XÂY DỰNG hệ THỐNG bài tập PHẦN cân BẰNG AXIT BAZƠ DÙNG bồi DƯỠNG học SINH GIỎI môn HOÁ học ở TRƯỜNG 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 (262.65 KB, 34 trang )
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN 1
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP
PHẦN CÂN BẰNG AXIT-BAZƠ
DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN HOÁ HỌC
Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
Người thực hiện: Nguyễn Văn Sơn
Chức vụ: Giáo viên
Đơn vị công tác: Trường THPT Triệu Sơn 1
SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Hóa Học
THANH HOÁ NĂM 2019
M ỤC L ỤC
Trang
1.
Mở đầu
-1-
1.1.
Lí do chọn đề tài
-1-
1.2.
Mục đích nghiên cứu
-1-
1.3.
Đối tượng nghiên cứu
-1-
1.4.
Phương pháp nghiên cứu
-1-
Nội dung
-2-
2.1.
Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm
-2-
2.2.
Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm
-2-
2.3.
Xây dựng hệ thống bài tập về cân bằng axit – bazơ
-2-
Dạng 1:Tính pH của dung dịch các đơn axit và đơn bazơ
-3-
Dạng 2:Tính pH của dung dịch các đa axit và đa bazơ:
-9-
2.
Dạng 3:Tính pH của dung dịch các chất điện li lưỡng tính
-11-
Dạng 4:Tính pH của dung dịch đệm
-13-
2.4.
Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục,
với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường.
-15-
2.4.1.
Mục đích thực nghiệm sư phạm
-15-
2.4.2.
Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm
-15-
2.4.3.
Đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm
-16-
2.4.4.
Kết quả thực nghiệm sư phạm
-17-
Kết luận và kiến nghị
-17-
3.1.
Kết luận
-17-
3.2.
Kiến nghị
-18-
Tài liệu tham khảo
-19-
3.
Phụ lục
NHỮNG KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DÙNG TRONG
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
1. dd
2. ĐKP
3. GD-ĐT
4. GV
5. HS
6. HSG
7. MK
8. NXB
9. THPT
10. TPBĐ
11. TPGH
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
dung dịch
điều kiện proton
Giáo dục và đào tạo
giáo viên
học sinh
học sinh giỏi
mức không
nhà xuất bản
trung học phổ thông
thành phần ban đầu
thành phần giới hạn
1. MỞ ĐẦU
1.1.
Lí do chọn đề tài:
Bộ GD và ĐT đã thành lập “chương trình quốc gia bồi dưỡng nhân tài giai
đoạn 2008 2020” đây sẽ là động lực mạnh mẽ thúc đẩy việc bồi dưỡng, đào
tạo nhân tài cho đất nước[1]. Việc tổng kết, đúc rút kinh nghiệm bồi dưỡng học
sinh giỏi là rất cần thiết và mang tính thiết thực, góp phần nâng cao chất lượng
giáo dục.
Dung dịch điện li là một trong những nội dung quan trọng của chương
trình hoá học trung học phổ thông, trong đó những bài toán về "cân bằng axit bazo" luôn tạo sức hấp dẫn đối với học sinh giỏi. Đã có một số tác giả quan tâm
nghiên cứu sử dụng bài tập hoá học để bồi dưỡng học sinh giỏi, song hệ thống lý
thuyết và bài tập phần này cần được tổng kết dưới dạng chuyên đề nâng cao để
đáp ứng nhu cầu tham khảo của giáo viên và học sinh.
Xuất phát từ tình hình thực tế đó tôi đã xây dựng hệ thống bài tập phần “
Cân bằng axit - bazo” hi vọng đây sẽ là tài liệu tham khảo hữu ích cho việc bồi
dưỡng HSG hóa học trong nhà trường THPT.
1.2. Mục đích nghiên cứu
Xây dựng các dạng bài tập cơ bản, nâng cao phần “ Cân bằng axit-bazo’’
để bồi dưỡng học sinh giỏi hoá học ở bậc THPT.
1.3. Đối tượng nghiên cứu
Các dạng bài tập phần “ Cân bằng axit-bazo’’ để bồi dưỡng học sinh giỏi
hoá học THPT.
1.4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý luận:
+ Nghiên cứu cơ sở lý luận có liên quan đến đề tài.
+ Nghiên cứu cấu trúc, nội dung chương trình thi chọn HSG cấp tỉnh của Sở GD
- ĐT Thanh Hóa.
- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
+ Tìm hiểu thực trạng của quá trình dạy chuyên đề cân bằng axit-bazo trong bồi
dưỡng HSG hoá học trường THPT Triệu Sơn 1, từ đó đề xuất vấn đề cần nghiên
cứu.
+ Trao đổi, tổng kết kinh nghiệm về vấn đề cân bằng axit-bazo trong bồi dưỡng
HSG với các giáo viên có kinh nghiệm.
- Thực nghiệm sư phạm
1
- Mục đích: Nhằm xác định tính đúng đắn của giả thuyết khoa học, tính hiệu quả
của các nội dung đã đề xuất.
- Phương pháp xử lý thông tin: Dùng phương pháp thống kê toán học trong khoa
học giáo dục.
2. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
2.1. Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm:
- Chuyên đề cân bằng axit-bazo là một trong những nội dung quan trọng trong
chương trình hóa học lớp 11-THPT. Đơn vị kiến thức này có sự liên hệ chặt chẽ
với các đơn vị kiến thức khác trong chương trình hóa học THPT. [2]
- Chuyên đề cân bằng axit-bazo là một trong những nội dung quan trọng trong
chương trình thi HSG khối THPT của sở GD-ĐT Thanh Hóa. [3]
2.2. Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm:
Tôi đã tiến hành khảo sát chất lượng đội tuyển HSG lớp 11 năm học
2018-2019 của Trường THPT Triệu Sơn 1 trước khi áp dụng sáng kiến kinh
nghiệm như sau:
- Tiến hành trao đổi về việc bồi dưỡng HSG với các giáo viên có nhiều kinh
nghiệm, giáo viên trực tiếp phụ trách đội tuyển đồng thời trao đổi trực tiếp với
các HS trong đội tuyển, từ đó nắm bắt tình hình học tập thực tế của HS.
- Tổ chức kiểm tra trước thực nghiệm (bài tự luận 45 phút) để kiểm tra khả năng
học tập của học sinh về đơn vị kiến thức đang nghiên cứu.
- Tiến hành chấm bài thu được kết quả sau:
Số
HS
5
1
Số học sinh đạt điểm Xi (sau khi làm tròn)
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
0
0
0
0
2
2
0
1
0
Bảng 1: Kết quả kiểm tra trước thực nghiệm
Điể
m
TB
6,0
* Nhận xét kết quả kiểm tra trước thực nghiệm:
+ Đơn vị kiết thức cân bằng axit-bazo các em đã được học.
+ Tình hình nắm vững kiến thức cơ bản: Mức khá.
+ Tình hình nắm vững kiến thức nâng cao và kỹ năng vận dụng: Mức trung
bình.
2.3. Xây dựng hệ thống bài tập về cân bằng axit – bazơ
Cầu trúc hệ thống bài tập của chuyên đề được tác giả xây dựng theo tư
2
duy logic sau:
-Thứ nhất: Bài tập được tác giả lựa chọn và phân loại khá kĩ lưỡng.
-Thứ hai: Trong mỗi dạng bài tập đều được nhắc lại các kiến thức cần nắm
vững.
-Thứ ba: Trong mỗi bài tập làm ví dụ đều được phân tích những sai lầm mà
HS thường mắc phải để dẫn tư duy đến hướng giải đúng đắn.
Dạng 1: Tính pH của dung dịch các đơn axit và đơn bazơ
A. Axit mạnh và bazơ mạnh
I. Kiến thức nâng cao.[9]
- Axit mạnh (kí hiệu HY) là những chất trong dung dịch có khả năng nhường
hoàn toàn proton cho nước:
HY
H+ + Y-
;
HnX
nH+ + Xn- ;
pH =-lg[H+]
(1.1)
- Bazơ mạnh (kí hiệu XOH) là những chất trong dung dịch có khả năng thu
proton của nước:
XOH
X+ + OH- ; M(OH)n nOH- + Mn+;
pH =14 + lg[OH-] (1.2)
- Nếu [H+] do axit phân li ra hoặc [OH-] do phân li ra gần bằng do H2O phân li
ra thì ta không thể bỏ qua cân bằng của H2O và tính theo cân bằng của nước với
[H+] hoặc [OH-] là nồng độ ban đầu.
II. Phân tích bài tập
Ví dụ 1: Trộn lẫn 3 dung dịch H2SO4 0,1M, HNO3 0,2M và HCl 0,3M với
những thể tích bằng nhau thu được dung dịch A. Lấy 300 ml dung dịch A cho
phản ứng với V lít dung dịch B gồm NaOH 0,2M và KOH 0,29M thu được dung
dịch C có pH = 2. Tìm V.[5]
* Phân tích:
- HS thường mắc sai lầm: Khi tình [H+] trong dung dịch A:
[H+]=0,1.2 + 0,2 + 0,3=0,7M.
- Thực tế:
3
0, 7
Nồng độ H ban đầu là (0,1.2.0,1 + 0,2.0,1 + 0,3.0,1) : 0,3 = 3 M.
Nồng độ OH ban đầu là (0,2 + 0,29) = 0,49M.
Dung dịch sau phản ứng có pH = 2, suy ra H dư.
Nồng độ H dư là : 10-2 = 0,01M.
Áp dụng sơ đồ đường chéo cho trường hợp H+ dư ta có :
0, 49 0, 01 0,3
OH bđ �
+�
H d��
� V 0,134
VA �
�
�
�
�
0, 7
V
0, 01
VB
�
H bđ �
H d��
�
� �
�
� = 3
.
Ví dụ 2: Thêm một giọt NaOH (V=0,03ml) 0,001M vào 100 ml nước. Tính pH
của dung dịch thu được? [5]
* Phân tích:
- HS thường mắc sai lầm: Chỉ tính theo cân bằng của chất điện li mạnh NaOH.
- Thực tế: Vì do NaOH phân li ra gần bằng do H 2O phân li ra nên không thể
bỏ qua cân bằng nào cả.
CNaOH =
Cân bằng: NaOH → Na+ +
OH3.10-7
H2O
H+ +
OH-
KW = 10-14
3.10-7
h
h(3.10-7 + h) = 10-14
(3.10-7 + h)
→ h = 3,03.10-8 → pH = 7,52
Ví dụ 3: Thêm 1 ml dung dịch HCl C(M) vào 999 ml NaNO3 thì thu được dung
dịch có pH = 6,7. Tính C.[5]
* Phân tích:
- HS thường mắc sai lầm: Chỉ tính theo cân bằng của chất điện li mạnh HCl.
- Thực tế: Vì do HCl phân li ra gần bằng do H2O phân li ra nên
4
không thể bỏ qua cân bằng nào cả.Tính theo cân bằng:
H2O
H+
C
+
OH-
10-14
10-3.C
[]
(10-3.C + x)
x
(10-3.C + x) x = 10-14 Mặt khác 10-3C +x = 10-6,7. →
C = 1,49.10-4M
B. Đơn axit yếu và đơn bazơ yếu.
I. Kiến thức nâng cao.[9]
a) Đơn axit yếu (kí hiệu HA): Trong dung dich axit HA xảy ra các quá trình sau:
HA ⇌ H+ + AKa
(1.3)
H2O ⇌
H+ + OH-
Kw
(1.4)
Nếu Ka.CHA >> KW thì có thể tính thành phần của hệ theo cân bằng (1.3)
Nếu Ka.CHA K w thì phải kể đến sự phân li của nước.
b) Đơn bazơ yếu (kí kiệu là A -): Trong dung dich bazơ A- xảy ra các quá trình
sau:
A- + H2O ⇌ HA + OHKb=Kw/Ka
(1.5)
H2O ⇌
H+ + OH-
Kw
(1.6)
- Tương tự, nếu Kb.CA- >> K w thì có thể tính thành phần của hệ theo cân bằng
(1.5) , nếu Ka.CA- K w thì phải kể đến sự phân li của nước.
II. Phân tích bài tập
Ví dụ 1: Một dung dịch monoaxit HA nồng độ 0,373% có khối lượng riêng bằng
1,000 g/ml và pH = 1,70. Khi pha loãng gấp đôi thì pH = 1,89. Xác định hằng số
ion hóa Ka của axit (coi nhiệt độ không đổi).[6]
* Phân tích:
Khi pha loãng dd thì nồng độ giảm còn một nửa, hằng số cân bằng không đổi. Vì
pH =1,70 và 1,89 nên có thể bỏ qua sự phân li của H2O.
HA → H+ + A-
,
[H + ][A - ]
Ka =
[HA]
(1)
Bỏ qua sự phân li của nước, ta có: [H+] [A-] ; và C = [A-] + [HA]
Thay [H+] = [A-] và [HA] = C - [H+] vào (1), ta được
Ka =
[H + ]2
c - [H + ]
(2)
Khi pH = 1,70 thì [H+] 10 -1,70 0,0200; khi pH = 1,89 thì [H+] 10 -1,89
5
0,0129
Thay các kết quả này vào (2) ta được hệ phương trình:
0,01292
Ka =
0,02
c
- 0,0129
c - 0,02 (3) và
2
(4)
2
Ka =
Giải hệ phương trình ta được C = 0,0545 mol/l và Ka = 0,0116.
Ví dụ 2: Hãy tính độ điện li α của dung dịch axit HA 0,01M. Biết pK a của axit
HA là 3,75. Đánh giá ảnh hưởng của HCl 0,001M đến độ điện li của HA.[4]
* Phân tích: Khi thêm axit mạnh vào dd axit yếu làm tăng nồng độ ion H +, nên
làm giảm độ điện li của axit yếu.
Vì Ka.CHA >> KW → Bỏ qua sự phân li của nước
Xét cân bằng: HA ⇌ H+ + AC
0,01
[]
0,01 – x
x
x →→x = 1,248.10-3 = [A-]
→ = = 0,1248 =12,48%
Ảnh hưởng của HCl đến cân bằng
HA
C
⇌
0,01
[ pli]
x
[cb ] 0,01 – x
H+ +
A-
Ka
0,001
x
0,001+x
x
x
→ x = 8,69.10-4M
Vậy α
8, 69.104
= 0, 01
. 100% = 8,69%
Vậy độ điện li của dung dịch giảm khi trong dung dịch có mặt axit mạnh
C. Hỗn hợp các đơn axit và đơn bazơ:
I.Kiến thức nâng cao: [9]
a) Hỗn hợp gồm axit mạnh HY C1M và các axit yếu HA C2M.
- Trong dung dịch có các quá trình:
6
HY
H+ + Y-
(1.7)
HA ⇌ H+ + A-
Ka
(1.8)
H2O ⇌
Kw
(1.9)
H+ + OH-
- Xét cb:
HA ⇌ H+ + A-
C
C2
C1
[]
C2-x
C1+x
Ka
x
=> ta có :
(1.10)
b) Hỗn hợp bazơ mạnh mol/l và các bazơ yếu nồng độ mol/l.
Tương tự ta có: =
(1.11)
c) Hỗn hợp các đơn axit ( mol/l, ) và ( mol/l, )
Các cân bằng xảy ra:
⇌
(1.12)
⇌
(1.13)
⇌
(1.14)
- Nếu .>> . >> =>Tính theo cân bằng (1.12).
- Trong trường hợp các cân bằng xảy ra tương đương (tức là ...
=> Tính theo cả 2 cân bằng (1.12) và (1.13).
c) Hỗn hợp các đơn bazơ ( mol/l, ) và ( mol/l, )
Các quá trình:
⇌
(1.15)
⇌ +
(1.16)
⇌ +
(1.17)
Nếu .>> . >> => Tính theo cân bằng (1.15) .
II. Phân tích bài tập:
Ví dụ 1: Tính pH của dung dịch hỗn hợp CH3COOH 0,5M và C2H5COOH
-5
-5
0,6M. Biết hằng số phân li axit K CH COOH = 1, 75.10 và K C H C OOH = 1,33.10 . [7]
3
2
* Phân tích:
7
5
- HS thường mắc sai lầm:Khi tính cân bằng thường cho [H+]=x hoặc [H+]=y
- Thực tế: [H+]=(x +y).
Vì C1K1 và C2K2 << KW =10-14 nên có thể bỏ qua cân bằng phân li của H2O.
+ Gọi nồng độ CH3COOH điện li là xM, nồng độ của C2H5COOH điện li là yM.
[CH 3COO- ].[H + ]
K CH3COOH
[CH 3COOH]
(1)
��
�
�
CH3COOH ��
CH3COO- + H+
Phân li: x
x
��
�
��
�
C2H5COO- + H+
C2H5COOH
Phân li:
x (M)
y
y
K C2 H5COOH
[C2 H5COO- ].[H + ]
[C2 H5 COOH]
(2)
y (M)
=> Nồng độ của các chất và ion tại điểm cân bằng là:
[CH3COO-] = x (mol/l); [C2H5COO-] = y (mol/l); [H+] = x + y (mol/l)
[CH3COOH] = 0,5– x (mol/l); [C2H5COOH] = 0,6 – y (mol/l).
+ Do hằng số cân bằng của các axit quá nhỏ nên: 0,5 – x �0,5; 0,6 – y �0,6
Thay vào (1) và (2) ta được:
�x(x y)
�x(x y)
1, 75.105
1, 75.105 (3)
�
�
�0,5 x
� 0,5
� �
�
�y(x y) 1,33.105
�y(x y) 1,33.105 (4)
�
� 0, 6
�
�0, 6 y
Cộng (3) và (4) ta được x(x+y) + y(x+y) = 0,5.1,75.10-5 + 0,6.1,33.10-5
<=> (x+y)2 = 16,73.10-6 => (x+y) = 4,09.10-3
=> [H+] = x+y = 4,09.10-3M => pH = -lg[H+] = -lg(4,09.10-3) = 2,39.
Ví dụ 2: Tính pH của dung dịch gồm HCN 10 -4M và CH 3 NH 3 2.10-3M. Cho biết
K a ( HCN )
= 10
-9,35
,
K a' (CH NH )
3
3
= 10-10,6. [9]
* Phân tích: Vì trong dd xảy ra cả 3 cân bằng đều cho ra proton nên ta phải tính
cho cả 3 cân bằng:
HCN
CH 3 NH 3
⇌
H+ +
⇌ H+ +
CN-
Ka = 10-9,35
CH3NH2
K a' = 10-10,6
8
(1)
(2)
⇌ H+ +
H2O
OH-
Ka = 10-14
(3)
K
K
C
So sánh (1), (2) và (3) ta thấy: a ( HCN ) .CHCN ≈ a (CH3 NH3 ) . CH3 NH3 ≈ KW → Cả
3 cân bằng xảy ra ở mức độ tương đương nhau → Tính cân bằng của hệ theo
ĐKP
KW K a .[ HCN ] K a' .[CH 3 NH 3' ]
h
h
h = [H+] = [OH-] + [CN-] + [CH3NH2] → h = h
→h=
K w K a .[ HCN ] K a' .[CH 3 NH 3 ]
(4)
Trước hết chấp nhận [HCN]0 ≈ CHCN = 10-4M, [ CH 3 NH 3 ] = 2.10-3M và thay vào
(4) tính được h1 = 3,245.10-7M.
Thay giá trị h1 vừa tính được để tính lại [HCN]1 và [ CH 3 NH 3 ]1 theo các biểu
h
h
[CH 3 NH 3 ] CCH NH .
3
3
h K a'
thức: [HCN] = C h K a ;
HCN
3, 24.10 7
�104 [ HCN ]0
9,35
7
[HCN]1 = 10-4. 10 3, 24.10
[CH 3 NH 3 ]1 2.103
3, 24.10 7
�2.10 3 [CH 3 NH 3 ]0
10,6
7
10
3, 24.10
Kết quả lặp. Vậy h = 3,24.10-7 → pH = 6,49.
Dạng 2: Tính pH của dung dịch các đa axit và đa bazơ:
I. Kiến thức nâng cao.[9]
a) Đa axit: Trong dung dịch đa axit có khả năng phân li theo từng nấc:
⇌
(2.1)
⇌
...
(2.2)
...
...
⇌
(2.3)
Và có thể coi đa axit như một hỗn hợp gồm nhiều đơn axit.
- Trong trường hợp thì có thể coi sự phân li của đa axit xảy ra chủ yếu ở nấc
1(2.1).
b) Đa bazơ: Trong dung dịch đa bazơ có các quá trình:
9
⇌
(2.4)
⇌
(2.5)
...
...
...
⇌
...
(2.6)
- Tương tự , trong trường hợp nghĩa là quá trính proton hóa nấc 1(2.4).
II. Phân tích bài tập
Ví dụ 1: Tính pH của dd H2S 0,010M. Cho Ka1=10-7,02; Ka1=10-12,9; KW=10-14.
* Phân tích: Vì Ka1>>Ka2 KW nên chỉ xét cân bằng nấc 1 của H2S.[8]
Trong dd có các cân bằng:
H2S ⇌ H+ + HS-
Ka1=10-7,02
(1)
HS- ⇌ H+
Ka1=10-12,9
(2)
KW=10-14
(3)
+ S2-
H2O ⇌ H+ + OH-
Vì Ka1>>Ka2 KW nên cân bắng (1) là chủ yếu:
H2S ⇌ H+ + HSC
0,010
[]
0,01-x
x
Ka1=10-7,02
(1)
x
. Vì x<<0,010 x=10-4,51 <<0,010.
Vậy [H+]=[HS-]=10-4,51 pH =4,51.
Ví dụ 2: Tính pH trong dd Na2CO3 0,01M . Cho Ka1=10-6,35; Ka2=10-10,33; KW=1014
.[8]
* Phân tích: Tính hắng số Kb của các ion CO32- và HCO3- và so sánh vơi KW. Từ
đó xem xét có thể bỏ qua được cân bằng nào không.
CO32- + H2O ⇌ HCO3- + OH-
Kb1
(1)
HCO3- + H2O ⇌ H2CO3 + OH-
Kb2
(2)
Kw
(3)
H2O ⇌ H+ + OHKb1=Kw/Ka1 =10-10,33; Kb2=Kw/Ka2 =10-7,65.
Kb1>>Kb2>>Kw , nên cân bằng (1) là chủ yếu:
CO32- + H2O ⇌ HCO3- + OH10
Kb1
(1)
C
0,10
[ ] 0,10-x
x
x
Kết quả tính cho ta: [HCO3-]=[OH-]=4,62.10-3; pOH=2,34; pH = 11,66.
Dạng 3: Tính pH của dung dịch các chất điện li lưỡng tính
I. Kiến thức nâng cao.[9]
Cân bằng trong dung dịch chất điện li lưỡng tính:
⇌
(3.1)
⇌
(3.2)
⇌
(3.3)
ĐKP với MK là HA-, H2O :
(3.4)
Sau khi tổ hợp cần thiết ta có:
(3.5)
+ Trong trường hợp HA- phân li yếu thì có thể chấp nhận
Nếu và thì (3.5) trở thành
(3.6 )
II. Phân tích bài tập:
Ví dụ 1: Hãy giải thích phản ứng axit – bazơ của dung dịch NaHCO 3. Đánh giá
pH của dung dịch NaHCO3 0,020M.[4]
* Phân tích:
- Ion là chất lưỡng tính vừa có khả năng thu proton vừa có khả năng nhận
proton. Do đó, phải so sánh các hằng số cân bằng để có thể đánh giá kết quả.
- Các cân bằng trong dung dịch:
⇌ H+ +
H2O
Ka = 10-10,33
⇌ H+ +
+ H2O ⇌
OH-
(1)
Kw = 10-14
H2O + CO2 + OH-
11
Kb = 10-7,65
(3)
(2)
So sánh tương đối , Kw <
Vậy, dung dịch NaHCO3 có phản ứng bazơ, hoặc vì
Kw (10-14)
pH = Dung dịch có môi trường bazơ.
Ví dụ 2: Giải thích phản ứng axit – bazơ và tính pH của dung dịch NaHC 2O4
0,01M. [4]
* Phân tích:
Ở đây Kb =Kw/Ka = 10-12,75 <
phải tính pH trong trường hợp này:
h1 =
→ h1 = 6,75.10-4 = 10-3,17
Kiểm tra:
]1 = 0,01.
Tính lại h2 =
Từ giá trị h2 = 10-3,19, tính lại ]2:
]2=
Kết quả lặp. Vậy h = 10-3,19, pH = 3,19.
Dạng 4: Tính pH của dung dịch đệm.
I. Kiến thức nâng cao.[9]
+ Dung dich đệm là những dung dịch có khả năng điều chỉnh sao cho pH
của hệ ít thay đổi khi đưa vào hệ một lượng không lớn axit mạnh hoặc bazơ
mạnh. Dung dịch đệm thường là hỗn hợp một axit yếu và bazơ liên hợp (ví dụ
HCOOH/HCOO-, HCO3- /CO32-, ...) hoặc có thể là dung dịch muối của các đa
axit (NaHCO3, K2HPO4, ...) hay là một muối của axit yếu hay bazơ yếu
(NH4CN, NH4CH3COO,...).
+ Một số dd đệm thường gặp: Đệm axetat(CH3COOH / CH3COONa);
12
Đệm cacbonat (NaHCO3 / Na2CO3); Đệm Amoni (NH4Cl / NH4OH);
Đệm phốt phát (Na2HPO4 /Na3PO4 (hoặc Na2HPO4 /Na2HPO4; H3PO4 /
Na2HPO4)).
+ Đối với hệ đệm gồm một axit yếu HA (CaM) và bazơ liên hợp A-(CbM):
HA ⇌ H+ + AKa
H2O ⇌
H+ + OH-
Kw
Nếu [H+], [OH-]<
(4.1);
(4.2)
II. Phân tích bài tập
Ví dụ : a) Trộn 50 ml dung dịch HCl 0,3M với 100 ml dung dịch NH 3 0,3M thu
được dung dịch A. Tính pH của dung dịch A?
b) Thêm 0,15 mmol HCl vào dung dịch A thì pH của dung dịch thu được là bao
nhiêu?
c) Thêm 0,15 mmol NaOH vào dung dịch A. Tính pH của hỗn hợp thu đươc?
Từ các kết quả trên hãy nhận xét.[5]
* Phân tích:
- HS thường mắc sai lầm: Viết trực tiếp các cân bằng cua HCl và NH3.
- Thực tế: Có phản ứng giữa HCl với NH3 tạo ra một trạng thái ban đầu mới.
a) + Xét phản ứng axit-bazơ giữa HCl và NH3.
+ Tính TPGH;
CHCl
;
+ Tính pH của dd đệm.
=0,2M
Phản ứng: NH3 + HCl → NH4Cl
C0
0,2
C
0,1
0,1
0,1
[H+], [OH-] << Ca, Cb. Vậy, kết quả tính là chấp nhận được.
b) Thêm 0,15 mmol HCl vào dung dịch A. CHCl = M
13
Phản ứng: NH3 + HCl → NH4Cl
C0
0,1
0,001
C 0,099
0,1
-
0,101
TPGH: NH3 0,099M: : 0,101M
pH của hệ được tính theo cân bằng:
NH3 +
[]
H2 O
OH-
+
0,099 – x
Kb = 10-4,76
0,101 + x
x
[OH-] = x = 1,7.10-5 = 10-4,77 → pH = 9,23
c) Tương tự, khi thêm 0,15 mmol NaOH vào dung dịch A:
+
C0
0,1
C
0,099
NaOH → NH3 + Na+ +
0,001
0,1
-
0,101
H2 O
TPGH: 0,099 M; NH3 0,101M.
Cân bằng: NH3 +
[]
H2 O
OH-
+
0,101- x
0,099+x
Kb = 10-4,76
x
x = [OH-] = 1,77.10-5 = 10-4,75 → pH = 9,25.
Nhận xét: Việc thêm môt ít axit hay bazơ mạnh vào hỗn hợp +NH 3 chỉ làm thay
đổi pH trong giới hạn ± 0,01đơn vị pH. Như vậy, hỗn hợp + NH 3 là dung dịch
đệm có khả năng duy trì giá trị pH ban đầu hầu như không đổi.
2.4. Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục, với
bản thân, đồng nghiệp và nhà trường (Thực nghiệm sư phạm).
2.4.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm
Trên cơ sở nội dung đã đề xuất, tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm
mục đích:
- Bước đầu thử nghiệm sử dụng các dạng bài tập nâng cao về “ Cân bằng axit bazo” trong việc bồi dưỡng HSG hoá học ở truờng THPT Triệu Sơn 1.
- Thông qua kết quả thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính hiệu quả của việc
áp dụng các dạng bài tập đã xây dựng.
2.4.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm
14
- Biên soạn tài liệu thực nghiệm sư phạm và giảng dạy đội tuyển HSG theo nội
dung của đề tài.
- Dạy đội tuyển theo các dạng bài tập đã đề xuất, từ đó quan sát mức độ tích cực,
chủ động trong học tập của HS khi tham gia đội tuyển. Căn cứ vào diễn biến của
mỗi buổi dạy, giáo viên kịp thời đưa ra những thay đổi cần thiết nhằm củng cố,
bồi dưỡng cho học sinh để các em phát huy tối đa tính tích cực, tự lực, chủ động,
sáng tạo trong học tập .
- Tiến hành kiểm tra sau khi dạy xong chuyên đề . Xử lý các kết quả thực
nghiệm sư phạm thu được, từ đó rút ra các kết luận về:
+ Năng lực học tập của HS.
+ Đánh giá tính hiệu quả và sự phù hợp của các dạng bài tập về “ Cân
bằng axit - bazo” đã đề xuất trong việc bồi dưỡng HSG hoá học THPT.
- Rút ra kết luận về cách thức sử dụng hiệu quả các dạng bài tập đã xây dựng
trong việc bồi dưỡng HSG hoá học THPT.
2.4.3. Đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm
a) Đối tượng thực nghiệm sư phạm:
Đội tuyển HSG môn hoá học THPT Triệu Sơn 1 năm học 2018-2019 .
b) Phương pháp thực nghiệm sư phạm
- Tiến hành dạy đội tuyển:
- Thời gian dạy chuyên đề: 3 buổi dạy (1 buổi lý thuyết và 2 buổi bài tập).
- Tiến hành kiểm tra và xử lý kết quả thực nghiệm:
+ Kiểm tra: Sau khi học xong chuyên dề, cho HS làm bài kiểm tra 45 phút.
+ Chấm bài kiểm tra.
+ Thống kê, xử lý, phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm.
+ So sánh kết quả kiểm tra sau thực nghiệm với kết quả kiểm tra trước thực
nghiệm, từ đó rút ra kết luận về tính khả thi của đề tài.
+ Kết quả thực nghiệm sư phạm và đánh giá
Bảng 2: Kết quả kiểm tra sau thực nghiệm
Số
HS
Số học sinh đạt điểm Xi(sau khi làm tròn)
TB
15
5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
0
0
0
1
0
2
1
1
0
7,2
2.4.4. Kết quả thực nghiệm sư phạm
a) Nhận xét thu được từ phía học sinh
Thông qua việc quan sát hoạt động học tập và trực tiếp trao đổi với HS về nội
dung và phương pháp dạy học mà chúng tôi đã triển khai, chúng tôi thu được
một số nhận xét sau:
- Nội dung dạy học bố trí theo các dạng bài tập giúp học sinh có điều kiện tìm
hiểu sâu và rõ ràng hơn các kiến thức về lí thuyết và bài tập phần dung dịch điện
li. Phát huy được các năng lực tư duy của học sinh một cách tối đa.
- Việc chia thành các dạng bài tập có tác dụng nâng cao hứng thú học tập cho
học sinh một cách rõ ràng.
- Nghiên cứu trước tài liệu ở nhà giúp cho việc học ở trên lớp hiệu quả hơn rất
nhiều so với trường hợp không được nghiên cứu trước tài liệu.
b) Các kết quả thu được từ việc phân tích số liệu thực nghiệm sư phạm
- Sau khi học xong chuyên đề “ Cân bằng axit - bazo” , các em HS trong đội
tuyển HSG nắm vững hơn về kiến thức cơ bản và kiến thức nâng cao, đặc biệt
các em có khả năng phân loại và tư duy bài tập tốt hơn. Trên cở sở đó có khả
năng xử lý bài tập tốt hơn.
- Kết quả kiểm tra, đánh giá: Đạt điểm TB chung cao hơn.
Tóm lại, các kết quả thu được cơ bản đã xác nhận tính hiệu quả của đề tài.
3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
3.1. Kết luận
Quá trình thực hiện đề tài: “Xây dựng các dạng bài tập phần cân bằng
axit-bazo dùng bồi dưỡng học sinh giỏi hoá học ở trường THPT”, chúng tôi đã
hoàn thành được những nhiệm vụ của đề tài đặt ra cụ thể là:
+ Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài: Tầm quan trọng của đề
tài đối với công tác bồi dưỡng HSG hoá học THPT.
+ Xây dựng được một số dạng bài tập về cân bằng axit-bazo dùng bồi
dưỡng HSG hoá học THPT.
16
+ Đã tiến hành TNSP ở đội tuyển HSG lớp 11 năm học 2018-2019 ở
trường THPT Triệu Sơn 1. Kết quả TNSP đã khẳng định được tính hiệu quả của
hệ thống các dạng bài tập đã xây dựng, cũng có nghĩa là đã khẳng định được tính
đúng đắn của giả thuyết khoa học.
3.2. Một số kiến nghị
Trên cơ sở những kết quả thu được trong trong quá trình nghiên cứu và
ứng dụng đề tài chúng tôi có ý kiến đề xuất như sau:
+ Cần phải khuyến khích và tăng cường việc xây dựng các nội dung kiến
thức dùng bồi dưỡng HSG để có thêm tài liệu hổ trợ giáo viên và HS trong công
tác bồi dưỡng HSG môn hoá học THPT.
+ Sở GD-ĐT Thanh Hoá tăng cường tổ chức các cuộc hội thảo về công tác
“Bồi dưỡng HSG” để các GV có cơ hội học hỏi, trao đổi kinh nghiệm với các
đồng nghiệp.
XÁC NHẬN CỦA THỦ
TRƯỞNG ĐƠN VỊ
Thanh Hóa, ngày 20 tháng 05 năm 2019.
Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết,
không sao chép nội dung của người khác.
(Ký và ghi rõ họ tên)
Nguyễn Văn Sơn
17
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Việt báo.
[2]. Chương trình giáo dục nhà trường THPT.
[3]. Sở GD-ĐT Thanh Hóa. Cấu trúc đề thi HSG môn Hóa học khối THPT từ
năm học 2017-2018.
[4]. Nguyễn Văn Sơn. Luận văn thạc sỹ giáo dục học . ĐHV năm 2012. (Cùng
tác giả)
[5]. Nguyễn Tinh Dung. Hoá học phân tích 1, 2, 3. Nxb Giáo dục 2000.
[6]. Bộ Giáo dục và Đào tạo. Các đề thi học sinh giỏi quốc gia môn hoá học.
[7]. Sở GD-ĐT Thanh Hóa. Đề thi HSG Tỉnh Thanh Hóa năm học 2017-2018
môn Hóa học.
[8]. Ban tổ chức kỳ thi . Tuyển tập đề thi olympic 30-4 từ năm 2000-2010 môn
Hóa học. Nxb ĐHQG Tp Hồ Chí Minh, 2011.
[9]. Nguyễn Tinh Dung, Đào Thị Phương Diệp. Hoá học phân tích (Câu hỏi
và bài tập cân bằng ion trong dung dịch). Nxb Đại học Sư phạm, 2005.
18
DANH MỤC
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG SÁNG KIẾN KINH
NGHIỆM NGÀNH GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HUYỆN, TỈNH VÀ CÁC
CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN
Họ và tên tác giả: Nguyễn Văn Sơn
Chức vụ và đơn vị công tác: Giáo viên- Trường THPT Triệu Sơn 1
Cấp đánh giá
xếp loại
TT
Tên đề tài SKKN
(Ngành GD cấp
huyện/tỉnh;
Tỉnh...)
Kết quả đánh
giá xếp loại
(A, B, hoặc C)
Năm học đánh
giá xếp loại
1.
Giải bài toán oxi hóa –
khử bằng phương pháp
bảo toàn electron.
Cấp tỉnh
B
2005-2006
2.
Xây dựng hệ thống bài
tập phần cân bằng trong
dung dịch chứa hợp chất
ít tan dùng bồi dưỡng
học sinh giỏi hóa THPT.
Cấp tỉnh
C
2011-2012
3.
Xây dựng và sử dụng
Cấp tỉnh
19
C
2014-2015
bài tập hóa học có nội
dung liên quan đến thực
tiễn sản xuất và bảo vệ
môi trường trong dạy
học hóa học ở trường
THPT.
----------------------------------------------------
PHỤ LỤC
CÁC ĐỀ KIỂM TRA VÀ HƯỚNG DẪN CHẤM
1. Đề kiểm tra trước thực nghiệm và hướng dẫn chấm
A. Đề bài:
Câu 1: (2,0 điểm)
Tính pH của dung dịch CH3COOH 0,1M. Phải thêm vào 1 lít dung dịch trên bao
nhiêu gam NaOH để được dung dịch có pH =3.
Câu 2:(3,0 điểm)
Đánh giá thành phần cân bằng trong dung dịch H 3PO4 0,01M. Cho Ka1=10-2,23,
Ka2=10-7,21, Ka3=10-12,32, Kw=10-14.
Câu 3:(2,5 điểm)
a)Trộn 10ml dung dịch đơn axit yếu HA nồng độ mol Co ( hằng số axit là KA)
Có pH= 3,0 với 5ml dung dịch NaOH có pH=13 thu được dung dịch có pH=
5,661 . Hãy xác định KA và Co của HA ( bỏ qua sự điện li của nước )
b)Hằng số phân li của axit benzoic C6H5COOH bằng 6,3.10-5 và của axit axetic
CH3COOH bằng 1,79.10 –5 . Hãy xác định tỉ số nồng độ ion H + trong dung dịch
đồng phân tử của axit benzoic và axit axetic.
Câu 4: (2,5 điểm)
a) Xác định nồng độ ion hydro và gía trị pH của dung dịch tạo thành khi cho
0,82g CH3COONa vào 1L dung dịch CH3COOH 0,1M
b) Phải thêm vào bao nhiêu gam NaOH rắn vào dung dịch này để làm pH
tăng một đơn vị.
20
c) So với nồng độ của phân tử CH3COOH trong dung dịch CH3COOH 0,1M
thì nồng độ phân tử CH3COOH trong các dung dịch thứ nhất và thứ hai đã
thay đổi theo những tỉ số nào? (Có thể tính gần đúng). Biết
Ka(CH3COOH) = 1,8.10-5
…………………..
B. Hướng dẫn chấm:
Câu
Nội dung
21
Điểm
Câu 1:
(2,0)
a)
CH3COOH
CH3COO- + H+
C (M)
0,1
[ ] (M)
0,1 – x
x
x
-4,76
= 10
Giả sử,
x << 0,1 nên suy ra x = 10-2,88
=> pH = 2,88
CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O
C
C
CH3COONa
CH3COO + Na+
(M)
C
C
CH3COOH
CH3COO- + H+ Ka = 10-4,76
C0 (M)
0,1- C
C
-3
[ ] (M) 0,1- C – 10
C + 10-3
10-3
pH = 3 => [H+] = 10-3 (M)
0,25
0,25
0,25
b)
(M)
=> C = 7,08. 10-4 (M)
=> nNaOH = 7,08. 10-4 (mol) => mNaOH = 40x 7,08. 10-4 =
0,028 (g)
Câu 2:
(3,0)
a)Bởi vì Ka1 >> Ka2 >> Ka3 >> Kw nên cân bằng chủ yếu là:
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Ka1=10-2,23
C0 0,01
∆C -x
C 0,01-x
x
x
x
0,25
x
Tính ra: x=2,15 . 10-2
0,25
b)Bởi vì mà là cấu tử chính nên có thể coi là cấu tử chính
và coi phản ứng là thứ 2:
+
Ka2=10-7,21
C0
2,15 . 10-2
∆C
-y
y
y
-2
-2
C
2,15 .10 -y 2,15 .10 +y
y
-2
-7,21
0,25
0,25
-2
Với y <<2,15 .10 ta có y=10
<<2,15 .10 . Vậy cấu tử
chính không bị thay đổi do phản ứng chuyển dịch thứ 2, và
do đó:
=2,15 .10-2=
0,25
22
