Phân loại và giải các bài toán hóa học vô cơ - phần phi kim theo một phương pháp chung góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học môn hóa học trung học phổ thông

- -
1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC


TRƯƠNG THÀNH CHUNG


PHÂN LOẠI VÀ GIẢI CÁC BÀI TOÁN HÓA HỌC VÔ CƠ -
PHẦN PHI KIM THEO MỘT PHƯƠNG PHÁP CHUNG GÓP
PHẦN NÂNG CAO HIỆU QUẢ DẠY VÀ HỌC MÔN HÓA
HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG


LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM HÓA HỌC

CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC
(BỘ MÔN HÓA HỌC)

Mã số: 60 14 10

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Vũ Ngọc Ban




HÀ NỘI - 2012
- -
v
MỤC LỤC

Trang
Lời cảm ơn
i
Danh mục viết tắt
ii
Danh mục các bảng
iii
Danh mục biểu đồ, đồ thị
iv
Mục lục
v
MỞ ĐẦU
1
Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
5
1.1. Cơ sở lý luận của việc nâng cao chất lượng, hiệu quả quá trình dạy
và học môn Hóa học trung học phổ thông

5
1.1.1. Quá trình dạy học
5
1.1.2. Chất lượng dạy học
5
1.1.3. Một số biện pháp để nâng cao chất lượng dạy học
6
1.2. Bài tập hóa học
7
1.2.1. Ý nghĩa, tác dụng của bài tập hóa học
7

1.2.2. Lựa chọn, phân loại bài tập hóa học
8
1.2.3. Thực trạng việc sử dụng bài toán hóa học ở trường THPT
10
1.3. Phương pháp chung giải các bài toán hóa học trung học phổ thông
11
1.3.1. Các công thức cần thiết khi giải bài toán hóa học
11
1.3.2. Quan hệ giữa số mol của các chất phản ứng
12
1.3.3. Phương pháp chung giải bài toán hóa học trung học phổ thông
14
1.3.4. Kết luận chung
20
Chương 2: LỰA CHỌN, PHÂN LOẠI CÁC BÀI TOÁN HÓA HỌC
VÔ CƠ - PHẦN PHI KIM VÀ GIẢI THEO PHƯƠNG PHÁP
CHUNG GIẢI BÀI TOÁN HÓA HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG


23
2.1. Tổng quan về chương trình hóa học vô cơ - phần phi kim trong
trung học phổ thông

23
2.2. Hệ thống các bài toán hóa học vô cơ - phần phi kim lựa chọn, phân
loại và giải theo phương pháp chung

26
2.2.1. Bài toán về nhóm Halogen
26

2.2.2. Bài toán về nhóm Oxi - Lưu huỳnh.
49
2.2.3. Bài toán về nhóm Nitơ – Photpho
60
- -
vi
2.2.4. Bài toán về nhóm Cacbon – Silic
71
2.3. Sử dụng hệ thống bài toán hóa học theo mức độ nhận thức tư duy trong
quá trình dạy và học phần phi kim - chương trình Hóa học vô cơ THPT

82
2.3.1. Sử dụng bài toán hóa học theo mức độ nhận thức tư duy trong
việc hình thành kiến thức mới

82
2.3.2. Sử dụng bài toán hóa học theo mức độ nhận thức tư duy để vận
dụng củng cố kiến thức, kỹ năng

83
2.3.3. Sử dụng bài toán hóa học theo mức độ nhận thức tư duy nhằm
kiểm tra, đánh giá mức độ vận dụng kiến thức, kỹ năng của học sinh

84
Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
86
3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm
86
3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm
86

3.3. Quá trình tiến hành thực nghiệm sư phạm
86
3.3.1. Đối tượng và địa bàn thực nghiệm
86
3.3.2. Tiến hành thực nghiệm
86
3.3.3. Nội dung và kết quả thực nghiệm
87
KẾT LUẬN
97
TÀI LIỆU THAM KHẢO
98
PHỤ LỤC
101
- -
ii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ
dd Dung dịch
ĐC Đối chứng
đktc Điều kiện tiêu chuẩn
GS Giáo sư
GV Giáo viên
hh Hỗn hợp
HS Học sinh
Nxb Nhà xuất bản
PGS Phó Giáo sư
PTHH Phương trình hóa học

TN Thực nghiệm
TNSP Thực nghiệm sư phạm
THPT Trung học phổ thông
TS Tiến sĩ











- -
iii

DANH MỤC CÁC BẢNG


Trang
Bảng 3.1.Tỉ lệ % học sinh làm đúng bài toán
88
Bảng 3.2.Bảng điểm kiểm tra của học sinh
89
Bảng 3.3.Bảng % học sinh đạt điểm từ X
i
trở xuống
90

Bảng 3.4. Bảng điểm kiểm tra trung bình của học sinh
92
Bảng 3.5.Bảng % HS đạt điểm yếu, kém, trung bình, khá, giỏi
92
Bảng 3.6. Giá trị của các tham số đặc trưng
95

















- -
iv
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ


Trang
Biểu đồ 3.1. So sánh trình độ HS ở 2 lớp TN và ĐC - Đề số 1

93
Biểu đồ 3.2. So sánh trình độ HS ở 2 lớp TN và ĐC - Đề số 2
93
Biểu đồ 3.3. So sánh trình độ HS ở 2 lớp TN và ĐC - Đề số 3
93
Biểu đồ 3.4. So sánh trình độ HS ở 2 lớp TN và ĐC - Đề số 4
94


DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ


Trang
Đồ thị 3.1. Đồ thị biểu diễn đường lũy tích điểm kiểm tra bài số 1
90
Đồ thị 3.2. Đồ thị biểu diễn đường lũy tích điểm kiểm tra bài số 2
91
Đồ thị 3.3. Đồ thị biểu diễn đường lũy tích điểm kiểm tra bài số 3
91
Đồ thị 3.4. Đồ thị biểu diễn đường lũy tích điểm kiểm tra bài số 4
91

- -
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong dạy học hóa học, một trong những hoạt động chủ yếu để phát
triển tư duy cho học sinh là việc sử dụng các bài tập hóa học (gồm bài tập
định tính và bài tập định lượng). Việc sử dụng các bài toán hóa học, vừa góp
phần củng cố, khắc sâu kiến thức cho học sinh, vừa rèn luyện, phát triển năng
lực nhận thức tư duy cho học sinh.
Trong quá trình dạy học, người giáo viên luôn quan tâm tìm tòi, lựa
chọn các câu hỏi, bài toán phù hợp cũng như các cách giải hiệu quả nhất để
phục vụ cho các giờ lên lớp, các giờ luyện tập hoặc kiểm tra, đánh giá học
sinh nhằm nâng cao hiệu quả, chất lượng giảng dạy. Còn đối với học sinh, các
em cũng luôn mong muốn có được những câu hỏi, những bài toán tốt, có
những cách giải dễ dàng, thuận tiện để nâng cao hiệu quả học tập.
Tuy nhiên, hiện nay trong các tài liệu tham khảo hóa học, số lượng bài
tập hóa học quá lớn và đa dạng, phương pháp giải các bài toán hóa học đưa ra
lại nhiều nên học sinh và ngay cả một số giáo viên cũng cảm thấy lúng túng
trong việc lựa chọn và giải các bài toán hóa học.
Để góp phần tháo gỡ khó khăn trên, chúng tôi chọn đề tài “Phân loại và
giải các bài toán hóa học vô cơ - phần phi kim theo một phương pháp
chung góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học môn hóa học trung học
phổ thông”
2. Lịch sử nghiên cứu
Như đã trình bày ở trên, cho đến nay nhiều tác giả khác nhau đã đưa ra
nhiều phương pháp giải các bài toán hóa học, đặc biệt là các phương pháp giải
nhanh các bài toán hóa học trắc nghiệm. [1, 2, 3, 7, 14, 15, 17, 18 ]

Trong tài liệu "Phương pháp chung giải các bài toán hóa học trung học
phổ thông" [4], tác giả đã hệ thống và đưa ra một phương pháp chung giải các
bài toán hóa học đơn giản và dễ sử dụng đối với học sinh. Việc áp dụng
phương pháp chung nêu trên để giải các bài toán Hóa vô cơ Lớp 12 và bài
- -
2
toán xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ đã được trình bày ở hai luận
văn thạc sĩ sư phạm hóa học trường Đại học Giáo dục - Đại học Quốc Gia Hà
Nội [6, 24].
Trong luận văn này, chúng tôi tiếp tục áp dụng phương pháp chung giải
các bài toán hóa học THPT để giải các bài toán hóa học vô cơ - phần phi kim
góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học môn Hóa học THPT.
3. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
3.1. Mục tiêu
Lựa chọn, phân loại các bài toán hóa học vô cơ - phần phi kim và giải
chúng theo một phương pháp chung nhằm nâng cao hiệu quả dạy và học môn
hóa học trung học phổ thông.
3.2. Nhiệm vụ
- Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc nâng cao chất lượng dạy và học môn
hóa học THPT ; Ý nghĩa, tác dụng của bài tập hóa học trong quá trình dạy và
học môn hóa học ; Cơ sở lựa chọn, phân loại các bài tập hóa học ; Thực trạng
của việc sử dụng các bài toán hóa học của giáo viên và học sinh THPT.
- Nghiên cứu phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT và
vận dụng để giải các bài toán hóa học vô cơ - phần phi kim đã lựa chọn và
phân loại.
- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả và tính khả thi của đề tài.
4. Phạm vi nghiên cứu
Các bài toán hóa học vô cơ - phần phi kim trong chương trình trung học
phổ thông.
5. Khách thể và đối tượng nghiên cứu

- Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy và học môn Hóa học ở trường
THPT.
- Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống bài tập hóa học vô cơ - phần phi kim
trong chương trình THPT.

- -
3
6. Câu hỏi nghiên cứu
- Cơ sở để lựa chọn và phân loại các bài toán hóa học là gì ?
- Phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT là phương pháp nào?
7. Giả thuyết nghiên cứu
Nếu lựa chọn và phân loại tốt các bài toán hóa học vô cơ - phần phi kim
và sử dụng tốt phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT để giải các
bài toán đó sẽ có được một hệ thống các bài toán, là tài liệu hữu ích cho giáo
viên và học sinh tham khảo, sử dụng góp phần nâng cao hiệu quả, chất lượng
dạy và học môn Hóa học ở trường trung học phổ thông.
8. Phương pháp nghiên cứu
Chúng tôi sử dụng phối hợp các phương pháp sau:
- Phương pháp nghiên cứu lý luận:
+ Nghiên cứu các tài liệu lý luận liên quan đến đề tài đang xét.
+ Nghiên cứu sách giáo khoa phổ thông và các tài liệu tham khảo về
phần phi kim trong chương trình hóa học ở THPT.
- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn:
+ Điều tra tình hình sử dụng bài toán hóa học và phương pháp giải
chúng trong dạy học hóa học.
+ Trao đổi kinh nghiệm với giáo viên và chuyên gia về phương pháp
giải các bài toán hóa học trong dạy học hóa học.
+ Thực nghiệm sư phạm và xử lý kết quả thực nghiệm bằng phương
pháp thống kê toán học và khoa học ứng dụng sư phạm.
9. Đóng góp mới của đề tài

Đã lựa chọn và phân loại được hệ thống các bài toán hóa học vô cơ -
phần phi kim theo bốn mức độ tư duy từ thấp đến cao: Biết - Hiểu - Vận dụng
- Vận dụng Sáng tạo và giải các bài toán đó theo phương pháp chung giải các
bài toán hóa học THPT. Đây là một tài liệu tham khảo tốt cho giáo viên và
học sinh trong quá trình dạy và học, góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học
môn Hóa học ở THPT.
- -
4
10. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội
dung chính của luận văn được trình bày trong 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài.
Chương 2: Lựa chọn, phân loại các bài toán hóa học vô cơ - phần phi kim
và giải theo phương pháp chung giải bài toán hóa học trung học phổ thông
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.

- -
5
CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Cơ sở lý luận của việc nâng cao chất lượng, hiệu quả quá trình dạy
và học môn Hóa học trung học phổ thông
1.1.1. Quá trình dạy học
Quá trình dạy học là quá trình tương tác giữa thày và trò, là quá trình
nhận thức của học sinh do giáo viên tổ chức, điều khiển nhằm chiếm lĩnh nội
dung học vấn phổ thông.
Nói cách khác, dạy học là quá trình nhận thức của học sinh dưới vai trò
chủ đạo của giáo viên nhằm thực hiện mục đích và nhiệm vụ của dạy học.
1.1.2. Chất lượng dạy học
1.1.2.1. Chất lượng giáo dục
Chất lượng là những đặc tính khách quan của con người, sự vật, sự việc
được biểu hiện ra bên ngoài thông qua các thuộc tính. Chất lượng liên kết các
thuộc tính của con người, sự vật, sự việc lại thành một tổng thể, bao quát toàn
bộ con người, sự vật và không thể tách rời con người và sự vật đó.
Trong giáo dục, chất lượng giáo dục không phải được biểu hiện qua việc
người học đọc được bao nhiêu quyển sách, học được bao nhiêu kiến thức, làm

được bao nhiêu bài tập, mà điều quan trọng nhất là thông qua quá trình giáo
dục đó, người học thay đổi được những gì về mặt nhận thức, về động cơ học
tập, thái độ và hành vi học tập; về nhân sinh quan, thế giới quan và lý tưởng
sống và từ đó phát triển nhân cách bản thân mình như thế nào. Như vậy, chất
lượng giáo dục sẽ được biểu hiện tập trung nhất ở nhân cách của người học -
người được đào tạo, được giáo dục.
1.1.2.2. Chất lượng dạy học
Chất lượng dạy học là một bộ phận hợp thành quan trọng nhất của chất
lượng giáo dục. Chất lượng dạy học được hiểu là chất lượng giảng dạy của
người dạy và chất lượng học tập của người học xét cả về mặt định lượng và
định tính so với các mục tiêu của môn học.
- -
6
Chất lượng dạy học được đánh giá thông qua giờ học hoặc thông qua
một quá trình dạy học và chủ yếu được căn cứ vào kết quả giảng dạy học tập
của giờ học hay quá trình học đó cả về mặt định lượng (khối lượng tri thức
mà người học tiếp thu được) và cả về mặt định tính (mức độ sâu sắc, vững
vàng của những trí thức mà người học lĩnh hội được).
Trong hai yếu tố là chất lượng giảng dạy của người dạy và chất lượng
học tập của người học thì chất lượng dạy học được biểu hiện tập trung nhất ở
chất lượng học tập của người học. Người học là người quyết định chính đến
chất lượng dạy học. Muốn nâng cao chất lượng dạy học thì đồng nghĩa với
việc phải nâng cao chất lượng học tập của người học.
Lý luận dạy học hiện đại đã chỉ ra rằng: Người học trong quá trình đào
tạo không chỉ là đối tượng của hoạt động dạy mà còn là chủ thể của hoạt động
lĩnh hội tri thức, kỹ năng, kỹ xảo. Trong các hình thức tổ chức học thì việc tự
học có một vai trò quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng dạy học. Tự
học của người học là khâu quan trọng không thể tách rời quá trình đào tạo ở
nhà trường. Bồi dưỡng cho người học phương pháp luận khoa học, phương
pháp nghiên cứu và phương pháp tự học sẽ giúp người học phát triển những

phẩm chất và năng lực hoạt động trí tuệ sáng tạo, chính là dạy phương pháp
nhận thức để tìm ra trí thức. Như vậy, năng lực tự học của người học vừa là yêu
cầu vừa là điều kiện cho chất lượng đào tạo, chất lượng dạy học. Tổ chức được
hoạt động tự học một cách khoa học, hợp lý và đạt hiệu quả cao là góp phần thiết
thực vào việc nâng cao chất lượng dạy học. Đây không chỉ là trách nhiệm của
người dạy mà quan trọng hơn là ý thức học tập của bản thân người học.
1.1.3. Một số biện pháp để nâng cao chất lượng dạy học
Chất lượng, hiệu quả của quá trình dạy và học phụ thuộc vào nhiều yếu
tố như nội dung và chương trình môn học ; hệ thống sách giáo khoa ; đổi mới
phương pháp dạy học ; điều kiện cơ sở vật chất phục vụ cho quá trình dạy và
học, Trong bản luận văn này, chúng tôi chỉ đề cập đến việc sử dụng bài
toán hóa học, trong đó, chú trọng vào việc lựa chọn, phân loại và phương
- -
7
pháp giải bài toán hóa học, để góp phần nâng cao chất lượng dạy và học môn
Hóa học THPT.
1.2. Bài tập hóa học
1.2.1. Ý nghĩa, tác dụng của bài tập hóa học
Bài tập hóa học là một hệ thống các câu hỏi và bài toán về hóa học nhằm
đạt được một hay nhiều những mục tiêu kiến thức cần đánh giá đối với học
sinh. Việc dạy học không thể thiếu bài tập. Sử dụng bài tập trong dạy học là
một biện pháp quan trọng để nâng cao chất lượng dạy học.
Bài tập hóa học có ý nghĩa, tác dụng về nhiều mặt.
- Ý nghĩa trí dục:
+ Làm chính xác hóa các khái niệm hóa học; củng cố, đào sâu và mở
rộng kiến thức một cách sinh động, phong phú, hấp dẫn. Chỉ khi vận dụng
được các kiến thức vào việc giải bài tập, học sinh mới nắm được kiến thức
một cách sâu sắc.
+ Ôn tập, hệ thống hóa kiến thức một cách tích cực nhất. Rèn luyện các
kĩ năng hóa học như cân bằng phương trình phản ứng, tính toán theo công

thức hóa học và phương trình hóa học, Nếu là bài tập thực nghiệm sẽ rèn kĩ
năng thực hành, góp phần vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh.
+ Rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn đời sống, lao
động sản xuất và bảo vệ môi trường; rèn luyện kĩ năng sử dụng ngôn ngữ hóa
học và các thao tác tư duy.
- Ý nghĩa phát triển:
Phát triển ở học sinh các năng lực tư duy logic, biện chứng, khái quát,
độc lập, thông minh và sáng tạo.
- Ý nghĩa giáo dục:
Rèn luyện đức tính chính xác, kiên nhẫn, trung thực và lòng say mê
khoa học Hóa học. Bài tập thực nghiệm còn có tác dụng rèn luyện văn hóa lao
động (lao động có tổ chức, có kế hoạch, gọn gàng, ngăn nắp, sạch sẽ nơi làm
việc).
- -
8
1.2.2. Lựa chọn, phân loại bài tập hóa học
Hiện nay, trong các sách tham khảo hóa học, số lượng câu hỏi và bài
toán hóa học rất phong phú và đa dạng. Để phục vụ tốt cho việc dạy và học
hóa học, chúng tôi lựa chọn các bài tập hóa học dựa vào những tiêu chí sau:
- Bám sát nội dung chương trình, mục tiêu của môn học, bám sát nội
dung sách giáo khoa hóa học THPT.
- Có nội dung phong phú, đậm bản chất hóa học và có tính thực tế, tránh sự
nặng nề lắt léo về mặt toán học. Bên cạnh những bài tập cơ bản, cần có những
bài tập tổng hợp, sâu sắc phát triển trí thông minh sáng tạo, khơi dậy hứng thú
học tập của học sinh. Bên cạnh những bài tập có hướng dẫn giải cần phải có
những bài tập tự luyện, giúp học sinh tự học, phát huy tính chủ động sáng tạo
của học sinh. Bên cạnh những bài tập tự luận là những bài tập trắc nghiệm,
Sau khi đã lựa chọn được các bài tập thì việc phân loại chúng có ý nghĩa
quan trọng. Có nhiều cách phân loại bài tập tùy thuộc vào cơ sở phân loại. Có
thể dựa vào các cơ sở sau đây:

- Dựa vào hình thái hoạt động của học sinh khi giải bài tập có thể chia
thành: bài tập lý thuyết và bài tập thực nghiệm.
- Dựa vào tính chất của bài tập có thể chia thành: bài tập định tính và bài
tập định lượng.
- Dựa vào nội dung có thể chia thành: bài tập nồng độ, bài tập điện phân,
áp suất,
- Dựa vào kiểu bài hoặc dạng bài có thể chia thành: bài tập xác định
công thức phân tử của chất ; tính thành phần phần trăm của hỗn hợp ; nhận
biết ; tách chất ra khỏi hỗn hợp ; điều chế,
- Dựa vào khối lượng kiến thức hay mức độ đơn giản, phức tạp, có thể
chia thành: bài tập cơ bản và bài tập tổng hợp.
- Dựa vào chức năng có thể chia thành: bài tập kiểm tra sự hiểu và nhớ ;
bài tập đánh giá khả năng: vẽ sơ đồ, tìm tài liệu, tổng kết, ; bài tập rèn
luyện tư duy khoa học (phân tích, tổng hợp, quy nạp, diễn dịch, ).
- -
9
Trong phạm vi đề tài này, chúng tôi sử dụng cách phân loại bài tập theo
mức độ nhận thức tư duy của học sinh.
Thang cấp độ nhận thức tư duy đã được nhiều tác giả nghiên cứu, thí dụ
trên thế giới có Bloom, Lorin Anderson , ở Việt Nam, có GS Nguyễn Ngọc
Quang, Quan điểm của các nhà khoa học trên đã được trình bày cụ thể
trong các tài liệu và trong nhiều luận văn thạc sĩ sư phạm hóa học trước đây.
Sau khi nghiên cứu các quan điểm trên, nhận thấy có nhiều điểm tương đồng
và phù hợp với Việt Nam, Bộ Giáo Dục và Đào Tạo Việt Nam đã chỉ đạo dạy
học bám sát theo chuẩn kiến thức, kỹ năng theo các cấp độ: Nhận biết -
Thông hiểu - Vận dụng (mức cơ bản) - Vận dụng sáng tạo (mức nâng cao).
Trong phạm vi đề tài này, chúng tôi áp dụng căn cứ phân loại trên để phân
loại và xây dựng hệ thống các bài toán hóa học vô cơ - phần phi kim THPT.
■ Các bài tập dạng biết:
Các bài tập ở dạng biết chỉ yêu cầu về năng lực nhận thức của học sinh

là nhớ lại và nhắc lại những kiến thức đã học một cách máy móc. Tư duy của
học sinh ở mức độ biết là tư duy cụ thể và kỹ năng tương ứng chỉ là kỹ năng
bắt chước theo mẫu.
■ Các bài tập dạng hiểu:
Các bài tập ở dạng hiểu yêu cầu học sinh có năng lực nhận thức là tái
hiện kiến thức, diễn giải kiến thức, mô tả kiến thức. Ở mức độ này, học sinh
phải có tư duy logic, tương ứng với kỹ năng phát huy sáng kiến (làm không
còn bắt chước máy móc).
■ Các bài tập dạng vận dụng:
Ở các bài tập vận dụng, yêu cầu học sinh cần phải có là khả năng vận
dụng kiến thức để xử lý tình huống khoa học cụ thể hay tình huống mới, tình
huống trong đời sống thực tiễn. Ở đây, tư duy học sinh đã được nâng lên một
trình độ cao hơn đó là tư duy hệ thống (suy luận tương tự, tổng hợp, so sánh,
khái quát hóa). Kỹ năng tương ứng mà học sinh cần đáp ứng là kỹ năng đổi
mới (không bị lệ thuộc vào mẫu, có sự đổi mới, hoàn thành kỹ năng nhịp
nhàng không phải hướng dẫn).
- -
10
■ Các bài tập dạng vận dụng sáng tạo:
Dạng vận dụng được nâng lên ở trình độ cao hơn đó là vận dụng sáng
tạo. Ở trình độ này, học sinh có năng lực nhận thức là phân tích, tổng hợp,
đánh giá và phải có tư duy trừu tượng (suy luận các vấn đề một cách sáng tạo,
ngoài các khuôn khổ quy định). Kỹ năng tương ứng là kỹ năng có sáng tạo,
đạt tới trình độ cao; sáng tạo ra một quy trình hoàn toàn mới, nguyên lý mới,
tiếp cận mới, tách ra khỏi mẫu ban đầu.
Do nội dung của những bài toán vận dụng sáng tạo có mức độ khó cao
nên không phải nội dung kiến thức nào, bài nào cũng xây dựng được mà phải
là sự phối hợp, liên hệ kiến thức của nhiều bài trong một chương hoặc liên hệ
giữa nội dung của nhiều chương với nhau.
1.2.3. Thực trạng việc sử dụng bài toán hóa học ở trường THPT

Để đánh giá thực trạng việc sử dụng bài toán hóa học ở trường phổ
thông, chúng tôi đã tiến hành thực nghiệm điều tra thực tế qua bảng câu hỏi
điều tra dành cho giáo viên và học sinh [Phụ lục 1, 2].
Tại trường THPT Marie Curie thành phố Hải Phòng, sau khi tham khảo
ý kiến của 9 giáo viên trong tổ Hóa học và điều tra 580 học sinh tại trường,
kết hợp với kết quả trong nhóm được điều tra ở một số trường khác trong
thành phố, chúng tôi có nhận xét:
- 100% các giáo viên đều thống nhất việc sử dụng bài toán hóa học trong
việc nâng cao hiệu quả dạy học là rất cần thiết.
- Hầu hết các giáo viên (> 90%) không hướng dẫn học sinh giải các bài
toán hóa học theo phương pháp chung mà theo các phương pháp khác nhau
theo từng dạng bài.
- 100% các giáo viên đều sử dụng các định luật bảo toàn hóa học và một số
phương pháp khác đã nêu để hướng dẫn học sinh giải nhanh các bài toán hóa học.
- Với học sinh, hầu hết các em (> 90% HS) cho rằng việc giải các bài
toán hóa học là khó khăn. Các em giải thích với nhiều lí do, trong đó có một
nguyên nhân là do các Thầy, Cô đưa ra nhiều cách giải khác, tùy theo mỗi
dạng bài nên các em không nắm được bản chất, thường lúng túng, không linh
hoạt trong giải bài toán hóa học.
- -
11
Như vậy, kết quả điều tra, cho thấy, vẫn còn nhiều khó khăn trong
phương pháp giải bài toán hóa học ở trường trung học phổ thông. Điều đó đã
thúc đẩy chúng tôi có thêm hứng thú để tiếp tục nghiên cứu đề tài này, mong
góp phần nhỏ bé vào việc cải thiện và nâng cao chất lượng dạy học hóa học ở
trường THPT.
1.3. Phương pháp chung giải các bài toán hóa học trung học phổ thông
Để giải các bài toán hóa học, trước hết cần phân tích nội dung của bài
toán và biểu thị nội dung đó bằng các PTHH. Khi đã viết và cân bằng được
các PTHH, dễ dàng thiết lập được quan hệ giữa số mol của các chất đã

tham gia hay hình thành sau phản ứng, nhờ đó, tính được số mol của "các
chất cần tính toán" khi biết số mol của "các chất có số liệu cho trước". Tuy
nhiên, trong bài toán hóa học, các số liệu cho trước thường không phải là số
mol của các chất mà là khối lượng, thể tích, nồng độ, của các chất và mục
đích của bài toán hóa học cũng không phải là xác định số mol của "các chất
cần tính toán" mà là xác định khối lượng, thể tích, nồng độ, của các chất
đó. Như vậy, để giải các bài toán hóa học, ngoài quan hệ giữa số mol của các
chất phản ứng, còn cần phải dựa vào một số công thức chuyển đổi khối lượng
(m), thể tích (V), nồng độ, (C
M
, C%) của chất ra số mol chất và ngược lại.
1.3.1. Các công thức cần thiết khi giải bài toán hóa học
STT
Công thức
Số mol chất
1
m = M

n
m
n =
M

2
V
0
= 22,4

n
0

V
n =
22,4

3
ct
M
dd
n
C =
V

n = C
M
. V
dd
4
ct
dd
ct
m
C% = . 100%
m
m
= . 100%
V.d

ct dd
ct
ct

1 C%
n = . m .
M 100%
1 C%
= . V.d .
M 100%

- -
12
Dựa vào các công thức ở bảng trên có thể rút ra biểu thức tính một đại
lượng nào đó mà bài toán đòi hỏi. Điều quan trọng là dựa vào các công thức
đó có thể tính được số mol chất khi biết khối lượng, thể tích, nồng độ của chất
và ngược lại.
1.3.2. Quan hệ giữa số mol của các chất phản ứng
Thí dụ 1:
Xét phản ứng: aA + bB

cC + dD
Số mol của các chất đã tham gia hay hình thành sau phản ứng kí hiệu lần lượt
là n
A
, n
B
, n
C
, n
D
. Các giá trị này phải tỉ lệ với các hệ số a, b, c, d tương ứng,
nghĩa là:
C

A B D
n
n
nn
= = =
a b c d

Dựa vào hệ thức này có thể xác định số mol của một chất bất kì khi biết số
mol của các chất khác đã tham gia hay hình thành sau phản ứng:
B D B D
A C A C
a a a b b b
n = n = n = n ; n = n = n = n ;
b c d a c d

Thí dụ 2:
Xét một dãy biến hóa sau:
2A + 5B

C + 3D (1)
3C + E

2G + 4H (2)
2H + 3I

5K + 3M (3)
Giả thiết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn. Hãy thiết lập quan hệ giữa
n
K
và n

A
, giữa n
B
và n
M
?
Giải:
Để thiết lập mối quan hệ giữa n
K
và n
A
ta xuất phát từ chất K và xét
quan hệ giữa K và A bắc cầu qua các chất trung gian H và C. Cụ thể, theo các
phản ứng (3), (2), (1), ta có:

K H H
C C A
5 4 1
n = n ; n = n ; n = n
2 3 2



K
AA
5 4 1 5
n = . . n = n
2 3 2 3

- -

13
Tương tự, để thiết lập quan hệ giữa n
B
và n
M
ta xuất phát từ chất B và cũng
xét quan hệ giữa B và M bắc cầu qua các chất trung gian C và H. Ta có:
B C C H H M
32
n = 5n ; n = n ; n = n
43



B M M
3 2 5
n = 5 . . n = n
4 3 2

Thí dụ 3:
Cho hỗn hợp 3 kim loại Na, Al, Fe hòa tan hoàn toàn trong dung dịch
H
2
SO
4
loãng thu được một chất khí và dung dịch D. Thêm dung dịch NaOH
vào dung dịch D cho tới dư. Lọc lấy kết tủa, đem nung ngoài không khí đến
khối lượng không đổi, thu được một chất rắn.
Thiết lập quan hệ giữa khối lượng hỗn hợp, số mol chất khí và số mol
chất rắn với số mol của các kim loại trong hỗn hợp đầu.

Giải:
Theo đề bài, ta có các PTHH:
2Na + H
2
SO
4


Na
2
SO
4
+ H
2
(1)
2Al + 3H
2
SO
4


Al
2
(SO
4
)
3
+ 3H
2
(2)

Fe + H
2
SO
4


FeSO
4
+ H
2
(3)
Al
2
(SO
4
)
3
+ 6NaOH

2Al(OH)
3
+ 3Na
2
SO
4
(4)
Al(OH)
3
+ NaOH


NaAlO
2
+ 2H
2
O (5)
FeSO
4
+ 2NaOH

Fe(OH)
2
+ Na
2
SO
4
(6)
4Fe(OH)
2
+ O
2
+ 2H
2
O

4Fe(OH)
3
(7)
2Fe(OH)
3


Fe
2
O
3
+ 3H
2
O (8)
Chất khí sinh ra là H
2
, chất rắn thu được là Fe
2
O
3
.
Đặt số mol của Na, Al, Fe trong hỗn hợp đầu lần lượt là x, y, z. Ta có:
m
hh
= 23x + 27y + 56z (a)
Theo (1), (2), (3):
2
H
13
n = x + y + z
22
(b)
Theo (8), (7), (6), (3):
23
Fe O
1

n = z
2
(c)
Các phương trình (a), (b), (c) biểu thị các quan hệ cần tìm.
- -
14
Như vậy, có thể thấy rằng, khi đã viết và cân bằng được các phương
trình hóa học thì dễ dàng thiết lập được quan hệ giữa số mol của các chất
phản ứng. Dựa vào các quan hệ này và các công thức đã nêu ở phần 1.3.1, có
thể giải quyết được các bài toán hóa học. Điều này sẽ được trình bày rõ ràng
và chi tiết ở phần tiếp theo.
1.3.3. Phương pháp chung giải bài toán hóa học trung học phổ thông
Qua các thí dụ nêu trên, ta thấy các bài toán hóa học có thể chia làm 2 loại:
1) Các bài toán liên quan đến phản ứng của một chất qua một giai đoạn
hay một dãy biến hóa (như thí dụ 1, thí dụ 2 ở trên).
2) Các bài toán liên quan đến phản ứng của một hỗn hợp chất (như thí
dụ 3 ở trên).
Các bài toán liên quan đến phản ứng của một hỗn hợp chất được gọi là
các bài toán hỗn hợp còn các bài toán liên quan đến phản ứng của một chất
được gọi là các bài toán "không hỗn hợp".
■ Loại bài toán "không hỗn hợp"
Phương pháp giải các bài toán loại này là lập biểu thức tính đại
lượng mà bài toán đòi hỏi rồi dựa vào quan hệ giữa số mol của "chất cần
tính toán" với số mol của "chất có số liệu cho trước" trong phương trình
hóa học và dựa vào các công thức để giải.
Thí dụ 1:
Cho m gam Fe phản ứng vừa đủ với 3,36 lít khí Cl
2
(đktc). Tính m ?
Giải:

2Fe + 3Cl
2


2FeCl
3

Ta có: m
Fe
= 56.n
Fe

Số mol của "chất cần tính toán" (n
Fe
) có thể dựa vào số mol của "chất có số
liệu cho trước" (
2
Cl
n
).

2
Fe Fe
Cl
22
33
3,36
n = n = . = 0,1 m = 56 . 0,1 = 5,6 gam
22,4


.

- -
15
Thí dụ 2:
Hòa tan 2,4 gam Mg bằng một lượng vừa đủ dung dịch HCl thì được dung
dịch X. Cho NaOH dư vào dung dịch X thấy tạo ra kết tủa Y. Lọc lấy kết tủa
Y, đem nung trong không khí tới khối lượng không đổi thì thu được m gam
chất rắn Z. Tính giá trị của m.
Giải:
Mg + 2HCl

MgCl
2
+ H
2

(1)
MgCl
2
+ 2NaOH

Mg(OH)
2

+ 2NaCl (2)
Mg(OH)
2

t

o

MgO + H
2
O (3)
Từ (1), (2), (3)


MgO Mg
2,4
n = n = = 0,1
24
MgO
m = 40 . 0,1 = 4 gam
.
■ Loại bài toán hỗn hợp.
Phương pháp giải bài toán hỗn hợp là đặt ẩn số, lập phương trình
và giải phương trình để suy ra các đòi hỏi của bài toán.
- Ẩn số thường đặt là số mol của các chất trong hỗn hợp.
- Các phương trình được thiết lập bằng cách biểu thị mối quan hệ
giữa các số liệu cho trong bài (sau khi đã đổi ra số mol chất, nếu có thể
được) với các ẩn số.
- Giải các phương trình sẽ xác định được các ẩn số, rồi dựa vào đó suy
ra các đòi hỏi khác nhau của bài toán.
Thí dụ 4:
Hòa tan 10,4 gam hỗn hợp X gồm Mg, Fe trong dung dịch HCl dư thấy thoát
ra 6,72 lít khí (đktc). Tính phần trăm khối lượng mỗi chất trong X?
Giải:
Mg + 2HCl


MgCl
2
+ H
2
(1)
Fe + 2HCl

FeCl
2
+ H
2
(2)
Đặt: n
Mg
= x ; n
Fe
= y. Ta có:
m
hh
= 24x + 56y = 10,4 (a)
2
H
6,72
n = x + y = = 0,03
22,4
(b)
- -
16
Giải hệ gồm (a) và (b) thu được: x = 0,02 ; y = 0,01
Mg

m = 24 . 0,2 = 4,8 gam %Mg = 46,15%

Fe
m = 56 . 0,1 = 5,6 gam %Fe = 53,85%
.
Chú ý: - Nhiều bài toán hỗn hợp có số phương trình lập được ít hơn
số ẩn số. Trong trường hợp này, để giải hệ các phương trình vô định có 2
phương pháp chính, đó là:
● Giải kết hợp với biện luận, dựa vào điều kiện của các ẩn số.
Thí dụ, nếu ẩn số là số mol của các chất thì chúng phải luôn luôn dương,
ẩn số là số nguyên tử cacbon (n) trong các chất hữu cơ thì n phải là số nguyên
dương. Với hiđrocacbon là chất khí thì n

4 , với ancol chưa no thì n

3,
Dựa vào các điều kiện như vậy có thể giải được hệ phương trình vô định và
giải được bài toán.
● Giải dựa vào việc tính khối lượng mol trung bình của hỗn hợp.
Thí dụ, với hỗn hợp gồm 2 chất 1 và 2, có
hh 1 1 2 2
hh
12
hh
m
M n + M n
M = =
n n + n

Tính

hh
M
và giải bất đẳng thức M
1
<
hh
M
< M
2
sẽ giải được hệ phương
trình vô định. Phương pháp này thường được áp dụng với các bài toán mà
khối lượng hỗn hợp đã biết và số mol hỗn hợp đã biết hoặc có thể tính toán,
đặc biệt là với các bài toán hỗn hợp các chất liên tiếp nhau trong dãy đồng
đẳng, hỗn hợp muối của các kim loại liên tiếp nhau trong một nhóm của bảng
tuần hoàn các nguyên tố hóa học,
- Với các bài toán hỗn hợp cùng loại, có các phản ứng xảy ra tương tự
nhau, hiệu suất như nhau thì có thay thế hỗn hợp bằng một chất có công
thức phân tử trung bình (CTPTTB) để giải.
Thí dụ 5:
Hòa tan 28,4 gam hỗn hợp hai muối cacbonat của hai kim loại thuộc nhóm
IIA bằng dung dịch HCl dư thu được 6,72 lít khí (đktc).
1) Xác định hai kim loại, biết chúng thuộc hai chu kì liên tiếp nhau trong bảng
tuần hoàn.
- -
17
2) Tính phần trăm khối lượng của mỗi muối trong hỗn hợp đầu.
Giải:
1) Gọi hai muối là ACO
3
và BCO

3
, số mol tương ứng là x và y. Giả thiết, khối
lượng mol của A nhỏ hơn B (A < B).
ACO
3
+ 2HCl

ACl
2
+ CO
2
+ H
2
O (1)
BCO
3
+ 2HCl

BCl
2
+ CO
2
+ H
2
O (2)
Ta có thệ 2 phương trình, 4 ẩn số:
m
hỗn hợp
= (A + 6).x + (B + 60).y = 28,4 (a)
2

CO
n = x + y = 0,3
(b)
Cách 1: Từ (a), (b), suy ra: Ax + By = 10,4
Thay x = 0,3 - y thu được:
10,4 - 0,3A
y =
B - A

với điều kiện: 0 < y < 0,3 và 0,3A < 10,4 hay A < 34,67.
Các kim loại nhóm IIA thoả mãn điều kiên trên chỉ có Be (A = 9) và
Mg (B = 24).
- Nếu A là Be thì B là Mg:
10,4 - 0,3.9
y = = 0,51
24 - 9
: Loại !
- Nếu A là Mg thì B là Ca:
10,4 - 0,3.24
y = = 0,2
40 - 24
: Thỏa mãn
Vậy, A là Mg và B là Ca với: y = 0,2 và x = 0,1
2)
33
MgCO MgCO
m = 0,1 . 84 = 8,4 gam %m = 29,58%

33
CaCO CaCO

m = 0,2 .100 = 20 gam %m = 70,42%

Cách 2: Khối lượng mol phân tử trung bình của hỗn hợp 2 muối:

hçn hîp
28,4
M = = 94,67
0,3

ta có bất đẳng thức: A + 60 < 94,67 < B + 60 hay A < 34,67 < B.
Hai kim loại A, B thỏa mãn điều kiên trên và điều kiện của đề bài chỉ có thể là
Mg (A = 24) và Ca (B = 40).
- -
18
Thay A = 24 ; B = 40 vào (a) và giải hai phương trình (a), (b) thu được x =
0,1 và y = 0,2. Từ đó, tính được phần trăm khối lượng của hai muối như ở
cách 1.
Cách 3: Có thể giải bài toán trên nhanh gọn hơn bằng cách đặt CTPTTB của
hai muối là
3
RCO
, với số mol là a
3
RCO
+ 2HCl


2
RCl
+ CO

2
+ H
2
O
Ta có:
hçn hîp
m = (R + 60).a = 28,4
(a)

2
CO
n = a = 0,3
(b)
Giải (a), (b) thu được:
R = 34,67

Hai kim loại thỏa mãn điều kiện trên và điều kiện của đề bài chỉ có thể là Mg
(A = 24) và Ca (B = 40).
Đặt số mol của MgCO
3
và CaCO
3
là b và c, ta có:
b + c = a = 0,3 (c)
84 b + 100c = 28,4 (d)
Giải (c) và (d) thu được b = 0,1 và c = 0,2 ; từ đó, tính được phần trăm khối
lượng của mỗi muối như ở cách 1.
Qua các thí dụ trên, nhận thấy cách giải các bài toán "không hỗn hợp" và
các bài toán hỗn hợp tuy có những điểm khác nhau nhưng chúng đều thống
nhất ở chỗ là đều dựa vào quan hệ giữa số mol của các chất phản ứng và

các công thức biểu thị quan hệ giữa số mol chất với khối lượng, thể tích,
nồng độ của chất. Đó chính là nội dung của phương pháp chung giải các bài
toán hóa học.
■ Phân tích các trường hợp của bài toán hóa học
Phương pháp chung giải các bài toán hóa học nêu trên dựa vào mối quan
hệ giữa số mol của chất đã tham gia hay hình thành sau phản ứng. Ở đây, ta
cần phân biệt số mol chất đã phản ứng với số mol chất có ban đầu. Có 3
trường hợp có thể xảy ra:
- -
19
a). Trường hợp 1: Các phản ứng xảy ra hoàn toàn và các chất phản
ứng lấy vừa đủ. Trong trường hợp này, các chất phản ứng đều phản ứng hết,
nghĩa là, số mol chất đã phản ứng bằng số mol chất có ban đầu và việc tính
toán có thể dựa vào số mol có ban đầu của bất kì chất nào.
Thí dụ 1:
Cho 0,56 gam Fe phản ứng với 0,336 lít khí Cl
2
(đktc). Tính khối lượng muối
clorua tạo thành.
Giải:
2
Fe
Cl
n = 0,01 ; n = 0,015

2Fe + 3Cl
2


2FeCl

3

Như vậy, theo phản ứng thì hai chất đã lấy vừa đủ và cùng phản ứng hết. Do
đó, khối lượng clorua FeCl
3
có thể tính theo n
Fe
hoặc tính theo
2
Cl
n
, đều được.


3 3 2
Fe
FeCl FeCl Cl
2
n = n = 0,01 hay n = n = 0,01
3


3
FeCl
m = 1,625 gam
.
b). Trường hợp 2: Các phản ứng xảy ra hoàn toàn và các chất phản
ứng có chất dư, chất thiếu. Trong trường hợp này, chỉ có chất thiếu phản ứng
hết, nghĩa là số mol chất thiếu đã phản ứng chính bằng số mol của nó ban đầu
và việc tính toán chỉ có thể dựa vào số mol có ban đầu của chất thiếu.

Thí dụ 2:
Cho 0,84 gam Fe phản ứng với 0,56 lít khí Cl
2
(đktc). Tính khối lượng clorua
tạo thành
Giải:
2
Fe
Cl
n = 0,015 ; n = 0,025

2Fe + 3Cl
2


2FeCl
3

Như vậy, theo phương trình phản ứng thì sau phản ứng Fe đã hết và Cl
2
còn
dư
3
0,025 - .0,015 = 0,025 mol
2



.
Vì vậy, lượng muối clorua FeCl

3
phải tính theo số mol Fe.