Một số phương pháp giải nhanh bài tập Hóa Học

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TẬP HÓA HỌC 
I.PHẦN MỞ ĐẦU:
 Dạy và học hóa học ở các trường hiện nay đã và đang được đổi mới tích cực, nhằm thực hiện tốt các mục tiêu của chuẩn kiến thức kỹ năng. Ngoài nhiệm vụ nâng cao chất lượng hiểu biết kiến thức và vận dụng kỹ năng, nhà trường còn chú trọng đến công tác bồi dưỡng học sinh giỏi , coi trọng việc hình thành và phát triển trí tuệ cho học sinh. Đây là một nhiệm vụ không phải trường nào cũng có thể làm tốt vì nhiều lý do. Có thể nêu ra một số lý do như: do môn học mới đối với bậc trung học cơ sở nên kiến thức kỹ năng của học sinh còn nhiều chỗ khuyết; giáo viên chưa có đủ các tư liệu cũng như kinh nghiệm đảm nhiệm công việc dạy bồi dưỡng học sinh giỏi 
	 Trong những năm gần đây, vấn đề bồi dưỡng học sinh dự thi học sinh giỏi cấp Tỉnh được Phòng giáo dục đặc biệt quan tâm, được nhà trường và các bậc cha mẹ học sinh nhiệt tình ủng hộ.Giáo viên được phân công dạy bồi dưỡng đã có nhiều cố gắng trong việc nghiên cứu để hoàn thành nhiệm vụ được giao. Nhờ vậy số lượng và chất lượng đội tuyển học sinh giỏi của toàn Thị xã đạt HS giỏi cấp Tỉnh khá cao. Tuy nhiên ,trong thực tế dạy bồi dưỡng học sinh giỏi còn nhiều khó khăn cho cả thầy và trò.
 Là một giáo viên được nhà trường phân công tham gia bồi dưỡng HS giỏi môn Hóa học ,qua nhiều năm giảng dạy tôi thấy được nhiều kiến thức học sinh còn lúng túng, nhất là khi áp dụng lý thuyết đã học để giải quyết các dạng toán . Do đó tôi đã tìm ra nguyên nhân và biện pháp để giúp học sinh có kỹ năng giải quyết tốt các dạng bài tập .
 Năm học 2012-2013 ,tôi đã trình bày giải pháp hữu ích giúp học sinh giải toán tìm CTHH bằng phương pháp biện luận .Trong năm học này 2013-2014,tôi tiếp tục đề tài bồi dưỡng học sinh giỏi ,với giải pháp giúp học sinh giải nhanh các bài tập tìm khối lượng của các chất dựa vào “Định luật bảo toàn khối lượng” và phương pháp giải bài tập xác định nguyên tố dựa vào “công thức oxit cao nhất ”.
	Giải pháp này tôi đã áp dụng vào giảng dạy cho đối tượng bồi dưỡng học sinh giỏi . Qua nhiều năm vận dụng đề tài ,tôi đã tự tin giúp các em giải quyết có hiệu quả những bài tập loại này.
II. PHẦN NỘI DUNG:
 1.Cơ sở lý luận :
 Trong quá trình giảng dạy hóa học ở trường THCS, tôi nhận thấy:
 -Bài tập hóa học :
+ là phương tiện hữu hiệu trong giảng dạy bồi dưỡng học sinh giỏi .
+là nguồn để hình thành và rèn luyện củng cố, kiểm tra các phương thức ,kỹ năng cho học sinh.
 +có tác dụng mở rộng nâng cao kiến thức cho học sinh.
+có tác dụng giúp học sinh hiểu sâu sắc các khái niệm đã học .
 Học sinh có thể học thuộc lòng các định nghĩa, các khái niệm ,các công thức ,hóa trị nguyên tốnhưng nếu không thông qua các bài tập, học sinh chưa thể nào nắm vững được nội dung kiến thức mà học sinh đã thuộc. 
+Đối với dạng bài tìm khối lượng các chất :Nếu giáo viên hướng dẫn học sinh biết dùng nguyên lý bảo toàn nguyên tử ,ta có thể đơn giản cách tính mà không phải tính riêng lẻ cho từng phản ứng .Như vậy tư duy logic chính xác được phát triển ,thể hiện học sinh đã biết dựa vào bản chất hóa học của bài toán chứ không chỉ chú trọng nhiều tính toán để tìm ra đáp số của bài .
+Đối với dạng bài xác định nguyên tố phi kim :Nếu giáo viên hướng dẫn học sinh biết dựa vào hóa trị cao nhất của nguyên tố đó trong hợp chất với oxi ,để từ đó suy ra công thức của phi kim đó với hydro ,thì việc tìm nguyên tố trở nên rất đơn giản .
 Như vậy việc áp dụng các định nghĩa, các khái niệm ,các công thức , hóa trị nguyên tố  để giải quyết các bài tập hóa học ,giúp học sinh rèn luyện kỹ năng tính toán, mặt khác rèn cho học sinh tính chính xác, tính sáng tạo khi xử lý các vấn đề đặt ra.
 2.Cơ sở thực tiễn :
 2.1 .Thực trạng của vấn đề :
Với dạng bài tập tìm khối lượng của các chất :đa số học sinh khi làm bài tập loại này các em đều giải theo phương pháp lập hệ phương trình , giải hệ phương để tìm các ẩn số ,thường từ 2 đến 3 ẩn .Với phương pháp này phải làm dài hơn và tốn nhiều thời gian hơn ,các em chưa biết vận dụng “định luật bảo toàn khối lượng ”đã được học năm lớp 8 , để giải quyết nhanh vấn đề đầu bài yêu cầu . 
 Với dạng bài tập tìm nguyên tố phi kim ,các em chưa biết vận dụng hóa trị để suy ra công thức hóa học hợp chất của nguyên tố đó với oxi hay với hydrô ,để giải quyết nhanh vấn đề .
 Giáo viên dạy bồi dưỡng học sinh giỏi sẽ không thể đạt được mục đích, nếu như không hướng dẫn các em kỹ năng giải nhanh bài tập ,theo từng dạng, nêu đặc điểm của dạng và xây dựng hướng giải cho mỗi dạng. Đây là giải pháp có ý nghĩa quyết định trong công tác bồi dưỡng ,đó là cẩm nang giúp HS tìm ra được hướng giải một cách dễ dàng,ngắn gọn nhất , hạn chế tối đa những thiếu sót trong quá trình giải bài tập, đồng thời phát triển được kỹ năng giải toán hóa học .
2.2.Các biện pháp đã tiến hành :
PHƯƠNG PHÁP 1: PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN
ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG
*. Kiến thức cần ghi nhớ 
- Nếu có PTHH tổng quát: A + B à C + D
Thì theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: mA + mB = mC + mD
Như vậy trong phản ứng có n chất nếu biết khối lượng của n – 1 chất thì tính được khối lượng chất còn lại.
	- Trong phản ứng khử oxit kim loại bằng CO, H2.
Ta có: nO trong oxit = n CO2 = n H2O 
Vậy: moxit = mO trong oxit + m kim loại 
 - Trong phản ứng giữa kim loại với dd axit giải phóng khí hyđro thì
 n axit = 2 nH2
*. Bài Tập 
 Bài 1: Cho 48,8g hỗn hợp Na2CO3 và K2CO3 tác dụng vừa đủ với dung dịch BaCl2. sau phản ứng thu được 78,8g kết tủa. Lọc tách kết tủa cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối clorua? 
Cách giải thông thường :
Gọi a,b lần lượt là số mol của Na2CO3 và K2CO3 
Na2CO3 + BaCl2 BaCO3 + 2NaCl
a mol a mol 2a mol
K2CO3 + BaCl2 BaCO3 + 2KCl
b mol b mol 2b mol
n BaCO3 =78,8 : 197 = 0,4 (mol)
Ta có hệ phương trình :
 106 a + 138 b = 48,8
 a + b = 0,4 
Giải ra : a = b = 0,2 (mol)
Khối lượng muối clorua : 
mNaCl + mKCl = 2 .0,2 .58,5 + 2.0,2 .74,5 =53,2 (g)
Cách giải nhanh :
 (M là kí hiệu chung cho 2 kim loại Na và K)
M2CO3 + BaCl2 BaCO3 + 2MCl
n BaCl2 = n BaCO3 = 78,8 : 197 = 0,4(mol)
Theo định luật bảo toàn khối lượng :
m M2CO3 + m BaCl2 = m BaCO3 + m MCl
 => m MCl = 48,8 + (0,4 x 208) – 78,8 = 53,2(g) 
 Bài 2: Hòa tan hoàn toàn 40 gam hỗn hợp Mg và Fe vào dung dịch HCl dư thấy có 22,4 lít khí thoát ra (đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thì khối lượng muối khan thu được là bao nhiêu?
Cách giải thông thường :
Gọi a,b lần lượt là số mol của Mg và Fe 
Mg + 2HCl MgCl2 + H2
a mol a mol a mol
Fe + 2HCl MgCl2 + H2
b mol b mol b mol
n H2 = 22,4 : 22,4 = 1 (mol)
Ta có hệ phương trình :
 24 a + 56 b = 40
 a + b = 1 
Giải ra : a = b = 0,5 (mol)
Khối lượng muối khan : 
mMgCl2 + mMgCl2 = 0,5 .95 + 0,5 .127 = 111 (g) 
Cách giải nhanh :
M + 2HCl à MCl2 + H2 (M là kí hiệu chung cho 2 kim loại Mg và Fe)
 n HCl = 2 .n H2 = 2. (22,4 : 22,4 ) = 2 (mol)
Theo định luật bảo toàn khối lượng :
m M + m HCl = m X + m H2 (mX là muối khan )
=> m X = 40 + 2.36,5 – 1.2 = 111 (g)
 Bài 3: Khử hoàn toàn 80,2g hỗn hợp A gồm ZnO và Fe2O3 bằng khí H2 thấy tạo ra 25,2 g H2O .Khối lượng hỗn hợp kim loại thu được là bao nhiêu ?
 *Tương tự các ví dụ trên : 
Cách giải nhanh :
n H2O = 25,2 : 18 = 1,4 (mol)
 ZnO + H2 Zn + H2O
 Fe2O3 + 3H2 2Fe + 3H2O
Từ phương trình hóa học ta có: 
 nO trong oxit = n H2O = 1,4(mol)
 mO = 1,4 x 16 = 22,4(g)
 mA = m kim loại + moxi trong oxit 
 => mkim loại = 80,2 – 22,4 = 57,8 (g)
 Bài 4: Khử hoàn toàn 32 g hỗn hợp A gồm CuO và Fe2O3 bằng khí H2 thấy tạo ra 9g H2O. Khối lượng hỗn hợp kim loại thu được là bao nhiêu ? 
 Cách giải nhanh :
 n H2O = 9 : 18 = 0,5 (mol)
 CuO + H2 Cu + H2O
 Fe2O3 + 3H2 2Fe + 3H2O
 nO trong oxit = n H2O = 0,5 mol => mO = 0,5.16 = 8(g )
 mA = m kim loại + mO trong oxit
 => mkim loại = 32 – 8 = 24(g)
 Bài 5: Hòa tan hoàn toàn 18,4g hỗn hợp 2 kim loại hóa trị II và hóa trị III trong dung dịch HCl người ta thu được dung dịch A và khí B. Đốt cháy hoàn toàn lượng khí B thu được 9 g nước. Cô cạn dung dịch A thu được khối lượng hỗn hợp muối khan là bao nhiêu ?
 Cách giải nhanh :
 X là kim loại hóa trị II ,Y là kim loại hóa trị III. 
 nH2O = 9 : 18 = 0,5(mol)
 X + 2HCl à XCl2 + H2 (1)
 2Y + 6HCl à 2YCl3 + 3H2 (2)
2H2 + O2 2H2O (3)
Theo (3) => n H2 = n H2O = 0,5(mol) => m H2 = 0,5.2 = 1(g)
theo (1) và(2) ta có nHCl = 2 .n H2 = 1(mol) => m HCl = 36,5(g)
Theo định luật bảo toàn khối lượng :
 m(X+Y) + m(HCl) = mA + mB (mA là hỗn hợp muối khan )
mA = 18,4 + 36,5 – 1 = 53,9 (g)
* PHƯƠNG PHÁP 2: PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP XÁC ĐỊNH 
NGUYÊN TỐ DỰA VÀO CÔNG THỨC OXIT CAO NHẤT
*. Kiến thức cần ghi nhớ :
- Công thức Oxit cao nhất của một nguyên tố R hóa trị y là: RxOy thì hợp chất của nó với hiđro có công thức là : RH8 – y
- Ngược lại khi công thức hợp chất khí với hiđro của nguyên tố là RHy thì oxit cao nhất của nó là RxO8-y 
- Vận dụng công thức tính theo công thức hóa học: 
- Tìm khối lương mol (M )của R -> tên và kí hiệu hóa học của R
*. Bài Tập :
 Bài 1: Nguyên tố R tạo thành hợp chất khí với hiđro có công thức là RH3. Trong hợp chất oxit cao nhất có 25,93% R về khối lượng. R là nguyên tố nào? 
Giải: 
Công thức hợp chất khí với hiđro là RH3 -> công thức oxit cao nhất là R2O5
%R = = 25,93% => = 25,93 %
MR = 14 (g ) vậy R là nitơ (N)
Bài 2: Nguyên tố R tạo thành hợp chất khí với hiđro có công thức là RH4. Trong hợp chất oxit cao nhất có 72,73% O về khối lượng. R là nguyên tố nào? 
Giải: 
Công thức hợp chất khí với hiđro là RH4 -> công thức oxit cao nhất là R2O4
%O == 72,73 % => MR =12(g) vậy R là cacbon (C)
Bài 3: Oxit cao nhất của một nguyên tố là RO3. Trong hợp chất của nó với hiđro có 5,88% Hiđro về khối lượng. Tìm nguyên tố R? 
Giải (R :hóa trị VI)
Oxit cao nhất của một nguyên tố là RO3 => hợp chất của R với hiđro là RH2 
% H = = 5,88 % 
=> MR = 32(g) vậy R là S.
Bài 4: Oxit cao nhất của một nguyên tố là RO2. Trong hợp chất của nó với hiđro có 87,5% R về khối lượng. Tìm nguyên tố R? 
Giải (R :hóa trị IV)
Oxit cao nhất của một nguyên tố là RO2 => hợp chất của R với hiđro là RH4 
% R = = 87,5 % => MR = 28(g) vậy R là Si.
2.3.Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm : 
 Những kinh nghiệm nêu trong đề tài đã phát huy rất tốt năng lực tư duy, độc lập suy nghĩ cho đối tượng HS giỏi.Các em đã tích cực hơn trong việc tham gia các hoạt động xác định hướng giải và biết áp dụng các định luật đã học để giải nhanh các bài tập.Qua đề tài này, kiến thức, kỹ năng của HS được củng cố một cách vững chắc, sâu sắc;giúp các em giải nhanh được các dạng bài tập này . Kết quả học tập của HS luôn được nâng cao, phần lớn các em đã tự tin hơn , biết vận dụng những kỹ năng được bồi dưỡng để giải thành thạo các bài tập.
Kết quả thi học sinh giỏi của những năm qua :
Năm học
Số học sinh dự thi
Kết quả
2007-2008
5
2 giải ba
2008-2009
4
1 giải nhì
2009-2010
4
2giải ba
2010-2011
4
3giải ba
2011-2012
4
3giải ba
2012-2013
4
2 giải ba
2013-2014
3
3giải ba
-Bài học kinh nghiệm :
 Trong quá trình bồi dưỡng học sinh giỏi, tôi đã vận dụng đề tài này và rút ra một số kinh nghiệm thực hiện như sau:
	- Giáo viên phải chuẩn bị thật kỹ nội dung cho mỗi dạng bài tập cần bồi dưỡng cho HS. Xây dựng được nguyên tắc và phương pháp giải các dạng bài toán đó.
	- Tiến trình bồi dưỡng kỹ năng được thực hiện theo hướng: Tôi thường bắt đầu từ một bài tập mẫu, hướng dẫn phân tích đầu bài cặn kẽ để học sinh xác định hướng giải và tự giải, từ đó các em có thể rút ra phương pháp chung để giải các bài toán cùng loại. Sau đó tôi tổ chức cho HS giải bài tập tương tự mẫu; phát triển vượt mẫu và cuối cùng là các bài tập tổng hợp.
III/PHẦN KẾT LUẬN :
 Muốn giải bất cứ một bài tập nào, học sinh cũng phải nắm thật vững kiến thức giáo khoa về hóa học: các khái niệm ,các định luật ,các công thức ,hóa trị các nguyên tố  Các em không thể giải đúng một bài toán nếu không biết chắc phản ứng hóa học nào xảy ra, hoặc nếu xảy ra thì tạo sản phẩm gì, điều kiện phản ứng như thế nào ? Như vậy, nhiệm vụ của giáo viên không những hướng dẫn cho HS kỹ năng giải bài tập hóa học, mà còn xây dựng một nền kiến thức vững chắc, hướng dẫn cho các em biết kết hợp nhuần nhuyễn những kiến thức lý thuyết đã học vào giải bài tập .
 Rèn tốt tư duy sáng tạo cho học sinh thông qua bài tập hóa học nói riêng và thông qua các loại bài tập nói chung ,đều góp phần hình thành nhân cách cho học sinh gồm : Tính chủ động ,niềm tin và ý chí quyết tâm Đó cũng chính là mục tiêu của đội tuyển học sinh giỏi môn Hóa .
 Năm học 2012-2013 tôi đã đưa ra một số kinh nghiệm về phân dạng và phương pháp giải toán biện luận tìm công thức hóa học. Năm học này tôi trình bày thêm cách giải nhanh 1 số dạng toán hóa học ,đã được tôi áp dụng giảng dạy đối tượng học sinh giỏi .Đây chỉ là một trong những dạng trong hệ thống bài tập hóa học bồi dưỡng học sinh giỏi . Để trở thành một học sinh giỏi hóa thì học sinh còn phải rèn luyện nhiều phương pháp khác. Tuy nhiên,biết vận dụng lý thuyết đã học ,giúp thời gian làm bài nhanh hơn cũng là yếu tố giúp các em đạt được kết quả tốt.
 Tân thiện ,ngày 7 tháng 4 năm 2014
 Huỳnh Thị Thu Thủy