Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp giải bài toán về CO₂ hoặc SO₂ tác dụng với kiềm dạng R(OH)₂

MỤC LỤC
Nội dung đề tài
Trang
A- Phần mở đầu	
2
I- Lý do chọn đề tài	
2
II- Mục đích nghiên cứu	
2
III- Đối tượng nghiên cứu	
3
IV- Phương pháp nghiên cứu	
3
V- Giới hạn của đề tài	
3
VI- Phạm vi và kế hoạch nghiên cứu	
3
B- Nội dung đề tài	
4
I- Cơ sở lý luận	
4
II- Thực trạng của vấn đề nghiên cứu	
6
III- Kinh nghiệm vận dụng đề tài vào thực tiễn	
7
 Dạng 1: Xác định được số mol của CO2 (hoặc SO2) và R(OH)2	
8
 Dạng 2: Chỉ biết số mol của một chất CO2 (SO2) hoặc kiềm	
11
 Dạng 3: Biết khối lượng của một muối hoặc khối lượng chung	
12
 Dạng 4: CO2 (SO2) tác dụng với hỗn hợp kiềm X(OH)2 và YOH	
15
IV- Kết quả đạt được và bài học kinh nghiệm	
17
1- Kết quả đạt được	
17
2- Bài học kinh nghiệm	
18
C- Kết luận	
19

A- PHẦN MỞ ĐẦU:
I- LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:
Mục tiêu chính của đổi mới phương pháp dạy học là nhằm góp phần thực hiện mục tiêu đổi mới nền giáo dục nước nhà. Theo luật Giáo dục Việt Nam: "Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác chủ ñộng sáng tạo của học sinh phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, từng môn học, bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui hứng thú học tập cho học sinh". Muốn đổi mới giáo dục thì phải tích cực đổi mới cách dạy và cách học, thay đổi nhận thức về chất lượng dạy và học. Như vậy, đổi mới phương pháp dạy học phải chống thói quen áp đặt, “rót kiến thức” và tạo ra cơ hội cho học sinh tiếp cận và phát hiện kiến thức, biết giải quyết các vấn đề một cách linh hoạt và sáng tạo.
Ngày nay, việc đổi mới trong các bài giảng lý thuyết đã được áp dụng một cách rộng rãi và có hiệu quả. Tuy nhiên, đổi mới trong phương pháp bồi dưỡng kỹ năng giải bài tập cho học sinh vẫn còn nhiều hạn chế (nhất là trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi); giáo viên vẫn còn sử dụng theo lối mòn (giáo viên giải mẫu, học sinh làm theo), chưa phát huy hết tiềm lực về tư duy, tính sáng tạo và trí thông minh của học sinh.
Trong nhiều năm làm nhiệm vụ bồi dưỡng học sinh giỏi cho trường và phòng và thi vào trường chuyên, tôi nhận thấy học sinh giỏi vẫn còn nhiều lúng túng khi giải các bài toán phức tạp. Sự lúng túng này càng thể hiện rõ khi các em tham gia giải các bài toán có liên quan đến phản ứng giữa CO2 hoặc SO2 tác dụng với kiềm dạng R(OH)2. Trong khi loại bài tập này hầu như không thể thiếu trong các kỳ thi học sinh giỏi. Từ những sai lầm và rất lúng túng của học sinh, tôi đã kiểm tra, phân tích thực trạng và tìm nguyên nhân chính là do các em chưa hiểu bản chất của phản ứng giữa oxit axit với kiềm ( trong nó có phản ứng của CO2 (hoặc SO2) tác dụng với R(OH)2).
Với những lý do trên tôi đã tìm tòi nghiên cứu, tham khảo tư liệu và áp dụng đề tài: “Phương pháp giải bài toán về CO2 hoặc SO2 tác dụng với kiềm dạng R(OH)2” nhằm giúp cho các em HS giỏi khắc phục những sai lầm; biết giải các bài tập loại này một cách tự tin và hiệu quả.
II- MỤC ĐICH NGHIÊN CỨU:
Đề tài nhằm mục đích làm rõ bản chất của phản ứng CO2 hoặc SO2 tác dụng với kiềm của kim loại hóa trị II, qua đó giúp học sinh hình thành kỹ năng giải các bài toán có liên quan đến phản ứng hóa học này. Đề tài còn nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo trong giải toán hóa học của học sinh, góp phần nâng cao chất lượng đội tuyển học sinh giỏi.
III- ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU:
Đề tài này nghiên cứu bản chất của phản ứng phản ứng CO2 (hoặc SO2) tác dụng với kiềm dạng R(OH)2 và các phương pháp giải các bài toán hóa học có liên quan đến phản ứng này.
IV- PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
1. Phương pháp chủ yếu:
Để thực hiện đề tài, tôi sử dụng phương pháp chủ yếu là tổng kết kinh nghiệm, được thực hiện theo các bước:
Xác định đối tượng: Xuất phát từ những khó khăn vướng mắc trong công tác bồi dưỡng HS giỏi, tôi xác định cần phải có một đề tài nghiên cứu về các phương pháp giải bài toán về phản ứng giữa CO2 (hoặc SO2) với kiềm.
Thể nghiệm và đúc kết kinh nghiệm: Trong quá trình vận dụng đề tài, tôi đã áp dụng nhiều biện pháp, như: trao đổi cùng giáo viên có kinh nghiệm, trò chuyện cùng học sinh; kiểm tra, đánh giá và so sánh kết quả.
2. Các phương pháp hỗ trợ:
Ngoài ra, tôi còn dùng một số phương pháp hỗ trợ khác như phương pháp nghiên cứu tài liệu, điều tra nghiên cứu
V- GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI:
- Đề tài này chỉ nghiên cứu và áp dụng cho đối tượng học sinh khá, giỏi, học sinh thi vào trường chuyên tỉnh, chuyên bộ
- Về mặt kiến thức kỹ năng, đề tài chỉ nghiên cứu một số phương pháp giải toán có liên quan ñến phản ứng CO2 (hoặc SO2) tác dụng với kiềm của kim loại hóa trị II.
VI- PHẠM VI VÀ KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU:
- Kế hoạch thực hiện đề tài:
	+ Đề tài bắt đầu nghiên cứu từ tháng 9 năm 2012
	+ Được thử nghiệm trong năm học 2012 - 2013 và học kỳ I năm học 2013 - 2014
	+ Đề tài đã được tổng kết, rút kinh nghiệm vào tháng 12 năm 2014.
B- NỘI DUNG ĐỀ TÀI
I- CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN VỀ PHẢN ỨNG CO2 (SO2) TÁC DỤNG VỚI KIỀM DẠNG R(OH)2.
Giải toán hóa học là sự kết hợp nhuần nhuyễn giữa hiện tượng và bản chất hóa học với các kỹ năng về toán học. Tuy nhiên, muốn giải chính xác một bài toán hóa học (loại tính theo phương trình hóa học) thì trước tiên phải viết đầy đủ và chính xác các phương trình hóa học xảy ra, đây là “chìa khóa” để mở đáp án của một bài toán hóa học. Chỉ cần một nhầm lẫn nhỏ trong việc viết phương trình hóa học thì mọi nổ lực trong giải toán đều trở nên vô nghĩa.
Trong hệ thống các bài tập hóa học nâng cao có rất nhiều loại bài tập mà bản chất của phản ứng rất phức tạp, học sinh thường viết thiếu phương trình phản ứng hoặc xác định sai về chất sản phẩm, do đó không thể nào có được lời giải và đáp số chính xác. Một trong các loại bài tập phức tạp đó là dạng toán về CO2 tác dụng với kiềm hóa trị II dạng R(OH)2. Để giải tốt loại bài toán này thì học sinh phải hiểu được bản chất của phản ứng. Vậy bản chất của phản ứng này như thế nào ?
1. Bản chất phản ứng giữa CO2 (SO2) tác dụng với kiềm dạng R(OH)2.
Giả sử dẫn b (mol) CO2 (hoặc SO2) vào dung dịch chứa a (mol) kiềm Ca(OH)2 hoặc Ba(OH)2 thì phản ứng xảy ra theo trình tự như sau:
Đầu tiên, phản ứng tạo muối trung hoà, đến khi thì kết tủa đạt cự đại (với R là kim loại kiềm hoá trị II):
CO2 	+ R(OH)2 ® RCO3 ¯ + H2O	(1)
a	¬ a ®	 a	(mol)
Nếu tiếp tục bơm CO2 thì kết tủa RCO3 bị tan dần và chuyển thành muối R(HCO3)2. Khi thì kết tủa tan hoàn toàn
CO2	+ H2O + RCO3 ® R(HCO3)2	(1')
a	 ¬ a	(mol)
Tổng hợp (1) và (1') ta có PTHH chung
2CO2 + R(OH)2 ® R(HCO3)2	(2)
2a	a	a	(mol)
Như vậy, tùy thuộc vào tỷ lệ số mol của oxit axit và kiềm mà muối tạo thành có thể là muối trung hòa hoặc muối axit hoặc cả hai muối. Để đơn giản trong việc giải các bài toán có liên quan, giáo viên có thể rút ra nhận xét tương đối về mặt định tính nhưng giúp học sinh giải toán vừa nhanh, vừa chính xác:
* Nếu chỉ tạo muối trung hòa thì coi như chỉ xảy ra phản ứng (1)
* Nếu chỉ tạo muối axit thì coi như chỉ xảy ra phản ứng (2)
* Nếu tạo đồng thời hai muối thì coi như chỉ xảy ra cả (1) và (2).
2. Phương pháp xác định nhanh loại muối tạo thành:
Căn cứ vào bản chất của phản ứng, chúng ta có thể kết luận nhanh loại muối tạo thành dựa theo tỷ lệ số mol .
Nếu đặt thì có 5 trường hợp tạo muối như sau:
Giá trị T
Quan hệ mol
Muối tạo thành
Chất dư
T >2
b > 2a
R(HCO3)2
CO2
T = 2
b = 2a
R(HCO3)2
vừa ñủ
1< T < 2
a < b < 2a
Cả 2 muối
vừa ñủ
T = 1
b = a
RCO3
vừa ñủ
T < 1
b < a
RCO3
R(OH)2
Như vậy, chỉ cần xác định được tỷ số mol của cặp chất tham gia thì học sinh có thể dễ dàng kết luận phản ứng tạo ra muối gì.
3) Cơ sở phân loại các bài toán về phản ứng CO2 (SO2) tác dụng với kiềm dạng R(OH)2.
Ngoài việc phân tích, làm rõ bản chất của phản ứng, giáo viên còn phải biết sáng tạo trong cách phân dạng bài tập, nhằm giúp học sinh có định hướng rõ ràng về phương pháp giải. Đây là yêu cầu rất quan trọng vì nó có thể biến cái phức tạp trở thành những điều đơn giản.
Dựa vào số lượng của các dữ kiện và mục đích yêu cầu của đề bài tôi thường chia các bài toán về phản ứng CO2 (SO2) tác dụng với kiềm R(OH)2 thành 4 dạng chính sau đây:
* Dạng 1: Xác định được số mol của CO2 ( hoặc SO2) và kiềm R(OH)2.
* Dạng 2: Chỉ biết số mol của một chất tham gia CO2 ( SO2) hoặc kiềm, yêu cầu xác định lượng muối tạo thành.
* Dạng 3: Biết khối lượng của một muối hoặc khối lượng muối chung.
* Dạng 4: CO2 (hoặc SO2) tác dụng với hỗn hợp kiềm X(OH)2 và YOH.
II- THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU:
1- Thực trạng về điều kiện học tập và trình độ của học sinh trước khi thực hiện đề tài:
Trong một buổi bồi dưỡng học sinh giỏi cho trường tôi đã đưa ra bài toán “Tính thể tích CO2 (đktc) để khi sục vào 2 líl dung dịch Ca(OH)2 0,02M thì thu được 3 gam kết tủa”. Kết quả cả 10 em trong đội tuyển đều đã mắc sai lầm chung là không nhìn thấy trường hợp tạo hỗn hợp muối CaCO3 và Ca(HCO3)2, các em cho rằng phản ứng chỉ tạo muối trung hòa và Ca(OH)2 dư. Và rất nhiều sai lầm khác có liên quan đến bài toán về CO2 (hoặc SO2) tác dụng với kiềm dạng R(OH)2. Hầu hết các em đều cho rằng dạng toán này khó quá, thường tỏ ra rất sợ khi nhận nhiệm vụ giải các bài tập loại này. Vì thế các em học sinh rất thụ động trong các buổi học bồi dưỡng, không hứng thú học tập. Trong 10 học sinh tham gia bồi dưỡng chỉ có một em biết viết PTHH xảy ra theo đúng bản chất, nhưng lại chưa biết cách giải toán.
Là học sinh vùng nông thôn còn nhiều khó khăn, vì vậy điều kiện học tập của các em còn rất hạn chế. Nhiều học sinh không có sách tham khảo, một số em có sách tham khảo thì lại chưa biết cách học tập với sách.
Từ những sai lầm và các khó khăn nêu trên, tôi nghĩ cần phải nghiên cứu, tổng hợp về phương pháp giải một số dạng bài toán có liên quan đến phản ứng CO2 (SO2) tác dụng với kiềm.
2. Chuẩn bị thực hiện đề tài:
Để áp dụng đề tài, tôi thực hiện một số khâu quan trọng như sau:
a) Điều tra trình độ học sinh, tình cảm thái độ của học sinh về nội dung của đề tài; điều kiện học tập của HS. Hướng dẫn cách sử dụng sách tham khảo và giới thiệu một số sách của thư viện trường để học sinh mượn đọc.
b) Chọn lọc và nhóm các bài toán theo dạng, xây dựng phương pháp giải chung