Sử dụng bài tập hóa học có nhiều cách giải để rèn luyện tư duy cho học sinh Trung học phổ thông
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (476.5 KB, 68 trang )
Khoa Hóa học
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Bài tập hóa học
Bảo toàn điện tích
Bảo toàn khối lượng
Bảo toàn nguyên tố
Điều kiện tiêu chuẩn
Giáo viên
Học sinh
Năng lực tư duy
Phương pháp giảng dạy
Thí nghiệm
Trung học phổ thông
BTHH
BTĐT
BTKL
BTNT
ĐKTC
GV
HS
PPGD
NLTD
TN
THPT
1
Khoa Hóa học
MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Hóa học là một bộ môn khoa học có khối lượng lớn kiến thức cả về phương
diện thực nghiệm lẫn lý thuyết. Trong thời buổi khoa học kĩ thuật phát triển cao như
hiện nay thì việc nắm vững và hiểu rõ về phương pháp thực nghiệm cũng những kiến
thức cơ bản của Hóa học có vai trò rất quan trọng đối với học sinh, sinh viên và cả
giáo viên bộ môn Hóa. Trong đó, bài tập hóa học là một trong những phương tiện giúp
học sinh rèn luyện được tư duy học hóa.
Giải một bài toán hóa học bằng nhiều phương pháp khác nhau là một trong
những nội dung quan trọng trong dạy học hóa học ở trường phổ thông. Phương pháp
giáo dục ở nước ta hiện nay còn nhiều gò bó và hạn chế tầm suy nghĩ, sang tạo của học
sinh. Đa số các em thường có tâm lý hài lòng với một cách giải nào đó, mà chưa nghĩ
đến chuyện tìm cách giải hay nhất, giải quyết bài toán một cách nhanh nhất.
Trong các cách giải, có những cách chỉ thiên về phương pháp giải nhanh trắc
nghiệm, cũng có những cách thiên về thuần túy theo phương pháp tự luận, vậy nên có
những cách giải rất ngắn nhưng cũng có cách giải rất dài. Tuy nhiên, dù một cách giải
dài hay ngắn cũng thể hiện được sự tìm tòi, sáng tạo của học sinh, không nên quá lạm
dụng phương pháp giải hướng theo hình thức trắc nhiệm mà quên đi bản chất phương
pháp tự luận của bài toán.
Do đó, giải bài toán hóa học bằng nhiều cách khác nhau giúp học sinh rèn luyện
kĩ năng và tư duy học hóa, có khả năng nhìn nhận vấn đề theo nhiều hướng khác nhau,
phát triển tư duy logic và vận dụng tối đa các kiến thức đã học.
Ngoài ra, việc giải bài tập hóa học bằng nhiều cách giúp giáo viên trau dồi thêm
kiến thức, kinh nghiệm giảng dạy của mình, đồng thời phát triển được nhiều bài tập
mới và hay cho học sinh. Trên cơ sở đó, với mong muốn đóng góp một phần nhỏ của
mình trong việc phát triển phương pháp giảng dạy hóa học ở trường phổ thông, trong
phạm vi một tiểu luận, chúng tôi chọn đề tài : " !"#$%&'
()*+,%!+-.%/".
Hóa học là ngành đặc thù có sự kết hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, việc học
tập các cơ sở lí thuyết phải luôn đi đôi với việc vận dụng vào việc giải bài tập mới nắm
vững được kiến thức một cách sâu sắc nhất.
2
Khoa Hóa học
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Sử dụng bài tập hóa học có nhiều cách giải để rèn luyện tư duy và nâng cao kết
quả học tập môn Hóa học cho học sinh Trung học phổ thông, giúp học sinh nắm vững
và vận dụng hiệu quả các phương pháp giải bài tập Hóa học.
3. KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
- Khách thể nghiên cứu : quá trình dạy học hóa học ở trường THPT
- Đối tượng nghiên cứu :
+ Nghiên cứu các phương pháp giải bài tập Hóa học.
+ Sử dụng bài tập hóa học có nhiều cách giải để rèn luyện tư duy cho học
sinh Trung học phổ thông
4. NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
- Nghiên cứu cơ sở lý luận về tư duy, về phương pháp dạy học tích cực và
phương tiện dạy học.
- Nghiên cứu, giới thiệu và phát triển các bài tập hóa học có nhiều cách giải
theo chương trình hóa học THPT.
- Đề xuất phương pháp sử dụng các bài tập hóa học có nhiều cách giải một cách
có hiệu quả trong rèn luyện tư duy cho học sinh THPT.
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu các tài liệu về lí luận dạy học hóa học.
- Nghiên cứu các tài liệu tham khảo phục vụ cho dạy học hóa học ở các trường
THPT.
6. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
Nếu giáo viên sử dụng hệ thống bài tập có nhiều cách giải một cách hợp lý và
tích cực sẽ giúp cho học sinh mở rộng, đào sâu kiến thức và rèn luyện tư duy, như vậy
sẽ góp phần nâng cao chất lượng dạy học bộ môn Hóa học.
3
Khoa Hóa học
CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.
Việc nghiên cứu các vấn đề về bài BTHH từ trước đến nay đã có nhiều công
trình nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước quan tâm đến như Apkin G.L,
Xereda. I.P. nghiên cứu về phương pháp giải toán. Ở trong nước có GS. TS Nguyễn
Ngọc Quang nghiên cứu lý luận về bài toán; PGS. TS Nguyễn Xuân Trường, PGS. TS
Lê Xuân Thọ, TS Cao Cự Giác, PGS. TS Đào Hữu Vinh và nhiều tác giả khác đều
quan tâm đến nội dung và phương pháp giải toán Tuy nhiên, việc nghiên cứu bài
toán hóa học có nhiều cách giải còn khá mới mẻ, chỉ một số ít tác giả nghiên cứu như :
PGS. TS Nguyễn Xuân Trường, TS Cao Cự Giác, Vũ Khắc Ngọc, Lê Phạm Thành
Xu hướng hiện nay của lý luận dạy học là đặc biệt chú trọng đến hoạt động và
vai trò của HS trong quá trình dạy học, đòi hỏi học sinh phải làm việc tích cực, tự lực.
Đi theo hướng này có các công trình nghiên cứu sau :
- “'%%01%23$%!+-%.%/
4#$%”, Luận án tiến sĩ của tác giả Lê Văn Dũng năm 2001.
- “+3$56+!1,%7#$%8'%%%!+
-%!+93/:;<=6>%%.
%/”, Luận văn Thạc sĩ của tác giả Võ Chánh Hoài, ĐHSP Huế, năm 2008.
- “ '%%%!+-4,%76?3$#$%'
+%7@>%”, Luận văn Thạc sĩ của tác giả Ngô Đức Thức,
ĐHSP Huế, năm 2002.
Việc giải bài tập hóa học bằng nhiều cách, ngoài cách giải thông thường, đã biết
cũng là một biện pháp hữu hiệu, kích thích học sinh tìm tòi, làm việc một cách tích
cực, chủ động và sáng tạo.
1.2. Hoạt động nhận thức của học sinh trong quá trình dạy và học hóa học
1.2.1. Khái niệm nhận thức
Nhận thức là một trong ba mặt cơ bản của đời sống tâm lý con người (nhận
thức, tình cảm, ý chí). Nó là tiền đề của hai mặt kia và đồng thời có quan hệ chặt chẽ
với chúng và các hiện tượng tâm lý khác. Hoạt động nhận thức bao gồm nhiều quá
trình khác nhau. Có thể chia hoạt động nhận thức thành 2 giai đoạn lớn:
- Nhận thức cảm tính: Cảm giác và tri giác.
4
Khoa Hóa học
- Nhận thức lý tính: Tư duy và tưởng tượng.
Hoạt động nhận thức của học sinh trong quá trình dạy và học hóa học cũng nằm
trong quy luật chung ấy.
1.2.1.1. Nhận thức cảm tính
A%2(%B là một quá trình tâm lý, là sự phản ánh những thuộc tính
bên ngoài của sự vật và hiện tượng thông qua tri giác của các giác quan.
C(': là hình thức khởi đầu trong sự phát triển của hoạt động nhận thức, nó
phản ánh từng thuộc tính riêng lẻ của sự vật và hiện tượng. ': được hình thành và
phát triển trên cơ sở những cảm giác, nhưng tri giác không phải là những phép cộng đơn giản
của cảm giác, tri giác phản ánh sự vật hiện tượng một cách trọn vẹn và theo cấu trúc nhất định.
Cảm giác và tri giác có vai trò quan trọng trong quá trình nhận thức. Nếu như
cảm giác là hình thức nhận thức đầu tiên của con người thì tri giác là một điều kiện
quan trọng cho sự định hướng hành vi và hoạt động của con người trong môi trường
xung quanh. Sự nhận thức cảm tính được thực hiện thông qua hình thức tri giác cao
nhất, có tính chủ động tích cực, có mục đích đó là sự quan sát, đó chính là sự phản ánh
sự vật, hiện tượng bằng nhận thức cảm tính.
1.2.1.2. Nhận thức lí tính
>%D là một quá trình tâm lí phản ánh những điểu chưa từng có trong
kinh nghiệm của cá nhân bằng cách xây dựng những hình ảnh mới trên cơ sở những
biểu tượng đã có.
!+ là một quá trình tâm lí phản ánh những thuộc tính bản chất, những mối
liên hệ bên trong có tính quy luật của sự vật, hiện tượng trong hiện thực khách quan
mà trước đó ta chưa biết.
Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của tư duy là tính “có vấn đề”. Tư
duy chỉ xuất hiện khi con người gặp và nhận thức được tình huống “có vấn đề”. Tức là
tình huống chứa đựng một mục đích, một vấn đề mới mà những hiểu biết cũ, hành
động cũ tuy còn cần thiết nhưng không đủ sức giải quyết. Và muốn giải quyết vến đề
mới đó, con người phải tư duy.
1.2.2. Quá trình nhận thức
Quá trình nhận thức liên quan chặt chẽ với tư duy, năng lực nhận thức được xác
định là năng lực trí tuệ của con người. Nó được biểu hiện dưới nhiều góc độ khác
5
Khoa Hóa học
nhau. Các nhà tâm lý học xem trí tuệ là sự nhận thức của con người bao gồm nhiều
năng lực riêng rẽ và được xác định thông qua chỉ số I.Q.
Năng lực nhận thức được biểu hiện ở nhiều mặt cụ thể là:
- EF%%2: Như nhanh biết, nhanh hiểu, nhanh nhẹ, biết suy xét và tìm ra
các quy luật trong các hiện tượng một các nhanh chóng.
-&@(0%>%D Óc tưởng tượng phong phú, hình dung ra được
những hình ảnh và nội dung theo đúng điều người khác mô tả.
- G$)H: Sự nhanh trí, tháo vát, linh hoạt, sáng tạo.
- GIJ% Óc tò mò, lòng say mê, hứng thú làm việc.
1.2.3. Sự phát triển năng lực nhận thức cho học sinh
Việc phát triển năng lực nhận thức thực chất là hình thành và phát triển năng
lực suy nghĩ linh hoạt, sáng tạo mà bước đầu là giải các bài toán nhận thức, vận dụng
vào bài toán thực tiễn, trong hành động một cách chủ động và độc lập ở các mức độ
khác nhau.
Hình thành và phát triển năng lực nhận thức được thực hiện thường xuyên, liên
tục, có hệ thống, điều này đặc biệt quan trọng đối với HS.
Hình thành và phát triển năng lực nhận thức được thực hiện từ việc rèn luyện
năng lực quan sát, phát triển trí nhớ và tưởng tượng, trau rồi ngôn ngữ, nắm vững kiến
thức, kĩ năng, kĩ xảo, phương pháp nhận thức và phẩm chất nhân cách. Những yếu tố
này ảnh hưởng đến năng lực nhận thức.
Để phát triển năng lực nhận thức cho học sinh cần đảm bảo các yếu tố sau:
- Vốn di truyền về tư chất tối thiểu cho HS.
- Vốn kiến thức tích luỹ phải đầy đủ và có hệ thống.
- Phương pháp dạy và phương pháp học phải thực sự khoa học.
- Chú ý đến đặc điểm lứa tuổi và sự đảm bảo về vật chất và tinh thần.
Trong quá trình tổ chức học tập ta cấn chú ý đến các hướng cơ bản sau:
- Sử dụng phương pháp dạy học mang tính chất nghiên cứu, kích thích được
hoạt động nhận thức, rèn luyện tư duy độc lập sáng tạo.
- Hình thành và phát triển ở HS năng lực giải quyết vấn đề tăng cường tính độc
lập trong hoạt động. Người GV cần dạy cho HS biết cách lập kế hoạch làm việc, phân
tích các yêu cầu của nhiệm vụ học tập và đề ra các phương pháp giải quyết vấn đề một
các hợp lý, sáng tạo.
6
Khoa Hóa học
- Cần chú ý tổ chức các hoạt động tập thể trong dạy học. Trong các hoạt động
này mỗi HS thể hiện cách nhìn nhận, giải quyết vấn đề của mình và nhận xét, đánh giá
được cách giải quyết của bạn. Điều đó sẽ thúc đẩy sự mở rộng và phát triển tư duy, các
quan hệ xã hội, tình bạn bè, trách nhiệm của mình đối với tập thể.
Như vậy năng lực nhận thức liên quan trực tiếp với tư duy. Năng lực nhận thức,
năng lực trí tuệ được phát triển khi tư duy phát triển.
1.3. Phát triển vấn đề năng lực tư duy
1.3.1. Tư duy là gì ?
Là một quá trình tâm lý phản ánh những thuộc tính bản chất, những mối liên hệ
bên trong có tính quy luật của sự vật hiện tượng trong hiện thực khách quan mà trước
đó ta chưa biết.
Như vậy, tư duy là một qúa trình tâm lý có sự tìm kiếm và phát hiện cái mới về
chất một cách độc lập. Là một quá trình tâm lý phản ánh những thuộc tính bản chất,
những mối liên hệ bên trong.
Nét nổi bật của tư duy là tính K3J)&K tức trong hoàn cảnh có vấn đề tư duy
được nảy sinh.
Tư duy là mức độ lý tính nhưng có quan hệ chặt chẽ với nhận thức cảm tính. Nó
có khả năng phản ánh những thuộc tính bản chất của sự vật hiện tượng.
Như vậy, tư duy là khâu cơ bản của quá trình nhận thức. Nắm bắt được quá
trình đó, GV sẽ hướng dẫn HS tư duy khoa học trong suốt quá trình học tập .
1.3.2. Những phẩm chất của tư duy
Sự phát triển tư duy nói chung được đặc trưng bởi sự tích luỹ các thao tác tư
duy thành thạo vững chắc của con người.
Những phẩm chất cơ bản của tư duy là:
- B)L;: thể hiện ở ý thức được nhanh chóng và chính xác đối tượng
cần lĩnh hội, mục đích phải đạt được và con đường tối ưu để đạt được mục đích đó.
- M&H có khả năng vận dụng nghiên cứu các đối tượng khác.
- H-6 nắm vững ngày càng sâu sắc bản chất của các sự vật hiện tượng.
- B%: nhạy bén trong việc vận dụng những tri thức và cách thức hành
động vào những tình huống khác nhau một cách sáng tạo.
- B&!N: thể hiện hoạt động tư duy được tiến hành theo các hướng xuôi
và ngược chiều.
7
Khoa Hóa học
- B)H: thể hiện ở chỗ tự mình phát hiện ra vấn đề, đề xuất cách giải
quyết và tự giải quyết được vấn đề.
- B@'4'%: khi giải quyết một loạt vấn đề nào đó sẽ đưa ra được mô hình
khái quát, trên cơ sở đó có thể vận dụng để giải quyết các vấn đề tương tự cùng loại.
1.3.3. Rèn luyện thao tác tư duy
Tư duy là mức độ cao nhất của nhận thức, nó phản ánh những thuộc tính bản
chất của sự vật hiện tượng. Vì vậy trong quá trình học tập cần phải coi trọng phát triển
tư duy cho HS thông qua việc rèn luyện các thao tác tư duy. Các thao tác cơ bản của tư
duy gồm :
1.3.3.1. Phân tích tổng hợp
.D : là quá trình dùng trí óc để hợp nhất các “bộ phận”, những thuộc
tính, những thành phần đã được tách ra nhờ phân tích thành một chỉnh thể.
6%B : là quá trình dùng trí óc để phân tích đối tượng nhận thức thành
những “bộ phận”, những thuộc tính, những mối liên hệ và quan hệ giữa chúng để nhận
thức đối tượng sâu sắc hơn, trọn vẹn hơn.
Ví dụ : khi dạy bài về chất (sau lí thuyết chủ đạo), để hiểu sâu sắc về tính chất
của một chất bất kỳ, cần hướng dẫn HS viết và phân tích công thức cấu tạo của chất đó
rồi rút ra các kết luận cần thiết (tổng hợp). Cụ thể đối với bài axit nitric :
H O N
O
O
+5+1
ThÓ hiÖn tÝnh axit ThÓ hiÖn tÝnh oxi ho¸ m¹nh
HNO
3
võa cã tÝnh axit,
võa cã tÝnh oxi ho¸ m¹nh
Sau đó, hướng học sinh vào tình huống “có vấn đề” ion NO
3
-
trong môi trường axit (tổng
hợp).
Từ đó có thể thấy rằng, phân tích và tổng hợp có mối quan hệ mật thiết với nhau,
bổ sung cho nhau tạo thành một thể thống nhất không tách rời. Phân tích là cơ sở của tổng
hợp, tổng hợp diễn ra trên cơ sở của phân tích.
1.3.3.2. So sánh
Là sự xác định những điểm giống nhau và khác nhau của sự vật, hiện tượng và
những khái niệm phản ánh chúng.
8
Khoa Hóa học
Thao tác so sánh phải kèm theo sự phân tích và tổng hợp. Như vậy so sánh không
những phân biệt và chính xác hóa khái niệm mà còn giúp hệ thống hoá chúng lại.
Trong giảng dạy hóa học thường dùng hai cách so sánh: So sánh tuần tự và so
sánh đối chiếu.
O-'%9%1
Là so sánh trong đó nghiên cứu xong từng đối tượng rồi so sánh với nhau.
Ví dụ: So sánh các hiđrocacbon với nhau: ankan, anken, ankin.
* -')7
Nghiên cứu hai đối tượng cùng một lúc hoặc khi nghiên cứu đối tượng thứ hai
người ta phân tích thành từng bộ phận rồi đối chiếu với từng bộ phận của đối tượng
thứ nhất.
Ví dụ: So sánh axit và bazơ, kim loại và phi kim …
1.3.3.3. Trừu tượng hóa, khái quát hóa
P%D là quá trình con người dùng trí óc gạt bỏ những mối liên hệ, quan
hệ thứ yếu của sự vật, hiện tượng và chỉ giữ lại những yếu tố cần thiết cho tư duy.
Khái quát hóa là quá trình dùng trí óc để bao quát nhiều đối tượng khác nhau thành
một nhóm, một loại theo những thuộc tính, những mối quan hệ nhất định. Những thuộc
tính chung này bao gồm hai loại : những thuộc tính giống nhau và những thuộc tính bản
chất.
Ví dụ : phân loại phản ứng hóa học theo tiêu chí “có sự thay đổi số oxi hóa” (khái
quát hóa) cần hướng dẫn HS gạt bỏ (trừu tượng hóa) các dấu hiệu không bản chất như : số
chất tham gia phản ứng, số chất tạo thành, có sự cho – nhận proton…
Qua đó để thấy rằng, trừu tượng hóa và khái quát hóa có mối quan hệ mật thiết với
nhau, chi phối và bổ sung cho nhau, giống như mối quan hệ giữa phân tích và tổng hợp
nhưng ở mức độ cao hơn.
1.3.4. Những hình thức cơ bản của tư duy
1.3.4.1. Khái niệm
Khái niệm phản ánh những thuộc tính chung, bản chất của sự vật - hiện tượng,
quá trình hiện thực. Là kết quả của sự tổng hợp, khái quát biện chứng các tài liệu kinh
nghiệm, các khái niệm được hình thành từ trong quá trình lâu dài của con người nhận
thức thế giới và cải tạo thế giới.
9
Khoa Hóa học
Khái niệm nào cũng có nội hàm và ngoại diên. Nội hàm là những thuộc tính
chung, bản chất, đặc trưng cho các sự vật, hiện tượng, quá trình mà khái niệm phản
ánh. Ngoại diên là toàn bộ những sự vật hay hiện tượng có chung cái thuộc tính bản
chất làm thành nội hàm khái niệm.
Ví dụ: “axit là chất có khả năng cho proton” thì
+−
43
NH,HCO
là ngoại diên của
khái niệm “axit”.
1.3.4.2. Phán đoán
Phán đoán phản ánh những mối liên hệ giữa các sự vật – hiện tượng và quá
trình hiện thực. Trong phán đoán bao giờ cũng thể hiện một ý nghĩa nhằm khẳng định
hay phủ định hiện thực. Phán đoán có tính đúng hoặc sai tuỳ thuộc vào điều khẳng
định hay phủ định có thực hay không có thực ở đối tượng được phán đoán.
Nếu khái niệm được biểu diễn bằng một từ hay một cụm từ riêng biệt thì phán
đoán được biểu diễn dưới dạng một mệnh đề, gồm ba phần: chủ từ (khái niệm về đối
tượng nhận thức); tân từ (khái niệm về đặc tính của chủ từ); hệ từ (phản ánh mối liên
hệ giữa chủ từ và tân từ).
1.3.4.3. Suy lí
+B là hình thức suy nghĩ liên hệ các phán đoán lại với nhau để tạo thành một
phán đoán mới.
Nhìn chung, suy lí gồm hai bộ phận: các phán đoán có trước (gọi là tiền đề) và
các phán đoán có sau (gọi là kết luận). Suy lí được chia thành ba loại: suy lí diễn dịch,
suy lí quy nạp và loại suy.
O+B!Q!L: là suy lý đi từ nguyên lý chung, phổ biến đến trường hợp riêng lẻ, cá biệt.
O+B4+ là suy lí ngược lại của suy lí diễn dịch (nhưng hai loại suy lí này gắn
bó mật thiết với nhau).
O-+: là suy lí đi từ một số thuộc tính giống nhau của hai đối tượng để rút ra kết
luận về những thuộc tính giống nhau khác của hai đối tượng đó.
Ví dụ: trong chương halogen, học sinh chỉ cần nghiên cứu kỹ về clo, còn các
halogen khác học sinh biết nhờ phép loại suy.
1.3.5. Tư duy hóa học
Với tư duy toán học thì 1 + 2 = 3
10
Khoa Hóa học
Nhưng với tư duy hóa học thì A + B không phải là phép cộng thuần túy của
toán học, mà là xảy ra sự biến đổi nội tại của các chất để tạo thành chất mới, theo
những nguyên lí, quy luật, những mối quan hệ định tính và định lượng của hóa học.
- Cơ sở của tư duy hóa học là sự liên hệ quá trình phản ứng sự tương tác giữa
các tiểu phân vô cùng nhỏ bé của thế giới vi mô (nguyên tử, phân tử, ion, electron, ).
- Đặc điểm của quá trình tư duy hóa học là sự phối hợp chặt chẽ, thống nhất
giữa những hiện tượng cụ thể quan sát được với những hiện tượng cụ thể không quan
sát được, ngay cả khi dùng kính hiển vi điện tử, mà chỉ dùng kí hiệu, công thức để biểu
diễn mối liên hệ bản chất của các hiện tượng nghiên cứu.
Vậy bồi dưỡng phương pháp và năng lực tư duy hóa học là bồi dưỡng cho HS
biết vận dụng thành thạo các thao tác tư duy và phương pháp logic, dựa vào những dấu
hiệu quan sát được mà phán đoán về tính chất và sự biến đổi nội tại của chất, của quá
trình.
Như vậy cũng giống như tư duy khoa học tự nhiên, toán học và vật lí, tư duy
hóa học cũng sử dụng các thao tác tư duy vào quá trình nhận thức thực tiễn và tuân
theo quy luật chung của quá trình nhận thức.
Hóa học - bộ môn khoa học lí thuyết và thực nghiệm có lập luận, trên cơ sở
những kỹ năng quan sát các hiện tượng hóa học, phân tích các yếu tố cấu thành và ảnh
hưởng, thiết lập những sự phụ thuộc xác định để tìm ra những mối liên hệ giữa các
mặt định tính và định lượng, quan hệ nhân quả của các hiện tượng và quá trình hóa
học, xây dựng nên các nguyên lí, quy luật, định luật, rồi trở lại vận dụng để nghiên cứu
những vấn đề của thực tiễn.
1.3.6. Hình thành và phát triển tư duy hóa học cho học sinh
Việc phát triển tư duy cho HS trước hết là giúp cho HS nắm vững kiến thức, biết
vận dụng kiến thức vào việc giải bài tập và thực hành qua đó mà kiến thức HS thu nhận
được trở nên vững chắc và sinh động hơn. HS chỉ thực sự lĩnh hội được tri thức khi tư
duy của họ được phát triển và nhờ sự hướng dẫn của GV mà HS biết phân tích, khái
quát tài liệu có nội dung sự kiện cụ thể và rút ra những kết luận cần thiết.
Tư duy càng phát triển thì càng có nhiều khả năng lĩnh hội tri thức một cách
nhanh chóng, sâu sắc và khả năng vận dụng tri thức càng linh hoạt, có hiệu quả hơn.
Như vậy sự phát triển tư duy của HS được diễn ra trong quá trình tiếp thu và vận dụng
tri thức. Khi tư duy phát triển sẽ tạo ra một kĩ năng và thói quen làm việc có suy nghĩ,
11
Khoa Hóa học
có PP chuẩn bị lâu dài cho HS hoạt động sáng tạo sau này. Do đó hoạt động giảng dạy
HH cần phải tập luyện cho HS khả năng tư duy sáng tạo qua các khâu của quá trình
dạy học. Từ hoạt động dạy học trên lớp thông qua hệ thống câu hỏi, bài tập mà GV
điều khiển hoạt động nhận thức của HS để giải quyết các vấn đề học tập được đưa ra.
HS tham gia vào vấn đề này một cách tích cực sẽ nắm được cả kiến thức và PP nhận
thức đồng thời các thao tác tư duy cũng được rèn luyện.
Dấu hiệu đánh giá tư duy phát triển:
- Có khả năng tự lực chuyển các tri thức, kĩ năng sang một tình huống mới:
Trong quá trình học tập, HS đều phải giải quyết những vấn đề đòi hỏi liên tưởng đến
những kiến thức đã học trước đó. Nếu HS độc lập chuyển tải tri thức vào tình huống
mới thì chứng tỏ đã có biểu hiện tư duy phát triển.
- Tái hiện nhanh chóng các kiến thức, các mối quan hệ cần thiết để giải quyết
bài toán nào đó. Thiết lập nhanh chóng các mối quan hệ bản chất giữa các sự vật hiện
tượng.
- Có khả năng phát hiện cái chung của các hiện tượng khác nhau, sự khác nhau
giữa các hiện tượng tương tự.
- Có năng lực áp dụng kiến thức vào thực tế. Đây là kết quả phát triển tổng hợp
của sự phát triển tư duy. Để có thể giải quyết tốt các bài toán đòi hỏi HS phải có sự
định hướng tốt, biết phân tích, suy đoán và vận dụng các thao tác tư duy để tìm cách áp
dụng thích hợp, cuối cùng là tổ chức thực hiện một cách có hiệu quả.
1.4. Đổi mới phương pháp dạy học
Định hướng đổi mới PPDH đã được nêu trong các Nghị quyết của Đảng và
Luật Giáo dục. Luật Giáo dục, năm 2005 đã chỉ rõ “:''!".%/
R
('%+%B%B1S%1'ST)HS-'%T-UVD3;
)F)T%P;S/U#W!X:'%1S*+,@Y
03!"@%23$%1%QS%')H)%Z(S)[&3S2
%\%-”.
- Đổi mới phương pháp là một quá trình liên tục phát huy, kế thừa những tinh
hoa của giáo dục truyền thống và tiếp thu có chọn lọc những phương pháp hiện đại
trên thế giới.
- Cần khuyến khích sự phong phú đa dạng của các phương pháp cũng như là sự
phong phú đa dạng của các ý tưởng.
12
Khoa Hóa học
- Trọng tâm của việc đổi mới phương pháp dạy học hiện nay là hướng vào
người học
- Cái đích cuối cùng của việc đổi mới phương pháp là nâng cao hiệu quả, các
quá trình dạy học.
- Học là hiểu, ghi nhớ, liên hệ, áp dụng. Người sinh viên, học sinh giỏi là người
sinh viên, học sinh có tư duy tốt chứ không phải người sinh viên, học sinh chỉ biết học
thuộc bài.
- Người giáo viên giỏi không phải là cho sinh viên, học sinh biết nhiều kiến
thức mà là dạy cho sinh viên, học sinh biết cách tư duy, biết cách sử dụng những kiến
thức vào những tình huống mới, vào đời sống thực tế.
- Giáo viên chỉ dạy tốt khi có sự đồng cảm với sinh viên, học sinh.
- Những điều kiện để sinh viên, học sinh học tập có hiệu quả là sức khỏe, vốn
kiến thức, khả năng ghi nhớ, khả năng tư duy sáng tạo, phương pháp học tập, điều kiện
cơ sở vật chất phục vụ cho học tập, có thầy giỏi.
Hiện nay, chúng ta đang thực hiện đổi mới chương trình và SGK phổ thông mà
trọng tâm là đổi mới PPDH. Chỉ có đổi mới căn bản PP dạy và học thì mới có thể tạo
được sự đổi mới thực sự trong giáo dục, mới có thể đào tạo lớp người năng động, sáng
tạo.
1.5. Bài tập hoá
h
ọc
1.5.1. Khái
n
i
ệ
m
Theo nghĩa chung nhất, thuật ngữ “bài tập” (tiếng Anh) là “Exercise”, tiếng
Pháp là “Exercice” và tiếng Nga là “Uprêjnêniê” dùng để chỉ một hoạt động nhằm rèn
luyện thể chất và tinh thần (trí tuệ). Theo từ điển Tiếng Việt, bài tập là bài giao cho HS
làm để vận dụng kiến thức đã học, còn bài toán là vấn đề cần giải quyết bằng phương
pháp khoa học.
Theo các nhà lý luận dạy học Liên Xô (cũ), bài tập bao gồm cả câu hỏi và bài
toán, mà trong khi hoàn thành chúng HS nắm được hay hoàn thiện một tri thức hoặc
một kỹ năng nào đó, bằng cách trả lời vấn đáp, trả lời viết hoặc có kèm theo thực
nghiệm. Hiện nay, ở nước ta, thuật ngữ “bài tập” được dùng theo quan niệm này.
BTHH là một vấn đề không lớn mà trong trường hợp tổng quát được giải quyết
nhờ những suy luận logic, những phép toán và những thí nghiệm trên cơ sở các khái
niệm, định luật, học thuyết và phương pháp hóa học.
13
Khoa Hóa học
1.5.2. Phân loại bài tập hóa học
1.5.2.1. Cơ sở phân loại
Có nhiều cơ sở để phân loại BTHH. Có thể dựa vào các cơ sở sau:
- Dựa vào hình thái hoạt động của học sinh khi giải bài tập: BT lí thuyết và BT
thực nghiệm.
- Dựa vào tính chất của BT: BT định tính và BT định lượng.
- Dựa vào kiểu bài hoặc dạng bài: BT xác định công thức phân tử, tính thành
phần phần trăm, nhận biết, tách chất,
- Dựa vào nội dung: BT nồng độ, điện phân, áp suất, …
- Dựa vào chức năng: BT kiểm tra sự hiểu và nhớ, BT đánh giá các khả năng vẽ
sơ đồ, tìm tài liệu, bài tập rèn luyện tư duy khoa học (phân tích, tổng hợp, quy nạp,
diễn dịch, …).
- Dựa vào khối lượng kiến thức hay mức độ đơn giản, phức tạp của BT: BT cơ
bản, BT tổng hợp.
- Dựa vào hình thức kiểm tra, đánh giá : BT tự luận, BT trắc nghiệm.
Tuy nhiên các cách phân loại trên không có danh giới rõ rệt, có những bài tập
trong đó vừa có chứa nội dung phong phú, vừa có tính chất đặc trưng nổi bật, vừa có
thuật toán riêng. Với những bài như vậy có thể dùng để ôn luyện, củng cố sau khi đã
phân từng dạng nhỏ. Theo tác giả thì sự phân loại BTHH phải dựa vào 3 cơ sở chính
như sau: dựa vào nội dung cụ thể của bài tập đó, dựa trên cơ sở tính đặc thù của vấn đề
cần nghiên cứu và dựa vào mục đích dạy học.
TỔNG QUÁT VỀ BÀI TẬP HÓA HỌC
Ghi chú
- BTHH: Bài tập hóa học - BTĐL : Bài tập định lượng
14
KTĐGHTKT
KN
NCTL
mới
BTĐT BTĐL BTĐT BTĐL
KTĐG
HTKT
KN
NCTL
mới
BTĐG
BTNC
BTHH
Khoa Hóa học
- BTĐG: Bài tập đơn giản - NCTLM : Nghiên cứu tài liệu mới
- BTNC: Bài tập nghiên cứu - HTKTKN: Hoàn thiện kiến thức kĩ năng
- BTĐT: Bài tập định tính - KTĐG : Kiểm tra đánh giá
1.5.2.2. Phân loại chi tiết bài tập hóa học ở trường phổ thông
- Bài tập lí thuyết, định tính bao gồm:
+ Viết công thức electron, công thức cấu tạo, đồng phân, …
+ Viết phương trình phản ứng biểu diễn dãy biến hóa của các chất.
+ Bài tập bằng hình vẽ.
+ Nhận biết hay phân biệt các chất.
+ Tách các chất ra khỏi hỗn hợp.
+ Điều chế một chất.
+ Xác định cấu tạo của một chất dựa vào tính chất của nó.
+ Trình bày tính chất hóa học của một chất.
+ Trình bày các định luật, học thuyết, các khái niệm hóa học cơ bản.
- Bài tập lí thuyết định lượng hay bài tập tính toán:
+ Tính khối lượng phân tử của một chất
+ Tính theo công thức hóa học : tính tỉ lệ khối lượng giữa các nguyên tố, tính
phần trăm khối lượng các nguyên tố trong hợp chất, tính khối lượng nguyên tử của một
nguyên tố, …
+ Tính theo phương trình hóa học.
+ Hoàn thành các phương trình phản ứng hạt nhân, tính chu kỳ bán hủy,…
+ Tính lượng chất tan và lượng dung môi để pha chế một dung dịch.
+ Xác định nguyên tố hóa học.
+ Xác định công thức phân tử của hợp chất.
+ Tính thành phần phần trăm về khối lượng hoặc thể tích của hỗn hợp.
+ Tính tốc độ phản ứng hóa học.
+ Tính độ điện li; hằng số axit, bazơ.
1.5.3. Tác dụng của bài tập hóa học
BTHH là một trong những phương tiện hiệu nghiệm cơ bản nhất để dạy học
sinh tập vận dụng các kiến thức đã học vào thực tế cuộc sống, sản xuất và tập nghiên
cứu khoa học, biến những kiến thức đã tiếp thu được qua bài giảng thành kiến thức của
chính mình. Kiến thức sẽ nhớ lâu khi được vận dụng thường xuyên như M.A.Đanilôp
15
Khoa Hóa học
nhận định “Kiến thức sẽ được nắm vững thực sự, nếu HS có thể vận dụng thành thạo
chúng vào việc hoàn thành những bài tập lý thuyết và thực hành” .
1.5.3.1. Tác dụng trí dục
- BTHH có tác dụng giúp cho học sinh hiểu sâu hơn các kiến thức về khái niệm,
tính chất đã học.
- Ôn tập hệ thống hóa kiến thức một cách tích cực nhất, đào sâu, mở rộng sự
hiểu biết một cách sinh động, phong phú và không làm cho học sinh buồn chán khi
làm BTHH.
- BTHH có tác dụng giúp cho học sinh tư duy logic, tư duy sáng tạo và năng lực
giải quyết vấn đề được nâng cao.
- BTHH góp phần làm củng cố kiến thức đã học một cách thường xuyên và hệ
thống kiến thức một cách có hiệu quả.
- BTHH thúc đẩy thường xuyên sự rèn luyện các kỹ năng, kỹ xảo cần thiết về
hóa học.
- BTHH tạo điều kiện cho học sinh phát triển năng lực tư duy. Khi giải BTHH,
học sinh phải sử dụng các thao tác tư duy như: Phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát
hóa, hệ thống hóa, suy luận
1.5.3.2. Tác dụng đức dục
- Qua việc giải BTHH giúp học sinh rèn luyện được các phẩm chất nhân cách:
tính kiên nhẫn, trung thực, tính khoa học và tính độc lập, sáng tạo khi sử lí các tình
huống bài tập.
- Với việc tự giải các bài tập, còn rèn luyện cho học sinh tinh thần kỹ luật, tính
tự kiềm chế, tính kiên trì dũng cảm khắc phục khó khăn , có tính chính xác khoa học,
kích thích hứng thú bộ môn hóa học nói riêng và học tập nói chung.
1.5.3.3. Tác dụng giáo dục kỹ thuật tổng hợp
- Các BTHH có nội dung về nhũng vấn đề kỹ thuật hóa học, công nghệ hóa học,
sản xuất hóa học, thưc tiễn hóa học, sẽ lôi cuốn học sinh suy nghĩ về hóa học, làm
học sinh ngày càng say mê và yêu thích hóa học.
A#(%6H%M%'!"Z(@/(H%M
“+”%Z/%'!"%B1]J)&"%HT+$“ - !"”^
$%$(#%%)\)7%DS(#%'@%'%,%)@B
16
Khoa Hóa học
T#$%'S)%1Z%Z'(S\)M;%%-1_
`^
1.5.4. Quan hệ giữa bài tập hóa học với việc phát triển năng lực tư duy của học
sinh
Trong học tập hóa học, một trong những hoạt động chủ yếu để phát triển tư duy
cho HS là hoạt động giải bài tập. Vì vậy GV cần phải tạo điều kiện để thông qua hoạt
động này thì NLTD được phát triển, HS sẽ có những phẩm chất tư duy mới, thể hiện ở:
- Năng lực phát hiện vấn đề mới.
- Tìm ra hướng mới.
- Tạo ra kết quả học tập mới.
Để có được những kết quả trên, người GV cần ý thức được mục đích của việc giải
BTHH, không phải chỉ tìm ra đáp số đúng mà còn là phương tiện khá hiệu quả để rèn
luyện tư duy hóa học cho HS. BTHH phong phú đa dạng, để giải được BTHH cần phải
vận dụng nhiều kiến thức cơ bản, sử dụng các thao tác tư duy so sánh, phân tích, tổng hợp,
khái quát hóa, trìu tượng hóa,…Qua đó HS thường xuyên được rèn luyện ý thức tự giác
trong học tập, nâng cao khả năng hiểu biết của bản thân.
Thông qua hoạt động giải bài tập sẽ giúp cho tư duy được rèn luyện và phát
triển thường xuyên, đúng hướng, thấy được giá trị lao động, nâng khả năng hiểu biết
thế giới của HS lên một tầm cao mới, góp phần cho quá trình hình thành nhân cách
toàn diện của HS.
1.5.5. Người học sinh phải làm gì để học giỏi môn hóa học
Theo tài liệu của UNESCO, cho đến những năm 60 chương trình giảng dạy các
môn khoa học vẫn tập trung vào giới thiệu hệ thống khái niệm, định luật học thuyết của
từng môn học. Những năm 70, thế giới gắn việc giảng dạy khoa học với công nghệ và
thực tiễn cuộc sống của toàn xã hội. Từ những năm 80 trở lại đây, nổi bật lên định hướng
là việc giảng dạy khoa học phải đảm bảo cho HS phát triển thành công dân có trách nhiệm
và hành động có hiệu quả. Như vậy mục đích của học tập đã phát triển từ học để hiểu đến
học để hành rồi đến học để thành người, một con người tự chủ, năng động và sáng tạo.
Muốn đạt được điều này, mỗi HS phải tự xác định được mục đích yêu cầu của việc học
tập, từ đó đề ra những biện pháp thích hợp nhằm phát huy năng lực nhận thức của chính
mình.
17
Khoa Hóa học
Muốn học tốt môn hóa học nói riêng và các môn học khác nói chung, mỗi cá
nhân cần phải rèn luyện để đạt được những yêu cầu sau:
- Trước hết: Cần có sự nỗ lực cố gắng của bản thân, tinh thần ý thức học tập tự
giác, tích cực, có ý thức học hỏi để hoàn thiện kiến thức.
- Thứ hai: Phải có bề dày kiến thức hóa học và xắp xếp một cách có hệ thống,
biết vận dụng kiến thức một cách linh hoạt, sáng tạo trong mọi tình huống có vấn đề.
- Thứ ba: Thường xuyên rèn các thao tác tư duy và năng lực độc lập suy nghĩ
thông qua từng bài giảng, rèn luyện năng lực lập luận đúng đắn, phải sử dụng ngôn
ngữ hóa học chính xác rõ ràng.
- Thứ tư: Có năng lực lao động sáng tạo, thì ngay từ đầu phải tập luyện từng “sáng
tạo” nhỏ thông qua các câu hỏi, bài toán và “vấn đề” học tập thực tiễn, chứ không phải chi
bổ sung tri thức mới vào trí nhớ của mình.
- Thứ năm: Phải có hứng thú học tập bộ môn, người HS phải có ý thức được lợi
ích lao động học tập và động cơ hoạt động học tập của mình.
- Thứ sáu: Có năng lực giải quyết vấn đề, nhất là khi có tình huống phức tạp,
học sinh được đặt vào vị chí chủ thể hoạt động nhận thức thông qua hoạt động tự lực,
tự giác, tích cực của bản thân mà chiếm lĩnh kiến thức, phát triển năng lực sáng tạo và
hình thành quan điểm, đạo đức.
1.5.6. Tình hình sử dụng bài toán hóa học có nhiều cách giải để phát triển năng
lực tư duy cho học sinh hiện nay
Qua tìm hiểu, điều tra chúng tôi thấy rằng: Đa số GV đã chú ý đến việc sử dụng
bài tập trong quá trình giảng dạy nói chung tuy nhiên việc sử dụng bài tập trong quá
trình dạy học hóa học còn có những hạn chế phổ biến sau đây:
- Việc xác định mục đích cần đạt cho bài tập nhiều khi chỉ dừng lại ở bản thân
lời giải của bài tập mà chưa có được mục tiêu nhận thức, phát triển tư duy cho HS.
- Chưa chú trọng khuyến khích HS tìm lời giải thông minh, sáng tạo cho bài
toán mà bằng lòng với một cách giải đã biết.
Thực tiễn cho thấy bài tập hóa học không chỉ có tác dụng ôn tập, củng cố kiến
thức đã học mà còn có tác dụng để phát triển kiến thức, phát triển năng lực tư duy và
rèn trí thông minh cho HS. Tuy nhiên, việc sử dụng bài tập hóa học như là một phương
pháp dạy học hiệu nghiệm thì chưa được chú ý đúng mức.
18
Khoa Hóa học
Giáo viên và học sinh đều quan tâm đến kết quả của bài toán nhiều hơn quá
trình giải toán. Tất nhiên, trong quá trình giải các thao tác tư duy được vận dụng, các
kĩ năng suy luận, kĩ năng tính toán, kĩ năng viết và cân bằng phương trình phản ứng
được rèn luyện. Thế nhưng, nếu chú ý rèn tư duy cho HS trong quá trình giải thì việc
giải để đi đến đáp số của các bài toán sẽ đơn giản hơn rất nhiều.
Đối với cách dạy thông thường thì chỉ cần tổ chức cho HS hoạt động tìm ra đáp
số của bài toán. Để phát triển tư duy và rèn trí thông minh cho HS thì làm như thế là
chưa đủ, thông qua hoạt động giải bài toán hoá học luôn khuyến khích HS tìm nhiều
cách giải cho một bài tập, chọn cách giải hay nhất, ngắn gọn nhất.
Khi giải bài toán, cần tổ chức cho mọi đối tượng HS cùng tham gia tranh luận.
Khi nói lên được một ý hay, giải bài toán đúng, với phương pháp hay sẽ tạo ra cho HS
niềm vui, một sự hưng phấn cao độ, kích thích tư duy, nỗ lực suy nghĩ tìm ra cách giải
hay hơn thế nữa.
TIỂU KẾT CHƯƠNG I
Trong chương này chúng tôi đã trình bày cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài bao
gồm:
1. Năng lực nhận thức: Khái niệm, quá trình nhận thức, sự phát triển năng lực
nhận thức.
2. Vấn đề phát triển năng lực tư duy: Định nghĩa, phẩm chất của tư duy, rèn
luyện các thao tác tư duy, những hình thức cơ bản của tư duy, tư duy hóa học và phát
triển tư duy hóa học cho HS.
3. Bài tập hóa học: Khái niệm, ý nghĩa và tác dụng của bài tập hóa học, quan hệ
giữa bài tập hóa học với việc phát triển năng lực tư duy của học sinh.
4. Tình hình sử dụng bài toán hóa học có nhiều cách giải để phát triển năng lực
tư duy cho HS hiện nay.
19
Khoa Hóa học
CHƯƠNG 2
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐƯỢC DÙNG ĐỂ GIẢI BÀI TẬP HÓA HỌC
2.1. Phương pháp bảo toàn khối lượng (BTKL)
Nguyên tắc chung của phương pháp là dựa vào định luật cùng tên : định luật
bảo toàn khối lượng hay định luật Lomonosov-Lavoisier, là một định luật cơ bản trong
lĩnh vực hóa học, được phát biểu như sau: K(2S%.@7D
'J%%(2#8%.@7D-(I%%$K^
Ta có các hệ quả sau :
- Hệ quả 1 : Khi cation kim loại kết hợp với anion phi kim để tạo ra các hợp
chất (như oxit, muối, . . .) thì ta luôn có: m
Hợp chất
= m
Kim loại
+ m
anion
- Hệ quả 2 : Khối lượng dung dịch sau phản ứng bằng tổng khối lượng các chất
ban đầu trừ đi khối lượng kết tủa và lượng chất khí.
- Hệ quả 3 : Khối lượng của các nguyên tố trong một phản ứng được bảo toàn.
2.2. Phương pháp tăng giảm khối lượng
- Mọi sự biến đổi hóa học, (được mô tả bằng phương trình phản ứng) đều có
liên quan đến sự tăng hoặc giảm khối lượng các chất.
- Dựa vào sự tăng hoặc giảm khối lượng khi chuyển 1 mol chất X thành 1 hay
nhiều mol chất Y (có thể bỏ qua các giai đoạn trung gian), ta dễ dàng tính được số mol
của các chất và ngược lại, từ số mol hoặc quan hệ về số mol của các chất mà ta sẽ biết
được sự tăng hay giảm khối lượng của các chất X, Y.
- Mấu chốt của phương pháp là :
+ Xác định đúng mối liên hệ tỉ lệ giữa chất đã biết (chất X) với chất cần xác
định (chất Y) (ở đây có thể không nhất thiết phải viết phương trình phản ứng mà chỉ
cần lập sơ đồ chuyển hóa giữa 2 chất này và dựa vào định luật BTNT để xác định tỉ lệ
giữa chúng).
+ Xem xét khi chuyển từ chất X thành Y (hoặc ngược lại), thì khối lượng tăng
lên hay giảm đi theo tỉ lệ phản ứng đề bài đã cho.
+ Sau cùng, dựa vào quy tắc tam suất, lập phương trình toán học để giải.
2.3. Phương pháp bảo toàn nguyên tố
Nguyên tắc chung của phương pháp là dựa vào định luật bảo toàn nguyên tố :
K'(2%/%S'+%7/)D#(%$K^
20
Khoa Hóa học
Điều này có nghĩa là : ".-7+% TH%+%7a#J%@b
%;3$-(2$/#8" . Điểm mấu chốt của phương pháp là phải
xác định được đúng các hợp phần có chứa nguyên tố X ở trước và sau phản ứng, áp
dụng định luật BTNT với X để rút ra mối quan hệ giữa các hợp phần
→
kết luận
cần thiết.
Ví dụ : Cho sơ đồ bài toán sau :
X
CuO
OCu
Cu
2
3
+ HNO
→
Cu(NO
3
)
2
+ KOH
→
Cu(OH)
2
Áp dụng BTNT với Cu ta có :
Cu(X)Cu(OH)
Σnn
2
=
.
2.4. Phương pháp bảo toàn điện tích
- Định luật bảo toàn điện tích được áp dụng trong các trường hợp nguyên tử,
phân tử và dung dịch trung hoà điện.
- Trong một dung dịch tổng số mol điện tích dương phải bằng tổng số mol điện
tích âm.
2.5. Phương pháp bảo toàn electron
- Nội dung: “Trong phản ứng oxi hóa - khử, số mol electron mà chất khử
nhường bằng số mol electron mà chất oxi hóa nhận”. Sử dụng cho các bài toán có phản
ứng oxi hoá - khử, đặc biệt là các bài toàn có nhiều chất oxi hóa và chất khử.
Chú ý:
- Nếu có nhiều chất oxi hoá và chất khử cùng tham gia thì ta cần tính tổng số
mol electron nhường và tổng số mol electron nhận.
- Có thể áp dụng phương pháp bảo toàn electron cho một phương trình, nhiều
phương trình hay toàn bộ quá trình.
- Xác định chính xác chất nhường electron và nhận electron. Nếu xét cho một
quá trình, chỉ cần xác định trạng thái đầu và trạng thái cuối số oxi hóa của nguyên tố,
bỏ qua trạng thái trung gian số oxi hóa của nguyên tố.
2.6. Phương pháp trung bình
Đây là một trong một số phương pháp hiện đại nhất cho phép giải nhanh chóng
và đơn giản nhiều bài toán hóa học và hỗn hợp các chất rắn, lỏng cũng như khí.
Nguyên tắc : đối với một hỗn hợp chất bất kì, ta có thể dùng một đại lượng
tương đương, thay thế cho cả hỗn hợp, là đại lượng trung bình (ví dụ như khối lượng
21
Khoa Hóa học
mol trung bình, số nguyên tử trung bình, số nhóm chức trung bình, số liên kết pi trung
bình ) được biểu diễn qua biểu thức :
n
i i
i l
n
i
i l
X .n
x
n
=
=
=
∑
∑
(1); với
i
i
X :
n :
Do đó, ta có thể dựa vào giá trị trung bình để làm đơn giản hóa bài toán, thậm
chí có thể trực tiếp đi đến kết luận của bài toán.
- Điểm mấu chốt của phương pháp là phải xác định đúng đại lượng trung bình
liên quan trực tiếp đến việc giải bài toán.
- Những đại lượng trung bình thường được sử dụng trong quá trình giải toán là :
khối lượng mol trung bình, số nguyên tử (C, H, N ) trung bình, số nhóm chức trung
bình, số liên kết pi trung bình )
2.7. Phương pháp quy đổi
:'4+). là một phương pháp biến đổi hóa học nhằm đưa bài toán
ban đầu là một hỗn hợp phức tạp về dạng đơn giản hơn, qua đó làm cho các phép tính
trở nên dễ dàng, thuận tiện.
Phương pháp quy đổi bao gồm các dạng cơ bản sau :
2.7.1. Quy đổi hỗn hợp nhiều chất về hỗn hợp hai hoặc duy nhất một chất
Ở trường hợp này, từ một hỗn hợp ban đầu gồm nhiều chất, ta chuyển thành
hỗn hợp với số chất ít hơn (có thể là 1 hoặc 2 chất) cũng của các nguyên tố đó.
Ví dụ : với hỗn hợp các chất gồm Fe, FeO, Fe
3
O
4
, Fe
2
O
3
ta có thể quy đổi thành
các hỗn hợp gồm 2 chất như (Fe và FeO), (Fe và Fe
3
O
4
), (Fe và Fe
2
O
3
), (FeO
và
Fe
2
O
3
), (FeO và Fe
3
O
4
), (Fe
2
O
3
và Fe
3
O
4
) hoặc chỉ 1 chất là Fe
x
O
y
. Tương tự với (Cu,
Cu
2
S, CuS) ta có thể quy đổi thành (Cu và CuS), (Cu và Cu
2
S) hoặc (CuS và Cu
2
S).
Việc quy đổi phải đảm bảo định luật bảo toàn khối lượng hỗn hợp và bảo toàn
nguyên tố. Do việc quy đổi nên có thể trong một số trường hợp, số mol một chất có thể
nhận giá trị âm để tổng số mol mỗi nguyên tố được bảo toàn ( bảo toàn nguyên tố ) và
kết quả cuối cùng vẫn mang giá trị dương cho dù các giá trị trung gian có thể mang
dấu âm.
2.7.2. Quy đổi một chất phức tạp thành hỗn hợp nhiều chất đơn giản hơn
Ở dạng này, từ một chất phức tạp ban đầu ta có thể chuyển thành hỗn hợp hai
hoặc nhiều chất đơn giản hơn, làm đơn giản hóa bài toán.
22
đại lượng đang xét của chất thứ i trong hỗn hợp
số mol của chất thứ i trong hỗn hợp
Khoa Hóa học
Ví dụ : phản ứng đốt cháy một loại cao su Buna-S nào đó , thay vì viết phương
trình đốt cháy cao su Buna, ta quy đổi Buna-S thành polibutadien và polistiren rồi lần
lượt đốt cháy 2 monome đó.
Một lưu ý quan trọng là nếu đề cho polime dưới dạng trùng hợp thì phải quy đổi
polime đó thành các monome theo công thức cấu tạo ban đầu (trước phản ứng polime
hóa). Còn nếu đề cho polime dưới dạng trùng ngưng thì phải quy đổi polime đó thành
các monome theo dạng công thức sau khi đã polime hóa (dạng công thức còn lại của
mỗi chất trong polime trùng ngưng).
2.7.3. Quy đổi hỗn hợp nhiều chất về các nguyên tử tương ứng
Ở dạng này, khi ta gặp bài toán hỗn hợp nhiều chất, nhưng chỉ gồm 2 (hoặc 3)
nguyên tố, thì ta chuyển hỗn hợp đầu về hỗn hợp chỉ gồm 2 (hoặc 3) chất là các
nguyên tử tương ứng.
Ví dụ : (Fe, FeO, Fe
3
O
4
, Fe
2
O
3
)
→
(Fe,O)
Đây là hướng quy đổi thường dùng vì hay và ngắn hơn các hướng quy đổi khác
và thường dùng trong các phản ứng oxi hóa - khử. Khi dùng phương pháp quy đổi hỗn
hợp về nguyên tử, thì dù hỗn hợp ta muốn quy đổi gồm những chất nào, số oxi hóa là
bao nhiêu thì khi quy đổi phải đảm bảo có mặt đầy đủ các nguyên tố và xem như số
oxi hóa của các nguyên tử (đơn chất) bằng 0.
Trong một số trường hợp, việc quy đổi về nguyên tử đôi khi cũng gây khó
khăn cho học sinh nên không phải lúc nào chúng ta cũng có thể quy đổi về nguyên tử,
nên bạn phải hết sức chú ý và tránh bị rập khuôn một cách máy móc.
2.7.4. Quy đổi tác nhân oxi hóa
Ở dạng này, gặp những bài toán trải qua nhiều giai đoạn oxi hóa khác nhau bởi
nhiều chất oxi hóa khác nhau, ta có thể quy đổi vai trò oxi hóa của chất oxi hóa này
cho chất oxi hóa kia để bài toán trở nên đơn giản hơn. Với việc phải đảm bảo 3 định
luật : bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố và bảo toàn electron. Và lưu ý rằng ở
đây có sự thay đổi tác nhân oxi hóa nên phải có sự thay đổi sản phẩm cho phù hợp
Ví dụ : quá trình oxi hóa hoàn toàn Fe thành Fe
3+
:
Fe
→
+
2
O
Fe
x
O
y
→
+
3
HNO
Fe
3+
(1) (2)
Ta có thể quy đổi 2 tác nhân oxi hóa là O
2
(1) và HNO
3
(2) thành một tác nhân
duy nhất là O
2
.
23
Khoa Hóa học
Fe
→
+
2
O
Fe
2
O
3
Quy đổi tác nhân oxi hóa là một hướng quy đổi rất mới, tuy nó khá cồng kềnh
và phức tạp, nhưng lại kích thích sự sáng tạo của học sinh và trở thành một cách làm
rất độc đáo.
2.8. Phương pháp đường chéo
Phương pháp đường chéo được áp dụng cho bài toán hỗn hợp chứa 2 thành
phần mà yêu cầu của bài toán là xác định tỉ lệ giữa hai thành phần đó (tỉ lệ khối lượng,
tỉ lệ số mol, tỉ lệ thể tích )
Hầu hết các bài toán thường gặp đều ít nhiều có các dữ kiện liên quan đến một
hỗn hợp chất nào đó, có thể là : hỗn hợp kim loại, hỗn hợp khí, hỗn hợp các chất đồng
đẳng, hỗn hợp dung dịch . Phần lớn những bài toán như vậy đều có thể vận dụng
phương pháp đường chéo.
2.9. Phương pháp đại số - ghép ẩn số
Đây là một phương pháp cơ bản dựa trên sự biến đổi toán học để đi đến kết quả
bài toán, bao gồm các bước :
- Viết các phương trình phản ứng.
- Đặt ẩn số cho các đại lượng cần tìm.
- Tính theo phương trình phản ứng và các ẩn số đó để lập ra các phương trình
đại số.
- Giải phương trình đại số hoặc hệ phương trình đại số và biện luận kết quả nếu
cần.
- Một số bài toán cho thiếu dữ kiện nên khi giải bằng phương pháp đại số, số ẩn
nhiều hơn số phương trình và có dạng vô định không giải được. Nếu dùng phương
pháp ghép ẩn ta có thể giải loại bài toán này một cách dễ dàng.
2.10. Phương pháp chọn đại lượng thích hợp
Phương pháp này còn có tên gọi khác là phương pháp tự chọn lượng chất. Có
một số bài toán người ta cho lượng chất dưới dạng giá trị tổng quát hoặc không cho
lượng chất. Trong những trường hợp này tốt nhất ta tự chọn một giá trị như thế nào để
cho việc giải bài toán trở thành đơn giản nhất.
Có một vài cách chọn giá trị tự do:
- Lượng chất tham gia phản ứng là 1mol.
- Khối lượng dung dịch là 100gam.
24
Khoa Hóa học
- Lượng chất tham gia phản ứng theo số liệu của đầu bài.
- Lượng chất ứng với khối lượng mol của nguyên tử, phân tử.
TIỂU KẾT CHƯƠNG 2
Trong chương 2, chúng tôi đã nêu ra 11 phương pháp cơ bản để giải bài toán
hóa học : bảo toàn khối lượng, tăng giảm khối lượng, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn
điện tích, bảo toàn electron, phương pháp trung bình, phương pháp quy đổi, phương
pháp đường chéo, phương pháp đại số - ghép ẩn, phương pháp chọn đại lượng thích
hợp và phương pháp sử dụng phương trình ion thu gọn.
25
