I. MỞ ĐẦU
I.1. Lí DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong sự nghiệp đổi mới toàn diện của đất nước, đổi mới nền giáo dục là
một trong những trọng tâm của sự phát triển. Mục tiêu của giáo dục nhằm nâng
cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài. Công cuộc đổi mới này đòi hỏi
nhà trường phải tạo ra những con người tự chủ, năng động và sáng tạo. Người
giáo viên trong nhà trường giữ một vị trí và vai trò rất quan trọng, họ không
những truyền thụ kiến thức của chương trình quy định mà còn phải hình thành ở
học sinh của mình một phương pháp học tập độc lập và sáng tạo. Vì vậy, trong
quá trình giảng dạy ở trường phổ thông nhiệm vụ phát triển tư duy cho học sinh
là nhiệm vụ rất quan trọng, đòi hỏi tiến hành đồng bộ ở các môn, trong đó Hóa
học là môn khoa học thực nghiệm đề cập đến nhiều vấn đề của khoa học, sẽ gúp
phần rèn luyện tư duy cho học sinh ở mọi góc độ đặc biệt là qua phần bài tập
hóa học. Bài tập hóa học không những có tác dụng rèn luyện kỹ năng vận dụng,
đào sâu và mở rộng kiến thức đó học một cách sinh động, phong phú mà còn
thông qua đó để ôn tập, rèn luyện một số kỹ năng cần thiết về hóa học, rèn luyện
tính tích cực, tự lực, trí thông minh sáng tạo cho học sinh, giúp học sinh hứng
thú trong học tập. Qua bài tập hóa học giáo viên kiểm tra, đánh giá việc nắm
vững kiến thức và kỹ năng hóa học của học sinh. Do đó, việc sử dụng hệ thống
các câu hỏi và bài tập nói chung, hệ thống các câu hỏi và bài tập phần “Dung
dịch- sự điện li” nói riêng có tác dụng giúp học sinh hiểu sâu hơn kiến thức cơ
bản, là nền tảng xuyên suốt chương trình hóa học THPT, nó còn là bước đệm
cho phần hóa học sau này ở các trường Đại học và Trung học chuyên nghiệp. Hệ
thống các câu hỏi và bài tập phần “Dung dịch- sự điện li” là một trong những
phương tiện cơ bản nhất để giáo viên dạy tốt và học sinh học tốt, để giáo viên
bồi dưỡng học sinh khá, giỏi dự thi học sinh giỏi cấp Tỉnh và cấp Quốc gia.
Từ những lý do trên, tôi chọn vấn đề nghiên cứu: Một số câu hỏi và bài
tập phần “Dung dịch-sự điện li ” dùng bồi dưỡng học sinh giỏi ở bậc THPT.
I.2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
II. NỘI DUNG
II. 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN
II.1.1. Bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở bậc trung học phổ thông
Bồi dưỡng học sinh giỏi là phát hiện, đào tạo nhân tài cho đất nước [1]. Trong
công cuộc cải cách giáo dục hiện nay, việc phát hiện và đào tạo những học sinh
giỏi để tạo đà phát triển nhân tài cho đất nước là một trong những nhiệm vụ
quan trọng ở bậc THPT. Vì thế người giáo viên bộ môn cần có nhiệm vụ phát
hiện, bồi dưỡng học sinh giỏi bộ môn.
II.1.2. Một số biện pháp cơ bản trong bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học [2]
- Hình thành cho học sinh một kiến thức cơ bản, vững vàng, sâu sắc. Đó
là lý thuyết chủ đạo, là các định luật cơ bản, là các quy luật cơ bản của bộ môn.
Hệ thống kiến thức phải phù hợp với logic khoa học, logic nhận thức đáp ứng sự
đòi hỏi phát triển nhận thức một cách hợp lý.
- Rèn luyện cho học sinh vận dụng các lý thuyết chủ đạo, các định luật,
quy luật cơ bản của môn học một cách linh hoạt, sáng tạo trên cơ sở bản chất
hóa học của sự vật, hiện tượng.
- Rèn luyện cho học sinh dựa trên bản chất hóa học, kết hợp với kiến thức các
môn học khác chọn hướng giải quyết vấn đề một cách logic và gọn gàng.
- Rèn luyện cho học sinh biết phán đoán (Quy nạp, diễn dịch…) một cách
độc đáo, sáng tạo giúp cho học sinh hoàn thành bài làm nhanh hơn, ngắn gọn
hơn.
- Huấn luyện cho học sinh biết tự đọc và có kỹ năng đọc sách, tài liệu
- Người giáo viên bộ môn phải thường xuyên sưu tầm tích luỹ tài liệu bộ
môn, cập nhật hóa tài liệu hướng dẫn học sinh tự học, tự nghiên cứu và xem đó
là biện pháp không thể thiếu được trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi.
II.1.3. Tầm quan trọng của phần “Dung dịch – sự điện li’’ trong việc bồi
dưỡng HSG Hoá học THPT.
- Trong chương trình hoá học phổ thông, phần lớn các nội dung kiến thức
- Từ tích số tan T tính độ tan S của chất và ngược lại.
- Nắm được điều kiện các ion tạo kết tủa, tính lượng kết tủa.
- Tính toán các bài tập liên quan đến độ điện li α, hằng số điện li K và
quan hệ giữa chúng. Tính hằng số axit Ka, bazơ Kb.
- Cách viết phương trình phản ứng dạng phân tử và ion
II.2.2. Một số dạng bài tập vận dụng
Trong khuôn khổ cho phép của đề tài, dưới đây tôi chỉ phân tích các Ví dụ
điển hình
II.2.2.1. Dạng độ điện li và các yếu tố ảnh hưởng đến độ điện li
Ví dụ 1: [6, Olympic 30 – 4 m«n Hãa häc 11 lÇn thø IX, (X), 2003
(2004)]
Viết biểu thức độ điện li α của CH3COOH trong các dung dịch:
4
a) CH3COOH C1M
b) CH3COOH C1M và CH3COONa C2M (C2
(Coi sự phân li của nước là không dáng kể)
C1
C1
Hoặc α =
[CH 3 COO − − C 2 ]
C1
c) Tương tự câu b) trong dung dịch, ion CH3COO- do phản ứng của
CH3COOH phản ứng với OH- và một chất điện li yếu CH3COOH tạo ra:
CH 3COOH + OH − → CH 3COO − + H 2O
C1 C
( C1 − C )
C
−
+
CH 3COOH ‡ˆ ˆ†
ˆˆ CH 3COO + H
( C1 − C ) C
( C1 − C − x ) ( C + x )
x
1. α = 0,4%.
a) Cân bằng chủ yếu: NH3 + H2O
NH4+ + OH- (1)
[OH-] = Cα = 0,004 → pOH = 2,38 hay pH = 11,6.
b) Sự thay đổi pH.
- Thêm NH4Cl: Cân bằng (1) chuyển dịch theo chiều nghịch, [OH-] giảm
nên pH giảm.
- Thêm HCl: pH giảm.
- Thêm NaOH: pH tăng.
c) Dựa vào cân bằng (1):
- Khi pha loãng dung dịch thì độ điện li α tăng.
- Thêm một lượng nhỏ NH4NO3 thì độ điện li α giảm.
- Thêm một lượng KOH thì độ điện li α giảm.
- Thêm một lượng HNO3 thì độ điện li α tăng.
Ví dụ 3: [5, đề 98 – 99]
6
Dung dịch CH3COOH 0,1 mol/l có độ điện li α = 1,32%. Pha loãng dung
dịch 4 lần thì độ điện li của dung dịch mới là bao nhiêu? Từ kết quả đó cho nhận
xét về sự chuyển dịch cân bằng khi pha loãng dung dịch chất điện li yếu.
* Mục đích của đề: Vận dụng kiến thức để tính hằng số cân bằng và độ
điện li α, khi pha loãng dung dịch bao nhiêu lần thì nồng độ giảm bấy nhiêu lần
(hay độ điện li α tăng).
* Hướng dẫn giải:
1. Ta có:
CH3COOH
Cân bằng:
C - αC
* Mục đích của đề: Giúp học sinhcủng cố phần: tích số tan, độ tan liên
quan của một chất trong nước và trong dung dịch (có chất tan khác). Kỹ năng
tính khối lượng chất theo độ tan, % khối lượng chất tan bị mất đi.
* Hướng dẫn giải:
1.
AgCl
Ag+ + ClS
S
S
Mà T = S2 ⇒ S = T = 1,33.10 −5 mol/l
⇒ m AgCl =
S .VH 2O .M
1000
=
1,33.10 −5.200.143,5
= 38,1.10 −5 g
1000
7
Vậy % AgCl hao hụt:
38,1.10 −5
.100 = 0,085%
0,451
(2004)]
1. Tích số tan của AgCl ở 250C là 1,56.10-10. Tính độ tan của AgCl ra g.l-1
ở 250C trong nước nguyên chất.
2. Thêm 50 ml dung dịch HCl 1M vào 950 ml dung dịch AgCl bão hoà
thu được dung dịch A. Tính:
a) pH của dung dịch A.
b) Độ tan của AgCl trong dung dịch A. Từ đó hãy so sánh độ tan của AgCl
trong 2 trường hợp.
3. Khi thêm NH3 vào dung dịch AgCl, độ tan của AgCl tăng một cách
đáng kể do có sự tạo phức.
Ag+ + 2NH3
Ag(NH3)2+
(1)
Biết rằng độ tan của AgCl tỉ lệ với nồng độ amoniac thêm vào như sau:
S (mol/l) : C NH (mol/l) = 1 : 20.
3
a) Tính HSCB của phản ứng (1).
b) Tính độ tan của AgCl trong dung dịch amoniac 2M.
Mục đích của bài: Yêu cầu học sinh tính độ tan của chất trong nước và
trong dung dịch có chất tan khác, tính HSCB của phản ứng tạo phức.
Hướng dẫn giải:
8
1. Xét cân bằng tan:
AgCl
Ag+ + ClT = [Ag+].[Cl-] = S2 = 1,56.10-10
⇔ S = 1,25.10-5M hay 0,00179 g.l-1.
2.a) Trong 1000 ml hỗn hợp nồng độ của HCl giảm đi 20 lần hay
=
+
[ NH 3 ] + 2 Ag ( NH 3 ) 2 20
[
]
Giải thiết phức [Ag(NH3)2+] rất bền tức là [Ag(NH3)2+] >> [Ag+]
Do đó:
S = [Cl-] ≈ [Ag(NH3)2+]
a) Tính K theo biểu thức:
[Ag ( NH 3 )+2 ]
K =
[ Ag ].[ NH ]
+
2
3
Trong đó:
[ Ag ] = T[Cl ] = T
[ Ag ( NH ) ]
+
AgCl
−
≈ 0,1M hay 14,35 g.l-1.
18
Ví dụ 3: [8, Olympic 30-4 m«n Hãa häc 11 lÇn thø
XVII,
(XVIII),2011 (2012)] Tích số tan của BaSO4 bằng 10-10.
9
a) Tính độ tan của BaSO4 trong nước nguyên chất và trong dung dịch
H2SO4 0,1M.
b) Kết luận gì về ảnh hưởng của ion chung tới độ tan.
* Mục đích của bài: Yêu cầu học sinh tính độ tan của chất trong trường
hợp cụ thể từ đó kết luận về ảnh hưởng của ion chung tới độ tan.
* Hướng dẫn giải:
a) Gọi S1 là độ tan của BaSO4 trong nước nguyên chất.
Ta có:
[ Ba ] = [ SO ] = S
2+
2−
4
1
Mà T = S12 ⇒ S1 = 10 −10 = 10 −5 M.
+ Gọi S2 là độ tan của BaSO4 trong dung dịch H2SO4 0,1M.
[ Ag ] = 10
+
−6
M
10
[CrO ] = 10
Tỉ lệ nồng độ:
[Cl ] 10
2−
4
−
−4
−6
= 100
Ví dụ 2: [4, tr 279] Trộn 200 ml dung dịch CaCl 2 0,1M với 300 ml dung dịch
Na2SO4 0,05M. Tính khối lượng kết tủa tạo thành sau khi hệ đạt tới trạng thái
cân bằng. Biết TCaSO = 6.10-5.
4
* Mục đích của đề:Yêu cầu học sinh tính nồng độ ion sau khi trộn 2 dung
dịch, dựa vào T để tính lượng kết tủa.
* Hướng dẫn giải:
dung dịch còn lại bao nhiêu %?
Biết độ tan của H2S là 0,1M; TMnS = 3.10-14; TCuS = 8.10-37.
K1 và K2 của H2S lần lượt là 10-7 và 1,2.10-13 .
* Mục đích của bài: Yêu cầu học sinh tính nồng độ ion trong dung dịch ở
điều kiện cụ thể, xét điều kiện các ion tạo kết tủa.
* Hướng dẫn giải:
a) Theo đề bài:
[H2S] = 0,1M
+ So với HClO4 thì có thể xem H2S cung cấp H+ không đáng kể nên:
[H+] = [HClO4] = 0,003M
H2S
H+ + HSK1
11
HSH2S
Mà
H+ + S22H+ + S2-
K2
K = K1.K2
[ H ] .[ S ] = 1,2.10
K = K1.K2 =
+ 2
2−
[
] [ ]
.0,1
TCuS 8.10 −37
−16
2+
=
10
Cu
=
=
= 8.10 −21
do đó
2
2−
−16
S
10
( 0,0034)
+ Vậy trong dung dịch vẫn còn 8.10-21 mol ion Cu2+ chiếm tỉ lệ:
8.10 −21
×100 = 4.10 −5 %
−4
2.10
II.2.2.4. Dạng hằng số mối quan hệ các hằng số
=
+
với Kb
−
4
[ NH ]
3
+ Tích Ka. Kb; Ka.Kb = [H3O+][OH-] = K H O
2
Ví dụ 2: [4, tr 288] Tính cân bằng trong dd HCN 0,0010M cho cân bằng :
HCN ‡ˆ ˆ†
ˆˆ
H + + CN −
K a = 10−9,35
12
* Mục đích của bài: Yêu cầu học sinh dựa và hằng số axit K a tính được
các giá trị nồng độ tại thời điểm cân bằng.
* Hướng dẫn giải Bởi vì Ka=10-9,35 là rất bé nên sự phân li của HCN xảy
ra không đáng kể ta có:
dạng phân tử: nó là tổ hợp của các cân bằng nào để từ đó tính HSCB của phản
ứng đang xét, kết luận ảnh hưởng của nồng độ đến sự hoà tan kết tủa và tạo kết
tủa.
* Hướng dẫn giải:
+ Phương trình phản ứng:
Mg(OH)2 + 2NH4Cl
MgCl2 + 2NH3 + 2H2O (I)
(I) là tổ hợp của các cân bằng sau:
1. Mg(OH)2
Mg2+ + 2OH- T
2x
2. NH4+
2x
3. H+ + OH-
H+ + NH3
H2O
K NH + = K a
4
K H−12O
(I) có K = T. K a2 .(K H−1 O ) =10 −1,5
2
2
b) 500 ml dung dịch chứa 3,00g CH3COOH (dung dịch A), độ điện li α = 1,32%.
Tính hằng số cân bằng K.
c) Thêm 900ml nước cất vào 100 ml dung dịch A. Tính nồng độ ion H+.
d) Thêm 200 ml dung dịch NaOH 0,05 mol/l vào 200 ml dung dịch A.
Tính nồng độ H+.
Bài 4: : [8, Olympic 30- 4 m«n Hãa häc 11 lÇn thø XVII, (XVIII),
2011 (2012)]
Một hỗn hợp dung dịch CH3COOH và NaOH có nồng độ mol ban đầu
tương ứng là a và x.
a) Viết phương trình cân bằng axit – bazơ xảy ra trong hỗn hợp.
14
b) Qua việc tính HSCB, chứng tỏ rằng phản ứng trong dung dịch là hoàn
toàn. (Ka = 1,8.10-5)
Bài 5: [6, Olympic 30 – 4 m«n Hãa häc 11 lÇn thø IX, (X), 2003
(2004)]
Một dung dịch A chứa Cd2+ và Zn2+ có cùng nồng độ 0,02M. Sục từ từ khí
H2S bão hoà vào dung dịch A.
a) Người ta phải điều chỉnh pH của dung dịch trong giới hạn nào để làm
kết tủa tối đa CdS mà không làm kết tủa ZnS.
b) Tính nồng độ Cd2+ còn lại trong dung dịch khi ZnS bắt đầu kết tủa.
Cho dung dịch bão hoà H2S có [H2S] = 0,1M với K1 = 1,0.10-7 và
K2 = 1,3.10-13; TCdS = 10-28, TZnS = 10-22.
Bài 6: [7, học sinh giỏi Hà nội 2011-2015]
Dung dịch bão hoà H2S có nồng độ 0,100M.
a) Tính nồng độ ion sunfua trong dung dịch H2S trên ở pH = 4,0.
b) Dung dịch A gồm Mn2+, Cu2+, Ag+ có cùng nồng độ 0,100M. Hoà tan
H2S vào A đến bão hoà ở pH = 4,0 thì có kết tủa nào được tách ra?
b) Thêm 0,001 mol HCl vào 1 lit dung dịch H 2S 0,010 M thì nồng độ ion S2bằng bao nhiêu?
Biết H2S có pKa1 = 7, pKa2 = 12,92.
II.2.4 . Thực nghiệm sư phạm
Tôi đã tiến hành giảng dạy ở hai lớp: 12C1 lớp thực nghiệm ( Lớp TN),
Lớp 12C2 lớp đối chứng ( Lớp ĐC) và đã tiến hành kiểm tra đánh giá chất
lượng.
So sánh kết quả bài kiểm tra của HS lớp ĐC và lớp TN bằng cách sử lí
theo thống kê toán học.
Đối tượng
Lần 1
Lần 2
Tổng
Nhóm TN
Nhóm ĐC
Nhóm TN
Nhóm ĐC
Nhóm TN
Nhóm ĐC
% HS đạt điểm % HS đạt điểm
% HS đạt
khá giỏi
trung bình
điểm yếu kém
60,0
30,0
10,0
40,0
40,0
xuống
Điểm
Đồ thị.2: Đường luỹ tích so sánh kết quả kiểm tra lần 2
* Từ số liệu các bảng thực nghiệm
- Tỷ lệ % học sinh TB, kém (từ 3 – 6 điểm) của các nhóm TN thấp hơn
của các nhóm ĐC tương ứng.
- Tỷ lệ % học sinh khá, giỏi (từ 7 – 10 điểm) của các nhóm TN cao hơn ở
nhóm ĐC tương ứng.
- Điểm trung bình cộng của học sinh nhóm TN tăng dần và luôn cao hơn
so với điểm trung bình cộng của học sinh nhóm ĐC.
- Điểm số của HS ở nhóm TN đã tập trung nhiều hơn ở khoảng điểm 7 10 trong khi điểm số của HS ở nhóm ĐC phân tán hơn và phần nhiều tập trung ở
khoảng 5 - 6.
* Từ đồ thị các đường luỹ tích .
Đồ thị các đường lũy tích của các nhóm TN luôn nằm bên phải và phía
dưới các đường lũy tích của các nhóm ĐC tương ứng.
Như vậy việc sử dụng hệ thống câu hỏi và bài tập do tôi đề xuất bước đầu
có tác dụng tích cực góp phần nâng cao hiệu quả học tập của các em học sinh và
đã đáp ứng được một phần nội dung bồi dưỡng học sinh giỏi bộ môn hóa học.
17
III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Qua viÖc nghiªn cøu vµ thùc hiÖn ®Ò tµi, t«i thu ®îc
mét sè kÕt qu¶ sau
1. Đã xác định nội dung cơ bản của phần “Dung dịch – sự điện li” dùng
để bồi dưỡng học sinh giỏi ở bậc THPT.
2. Đã xây dựng cao phần phần hệ thống câu hỏi (gồm đề bài, mục địch
của bài, hướng dẫn giải) từ cơ bản đến nâng “Dung dịch – sự điện li” dùng để
Tài liệu tham khảo
1. Trần Quốc Huế Bàn về dạy tốt, học tốt môn Hóa học,
báo cáo khoa học hội nghị toàn quốc, lần thứ III Hội Hóa học
Việt Nam, 1998.
2. Trần Thành Huế Một số tổng kết về bài tập hóa học NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1996.
3. Nguyễn Duy ái, Đào Hữu Vinh - Bài tập hóa học đại cơng và vô cơ - NXB Giáo dục, 2003
4. Đào Hữu Vinh, Nguyễn Duy ái Tài liệu giáo khoa
chuyên Hoá lớp 10. Tập II - NXB Giáo dục, 200340. Đào Hữu Vinh,
Nguyễn Duy ái Tài liệu giáo khoa chuyên Hoá lớp 10. Tập II NXB Giáo dục, 2003.
5. Đề thi học sinh giỏi tỉnh Nam Định từ năm 1996 - 2004.
6. Sở giáo dục - đào tạo thành phố Hồ Chí Minh Trờng
THPT chuyên Lê Hồng Phong. Tuyển tập đề thi Olympic 30 4
môn Hóa học lớp 10, 11 lần thứ VI, IX, (X), 2003 (2004).
7. Đề thi học sinh giỏi tỉnh Hà Nội, Hà Tây, Thái Nguyên
2011 - 2015.
8. Sở giáo dục - đào tạo thành phố Hồ Chí Minh Trờng
THPT chuyên Lê Hồng Phong. Tuyển tập đề thi Olympic 30 4
môn Hóa học lớp 10, 11 lần thứ XVII, (XVIII), 2011 (2012).
9. Hoàng Minh Châu, Ngô Thị Thân, Hà Thị Điệp, Đào
Đình Thức, Trần Thành Huế, Nguyễn Trọng Thọ, Phạm Đình
19
HiÕn – Olympic Hãa häc ViÖt Nam vµ Quèc tÕ. TËp 5 - NXB Gi¸o
dôc, 2002.
20