Hình thành kĩ năng xác định công thức Hoá học trong dạy học Hóa học 8 THCS

HÌNH THÀNH KĨ NĂNG XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC HOÁ HỌC
TRONG DẠY HỌC HÓA HỌC 8 THCS
-------------š{›-------------
Phần I: Mở đầu
I. Lý do chọn đề tài:
Để thực hiện nhiệm vụ giảng dạy và giáo dục theo qui định của ngành trong quá trình giảng dạy của tôi đã rút ra được một số kinh nghiệm và phương pháp dạy học, bước đầu những kinh nghiệm này đã giúp tôi hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình. Qua sáng kiến này tôi xin mạnh dạn trình bày một trong những vấn đề mà tôi thấy tâm đắc đó là việc hình thành kỹ năng xác định công thức hóa học trong dạy học hóa học 8. Nhằm tạo cho học sinh kỹ năng viết công thức hóa học, tìm hóa trị của một nguyên tố khi biết được nhóm nguyên tố, lập được công thức hóa học khi biết được hóa trị và dựa vào kết quả phân tích định lượng hoặc dựa vào phương trình hóa học để xác định công thức hóa học một cách thuần thục trong học tập.
II. Mục đích nghiên cứu:
Nghiên cứu trên cở sở thực tế và tình trạng kiến thức của cách em học sinh trong năm 2007-2008 vừa qua nhiều em còn viết sai công thức hoặc viết công thức chưa chính xác cũng như chưa nắm vững cách xác định công thức hóa học, không những vậy kể cả một số học sinh khá giỏi lớp 9 cũng lúng túng với cách xác định công thức hóa học. Đây là một trong những nguyên nhân dẫn đến các em chưa học tốt môn hóa học. Từ thực tế trên tôi thấy cần trang bị cho học sinh một trong những kiến thức cơ bản để học sinh hứng thú yêu thích và học tốt môn hóa học ngay từ lớp 8 và trang bị cho cho các em đầy đủ các kiến thức cơ bản để học tốt các lớp trên.
III. Đối tương nghiên cứu:
- Chương trình hoá học THCS
- Học sinh khối 8 trường THCS Phan Bội Châu
IV. Phương pháp nghiên cứu:
- Nghiên cứu trên cơ sở lý luận dạy học môn hóa học và bài tập hóa học
- Trực tiếp sử dụng các bài tập trong các chương trình giảng dạy để rút ra kinh nghiệm.
Phần II: Nội dung và kết quả nghiên cứu
Chương I: Cơ sở lý luận
I. Kiến thức, chuẩn bị của giáo viên:
 1) Kiến thức giáo viên cần có:
- Về tên nguyên tố, ký hiệu hóa học, nguyên tử khối, hóa trị của các nguyên tố hóa học và hóa trị của nhóm nguyên tử.
- Về cách xác định công thức hóa học của hợp chất hai nguyên tố dựa vào hóa trị của chúng dưới dạng công thức AxBy.
- Về cách xác định CTHH của chất gồm một số nguyên tố kết hợp với một nhóm nguyên tố.
- Về cách xác định công thức hóa học của một chất dựa vào kết quả phân tích định lượng và tỷ khối chất khí, tỷ lệ về khối lượng các nguyên tố trong hợp chất.
- Nắm được cách xác định CTHH của một chất dựa theo phương trình hóa học.
- Xác định được CTHH của một chất bằng toán biện luận, tính chất vật lý, tính chất hóa học của chất đó, lập công thức của hợp chất hữu cơ gồm các nguyên tố C, H, O,...
 2) Phương pháp sử dụng.
- Đòi hỏi giáo viên phải kết hợp tốt các phương pháp dạy học hiện nay để khéo léo sử dụng nhằm phát huy tính tích cực của học sinh.
- Trong quá trình giảng dạy ở trên lớp phải phân bố thời gian hợp lý để đưa ra các ví dụ về xác định công thức hóa học.
 3) Về mặt tâm lý đối với giáo viên:
- Tạo tâm lý thoải mái, tránh sự căng thẳng hoặc khó chịu bực mình khi học sinh không trả lời được câu hỏi.
- Tạo điều kiện để học sinh củng cố niềm tin khi trả lời câu hỏi, độ khó tăng dần từ dễ đến khó
- Đặt ra những câu hỏi có tình huống để thu hút được học sinh vào công việc tự học đồng thời trả lời những thắc mắc ngay trong giờ học, nhằm bảo đảm được tính hấp dẫn hứng thú, say mê học, để học sinh tích cực giải quết các vấn đề nhằm biến những kiến thức tưởng chừng rất khó thành những kiến thức đơn giản nhất để học sinh tiếp thu dễ dàng.
 4) Về phương tiện dạy học gồm:
- Phiếu học tập.
- Các bảng phụ: Bảng 1, Bảng 2 (trang 42, 43 SGK).
- Bảng phụ với nội dung về hóa trị của một số nguyên tố và một số nhóm nguyên tử:
Hóa trị
Kim loại
Phi kim
Nhóm nguyên tử
I
Na; K; Ag; Cu; Hg; Li ...
H; Cl; Br; F; I; ...
NO3; OH ...
II
Mg; Ca; Ba; Cu; Hg; Zn; Fe; Sn; Pb; Be; Cr; Mn ...
O; N; S ...
SO4; CO3 ...
III
Al; Cr; Fe; B ...
N; P ...
PO4.
IV
Mn; Pb ...
S; Si; N
V
P; N
VI
S
II. Kiến thức học sinh cần có:
- Học sinh bắt buộc phải nhớ được tên nguyên tố, ký hiệu hóa học, nguyên tử khối, hóa trị của các nguyên tố hóa học và các nhóm nguyên tử.
- Nắm được qui tắc hóa trị đối với hợp chất gồm 2 nguyên tố
- Hiểu được các bước xác định công thức hóa học đối với các dạng:
+ Hợp chất AxBy.
+ Nguyên tố kết hợp với một nhóm nguyên tử.
+ Dựa vào kết quả phân tích định lượng, tỷ khối chất khí, tỷ lệ khối lượng các nguyên tố trong hợp chất.
+ Dựa vào phương trình hóa học ...
III. Các bước tổng thể:
Bước 1: Phân tích và định hướng cho học sinh cách tính hóa trị của một nguyên tố trong hợp chất và xác định công thức hóa học của hợp chất theo hóa trị.
Bước 2: Xác định công thức hóa học của hợp chất khi biết được khối lượng mol của hợp chất hoặc tỷ khối đối với không khí và thành phần % của các nguyên tố trong hợp chất hoặc cách xác định công thức hóa học của một chất khi biết được tỷ lệ về khối lượng của các nguyên tố trong hợp chất.
Bước 3: Xác định được công thức hóa học của một chất khi biết được thành phần % của các nguyên tố trong hợp chất.
Bước 4: Xác định công thức hóa học của một chất dựa vào phương trình hóa học, toán biện luận, tính chất vật lý, tính chất hóa học và công thức phân tử.
Chương II: Biện pháp thực hiện chi tiết
I. Nội dung 1:
1) Tính hóa trị của một nguyên tố hoặc nhóm nguyên tử khi biết công thức hóa học của hợp chất .
Giáo viên hướng dẫn học sinh hiểu trong CTHH của hợp chất 2 nguyên tố 
 (A,B Có thể là nguyên tử hay nhóm nguyên tử; a,b là hóa trị của A, B)
 Vậy theo qui tắc hóa trị ta có x.a = y.b
 a = ; b = ;
 x = ; y = 
Ví dụ 1: Tính hóa trị của sắt trong hợp chất Fex(SO4)3 biết gốc SO4 Có hóa trị (II).
Giải
Gọi a là hóa trị của Fe ta có: 
Học sinh vận dụng qui tắc hóa trị : ta có 2.a = 3.II a = 3
Vậy Fe có hóa trị III.
* Ứng với công thức tổng quát AxBy, ta luôn có tích chỉ số và hóa trị của nguyên tố này bằng tích chí số và hóa trị của nguyên tố kia.
 Ví Dụ: Al2O3 ta có III.2 = II.3; H3PO4 ta có I.3 = III.1 (ở đây nhóm nguyên tử là PO4).
2) Lập công thức hóa học của hợp chất 2 nguyên tố A và B (B có thể là nhóm nguyên tố) khi biết hóa trị của một nguyên tố.
Cách 1:
Hóa trị của B
Hóa trị của A
- Bước 1: Viết công thức hóa học dưới dạng AaxBby (x,y là chỉ số; a,b là hóa trị)	Ta có x.a = y.b
- Bước 2: Ta chuyển thành tỷ lệ hay 
- Bước 3: Chọn x,y phải tối giản đến những số đơn giản nhất rồi mới viết công thức.
Ví dụ 2: Lập công thức hóa học của đồng oxit biết đồng có hóa trị I.
Học sinh vận dụng:
- Bước 1: Viết công thức dưới dạng CuIxOIIy
ta có x.I = y.II.
- Bước 2: Ta có tỷ lệ: 
- Bước 3: Vậy x = 2; y = 1 là số tối giản
 Công thức của đồng oxit là: Cu2O
Ví dụ 3: Lập công thức hóa học của Ca có hóa trị II và gốc SO4 Có hóa trị II.
Học sinh vận dụng
- Bước 1: Viết công thức dưới dạng: CaIIx(SO4)IIy ta có: x.II = y.II
- Bước 2: Ta có tỷ lệ 
- Bước 3: Do phân số chưa tối giản nên ta phải tối giản
x = 1; y = 1 ta có công thức hóa học là: CaSO4.
Cách 2: Từ tỷ lệ: ta có thể tính nhẩm theo các trường hợp:
- Khi a = b thì x = y =1.
Ví Dụ: 
 x = y = 1 Vậy công thức hóa học là: MgO
 x = y = 1 Vậy công thức hóa học là: AlPO4
- Khi a = 1 thì x = b và y = 1 hoặc b = 1 thì x = 1 và y = a.
Ví dụ:	 NaIxOIIy x = 2; y = 1.
Vậy công thức hóa học là: Na2O
- Khi a > b đều là số chẵn x = 1 và y = a.b.
Ví Dụ: ta có CO2
 ta có SO3.
- Khi a b và đều 2 thì x = b và y = a.
Nếu cả x và y đều là số chẵn hoặc có ước số chung thì rút gọn lấy số đơn giản nhất.
Cách 3: Hóa trị của một nguyên tố thường là chỉ số nguyên tố kia.
Thông thường gạch chéo hóa trị a, b sẽ cho ra chỉ số x = b; y = a.
Ví dụ: Lập công thức hoá học của hợp chất chứa 2 nguyên tố sau:
 QT Chéo 
 QT Chéo 
 QT Chéo 
 Cách 3 là cách thông dụng thường được áp dụng nhiều trong giảng dạy
II. Nội dung 2:
a) Xác định công thức hoá học của 1 hợp chất khi biết được khối lượng mol hoặc tỷ khối đối với không khí của hợp chất và thành phần % các nguyên tố trong hợp chất.
Bước 1: Gọi x, y là chỉ số của các nguyên tố 
 công thức tổng quát, rồi tìm khối lượng của mỗi nguyên tố có trong 1 mol hợp chất.
Bước 2: Tìm số mol của mỗi nguyên tố trong 1 mol hợp chất.
Bước 3: Viết công thức hoá học của hợp chất.
Ví dụ 1: Xác định công thức của khí A biết khối lượng mol phân tử của khí A là 34 và thành phần % về khối lượng của H là 5,88% và S là 94,12%.
Giải
Cách 1: Vận dụng các bước:
Bước 1: Tìm khối lượng của mỗi nguyên tố trong 1 mol hợp chất khí A.
mH = (g); 	mS = (g)
Bước 2: Tìm số mol nguyên tử của mỗi nguyên tố có trong 1 mol hợp chất khí A.
nH =mol;	nS =mol
 Trong hợp chất khí A có 2mol nguyên tử H và 1 mol Nguyên tử S.
Bước 3: Công thức hoá học của hợp chất A là H2S.
Cách 2: Lập tỷ số về khối lượng để tìm các chỉ số x và y.
Giả sử công thức hoá học cuả hợp chất khí A có dạng: HxSy.
Ta có: x = 2 ; y = 1.
Vậy công thức hoá học của khí A là: H2S.
Cách 3: Vì : %H + %S = 5,88 + 94,12 = 100%.
Vậy khí A gồm 2 nguyên tố H và S; Gọi x, y lần lượt làchỉ số của H và S 
 công thác hoá học của khí A là: HxSy.
Vì khối lựơng mỗi nguyên tố trong phân tử tỷ lệ với thành phần % nên ta có:
giải ra ta được x = 2; y = 1 Công thức hoá học của khí A là: H2S.
Ví dụ 2: Xác định công thức hoá học của hợp chất A có khối lượng mol là 58,5 g thành phần các nguyên tố: 60,68 % là Cl, còn lại là Na.
(bài này có 2 cách giải)
Giải
Cách 1: Tìm % của Na bằng cách: 100% - % Cl = 100% - 60,68% = 39,32%.
Tới đây ta tính theo như ví dụ 1.
Cách 2: Ta có: mCl = (g)
mNa = 58,5 – 35,5 = 23 (g)
 nCl = mol
 nNa = mol
 Công thức hoá học của hợp chất A là NaCl.
Ví dụ 3: Tìm công thức của khí A biết khí A có tỷ khối đối với không khí là 0,552 và thành phần % theo khối lượng của các nguyên tố trong khí A là: 75% C và 25% H. Hướng dẫn học sinh dựa vào công thức tính tỷ khối của khí A đối với không khí là:
dA/kk = Khối lượng mol của khí A là:
MA = 0,552.29 = 16 (g) rồi làm tương tự như ví dụ 1.
b) Khi biết được tỷ lệ về khối lượng của các nguyên tố trong hợp chất. Biết A chiếm a phần về khối lượng, B chiếm b phần về khối lượng.
Bước 1: Giả sử công thức là AxBy
Bước 2: Lập tỷ lệ: 
Bước 3: Công thức hoá học.
Ví dụ 1: Tìm công thức hoá học của hợp chất khi phân tích được kết quả sau: H chiếm 1 phần về khối lượng còn O chiếm 8 phần về khối lượng.
Giải
Cách 1:
Bước 1: Giả sử công thức phân tử của hợp chất là HxOy
Bước 2: Lập tỷ lệ: 
Vậy x = 2; y = 1.
Bước 3: Công thức hoá học của hợp chất là: H2O.
Cách 2: Giả sử khối lượng đem phân tích là a gam ta có:
mH chiếm nH=
mO chiếm nO =
công thức hoá học là H2O.
Ví dụ 2: Tìm công thức hoá học của 1 oxit sắt biết phân tử khối là 160, tỷ lệ về khối lượng là mFe = 7 và mO = 3.
Giải
Cách 1: Số mol của Fe kết hợp với O là:
nFe=0,125 mol
số mol của O kết hợp với Fe là:
nO =0,1875 mol.
Vậy 0,125 mol nguyên tử của Fe kết hợp với 0,1875 mol nguyên tử O.
 2 nguyên tử Fe kết hợp với 3 nguyên tử O.
Vậy công thức hoá học đơn giản của oxit sắt là Fe2O3 và có phân tử khối bằng 160.
Cách 2: Giả sử công thức hoá học của oxit Fe là FexOy.
Lập tỷ lệ khối lượng: y = 1,5x.
Theo đề bài cho nguyên tử khối của oxit Fe bằng 160 nên ta có:
56x + y.16 = 160 vì y = 1,5x
56x + 1,5y.16 = 160
x = 2 và y = 3.
Vậy công thức hoá học là Fe2O3.
Trong cách 2 này nếu bài không cho biết phân tử khối ta dựa vào tỷ lệ:
 x = 2; y = 3.
Vậy công thức hoá học là Fe2O3.
III. Nội dung 3:
 	 Xác định công thức hoá học của 1 hợp chất khi biết được thành phần % của các nguyên tố trong hợp chất.
Một hợp chất vô cơ AxByCz có chứa % về khối lượng:
% Khối lượng của A là a%; % Khối lượng của B là b%; % Khối lượng của C là c%. Ta có tỷ lệ số mol các nguyên tố
x : y : z = .
Trong đó a,b,c là thành phần % khối lượng các nguyên tố trong hợp chất. MA, MB, MC là khối lượng mol nguyên tử của các nguyên tố.
Với các hợp chất vô cơ tỷ lệ tối giản giữa x, y, z thường cũng là giá trị các số cần tìm.
Ví dụ 1: Xác định công thức hoá học khi phân tích 1 hợp chất vô cơ A có thành phần % theo khôi lượng của Na là 43,4%, C là 11,3% và O là 45,3%.
Giải
Cách 1: Ta có % Na + % C + % O = 43,4 + 11,3 + 45,3 = 100% 
nên hợp chất vô cơ A chỉ có 3 nguyên tố là: Na, C, O.
Gọi x, y, z lần lượt là chỉ số của Na, C, O
 Công thức hoá học tổng quát là: NaxCyOz.
Ta có tỷ lệ số mol các nguyên tố Na, C, O là:
x : y : z =::=::
x : y : z2:1:3
 x = 2 ; y =1 ; z = 3
Vậy A có công thức hoá học là Na2CO3.
Cách 2: Giả sử lượng chất đem phân tích là a gam.
mNa= nNa=
mC=nC =
mO=nO =
nNa : nC : nO =:: = 2 : 1 : 3.
 Công thức cấu tạo của A là: Na2CO3
Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn 13,6 g hợp chất a thì thu đựơc 25,6 g SO2 và 7,2 g H2O xác định công thức hoá học của A.
Giải:
Theo đề khi đốt cháy hoàn toàn 1 hợp chất A thì tạo ra SO2 và H2O. 
Vậy hợp chất A có nguyên tố S và H còn có thể có nguyên tố O.
Ta có khối lượng của nước là 7,2 g
nHO =0,4 mol
Vậy trong 0,4 mol phân tử nước có chứa 0,8 mol H
mH = 0,8.1 = 0,8 g.
Ta có khối lượng của SO2 là 25,6 g.
nSO=0,4 mol.
Vậy trong 0,4 mol phân tử SO2 có chứa 0,4 mol S
 mS = 0,4 .32 = 12,8 g.
 Tổng khối lượng của nguyên tố S và H là:
mA = mS + mH = 12,8 + 0,8 = 13,6 g.
Vậy trong a không chứa nguyên tố O.
Gọi x, y lần lượt chỉ số của H và S Công thức hoá học của A là HxSy.
Tỷ lệ: 
Vậy x = 1; y = 2 công thức hoá học của A là H2S.
IV. Nội dung 4:
1) Xác định công thức hoá học dựa theo phương trình hoá học.
Bước 1: Đặt công thức đã cho rồi viết phương trình phản ứng xảy ra.
Bước 2: Đặt số mol chất đã cho rồi vận dụng qui tắc tam xuất tìm số mol có liên quan.
Bước 3: Lập phương trình hoặc hệ phương trình toán học rồi giải tìm ra khối lượng nguyên tử của các nguyên tố cần tìm và suy ra tên nguyên tố tên chất.
2) Xác định công thức hoá học của một chất bằng toán biện luận.
Dạy bài tập này tương tự như phần (4.1) ở trên nhưng trong đó có hệ phương trình được giải bằng biện luận.
3) Xác định công thức hoá học của một chất dựa trên tính chất vật lý, tính chất hoá học của chất đó.
Yêu cầu học sinh phải nắm vững tính định tính các chất để suy ra thành phần nguyên tố của các chất cần tìm và công thức hoá học.
3) Lập công thức phân tử của hợp chất hữa cơ gồm các nguyên tố: C, H, O 
Tóm lại trong nội dung 4 thuộc chương trình hoá học lớp 9 nên không thực hiện bằng ví dụ chi tiết.
Chương III: Kết quả học sinh
I. Thái độ của học sinh:
 Nhìn chung học sinh có thái độ hứng thú học tập và yêu thích bộ môn hoá học hơn.
Kết quả thăm dò theo phiếu trắc nghiệm không ghi danh sách như sau.
Câu hỏi: Thái độ của các em đối với môn hoá học như thế nào? Đánh dấu (x) vào các ô tương ứng
Rất thích 	£
Thích	£
Không thích	£
Ý kiến khác.	£
Kết quả thăm dò cuối học kỳ I.
54/70 chiếm tỷ lệ 77,1% trả lời rất thích.
7/70 chiếm tỷ lệ 10,0% trả lời thích.
2/70 chiếm tỷ lệ 2,9% trả lời không thích.
7/70 chiếm tỷ lệ 10,0% ý kiến khác (em không biết).
II. Kết quả học tập của học sinh:
- Kết quả học tập của học sinh chuyển biến rõ rệt nhất là vào đầu và giữa học kỳ 2 của năm học.
- Khả năng khắc sâu kiến thức của học sinh khá tốt thông qua các tiết dạy trên lớp và các bài kiểm tra của học sinh
Phần III: Kết luận
I. Kết quả đạt được:
- Học sinh hiểu bài, nắm vững kiến thức tạo cho các em say mê yêu thích bộ môn hoá học.
 - Thông qua kinh nghiệm này đã khắc sâu về kiến thức và rèn cho học sinh cách viết chính xác công thức hoá học tìm hoá trị của nguyên tố trong hợp chất cũng như cách lập công thức hoá học khi biết hoá trị đồng thời có thể dựa vào kết quả phân tích định lượng hoặc dựa vào phương trình hoá học để xác định được công thức hoá học.
II. Bài học kinh nghiệm:
 Đối với Giáo viên:
- Phải tìm hiểu sâu về kiến thức SGK cũng như kiến thức về cách xác định công thức hoá học.
- Nghiên cứu kỹ các mục tiêu, các bước khi xác định công thức hoá học rồi vận dụng để làm các ví dụ.
- Nghiên cứu kỹ các mục tiêu để có phương pháp tổ chức dạy học đúng hướng không mâu thuẫn với nội dung.
- Phần chuẩn bị bài của giáo viên có vai trò quyết định trong sự thành công của tiết dạy. Vì vậy đòi hỏi giáo viên bắt buộc phải chuẩn bị giáo án, đồ dùng, cùng các phương tiện dạy học cần thiết trước khi lên lớp. Nếu chuẩn bị tốt cho giờ lên lớp giáo viên sẽ rất nhẹ nhàng và không bị lúng túng trong khâu xử lý kiến thức, tổ chức các hoạt động dạy học tập và từng tình huống sư phạm xảy ra trên lớp đồng thời khéo léo phân bố thời gian hợp lý trong tiết dạy để đưa các ví dụ có liên quan đến cách xác định công thức hoá học trong nội dung của từng bài học mà mục đích của bài yêu cầu.
- Thái độ của giáo viên cũng là nhân tố rất quan trọng trong việc góp phần vào sự thành công của tiết học vì mọi hoạt động dạy học luôn diễn ra sự tương tác về tâm lý, hoàn cảnh giữa giáo viên với học sinh. Giáo viên ngoài dạy kiến thức còn truyền cho các em “sinh khí” để học tập.
- Trong dạy học cần có phần đặt vấn đề vào bài mới và kết thúc vấn đề sau khi hoàn thành từng phần cũng như toàn bài học giúp học sinh tăng hưng phấn khi vào bài và cảm thấy thoải mái khi giải quyết được các vấn dề. Giờ học phải có bầu không khí không căng thẳng, phát huy được tinh thần thi đua có nhận xét phê bình, tuyên dương, chấm điểm nhằm khích lệ tinh thần tự học của học sinh.
 Dù rất cố gắng song đề tài này còn nhiều vấn đề chưa hoàn chỉnh rất mong sự tham khảo và đóng góp ý kiến xây dựng của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để được hoàn chỉnh hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Nga §iÒn, Ngày 15 tháng 03 năm 2009
 Người viết sáng kiến 
 Vò V¨n Thµ