Bài toán thực tiễn môn Hoá trong đề thi TN THPTQG
Điều kiện hoàn cảnh tạo ra sáng kiến
Trong Chương trình môn Hóa Trung học phổ thông, bài toán về các kiến
thức tực tiễn chiếm một vị trí hết sức quan trọng trong Hóa Học, ứng dụng rộng
rãi trong thực tế như tính lượng phân bón cần bón cho ruộng , tính lượng gas cần
cho quá trình đun nấu , lượng xăng cần dùng cho động cơ đốt trong….
Kiến thức tực tiễn được bắt đầu giới thiệu cho các em học sinh lớp 12 và nó
có mặt hầu hết trong các kỳ thi như thi tốt nghiệp THPT, thi học sinh giỏi các cấp.
Hiện nay với xu hướng thi trắc nghiệm, bài tập kiến thức tực tiễn còn được yêu cầu
rộng hơn và đòi hỏi học sinh phải tư duy linh hoạt hơn , mặc dù đã được học kỹ
các kiến thức về lý thuyết Hóa Học rồi , nhưng đứng trước yêu cầu về tính toán
lượng chất cần dùng cụ thể trong đời sống thì đa số các em còn gặp nhiều khó
khăn, lúng túng và thậm chí là không định hình được lời giải khi đứng trước các
bài toán dạng này.
Muốn học sinh học tốt được phần này thì mỗi người Giáo viên không phải
chỉ truyền đạt, giảng giải theo các tài liệu đã có sẵn trong Sách giáo khoa, trong các
sách hướng dẫn và thiết kế bài giảng một cách dập khuôn, máy móc, làm cho học
sinh học tập một cách thụ động. Nếu chỉ dạy học như vậy thì việc học tập của học
sinh sẽ diễn ra thật đơn điệu, tẻ nhạt và kết quả học tập sẽ không cao. Nó là một
trong những nguyên nhân gây ra cản trở việc đào tạo các em thành những con
người năng động, tự tin, sáng tạo sẵn sàng thích ứng với những đổi mới diễn ra
hàng ngày.
Yêu cầu của giáo dục hiện nay đòi hỏi phải đổi mới phương pháp dạy học
môn toán theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo của học sinh. Vì
vậy người giáo viên phải gây được hứng thú học tập cho các em bằng cách thiết kế
bài giảng lại khoa học, hợp lý, phải gắn liền với ứng dụng, liên hệ thực tế.
Vì những lí do đó, để giúp học sinh có cơ sở khoa học, có có hệ thống kiến
thức về tực tiễn môn Hóa trong đời sống và tháo gỡ những vướng mắc trên, nhằm
nâng cao chất lượng dạy và học, đáp ứng nhu cầu đổi mới giáo dục, tôi đã chọn
2
sáng kiến sáng kiến kinh nghiệm “Bài toán thực tiễn môn Hóa trong đề thi
TNTHPT Quốc Gia”.
Với Sáng kiến này tôi hi vọng sẽ giúp cho học sinh dễ dàng nắm bắt và
thành thạo trong việc tính các bài toán thực tiễn trong đề thi TNTHPT Quốc Gia
nói riêng cũng như các bài toán thực tiễn Hóa Học trong đời sống hàng ngày nói
chung.
II. Mô tả giải pháp
1. Mô tả giải pháp trước khi tạo ra sáng kiến
Từ kì bộ Giáo dục và Đào tạo chuyển đổi kỳ thi TNTHPT QG thành hình thức
thi tự luận sang hình thức thi trắc nghiệm đòi hỏi phương pháp dạy và học cũng phải
thay đổi cho phù hợp.
Trong các đề minh họa của bộ Giáo dục và Đào tạo, đề thi TN THPT, học sinh
thường gặp một số câu về Bài toán thực tiễn môn Hóa , đây là các bài toán phân hóa
đối tượng ở mức độ vận dụng để lấy điểm cao. Hướng dẫn các em vận dụng tốt phần
này sẽ tạo được cho các em có thêm phương pháp, có kinh nghiệm trong việc tính tích
phân và nâng cao tư duy trong giải toán nhằm lấy được điểm cao hơn trong bài thi, giúp
giáo viên tự tin hơn trong lên lớp.
Trước khi áp dụng sáng kiến này vào dạy học, tôi đã khảo sát chất lượng học tập
của học sinh trong 2 lớp 12A2, 12A5 Trường THPT Xuân Trường về Bài toán thực
tiễn môn Hóa , đã thu được kết quả như sau:
| Lớp | Sĩ số | Giỏi | Khá | TB | Yếu | Kém | ||||
| SL | % | SL | % | SL | % | SL | % | SL | % | |
| 12A2 | 38 | 7 | 18,4 | 10 | 26,3 | 21 | 55,3 | 0 | 0 | |
| 12A5 | 37 | 5 | 13,5 | 9 | 24,3 | 22 | 59,5 | 1 | 2,7 | 0 |
Qua bài khảo sát tôi thấy về cơ bản trình độ nhận thức của học sinh 2 lớp trên
chênh lệch không đáng kể. Số lượng học sinh nắm được kiến thức dạng này không
nhiều, có rất nhiều em chưa định hình được lời giải do chưa có được kiến thức và kĩ
năng cần thiết.
Thực hiện sáng kiến này tôi đã hệ thống lại các kiến thức lý thuyết vật lý, hóa
học , các công thức cần tính toán …. để áp dụng tính cho Bài toán thực tiễn môn Hóa
thông qua các phương pháp cụ thể và các ví dụ tương ứng cho mỗi phương pháp đó.
3
Cuối cùng là bài tập tương tự để học sinh vận dụng các phương pháp đã được học vào
giải quyết vấn đề.
2. Mô tả giải pháp sau khi có sáng kiến
-Sáng kiến sẽ làm rõ vấn đề mà học sinh còn gặp khó khăn, lúng túng, sai lầm
thường gặp và thậm chí là không có định hình về lời giải trong việc làm các Bài
toán thực tiễn môn Hóa
-Sáng kiến góp phần gây hứng thú học tập và là nguồn cảm hứng, thúc đẩy quá
trình hình thành tri thức chủ động trong quá trình lĩnh hội tri thức hoá học. Qua đó
“thắp sáng ngọn lửa ” chủ động lĩnh hội tri thức trong từng học sinh, đừng biến học
sinh thành “cái bình đựng kiến thức” vô thức, xa rời thực tiễn.
– Trong phạm vi đề tài tôi không có tham vọng giải quyết mọi vấn đề trong thực
tiễn để có thể để nâng cao hiệu quả dạy – học môn hóa học ở trường THPT bằng
việc giải thích các hiện tượng thực tiễn có liên quan đến bài học mà chỉ nêu lên
một vài suy nghĩ, đề suất của cá nhân coi đó là kinh nghiệm qua một số ví dụ minh
họa, với mong muốn góp phần tạo ra và phát triển phương pháp dạy hóa học hiệu
quả qua các bài giảng hóa học.
– Trong phạm vi đề tài tôi không có tham vọng giải quyết mọi vấn đề trong thực
tiễn để có thể để nâng cao hiệu quả dạy – học môn hóa học ở trường THPT bằng
việc giải thích , tính toán các bài toán thực tiễn có liên quan đến bài học mà chỉ nêu
lên một vài suy nghĩ, đề suất của cá nhân coi đó là kinh nghiệm qua một số ví dụ
minh họa, với mong muốn góp phần tạo ra và phát triển phương pháp dạy hóa học
hiệu quả qua các bài giảng hóa học.
-Cơ sở lý luận và thực tiễn dạy học tôi đã thấy rằng : Bài toán thực tiễn môn Hóa
trong đề thi TNTHPT Quốc Gia nhằm nâng cao hiệu quả dạy – học môn hóa học ở
trường THPT bằng việc giải thích các hiện tượng thực tiễn có liên quan đến bài
học, sẽ tạo hứng thú, khơi dậy niềm đam mê, học sinh hiểu được vai trò và ý nghĩa
thực tiễn trong hóa học. Để thực hiện được, người giáo viên cần nghiên cứu kỹ bài
giảng, xác định được kiến thức trọng tâm, tìm hiểu, tham khảo các vấn đề thực tế
liên quan phù hợp với từng đối tượng học sinh: ở thành thị, nông thôn, kinh ,dân
tộc thiểu số… Đôi lúc quan tâm đến tính cách, sở thích của đối tượng tiếp thu.
4
-Hình thành giáo án theo hướng phát huy tích cực chủ động của học sinh, phải
mang tính hợp lý và hài hòa, nhẹ nhàng, đôi lúc có khôi hài nhưng sâu sắc, vẫn
đảm nhiệm được mục đích học môn hóa học. Tuy nhiên, thời gian dành cho vấn đề
này là không nhiều, “nó như ngủ gia vị trong đời sống không thể thay thức ăn
nhưng thiếu nó thì kém đi hiệu quả ăn uống”.
2.1. Giải pháp 1: Xác định cơ sở lý luận thực tiễn và các phương pháp sử dụng
trong sáng kiến.
Phương thức 1: Xác định rõ các kiến thức lý thuyết cơ bản về phân bón hóa học
I. Phân Đạm
– Là loại phân của các muối có chứa nguyên tố nitơ.
– Độ dinh dưỡng của phân đạm được đánh giá theo tỉ lệ phần trăm về khối lượng
của nguyên tố nitơ.
1. Phân đạm amoni: là các muối amoni như: NH4Cl, (NH4)2SO4, NH4NO3, .v.v…
– Điều chế: Cho NH3 tác dụng với các axit tương ứng như HCl, H2SO4, HNO3
,.v.v…
Ví dụ: NH3 + HCl → NH4Cl
2. Phân đạm nitrat: là các muối nitrat như: NaNO3, Ca(NO3)2 , .v.v…
– Điều chế: bằng phản ứng giữa axit nitric và muối cacbonat
Ví dụ: Na2CO3 + 2HNO3 → 2NaNO3 + H2O + CO2
3. Phân Urê: có công thức hóa học là: (NH2)2CO
– Điều chế bằng phản ứng hóa học: NH3 + CO2 t p 0 , (NH2)2CO
II. Phân Lân
– Là loại phân của các muối có chứa nguyên tố P.
– Độ dinh dưỡng của phân lân được đánh giá theo tỉ lệ phần trăm về khối lượng của
P2O5.
+ Supephotphat đơn gồm 2 muối: Ca(H2PO4)2 và CaSO4
| Ca3(PO4)2 | + H2SO4 (thiếu) | → | Ca(H2PO4)2 + CaSO4 | ||
| (quặng Photphotrit) | |||||
| + Supephotphat kép: Ca(H2PO4)2 | |||||
| Ca3(PO4)2 Ca3(PO4)2 | + H2SO4 + H3PO4 | → → | H3PO4 | + | CaSO4 |
| Ca(H2PO4)2 |
(quặng Photphotrit)
III. Phân Kali:
– Là loại phân của các muối có chứa nguyên tố K.
– Độ dinh dưỡng của phân kali được đánh giá theo tỉ lệ phần trăm về khối lượng
của K2O.
VI. Các Loại Phân Bón Khác
Ngoài ra còn có các loại phân khác như: phân hỗn hợp, phân phức hợp, phân vi
lượng, . . .
5
– Phân vi lượng là hỗn hợp các chất hóa học nhằm cung cấp các loại nguyên tố vi
lượng cho cây như kẽm, đồng, Clo, sắt, Mangan,…
– Phân hỗn hợp là những loại phân có chứa ít nhất là 2 dưỡng chất (hay còn được
gọi là phân NPK). Chúng bao gồm phân trộn và phân phức hợp. Hàm lượng dinh
dưỡng trong phân theo thứ tự là N, P, K được tính theo nồng độ phần trăm.
Ví dụ: Phân NPK 16-16-8 tức là trong 100kg phân trên có 16kg đạm nguyên chất,
16kg P2O5 và 8kg K2O…
Ví dụ: Phân nitrophotka là hỗn hợp của KNO3 và (NH4)2HPO4.
– Phân phức hợp là loại phân có chứa hỗn hợp các chất được tạo ra đồng thời
bằng tương tác hóa học của các chất.
Ví dụ: cho amoniac tác dụng với axit photphoric, ta thu được phân phức hợp
amophot có chứa hỗn hợp của muối NH4H2PO4 và (NH4)2HPO4.
TÓM TẮT
| Phân đạm | Phân lân | Phân kali | Phân bón khác |
| – Cung cấp N dưới dạng NH4+, NO3-. + Đạm 1 lá: NH4Cl, (NH4)2SO4. + Đạm 2 lá: NH4NO3. + Đạm ure: (NH2)2CO. | – Cung cấp P dưới dạng PO43-, HPO42-, H2PO4-. + Supephotpht đơn: Ca(H2PO4)2, CaSO4. + Supephotphat kép: Ca(H2PO4)2. | – Cung cấp K dưới dạng K+. VD: KCl, K2SO4, … | – Cung câp đồng thời N, P, K. VD: NPK: (NH4)2HPO4, KNO3 Amophot: (NH4)2HPO4, NH4H2PO4. |
| Độ dinh dưỡng = %mN | Độ dd = | Độ dd = |
%mP O 2 5 %mK O 2
Phương thức 2: Xác định rõ các kiến thức lý thuyết cơ bản về nhiệt động học
I. PHẢN ỨNG TỎA NHIỆT, PHẢN ỨNG THU NHIỆT
– Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt.
Ví dụ: Than củi cháy tỏa nhiệt.
– Phản ứng thu nhiệt là phản ứng hấp thụ năng lượng dưới dạng nhiệt.
Ví dụ: Khi nung vôi, người ta sử dụng phản ứng đốt cháy than để cung cấp nhiệt
cho phản ứng phân hủy đá vôi (CaCO3).
→ Phản ứng đốt cháy than là phản ứng tỏa nhiệt, phản ứng phân hủy đá vôi là
phản ứng thu nhiệt.
II. BIẾN THIÊN ENTHALPY CỦA PHẢN ỨNG
1) Biến thiên enthalpy
– Biến thiên enthalpy của phản ứng (nhiệt phản ứng) là nhiệt lượng tỏa ra hay thu
vào ở áp suất không đổi.
– Kí hiệu là rH
– Phương trình nhiệt hóa học: là phương trình hóa học kèm theo trạng thái của các
chất và giá trị rH .
Ví dụ: 2H2 (g) + O2 (g) 2H2O (l) r 298 H0 = – 571,6 kJ
6
2) Biến thiên enthalpy chuẩn
– Biến thiên enthalpy chuẩn là nhiệt tỏa ra hay thu vào của phản ứng được xác định
ở điều kiện chuẩn.
– Kí hiệu là r 298 H0 .
– Điều kiện chuẩn: Với chất khí (áp suất 1 bar, nhiệt độ 25oC hay 298K); với chất
tan trong dung dịch (nồng độ 1 mol/L; nhiệt độ 25oC).
3) Ý nghĩa của biến thiên enthalpy
r r H 0: Ph¶n øng táa nhiÖt; H 0: Ph¶n øng thu nhiÖt
Giá trị tuyệt đối của biến thiên enthalpy càng lớn thì nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào
của phản ứng càng nhiều.
III. TÍNH BIẾN THIÊN ENTHALPY CỦA PHẢN ỨNG THEO NHIỆT TẠO
THÀNH
– Nhiệt tạo thành (enthalpy tạo thành) của phản ứng là nhiệt kèm theo phản ứng tạo
thành 1 mol chất đó từ các đơn chất ở dạng bền nhất.
– Nhiệt tạo thành, kí hiệu là fH; Nhiệt tạo thành chuẩn, kí hiệu là f 298 Ho
+ o
f 298 H của đơn chất ở dạng bền vững nhất = 0, ví dụ: f 298 2 H (O ) 0 kJ/mol o .
+ o
f 298 H < 0 → Chất (sp) bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền tạo
nên nó.
+ o
f 298 H > 0 → Chất (sp) kém bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền
tạo nên nó.
– Cho phản ứng: aA + bB mM + nN r 298 Ho
→
r 298 f 298 f 298 f 298 f 298 f 298 f 298 H H (sp) H (c®) m. H (M) n. H (N) a. H (A) b. H (B) o o o o o o o
– Nhiệt lượng (Q) tỏa ra khi đất cháy một chất bằng số mol chất đó nhân với lượng
nhiệt tỏa ra khi đốt cháy 1 mol chất.
o
f 298 H = n. r 298 H0
– Nhiên liệu thường là hỗn hợp các chất:
Ví dụ:
+ Khí gas là hỗn hợp của propan và butan theo những tỷ lệ khác nhau.
+ Xăng là hỗn hợp các hidrocacbon từ 7 đến 11 C.
Vì vậy, lượng nhiệt tỏa ra khi đết cháy một nhiên liệu sẽ bằng tổng lượng nhiệt đốt
cháy các chất thành phần:
Qnhiên liệu = Qnhiêu liệu 1 + Qnhiêu liệu 2 + ……
7
– Nhiệt lượng vật tỏa ra hay thu vào được tính bằng công thức:
Q = m.c. rH
Trong đó:
+m: Khối lượng chất
+ c: Nhiệt dung (năng lượng cần đề đưa 1 gam chất tăng lên 1°C)
+
rH : độ biến thiên nhiệt độ (t2 — t1)
Lưu ý: Các quá trình sử dụng nhiệt sẽ khiến nhiệt lượng bị thất thoát ra môi
trường nên hiệu suất sử dụng nhiệt trong thực tế luôn bé hơn 100%. Vì vậy trong
các bài toán đốt cháy nhiên liệu, đề bài thường cho kèm hiệu suất sử dụng nhiệt.
Đối với một số bài toán, người ra đề nếu không cho hiệu suất thì có thể “giả sử”
toàn bộ lượng nhiệt đều được sử dụng hiệu quả.
2.3. Các biện pháp tổ chức thực hiện:
Để tổ chức thực hiện được giáo viên có thể dùng nhiều phương tiện, nhiều cách
như: Bằng lời giải thích, bằng hình ảnh, đoạn phim, bài hát,… có thể tiến hành dạy
trong hoàn cảnh dùng máy chiếu hay không dùng máy chiếu… điều này cần phụ
thuộc vào giáo viên ở mỗi trường THPT, căn cứ vào hoàn cảnh cụ thể và phong
cách dạy khác nhau để huy động tối đa vì hiệu quả giáo dục với nội dung đề tài
này, có những kinh nghiệm có thể áp dụng cho nhiều người, nhưng có những
phong cách không thể áp dụng cho giáo viên khác. Vì phong cách dạy “nó như tính
cách của mỗi con người không thể ai cũng giống ai” nhưng đảm bảo được nội dung
dạy học theo yêu cầu của chương trình. Tôi nói như vậy không có nghĩa người giáo
viên không đổi mới phương pháp giảng dạy mà mỗi giáo viên luôn phải tìm cách
đổi mới trong phong cách dạy của mình theo yêu cầu của thực tiễn hiện hành. Có
thể nói “người giáo viên như một đạo diễn cho tiết dạy của mình”.
– Khi thực hiện kiến thức về phân bón hóa học học sinh cần xác định được các bước sau
+ Dựa vào độ dinh dưỡng của phân đạm xác định qua %N mN mol N mol N
trong
các loại phân đạm như : NH4Cl, (NH4)2SO4 , NH4NO3 , (NH2)2CO. ……
+ Dựa vào độ dinh dưỡng của phân Kali xác định qua %K2O khối lượng K2O
mol
8
K2O mol K Xác định mol K trong các loại phân Kali như : KCl, K2SO4 ,
KNO3 , ……
| + Dựa vào độ dinh dưỡng của phân lân xác định qua %P2O5 khối lượng P2O5 mol P2O5 mol P Xác định mol P trong các loại phân lân như : | |
Supephotpht đơn : Ca(H2PO4)2, CaSO4
Supephotphat kép: Ca(H2PO4)2
Amophot: (NH4)2HPO4, NH4H2PO4
– Khi thực hiện kiến thức về phần nhiệt học học sinh cần xác định được các bước sau
+ Khối lượng của khí gas , xăng…. căn cứ vào tỉ lệ khối lượng của từng chất trong
khí gas , xăng …. ta xác định khối lượng mỗi chất mol mỗi chất
+ Dựa vào nhiệt tỏa ra của 1 mol chất f 298 Ho = n.r 298 H0
0
r 298 H là nhiệt lượng tỏa ra của 1 mol
o
f 298 H là nhiệt lượng tỏa ra của n mol
+ Sau đó xác định lượng nhiệt tỏa ra khi đết cháy một nhiên liệu sẽ bằng tổng
lượng nhiệt đốt cháy các chất thành phần:
Qnhiên liệu = Qnhiêu liệu 1 + Qnhiêu liệu 2 + ……
2.4. PHẦN VÍ DỤ MINH HOẠ
Phần ví dụ minh họa thông qua một bài tập thực tiễn trong số hàng nghìn, hàng vạn
hiện tượng, tình huống thực tiễn có thể áp dụng và quan điểm của tôi trong từng
vấn đề cụ thể với đề tài Bài toán thực tiễn môn Hóa trong đề thi TNTHPTQG
VÍ DỤ VỀ PHẦN : PHÂN BÓN HÓA HỌC
Ví Dụ : Xác định lượng phân bón căn cứ vào độ dinh dưỡng N-P-K
Câu 1: Ngô là loại cây trồng “phàm ăn”, để đảm bảo độ dinh dưỡng trong đất, với
mỗi hecta đất trồng ngô, người nông dân cần cung cấp 150 kg nitơ; 26 kg
photpho và 91 kg kali. Loại phân mà người nông dân sử dụng để bón cho đất trồng
là phân hỗn hợp NPK (20–20–15) trộn với phân kali (độ dinh dưỡng 60%) và urê
(độ dinh dưỡng 46%). Tổng khối lượng phân bón đã sử dụng cho 10 hecta đất
trồng gần nhất với giá trị nào sau đây?
A. 6030 kg. B. 7777 kg. C. 8060 kg. D. 2950 kg.
9
HƯỚNG DẪN GIẢI
Đặt a, b, c lần lượt là khối lượng của ba loại phân bón trên
+) Phân NPK có:
2 5
2
N N
P O P
K O K
m 20%a 0,2a n 0,2a /14
m 20%a 0,2a n 0,2a.2 /142
m 15%a 0,15a n 0,15a.2 / 94
+) Phân kali có: m 60%b 0,6b n 0,6b.2 / 94 K O K 2
+ Phân urê có:
m 46%c 0,46c N
| 1 hecta đất cần: |
N P K
m 150 0,2a 0,46c
a 297,74
31
m 26 a b 108,34 a b c 602,71
355
c 196,63
117a 117b
m 91
940 235
Vậy 10 hecta đất cần 6027,1 kg.
Câu 2: Một loại phân bón hỗn hợp trên bao bì ghi tỉ lệ 10 – 20 – 15. Các con số
này chính là độ dinh dưỡng của phân đạm, lân, kaili tương ứng. Để sản xuất loại
phân bón này, nhà máy Z trộn ba loại hoá chất Ca(NO3)2, KH2PO4, KNO3 với
nhau. Trong phân bón đó tỉ lệ khối lượng của Ca(NO3)2 là a%; của KH2PO4 là b%.
Giả sử các tạp chất không chứa N, P, K. Giá trị của (a + b) gần nhất với
A. 93,8. B. 59,3. C. 42,1. D. 55,5.
Xem bản đầy đủ trên google drive: TẠI ĐÂY
Các thầy cô cần file liên hệ với chúng tôi tại fanpage facebook O2 Education
Hoặc xem nhiều SKKN hơn tại: