Sáng kiến kinh nghiệm Giúp học sinh giải nhanh bài toán hóa học dựa vào định luật bảo toàn khối lượng

BIỆN PHÁP
 GIÚP HỌC SINH GIẢI NHANH BÀI TOÁN HÓA HỌC DỰA VÀO 
ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG
 Tô Ca Ren Cô 
Giáo viên trường THCS Giá Rai B
I. ĐẶT VẤN ĐỀ:
Trong một phản ứng hóa học tuy có sự thay đổi từ chất này thành chất khác, nhưng khối lượng các nguyên tố trong phản ứng là không đổi, đây có thể xem là một căn cứ vô cùng quan trọng trong việc định lượng các chất.
Để hoàn thành một bài toán hóa học thì ta có nhiều phương pháp, tuy nhiên cơ bản ta thường căn cứ vào phản ứng hóa học. Việc hiểu và vận dụng được bản chất của phản ứng sẽ giúp ta có thể giải quyết được những tình huống hóa học một cách đơn giản hơn và nhanh chóng hơn. Đặc biệt đối với các dạng đề thi trắc nghiệm việc rút ngắn thời gian giải một bài toán hóa học là vô cùng cần thiết. Đó cũng là lý do tôi chọn biện pháp “Giúp học sinh giải nhanh bài toán hóa học dựa vào định luật bảo toàn khối lượng”.
II. THỰC TRẠNG:
1. Thuận lợi:
- Đa số học sinh có ý thức học tập tốt, có thái độ tích cực đối với môn Hóa học và học sinh có nền tảng kiến thức Toán học, giúp cho các em thuận lợi hơn trong các bài tập tính toán định lượng chất.
- Trường THCS Giá Rai B có hai lớp chất lượng cao đóng vai trò chủ chốt trong hoạt động học tập.
2. Khó khăn:
- Đây là một phương pháp giải đòi hỏi người giải đọc kĩ các thông số của đề, dựa vào phương trình hóa học (pthh) từ đó mới áp dụng định luật bảo toàn khối lượng (ĐL BTKL) vào bài giải, nên học sinh khó phát hiện ra phương pháp giải.
- Một số ít học sinh chưa có ý thức học tập, lơ là trong việc học tập nói chung và môn Hóa học nói riêng. Ngoài ra kiến thức và kĩ năng tính toán của một số học sinh chưa linh hoạt nên gặp khó khăn trong việc định lượng các chất.
II. BIỆN PHÁP THỰC HIỆN:
1. Cơ sở lí thuyết của định luật bảo toàn khối lượng:
Định luật bảo toàn khối lượng do 2 nhà khoa học Lô-mô-nô-xốp (Người Nga, 1711-1765) và La-voa-diê (người Pháp, 1743-1794) phát hiện ra
Nội dung định luật: Trong phản ứng hóa học thì tổng khối lượng các chất sản phẩm bằng tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng 
Giải thích định luật:
Phản ứng hóa học là quá trình biến đổi từ chất này thành chất khác, bản chất của phản ứng thực tế là sự thay đổi trật tự liên kết giữa các nguyên tử, sự thay đổi này chỉ liên quan đến các electron còn số nuyên tử nguyên tố không đổi nên khối lượng được giữ nguyên.
Giả sử có phản ứng: A + B à C + D. Theo ĐLBTKL ta có phương trình về khối lượng: mA+ mB = mC + mD 
2. Áp dụng biện pháp “Giúp học sinh giải nhanh bài toán hóa học dựa vào định luật bảo toàn khối lượng”.
Định luật BTKL có thể giúp ta tìm được khối lượng của một chất trong phản ứng một cách đơn giản. Nếu trong phản ứng có n chất, khi ta biết được khối lượng của (n-1) chất thì ta sẽ tính được khối lượng chất còn lại.
Bài 1: Đốt cháy hoàn toàn 9 gam kim loại magie trong không khí thì ta thu được 15 gam hợp chất magie oxit. Tính khối lượng oxi đã tham gia phản ứng 
 Giải
Ta có phương trình chữ: magie + oxi à magie oxit 
Theo ĐL BTKL ta có phương trình khối lượng :
 mmagie + moxi = mmagie oxit 
Suy ra: moxi = mmagie oxit – m magie = 15 – 9 = 6 gam 
Bài 2. Trong phản ứng hóa học: Bari clorua + Natri sunfat à  bari sunfat + natri clorua. Cho biết khối lượng của natri sunphat Na2SO4 là 14,2 gam, khối lượng của bari sunphat BaSO4 và natri clorua NaCl lần lượt là : 23,3 g và 11,7 g.
Hãy tính khối lượng của bari clorua BaCl2 đã phản ứng
Giải 
Theo ĐLBTKL ta có phương trình khối lượng 
m( BaCl2) + m(Na2SO4)= m(BaSO4) + m(NaCl)
Suy ra : m( BaCl2) = m(BaSO4) + m(NaCl) - m(Na2SO4)
	= 23,3 + 11,7 – 14,2 = 20,8 gam 
Bài 3. Oxi hóa 16,8 gam sắt ngoài không khí thì thu được 23,2 gam oxit sắt FexOy. Tính thể tích oxi đã phản ứng ở ĐKTC
Giải 
Đối với bài này ta không cần xác định CTHH của FexOy mà dựa vào ĐL BTKL thì khối lượng tăng lên sau phản ứng chính là khối lượng oxi đã phản ứng với sắt
Khối lượng oxi phản ứng= 23,2 – 16,8 = 6,4 gam 
Số mol oxi = 6,4 : 32 = 0,2 mol 
Thể tích oxi phản ứng = 0,2 . 22,4 = 4,48 lit 
Bài 4. Đốt cháy m gam kim loại magie (Mg) trong không khí thu được 8 gam hợp chất magie oxit (MgO). Biết rằng khối lượng magie (Mg) tham gia bằng 1,5 lần khối lượng của oxi (không khí) tham gia phản ứng.
Tính khối lượng của Mg và oxi đã phản ứng?
Giải 
a) Phản ứng hóa học: Magie + oxi à magie oxit 
Theo ĐL BTKL: m(Mg) + m (O2) = m(MgO) (1) 
Theo đề m(Mg) = 1,5 m(O2) (2)
Từ (1,2) ta có : 1,5 m(O2) + m(O2) = m(MgO) = 8
Suy ra : m(O2) = 8 :2,5 = 3,2 gam 
Vậy m(Mg) = 1,5 .3,2 = 4,8 gam 
Bài 5. Cho 6,5 gam kim loại R (II) tác dụng với dd HCl 7,3 % phản ứng vừa đủ. Sau phản ứng thấy khối lượng dd tăng lên 6,3 gam. Tính khối lượng của dd HCl phản ứng?
             	Giải 
Trong bài này ta không cần xác định tên của kim loại R, mà chỉ sử dụng khối lượng của R để xác định khối lượng hidro thoát ra.
Theo ĐL BTKL ta có :
Khối lượng dd tăng = m(R) – m(H2) 
Suy ra m (H2) = 6,5 - 6,3 = 0,2 gam 
Số mol H2 = 0,2 : 2 = 0,1 mol 
Suy ra số mol HCl = 2.n (H2)= 2. 0,1 = 0,2 mol
Khối lượng dd HCl = .100 = 100 gam
Theo ĐL BTKL thì khối lượng của một chất bằng tổng khối lượng các thành phần tạo ra nó.
Bài 6. Hòa tan 11,9 gam hỗn hợp gồm kẽm và nhôm trong dd HCl vừa đủ thì sinh ra 8,96 lit hidro ĐKTC và một dd A. Cô cạn A thì được m gam hỗn hợp muối khan. Tìm giá trị m?
Đối với bài này ta có thể giải bằng phương pháp đặt ẩn số đối với số mol mỗi kim loại trong hỗn hợp, sau đó thành lập phương trình đại số giải tìm nghiệm là số mol mỗi kim loại, sau đó tìm khối lượng hỗn hợp muối. Tuy nhiên với phương pháp áp dụng ĐLBTKL ta có thể rút ngắn quá trình giải. 
Giải
Pthh: Zn + 2HCl à ZnCl2 + H2 
	2Al + 6HCl à 2AlCl3 + 3H2 
Theo ĐLBTKL ta có: m(ZnCl2,AlCl3) = m(Zn, Al) + mCl(HCl)
mà Số mol HCl phản ứng= Số mol Cl = 2. Số mol H2= (8,96:22,4). 2= 0,8 mol
Vậy m(ZnCl2,AlCl3) = m(Zn, Al) + mCl(HCl)
	= 11,9 + 0,8. 35,5 = 40,3 gam 
Vậy m = 40,3
Bài 7. Hòa tan 16,6 gam hỗn hợp gồm sắt và nhôm trong 0,4 lit dd axit sunfuric loãng vừa đủ, sau phản ứng thu được 11,2 lit khí hidro ĐKTC
a) Xác định nồng độ mol của dd axit ?
b) Tính khối lượng hỗn hợp chất tan trong dd sau phản ứng?
Giải
Pthh : 	Fe + H2SO4 à FeSO4 + H2 
	2Al + 3H2SO4 à Al2(SO4)3 + 3H2 
a) Theo pthh thì mol H2 = số mol H2SO4 = số mol SO4 = 11,2 : 22,4 = 0,5 mol
nồng độ mol H2SO4 = 0,5 : 0,4 = 1,25M
b) Theo đinh luật bảo toàn khối lượng ta có:
m(FeSO4, Al2(SO4)3) = m(Fe, Al) + m(SO4)= 16,6 + 0,5. 96 = 64,6 gam
Bài 8. Hòa tan 15,15 gam hỗn hợp hai kim loại A và B bằng lượng vừa đủ dd HCl sau phản ứng thấy khối lượng dd tăng lên 14,25 gam 
a) Tính số mol hidro sinh ra?
b) Cô cạn dd sau phản ứng thì thu được bao nhiêu gam muối khan?
Đối với dạng bài này ta có thể giải nhanh bằng ĐLBTKL mà không cần tìm tên hai kim loại A, B
Giải
Theo ĐLBTKL ta có 
Khối lượng dd tăng = m(A,B) – m(H2) = 14,25
Suy ra m(H2) = m(A,B) – 14,25 = 15,15 – 14,25 = 0,9 gam = 0,45 mol
Theo ĐLBTKL ta có
Khối lượng hỗn hợp muối khan = m(A,B) + m Cl(HCl)
Mà n(Cl) = n(HCl) = 2 n(H2) = 2.0,45 = 0,9 mol
Khối lượng hỗn hợp muối khan = 15,15 + 0,9.35,5 = 47,1 gam 
Bài 9. Dùng khí hidro để khử hoàn toàn vừa đủ 38,4 gam hỗn hợp X gồm Fe3O4, CuO, FeO thì sau phản ứng thu được 28,8 gam hỗn hợp kim loại. Thể tích hidro ở ĐKTC đã khử hỗn hợp X là bao nhiêu?
 Giải
Bài này ta sử dụng ĐL BTKL để xác định khối lượng oxi trong oxit kim loại và suy ra được số mol của oxi nguyên tử trong oxit kim loại, từ đó suy ra được số mol hidro phân tử đã phản ứng
Khối lượng oxi (X) = 38,4 – 28,8 = 9,6 gam
Số mol O = 9,6 : 16 = 0,6 mol 
Vì H2 + O( X) à H2O nên n(H2) = n(O) = 0,6 mol
Vậy V(H2) = 0,6 .22,4= 13,44 lit 
Bài 10. Dùng hidro dư để khử 34,8 gam FexOy sau phản ứng thu được 25,2 gam sắt. Xác định CTHH của FexOy?
 Giải
Theo ĐL BTKL ta có thể tính được khối lượng O (FexOy), từ đó xác định được tỉ lệ x:y.
Khối lượng O (FexOy) = 34,8 – 25,2 = 9,6 gam 
Ta có x: y = (25,2 : 56) : ( 9,6 :16) =3:4
Vậy CTHH là Fe3O4
III. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC: Qua việc triển khai thực hiện biện pháp giải nhanh một bài toán hóa học dựa vào ĐLBTKL cho đối tượng học sinh nâng cao khối lớp 8, tôi nhận thấy kết quả đạt được là rất khả quan thông qua bảng thống kê kết quả kiểm tra khảo sát nhóm nâng cao Hóa học có tổng số là 28 học sinh (thuộc 2 lớp 8A,B chất lượng cao) với thời lượng 45 phút như sau: 
Kết quả
Giỏi
Khá
Hoàn thành trước 30 phút
Hoàn thành sau 30 phút
SL
%
SL
%
SL
%
SL
%
Trước khi thực hiện biện pháp..
21
75
7
25
13
46,4
15
53,6
Sau khi thực hiện biện pháp..
26
92,9
2
7,1
27
96,4
1
3,6
IV. BÀI HỌC KINH NGHIỆM:
Như vậy ta thấy việc áp dụng biện pháp “Giúp học sinh giải nhanh bài toán hóa học dựa vào định luật bảo toàn khối lượng” sẽ giúp học sinh hoàn thành một số bài toán hóa học một cách đơn giản hơn, nhanh hơn. Tuy nhiên, việc áp dụng định luật bảo toàn khối lượng đòi hỏi học sinh phải thành thạo kiến thức về giải phương trình bậc nhất một ẩn để tìm nghiệm. Bên cạnh đó, mặc dù một số bài không cần viết phương trình hóa học nhưng để hiểu và giải chính xác thì học sinh cần phải nắm rõ sự biến đổi chất trong phản ứng và tỉ lệ về lượng giữa các chất này, hay trạng thái của các chất trong phản ứng để có những lí giải hợp lí, chính xác.
V. KIẾN NGHỊ: Không
 NGƯỜI VIẾT
 Tô Ca Ren Cô
Xác nhận của Hiệu trưởng
Hiệu trưởng trường THCS Giá Rai B xác nhận: Biện pháp “Giúp học sinh giải nhanh bài toán hóa học dựa vào định luật bảo toàn khối lượng” của giáo viên: Tô Ca Ren Cô áp dụng có hiệu quả và lần đầu được dùng để đăng ký thi giáo viên dạy giỏi, chưa được dùng để xét duyệt thành tích khen thưởng cá nhân trước đó.
Phường 1, ngày 19 tháng 4 năm 2021
 HIỆU TRƯỞNG