A. MỞ ĐẦU
I. Lý do chọn đề tài.
- Trong quá trình giải các bài tập hóa học, học sinh thường có những thiếu
sót, suy luận sai lầm, bỏ qua một số quá trình hóa học xảy ra trong hệ dẫn đến
những sai sót đáng tiếc.
- Với xu hướng đổi mới phương pháp dạy, học, đổi mới hình thức thi, kiểm
tra đánh giá thì việc giáo viên dạy cho học sinh các cách giải nhanh, thông minh
và học sinh áp dụng những cách giải này để hoàn thành các bài tập hóa học dưới
dạng trắc nghiệm trong một thời gian ngắn là một tất yếu. Tuy nhiên, song song
với cách giải nhanh đó chính là những sai lầm dễ vấp váp. Đặc trưng của thi trắc
nghiệm là số câu nhiều, thời gian ngắn, các đáp án đưa ra, các đáp án nhiễu lại
được xây dựng trên những sai lầm mà học sinh có thể gặp nên việc phát hiện ra
sai lầm trong quá trình giải toán là điều rất cần thiết. Từ đó để giúp học sinh
tránh một số sai lầm trong việc giải bài tập hóa học nhằm nâng cao năng lực tư
duy của học sinh, tôi đưa ra đề tài “Phân tích một số sai lầm thường gặp khi
giải bài tập hóa học phần kim loại”.
II. Mục đích của nghiên cứu.
- Nhằm giúp các em học sinh tránh các sai lầm, tránh các “bẫy” trong khi
làm bài.
- Giúp các em hiểu đúng và sâu về bản chất hóa học, về phương pháp giải
toán hóa học. Từ đó tạo hứng thú trong học tập, hình thành kĩ năng giải bài tập
hóa học.
- Nâng cao năng lực tư duy của học sinh thông qua phân tích một số sai lầm
thường gặp.
III . Nhiệm vụ của nghiên cứu.
- Đưa ra và phân tích một số sai lầm thường gặp trong việc giải các bài tập
phần kim loại.
- Áp dụng thử nghiệm với một số lớp 12.
IV. Giới hạn nghiên cứu của đề tài.
- Sai lầm mà học sinh mắc phải trong việc giải các bài tập hóa học là rất đa
dạng, trong bài viết này tôi chỉ viết về các sai lầm trong phần kim loại, và áp
nội dung chính (các “chốt”) trong bài tập.
Như vậy việc phát hiện và phân tích những sai lầm trong quá trình hướng
dẫn học sinh giải bài tập hóa học rất có ý nghĩa. Theo tôi, nếu giáo viên có khả
năng dự đoán các sai lầm mà học sinh thường mắc phải, sẽ tạo nên được các tình
huống hấp dẫn trong bài tập mà ta có thể gọi là “bẫy”. Một giáo viên giỏi, có
kinh nghiệm trong dạy học, sẽ có khả năng dự đoán được nhiều sai lầm của học
sinh, làm cơ sở để xây dựng các bài tập hóa học có nội dung sâu sắc, kiểm tra
được những sai phạm mà học sinh mắc phải trong quá trình học tập môn hóa
học, để từ đó điều chỉnh quá trình dạy học nhằm khắc phục những sai lầm xảy
ra, từ đó giúp học sinh nắm vững và sâu kiến thức hơn.
III. Nội dung nghiên cứu.
2
IIIA. Xây dựng các dạng sai lầm thường gặp và phân tích các
sai lầm.
1. Dạng 1. Học sinh không chú ý đến vị trí của các cặp oxi hóa khử.
1.1. Ghi nhớ:
- Không chú đến vị trí của 4 cặp oxi – hóa khử:
Fe 2 Cu 2 Fe3 Ag
;
;
;
Fe Cu Fe 2 Ag
- Chẳng hạn như các em thường cho rằng các phản ứng sau không xảy ra.
AgNO3 + Fe(NO3)2
Cu + Fe3+
mol 0,1
0,6
0,2
3+
Fe
+ 2Fe 3Fe2+
(2)
mol 0,1
0,2
=>VHCl tối thiểu = 0,6:0,5 = 1,2 lít
3
*) Cách suy luận sai lầm. Do HS không chú ý đến phản ứng (2) nên cho rằng
lượng HCl tối thiểu cần lấy phải vừa đủ để hòa tan hết 16gam Fe 2O3 và 5,6 gam
Fe, tức HCl phản ứng cả với Fe2O3 và Fe, rồi viết phương trình phản ứng và có
kết quả sau:
VHCl tối thiểu = 1,6 lít ( kết quả sai)
VD3. Cho 68,8 gam hỗn hợp X chứa Fe3O4 và Fe có tỉ lệ số mol tương ứng là
1:2. Tìm thể tích HNO3 1/3M tối thiểu để hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X?
Hướng dẫn:
*) Phân tích:
*) Cách suy luận đúng. Muốn VHNO là tối thiểu thì muối thu được sau phản ứng
phải là muối sắt Fe(II) vì muối sắt (III) tạo ra trong quá trình hòa tan sẽ hòa tan
Fe.
=> nFe O 0,2mol; nFe 0,4mol
3
3 4
2
3
n(HNO3) = n(NO3-) tạo khí + n(NO3-) tạo muối = (0,4:3) + 2 = 6,4/3(mol)
V(HNO3) = 6,4 lít.
*) Cách suy luận sai lầm
Nhầm lẫn 1. Do không chú ý đến Fe+3 tạo ra sẽ phản ứng với Fe, nên các em
cho rằng thể tích dung dịch HNO3 tối thiểu cần lấy phải vừa đủ để hòa tan hết
hỗn hợp X.
3Fe3O4 + 28HNO3 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O
0,2
5,6/3
Fe + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO + H2O
0,4
1,6
=>n(HNO3) = 10,4/3 (mol) => V(HNO3) = 10,4 (lit)
Nhầm lẫn 2. Do không chú ý triệt để tới Fe3+ tạo trong quá trình hòa tan được
sẽ hòa tan được Fe.
Các phản ứng xảy ra:
3Fe3O4 + 28HNO3 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O
0,2
5,6/3
0,6
Fe + 2Fe(NO3)3 3Fe(NO3)2
0,3
0,6
0,1 mol Fe còn lại tan trong HNO3
Fe + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO + H2O
Cu + 2e Cu
0,2
0,4 0,2
2+
Fe + 2e Fe
Theo định luật bảo toàn e, thì Fe2+ mới chỉ phản ứng 0,05mol.
mr bám trên điện cực = 0,2.64 + 0,05.56 = 15,6 gam.
*) Cách suy luận sai lầm.
- HS thường bỏ qua quá trình chuyển Fe3+ về Fe2+, mà chuyển luôn về Fe0. dẫn
đến cách giải nhầm lẫn như sau:
Thứ tự ở phản ứng catot
Phản ứng xảy ra ở anot.
3+
0
Fe + 3e Fe
2H2O O2 + 4H+ + 4e
0,1
0,3 0,1
0,15
0,6
2+
Cu + 2e Cu
0,3
0,3 0,3
Theo định luật bảo toàn e => nCu = 0,3 mol
=> mr bám trên điện cực = 0,3.64 + 0,1.56 = 15,2 gam.
2. Dạng 2. Không chú ý đến tính oxi hóa của môi trường muối nitrat.
2.1. Ghi nhớ
* NO3 trong môi trường trung tính không tính oxi hóa, trong môi trường bazơ có
tính oxi hóa yếu, còn trong môi trường axit có tính oxi hóa mạnh. Khi ấy ta xem
Ớ catot bắt đầu có khí thoát ra => (1) xảy ra hoàn toàn.
Và ion H+ được sinh ra ở anot cùng với ion NO 3 có trong dung dịch sẽ hòa tan
bớt lượng
Cu bám trên catot.
3Cu + 8H+ + 2 NO 3 3Cu2+ + 2NO + 4H2O
(3)
0,075 0,2
Vậy khối lượng catot tăng: m = (0,1 – 0,075).64 = 1,6 gam
*) Cách suy luận sai lầm.
Do không chú ý đến phản ứng (3) nên kết quả bài toán sẽ là: m = 0,1.64 = 6,4
gam.
VD2. Cho 24,3 gam bột nhôm vào 225ml dung dịch hỗn hợp gồm NaNO 3 1M
và NaOH 3M, khuấy đều cho đến khi ngừng khí thoát ra thì dừng lại. Tìm thể
tích khí thoát ra ở đktc?
Hướng dẫn.
* Phân tích:
*) Cách suy luận đúng.
nAl = 0,9 mol; n( NO3 ) = 0,225 mol; n( OH ) = 0,675 mol
8Al + 3 NO3 + 5 OH + 2H2O 8 AlO2 + 3NH3 (1)
Ban đầu 0,9
0,225 0,675
0
0
Phản ứng 0,6
0,225 0,375
0,6
0,225
Dư
0,3
0
VD: Na + H2O Na+ + OH- + ½ H2O
2. Chỉ có Be, Zn, Al mới tan trong dung dịch kiềm ở nhiệt độ thường:
Be + 2OH- BeO 22 + H2
Zn + 2OH- ZnO 22 + H2
Al + OH- + H2O AlO 2 + 3/2 H2O
Hay Al + OH- + 3H2O [Al(OH)4]- + 3/2 H2
Lưu ý: Nếu đề toán cho nhiều kim loại trực tiếp tan trong nước tạo dung dịch
kiềm và sau đó lấy dung dịch kiềm tác dụng với dung dịch hỗn hợp axít thì nên
chuyển bài toán thành dạng ion để giải.
- Nếu đề toán cho: Hoà tan hoàn toàn kim loại kiềm A và một kim loại B hoá trị
n vào nước thì có thể có 2 khả năng:
+ A là kl tan trực tiếp (KL kiềm, Ca, Ba).
+ B là kim loại có hiđroxit lưỡng tính, hoá trị n, với n = 2 hoặc 3:
A + H2O A+ + OH- + ½ H2
B + (4 – n) OH- + (n – 2) H2O BO n2 4 + ½ H2
3.2. Phân tích các ví dụ
VD1. Hòa tan hỗn hợp A gồm 13,7 gam Ba và 8,1 gam Al vào một lượng nước
dư. Tìm thể tích khí thoát ra ở đktc?
7
Hướng dẫn
* Phân tích:
*) Cách suy luận sai lầm
- Nhầm lẫn 1. Cho rằng chỉ có Ba phản ứng với nước, Al không phản ứng với
nước.
Ba + 2H2O Ba(OH)2 + H2
0,1
0,1
=> Vk = 0,224 lít.
*) Cách suy luận đúng. Na tác dụng với axit, còn dư sẽ tác dụng với nước.
2Na + H2SO4 Na2SO4 + H2
0,02
0,01
0,01
2Na + 2H2O 2NaOH + H2
0,01
0,005
=> Vk = 0,336 lít.
VD3. Cho 13,7 gam kim loại Ba vào 200ml dung dịch FeSO 4 1M cho đến khi
các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tìm khối lượng kết tủa thu được?
8
Hướng dẫn.
* Phân tích
*) Cách suy luận sai lầm. nBa = 0,1 mol; n(FeSO4) = 0,2 mol.
Ba + FeSO4 BaSO4 + Fe
0,1 0,1
0,1
0,1
m = m(BaSO4) + mFe = 28,9 gam
*) Cách suy luận đúng. - Ba sẽ phản ứng với H2O trước.
Ba + 2H2O Ba(OH)2 + H2
0,1
0,1
Ba(OH)2 + FeSO4 BaSO4 + Fe(OH)2
0,1
9
m NaBr 28,84 g
103 x 150 y 31,84
x 0,28
x y 0,3
y 0,02
m NaI 3g
*) Cách suy luận đúng.
Xét hai trường hợp.
TH1. Cả AgX và AgY đều kết tủa => cách giải như trên.
TH2. Trong hai muối AgX và AgY có một muối tan và một muối không tan
AgF.
(do X, Y liên tiếp => F và Cl =>hai muối đó là NaF và NaCl)
đặt n(NaF) = x mol; n(NaCl) = y mol
m NaF 8,4 g
42 x 58,5 y 31,84
x 0,2
143,5 y 57,34
y 0,4
m NaCl 23,4 g
TH2. Be và một kim loại M tan được trong nước ở nhiệt độ thường.
M + 2H2O M(OH)2 + H2
Be + 2OH- BeO 2 + H2
=>n hỗn hợp kl = 0,2 mol => M = 73
=> (Be, Ba) hoặc (Be, Sr)
Vậy số cặp kim loại cần tìm: (Ca, Sr) ,(Ca, Ba),( Be, Ba) ,(Be, Sr)
10
5. Dạng 5. Không chú ý đến kim loại đa hóa trị
5.1. Ghi nhớ
* Do không chú ý đến các kim loại đa hóa trị cũng dẫn đến sai sót:
- Sn hóa trị (II) khi tác dụng với H+, còn với O2 thì hóa trị (IV).
- Fe hóa trị (II) khi tác dụng với H+, còn hóa trị (III) khi tác dụng với những chất
oxi hóa mạnh như HNO3, H2SO4đặc nóng, Cl2,….
5.2. Phân tích các ví dụ
VD1. Hòa tan hoàn toàn 14,6 gam hỗn hợp X gồm Al và Sn bằng dung dịch
HCl (dư), thu được 5,6 lít khí H2 (đktc). Thể tích khí O2 (đktc) cần để phản ứng
hoàn toàn với 14,6 gam hỗn hợp X là bao nhiêu?
Hướng dẫn:
*) Phân tích:
*) Suy luận sai lầm: Do không chú ý đến H+ oxi hóa Sn thành Sn2+ còn O2 oxi
hóa Sn thành Sn4+ nên dẫn đến sai lầm.
Sử dụng phương pháp bảo toàn e.
2H+ + 2e H2
O2
+
4e 2O20,5 0,5 0,25
0,125
11
+ Nếu M có hóa trị không đổi thì khi phản ứng vơi HNO3 và HCl thì hóa trị sẽ
cùng một hóa trị.
n(H2) = 0,14 mol; n(NO) = 0,175 mol.
Gọi n, m lần lượt là hóa trị của M khi phản ứng với HCl và HNO3 (n m)
- Tác dụng với HCl.
2M + 2nHCl 2MCln + nH2
0,28/n
0,14
- Tác dụng với HNO3
3M + 4mHNO3 3M(NO3)m + mNO + 2mH2O
0,28/n
(0,28/n).(m/3)
3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
1,5. (0,175 – 0,28m/3n) (0,175 – 0,28m/3n)
mhh = mM + mCu = (0,28/n).M + 1,5. (0,175 – 0,28m/3n).64 = 11,2
M = 32m – 20n.
+/ Nếu m = n => M = 12n => nghiệm hợp lí n = 2; M= 24 => M là Mg
+/ Nếu m > n => nghiệm hợp lí n = 2, m = 3 ; M = 56 => M là Fe
Kết luận M có thể là Mg hoặc Fe.
*) Cách suy luận sai lầm.
Thường cho rằng M có cùng một hóa trị khi phản ứng với HNO 3 và HCl nên
chỉ tìm ra được trường hợp Mg, bỏ sót trường hợp Fe.
6. Dạng 6. Không chú ý đến sản phẩm khử của HNO3.
NO3 + 3e NO
Mg Mg2+ + 2e
0,1
0,3
0,1
0,4
0,4
0,8
NO3 +1e NO2
0,1 0,1
0,1
NO3 + 8e NH 4
x
8x
x
Theo định luật bảo toàn e, nếu sản phẩm khử chỉ có NO và NO2 thì chưa đúng,
vậy sản phẩm khử phải còn NH 4 . => x = 0,05 mol
Vậy khối lượng muối tạo thành : mmuối = 0,4. 148 + 0,05.80 = 63,2 gam
VD2. Hòa tan hoàn toàn 12,42 gam Al bằng dung dịch HNO 3 loãng (dư), thu
được dung dịch X và 1,344 lít (đktc) hỗn hợp khí Y gồm hai khí là N2O và N2. Tỉ
khối của hỗn hợp khí Y so với khí H2 là 18. Cô cạn dung dịch X, thu được m gam
chất rắn khan. Tìm giá trị của m?
Hướng dẫn.
*) Phân tích:
*) Cách suy luận đúng. nAl = 0,46 mol; n(N2O) = n(N2) = 0,03 mol.
* Quá trình nhường e
* Quá trình nhận e.
3+
=> mr = mmuối nhôm nitrat= 0,46.213 = 97,98 gam.
3
13
IIIB. Bài tập áp dụng
Bài 1. (Câu 10- Đề TSĐH – Khối B – 2007 – Mã đề 285) Cho 6,72 gam Fe vào
dung dịch chứa 0,3 mol H2SO4 đặc, nóng (giả thiết SO2 là sản phẩm khử duy
nhất). Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được:
A. 0,03 mol Fe2(SO4)3 và 0,06 mol FeSO4
B. 0,05 mol Fe2(SO4)3 và 0,02 mol Fe dư
C. 0,02 mol Fe2(SO4)3 và 0,08 mol FeSO4
D. 0,12 mol FeSO4
Hướng dẫn.
Thường mắc sai lầm là bỏ qua phản ứng của Fe dư với Fe 3+, nên chọn B là sai;
H SO
mà phải có
Đáp án đúng là A.
3Fe 2
2
Fe
Fe 3 ;
Fe 2 Fe3
=> m = m Mg(NO3)2 + m NH4NO3 = 13,92 gam => ĐS là B
Bài 4. (Câu 30 – Đề TSĐH – khối A – 2010 – Mã đề 684): Cho 19,3 gam hỗn
hợp gồm Zn và Cu có tỉ lệ mol tương ứng 1:2 vào dung dịch chứa 0,2mol
Fe2(SO4)3. Sau khí các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam kim loại.Giá
trị của m là:
A. 12 gam
B. 12,8 gam
C. 16,53 gam
D. 6,4 gam
14
Hướng dẫn.
Phải chú ý đến thứ tự phản ứng:
Zn 2 Fe 2 Cu 2 Fe3
;
;
;
Zn
Fe Cu Fe 2
*) Sai lầm do:
3Zn + Fe2(SO4)3 3ZnSO4 + 2Fe
Cu + Fe2(SO4)3 CuSO4 + FeSO4
kết quả mCu dư = 2,13 gam (không có đáp án)
*) Suy luận đúng.
Phải chú ý đến dãy điện hóa trên, ta có:
Zn + Fe2(SO4)3 ZnSO4 + 2FeSO4
Cu + Fe2(SO4)3 CuSO4 + FeSO4
=> kết quả mCu dư = 6,4 gam chọn A
(2)
mr = mAgCl + mAg = 68,2 gam chọn D.
Lỗi thường gặp không viết phản ứng (2) => mr = mAgCl = 57,4 gam chọn A là
sai.
15
C. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
- Tôi đã triển khai đề tài này với các lớp 12B9, 12B10, 12B12 ở kì II trong
năm học 2013.
- Tôi đã triển khai trong các tiết ôn tập, luyện tập và cả trong khi dạy thêm.
- Từ đó tôi thu được kết quả như sau:
1. Kết quả trước và sau khi áp dụng đề tài của cùng đối tượng đã áp
dụng đề tài 12B9, 12B10, 12B12.
Đã cho tiến hành kiểm tra kết quả các bài thi.
Lớp
Trước khi áp dụng đề tài
Sau khi áp dụng đề tài
Giỏi Khá
T.bình Yếu
kém
Giỏi
0
10
13
2
%
0
25,64 41,02
33,34 15,38 46,15 28,26
5,12
12B12 SL
0
5
19
16
5
16
9
6
18
13
0
16
2. Kết quả giữa các lớp áp dụng đề tài và các lớp không áp dụng đề tài.
Đã cho tiến hành kiểm tra, và thu được kết quả dưới đây. Các lớp đã áp dụng
đề tài là 12B9, 12B10, 12B12; còn các lớp không áp dụng đề tài là 12B11 và
12B13.
Lớp
12B9
Kết
quả
Giỏi
Khá
15,38 46,15 28,26
5,12
5
17
15
3
%
12,5
42,5
37,5
7,5
Kết
quả
Lớp không áp dụng đề tài
12B12 SL
9
19
12
%
0
22,5
47,5
30
15
17
D. KẾT LUẬN.
- Xuất phát từ những yêu cầu mới của công tác giảng dạy đó là lấy học sinh
làm trung tâm, cho nên việc hướng dẫn học sinh trung học phổ thông phát hiện
các “bẫy” và tránh những nhầm lẫn khi giải bài tập. Việc làm này sẽ có tác dụng
nâng cao việc dạy của thầy và việc học của trò.
- Các tình huống trong bài tập mà ta có thể gọi là “bẫy” có thể giúp giáo
viên đánh giá được năng lực tư duy của học sinh từ đó phân loại học sinh để rồi
tìm phương pháp dạy học phù hợp với từng đối tượng học sinh, nhóm học sinh,
18
* Tài liệu tham khảo.
[1]. Cao Cự Giác. Thiết kế và dụng bài tập hóa học thực nghiệm trong dạy
và học hóa học. Nxb Giáo dục, 2009
[2]. Cao Cự Giác. Các phương pháp chọn lọc giải nhanh bài tập trắc nghiệm
hóa học. Nxb Giáo dục, 2009
[3]. Đào Hữu Vinh 500 bài tập hóa học. Nxb Giáo dục 1995
[4]. Nguyễn Xuân Trường. Phương pháp dạy học hóa học ở trường phổ
thông. Nxb Giáo dục, 2005
[5] Nguyễn Xuân Trường, Cao Cự Giác. Các xu hướng đổi mới phương
pháp dạy học ở trường phổ thông hiện nay.
[6].
[7]. Tạp chí hóa học và ứng dụng
[8]. Sách giáo khoa hóa học lớp 12.
19
MỤC LỤC
A. MỞ ĐẦU.......................................................................................................... 1
I. Lý do chọn đề tài. ......................................................................................... 1
II. Mục đích của nghiên cứu........................................................................... 1
III . Nhiệm vụ của nghiên cứu........................................................................ 1
IV. Giới hạn nghiên cứu của đề tài. .............................................................. 1
B. NỘI DUNG ...................................................................................................... 2
I. Cơ sở lí luận: ................................................................................................ 2
II. Cơ sở thực tiễn. ............................................................................................. 2
III. Nội dung nghiên cứu................................................................................. 2
MỤC LỤC .......................................................................................................... 20
20