã triển khai áp dụng trong toàn ngành có hiệu quả cao
- Có tính cải tiến hoặc đổi mới từ những giải pháp đã có và đã triển khai áp dụng
trong toàn ngành có hiệu quả cao
- Có tính cải tiến hoặc đổi mới từ giải pháp đã có và đã triển khai áp dụng trong
toàn ngành có hiệu quả.
3. Khả năng áp dụng:
- Cung cấp được các luận cứ khoa học cho việc hoạch định đường lối, chính sách:
Tốt
Khá
Đạt
- Đưa ra các giải pháp khuyến nghị có khả năng ứng dụng thực tiễn, dễ thực hiện và
dễ đi vào cuộc sống
Tốt
Khá
Đạt
- Đã được áp dụng trong thực tế đạt hiệu quả hoặc có khả năng áp dụng đạt hiệu quả
trong phạm vi rộng
Tốt
Khá
Đạt