Xây dựng hệ thống những bài thực nghiệm phần hóa hữu cơ huấn luyện học sinh giỏi cấp quốc gia, quốc tế

Xây dựng hệ thống thực nghiệm phần hóa hữu huấn luyện học sinh giỏi cấp quốc gia, quốc tế Lê Thị Thịnh Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn Thạc sĩ ngành: Hóa lý thuyết Hóa lý; Mã số: 60 44 31 Ngƣời hƣớng dẫn: PGS TS Lê Kim Long Năm bảo vệ: 2012 Abstract: Tổng quan vấn đề lí luận thực tiễn bồi dƣỡng học sinh giỏi (HSG) nƣớc ta Nghiên cứu nội dung chƣơng trình, kiến thức hóa học chuyên; đề thi HSG cấp tỉnh, cấp khu vực, cấp quốc gia quốc tế phần hóa hữu Đi sâu nghiên cứu thực hành hóa hữu chuẩn bị đề thi học sinh giỏi quốc tế qua năm Xây dựng số thực nghiệm hóa hữu hệ thống câu hỏi phù hợp với mức độ kì thi HSG quốc gia quốc tế Làm thực nghiệm, kiểm tra tính khả thi hiệu đề tài; xử lý kết thu đƣợc Keywords: Hóa lý thuyết; Hóa hữu cơ; Bài thực nghiệm; Học sinh giỏi Content MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài “ Hiền tài nguyên khí quốc gia, ngun khí thịnh nƣớc mạnh mà hƣng thịnh, ngun khí suy nƣớc yếu mà thấp hèn Vì bậc đế vƣơng thánh minh không đời không coi việc giáo dục nhân tài, kén chọn kẻ sĩ, vun trồng nguyên khí quốc gia làm cơng việc cần thiết ” Câu nói nguyên giá trị phát triển đất nƣớc Điều đƣợc thể nghị Đảng ta: “Hoàn thiện hệ thống chế, sách phát hiện, đào tạo, bồi dƣỡng, sử dụng nhân tài đáp ứng u cầu cơng nghiệp hóa, đại hóa” “ tạo bƣớc chuyển việc phát hiện, đào tạo, bồi dƣỡng, sử dụng nhân tài đội ngũ cán khoa học, chuyên gia giỏi; xây dựng Chiến lƣợc quốc gia nhân tài, coi giải pháp quan trọng việc thực chiến lƣợc cán bộ” [35,36] Yêu cầu đặt cho ngành giáo dục ngồi nhiệm vụ đào tạo tồn diện cịn có chức phát bồi dƣỡng học sinh giỏi, học sinh khiếu, đào tạo đội ngũ học sinh có kiến thức, có lực tự học, tự nghiên cứu, đạt nhiều thành tích cao góp phần quan trọng nâng cao chất lƣợng hiệu giáo dục phổ thông; đào tạo họ thành nhà khoa học, chuyên gia giỏi cho lĩnh vực, tạo nguồn nhân lực chất lƣợng cao cho đất nƣớc Hóa học ngành khoa học bản, có vai trị trung tâm gắn liền với phát triển ngành khoa học lĩnh vực khác xã hội nhƣ lƣợng, lƣơng thực thực phẩm, y tế, may mặc, Nhu cầu đội ngũ cán khoa học, công nghệ hóa học có trình độ cao khơng thể thiếu Để có đƣợc đội ngũ cần có phát hiện, bồi dƣỡng, đào tạo sử dụng nhân tài khiếu hóa học từ sớm Mặt khác, hóa học khoa học thực nghiệm Thí nghiệm hóa học giữ vai trò đặc biệt quan trọng trình dạy học hóa học phổ thơng Thí nghiệm hóa học sở để học tập hóa học rèn luyện kĩ thực hành; thơng qua thí nghiệm hóa học giúp học sinh củng cố kiến thức, góp phần phát triển tƣ duy, khả sáng tạo, vận dụng kiến thức, liên hệ kiến thức với thực tiễn, kĩ lập kế hoạch tác phong làm việc khoa học, làm tăng niềm hứng thú say mê học tập môn Tuy nhiên, nƣớc ta việc sử dụng thí nghiệm hóa học dạy học hóa học phổ thơng cịn chƣa phổ biến chƣa phát huy đƣợc hết vai trị nó, cần có đổi để khắc phục tƣợng dùng thí nghiệm hóa học chủ yếu để minh họa kiến thức chƣa khai thác theo hƣớng tích cực Đặc biệt, kì thi HSG nƣớc ta, kể kì thi HSG quốc gia, phần thực nghiệm chƣa nhiều Trong đó, kì thi HSG hóa học quốc tế (IChO – International Chemistry Olympiads) ln gồm hai phần, phần lí thuyết (chiếm 60%) phần thực hành (chiếm 40% tổng số điểm) Nhận thức đƣợc tính cấp thiết đó, từ năm học 2011- 2012 lãnh đạo Bộ GD & ĐT Việt Nam triển khai thí điểm đƣa thêm phần thực nghiệm hóa học vào kì thi HSG quốc gia nhằm phát triển đánh giá toàn diện khả học tập hóa học học sinh, đồng thời bắt kịp với xu hƣớng đề thi quốc tế, chuẩn bị tốt cho kì thi HSG hóa học quốc tế năm 2014 (IChO 46) đƣợc tổ chức Việt Nam Là giáo viên THPT, qua thực tiễn công tác từ lý trên, chọn đề tài “Xây dựng hệ thống thực nghiệm phần hóa hữu huấn luyện học sinh giỏi cấp quốc gia, quốc tế” với mong muốn góp phần xây dựng tƣ liệu dạy học, bồi dƣỡng HSG phần hóa học hữu cơ; đồng thời tạo tài liệu học tập cho em học sinh tham gia kì thi HSG, góp phần nâng cao chất lƣợng dạy học Đối tượng nghiên cứu Nội dung tập thực hành hóa hữu chƣơng trình hóa phổ thơng kì thi Olympiad hóa học quốc tế (IChO) Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu xây dựng số thí nghiệm thực hành hóa học hữu phù hợp nhằm bồi dƣỡng rèn luyện kĩ thực hành hóa học cho học sinh giỏi cấp quốc gia, quốc tế Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan vấn đề lí luận thực tiễn bồi dƣỡng HSG nƣớc ta - Nghiên cứu nội dung chƣơng trình, kiến thức hóa học chuyên; đề thi HSG cấp tỉnh, cấp khu vực, cấp quốc gia quốc tế phần hóa hữu Đi sâu nghiên cứu thực hành hóa hữu chuẩn bị đề thi học sinh giỏi quốc tế qua năm - Xây dựng số thực nghiệm hóa hữu hệ thống câu hỏi phù hợp với mức độ kì thi HSG quốc gia quốc tế - Làm thực nghiệm, kiểm tra tính khả thi hiệu đề tài; xử lý kết thu đƣợc Phương pháp nghiên cứu - Tổng hợp vấn đề lí luận có liên quan đến đề tài - Tổng hợp nghiên cứu kiến thức hóa học hữu cơ, hóa học phân tích, hóa lý, cần thiết để xây dựng số thực hành - Nghiên cứu đề thi HSG hóa học quốc gia, đề thi Olympiad hóa học quốc tế - Làm thí nghiệm, thực nghiệm sƣ phạm; trao đổi kinh nghiệm với giáo viên giảng dạy hóa học trƣờng chuyên - Xử lý kết thí nghiệm thực nghiệm sƣ phạm dựa vào phƣơng pháp thống kê tốn học Đóng góp đề tài - Xây dựng đƣợc số tập thực nghiệm phần hóa hữu góp phần bồi dƣỡng học sinh giỏi kì thi học sinh giỏi cấp quốc gia, quốc tế - Cung cấp cho giáo viên ôn học sinh giỏi em học sinh u thích mơn hóa học tài liệu tham khảo bồi dƣỡng HSG thực nghiệm Cấu trúc luận văn Luận văn gồm ba chƣơng với nội dung sau: Mở đầu Chƣơng 1: Tổng quan công tác bồi dƣỡng HSG (vai trị, vị trí trạng), thí nghiệm thực hành hóa học chƣơg trình THPT nƣớc ta kì thi IChO gần Chƣơng 2: Xây dựng đề xuất thực nghiệm phần hóa hữu nhằm huấn luyện HSG cấp quốc gia chuẩn bị cho kì thi IChO Mỗi gồm phần: Cơ sở lý thuyết; Mục đích, yêu cầu; Hóa chất; Dụng cụ; Qui trình; Một số lƣu ý để thí nghiệm thành cơng; Xử lý kết thực nghiệm; Câu hỏi kiểm tra mở rộng Chƣơng 3: Kết thảo luận Làm thí nghiệm thực hành Khoa Hóa học, trƣờng ĐH KHTN, ĐHQG Hà Nội đƣa kết đề xuất thang điểm đánh giá Sau làm TNSP trƣờng THPT chuyên Thái Bình, xử lý số liệu, khảo sát đánh giá tính hiệu khả thi đề tài, điều chỉnh thang điểm Kết luận CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Vấn đề bồi dưỡng HSG trường THPT 1.1.1 Vị trí, vai trị cơng tác bồi dưỡng HSG trường THPT Có thể nói, hầu nhƣ quốc gia giới coi trọng vấn đề đào tạo bồi dƣỡng HSG chiến lƣợc phát triển giáo dục phổ thông Nhiều nƣớc ghi riêng thành mục dành cho HSG coi dạng giáo dục đặc biệt Mỗi nƣớc có cách tiếp cận khác việc bồi dƣỡng HSG Ở Việt Nam, tỉ lệ HSG chủ yếu tập trung hệ thống trƣờng chuyên Tính đến năm 2012, nƣớc có 76 trƣờng khối THPT chuyên, có 68 trƣờng THPT chuyên khối THPT chuyên Đại học trƣờng THPT không chuyên Tổng số học sinh THPT chuyên toàn quốc gần 50 nghìn, chiếm 1,74% số học sinh THPT tỉ lệ bình qn tồn quốc, học sinh đoạt giải kì thi HSG quốc gia 53% [31] Hơn lúc hết, nghiệp bồi dƣỡng, phát triển nhân tài cho đất nƣớc phải đƣợc đặt lên tầm cao với “yêu cầu mới, nguồn lực cách làm mới” nhằm đáp ứng nghiệp công nghiệp hóa đại hóa đất nƣớc Điều đƣợc khẳng định đề án Phát triển hệ thống trƣờng THPT chuyên, giai đoạn 2010-2020 với tổng kinh phí đầu tƣ 2.300 tỷ đồng Chính phủ [23] 1.1.2 Những phẩm chất lực cần có HSG hóa học [4, 29] Những phẩm chất lực cần có HSG hóa học - Có lịng say mê học tập hóa học cao độ - Có lực tƣ tốt sáng tạo Biết phân tích, tổng hợp, so sánh, khái qt cao, có khả sử dụng phƣơng pháp nhƣ qui nạp, diễn dịch, loại suy,… - Có kiến thức hóa học sâu sắc, vững vàng, hệ thống Nắm vững chất hóa học tƣợng hóa học Biết vận dụng kiến thức hóa học cách linh hoạt, sáng tạo vào tình - Có kĩ thực nghiệm tốt, có lực phƣơng pháp nghiên cứu khoa học hóa học Biết nêu lí luận cho tƣợng hóa học xảy thực tế, biết cách dùng thực nghiệm để kiểm chứng lại lí luận biết cách dùng lí thuyết để giải thích tƣợng thí nghiệm đƣợc kiểm chứng 1.1.3 Kĩ cần có giáo viên bồi dưỡng HSG [25, 31] Trong việc đào tạo, bồi dƣỡng HSG trƣờng THPT đội ngũ giáo viên đóng vai trị quan trọng Kiến thức để bồi dƣỡng HSG có tính chun sâu, độ khó cao, tính bao quát rộng, nên giáo viên dạy HSG phải có ngƣời lực, đam mê, tâm huyết, có niềm tin chỗ dựa tinh thần vững cho học sinh Giáo viên bồi dƣỡng HSG cần thƣờng xuyên tham khảo nhiều tài liệu, tự nâng cao trình độ để cập nhật, bổ sung phát triển chuyên đề mà phụ trách; phải chủ động trƣớc học sinh bƣớc, hƣớng dẫn tham gia giải tập với học sinh Mặt khác hiểu biết học sinh ngày rộng, ngƣời giáo viên cần có trình độ hiểu biết sâu rộng có sức thuyết phục với đối tƣợng HSG Để làm tốt đƣợc công việc giáo viên cần có kĩ sau:  Kĩ nhận thức: - Đọc nghiên cứu tài liệu, tổng hợp tóm tắt tài liệu - Xây dựng đề cƣơng, soạn giáo án, lập kế hoạch bồi dƣỡng  Kĩ truyền đạt: - Kĩ giao tiếp, ngôn ngữ - Kĩ nêu vấn đề đặt câu hỏi: câu hỏi đƣợc diễn đạt rõ ràng, ngắn gọn, xúc tích, dễ hiểu, sử dụng ngơn ngữ phù hợp, khơng q phức tạp Câu hỏi có thứ tự logic, hình thức thay đổi khơng mang tính ép buộc - Kĩ trình bày chuyển tải kiến thức: vấn đề nội dung kiến thức đƣa cần xác khoa học, đơn giản, dễ hiểu, khơng phức tạp hóa cần đƣợc chuẩn bị chu đáo Nói rõ ràng đủ âm lƣợng, cần bao quát tốt ý thái độ phản hồi từ học sinh  Kĩ tổ chức, quản lý - Giám sát, theo dõi, động viên, khuyến khích - Tiếp nhận, điều chỉnh thông tin phản hồi  Kĩ sử dụng phƣơng tiện dạy học - Sử dụng thí nghiệm, kĩ thực hành (thao tác, quan sát, giải thích, kết luận) - Sử dụng thiết bị hỗ trợ (tranh, ảnh, phƣơng tiện nghe nhìn, )  Nhóm kĩ kiểm tra, đánh giá - Xây dựng ngân hàng câu hỏi, đề kiểm tra - Phân loại đề kiểm tra theo đối tƣợng, mục tiêu, thời lƣợng, chƣơng trình 1.1.4 Cơng tác bồi dưỡng HSG trường THPT [17, 29] Đào tạo học sinh HSG bậc THPT q trình mang tính khoa học nghiêm túc, một thời gian ngắn mà phải có tính chiến lƣợc dài suốt ba năm học Công việc phụ thuộc nhiều vào đội ngũ giáo viên hóa học sở (các trƣờng THCS, THPT) Hiện công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi trƣờng THPT cịn gặp khơng khó khăn nội dung chƣơng trình, tài liệu tham khảo thống, giới hạn kiến thức cần đạt đƣợc ứng với cấp độ (HSG tỉnh, HSG khu vực, HSG quốc gia,…), thời gian, kinh phí, chế độ sách,… 1.2 Vai trị, tác dụng thực nghiệm dạy học nghiên cứu hóa học Quan sát thí nghiệm phƣơng pháp nghiên cứu khoa học tự nhiên, môn khoa học thực nghiệm, có mơn hóa học Hóa học khoa học phát triển đƣợc khơng có quan sát, thí nghiệm Thí nghiệm hóa học phƣơng tiện trực quan, đƣợc dùng phổ biến giữ vai trò đặc biệt quan trọng; cầu nối lý thuyết thực tiễn thí nghiệm giúp học sinh vận dụng điều học vào thực tế sống Làm thí nghiệm hóa học giúp học sinh rèn luyện kĩ thực hành Qua thực hành thí nghiệm học sinh rèn luyện kĩ thao tác, khéo léo, kĩ lập kế hoạch thí nghiệm, phát triển kĩ giải vấn đề Từ học sinh hình thành đức tính cần thiết ngƣời lao động mới: tác phong làm việc nghiêm túc, cẩn thận, ngăn nắp, kiên trì, trung thực, xác, khoa học,… Thí nghiệm hóa học giúp học sinh phát triển tƣ duy, hình thành giới quan vật biện chứng Thơng qua thí nghiệm hóa học học sinh nắm kiến thức cách hứng thú, vững sâu sắc Thí nghiệm hóa học giúp học thêm sinh động, góp phần nâng cao chất lƣợng dạy học 1.3 Phần thực nghiệm hóa học hữu chương trình phổ thơng [7-10, 26] Trong phân phối chƣơng trình, phần hóa học hữu học kì II lớp 11 kéo dài đến hết học kì I lớp 12 Ngồi thí nghiệm giáo viên học sinh tự thực trình học chƣơng trình có thí nghiệm thực hành phần hữu Các thí nghiệm chƣơng trình THPT cần đảm bảo yêu cầu: - Đơn giản, dễ thực hiện, dễ thành công đặc biệt đảm bảo an toàn cho học sinh - Các thí nghiệm có tƣợng rõ ràng, xảy nhanh, đảm bảo thời gian - Hóa chất phổ biến, dụng cụ đơn giản - Đảm bảo tính mỹ thuật, sƣ phạm khoa học Các thực hành nói chung thực hành phần hữu nói riêng chƣơng trình hóa học THPT cơng cụ trực quan sinh động minh họa làm sáng tỏ lí thuyết, góp phần rèn luyện kĩ thực hành bản, làm quen với dụng cụ thí nghiệm hình thành phƣơng pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh Tuy nhiên, số lƣợng chất lƣợng thí nghiệm thực hành hóa học chƣơng trình THPT chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu việc dạy học nói chung đặc biệt yêu cầu việc đổi dạy học nói riêng Hơn thí nghiệm hóa học chƣơng trình THPT chủ yếu mang tính chất định tính Đối với trƣờng chuyên, lớp chun hóa số tiết học mơn chun tăng 1,5 lần so với chƣơng trình hóa học nâng cao để học thêm phần kiến thức chuyên sâu, nhƣng chủ yếu mang nặng tính lý thuyết, phần thí nghiệm thực hành chƣa đƣợc quan tâm mức Cho đến dụng cụ, hóa chất đa số trƣờng chuyên thiếu yếu, đội ngũ giáo viên có đủ trình độ lực để hƣớng dẫn đội tuyển HSG làm thực hành nâng cao cịn Đây ngun nhân dẫn đến kết chƣa cao phần thực hành học sinh Việt Nam kì thi Olympiad quốc tế Trong trƣờng THPT nói chung trƣờng THPT chuyên tình trạng khả hƣớng dẫn thực hành yếu có nhiều ngun nhân, phần kinh phí cho lĩnh vực cịn hạn hẹp có nhiều cố gắng, phần trách nhiệm nhà sản xuất (dụng cụ, thiết bị cịn mà khơng dùng đƣợc, dùng đƣợc chóng hỏng), phần thiếu quản lí đạo, động viên ngƣời tốt, việc tốt sử dụng cải tiến sáng tạo thí nghiệm thực hành hóa học có Và nguyên nhân sâu xa vấn đề kì thi nƣớc, ta từ kì thi tuyển sinh Đại học đến kì thi HSG cấp, nặng tính lý thuyết, có nội dung thực hành tâm lý “Thi gì, học nấy” làm cho việc sử dụng thí nghiệm thực hành công tác giảng dạy học tập hóa học THPT chƣa đƣợc trọng quan tâm mức 1.4 Một số nội dung thực nghiệm hữu đề cập kì thi Olympiad Hóa học Quốc tế [6] Các thực hành phần hữu năm kì thi IChO gần đây: … Kì thi IChO 43, năm 2011 Ankara, Thổ Nhĩ Kỳ thực hành phần hữu “Tổng hợp, tinh chế tách hỗn hợp đồng phân lập thể đia ” yêu cầu: a Tổng hợp, chạy sắc kí để xác định chuyển hóa phản ứng b Dùng sắc kí cột nhanh tách hai đồng phân lập thể (phân đoạn A phân đoạn B) c Phân tích sản phẩm (dựa vào sắc kí lớp mỏng, phổ UV-VIS, độ hấp phụ quang), tính hiệu suất phản ứng Kì thi IChO 44, năm 2012 Mỹ thực hành phần hữu “Động học, hiệu ứng đồng vị chế phản ứng iot hóa axeton ” Nghiên cứu chế phản ứng iot hóa axeton dựa vào nghiên cứu động học phản ứng hiệu ứng đồng vị Yêu cầu a Khảo sát tốc độ phản ứng axeton (CH3COCH3) axeton-d6 (CD3COCD3) cách thay đổi nồng độ đầu chất phản ứng b Tính bậc riêng phần số tốc độ phản ứng phản ứng c Xác định chế phản ứng (theo gợi ý) dựa vào kết thực nghiệm 1.5 Yêu cầu phần thực nghiệm kì thi Olympiad Hóa học Quốc tế [3] Điểm tối đa phần thi lý thuyết 60, phần thi thực hành 40, thành tổng số điểm 100 Phần thi thực hành cần đáp ứng điều kiện sau: - Phần thực hành cần phải chứa hai thi độc lập - Các thành viên không đƣợc đánh giá cách chủ quan phần điểm - Khi làm phân tích định tính, thí sinh phải đƣợc nhận chất - Khi làm phân tích định lƣợng, thí sinh phải đƣợc nhận chất nhƣng có nồng độ khác - Khi đánh giá thi định lƣợng giá trị xuất sắc không dựa kết trung bình thí sinh - Trong thi định lƣợng, phải cho phần lớn điểm thi sinh báo cáo giá trị trung bình, cho số điểm phƣơng trình tƣơng ứng, tính tốn, giải thích liên quan trực tiếp đến thi Không đƣợc thƣởng điểm cho phần lặp lại Về phạm vi kiến thức kì thi IChO đƣợc chia làm ba phần - Kiến thức có chƣơng trình THPT hầu hết nƣớc - Kiến thức có chƣơng trình THPT số nƣớc - Kiến thức nâng cao khơng có chƣơng trình THPT, thƣờng tƣơng đƣơng với kiến thức trình độ Cao đẳng Đại học chuyên ngành Nƣớc tổ chức đƣa thoải mái câu hỏi tập vào lí thuyết thực hành dựa kiến thức phần Còn thi có kiến thức thuộc phần hai phần ba, đƣợc nêu rõ ràng vào trang đầu tập chuẩn bị giới thiệu trƣớc tập chuẩn bị Nội dung thực hành kì thi IChO mang tính thực tiễn có nhiều ứng dụng, chất tổng hợp thƣờng chất thuộc lĩnh vực sinh hóa nhƣ thuốc, chất dẫn thuốc,… lĩnh vực vật liệu mà mạnh cơng trình khoa học, công nghệ nƣớc đăng cai tổ chức Các thi thực nghiệm hóa hữu thƣờng gồm hai phần Phần một, tổng hợp chất; Phần hai, tinh chế tách chất Ở phần một, trình tổng hợp thƣờng dùng thêm kĩ thuật sắc kí lớp mỏng để theo dõi trình phản ứng; nghiên cứu chế động học phản ứng phƣơng pháp chuẩn độ, sắc kí lớp mỏng, hiệu ứng đồng vị; Ở phần hai, thƣờng yêu cầu tinh chế tính hiệu suất phản ứng; kiểm tra độ tinh khiết sản phẩm (đo chiết suất, xác định điểm nóng chảy, dựa vào sắc kí lớp mỏng,…); xác định cấu trúc sản phẩm dựa vào phƣơng pháp phổ (thƣờng phổ 1H 13C NMR) yêu cầu tách sản phẩm khỏi hỗn hợp (tách hỗn hợp đồng phân lập thể,…) Với học sinh tham gia kì thi IChO kĩ nhƣ - Biết tiến hành phản ứng ống nghiệm - Biết cách đun nóng phịng thí nghiệm, cách đun hồi lƣu, chƣng cất - Biết cách chuẩn bị pha loãng dung dịch, pha dung dịch chuẩn - Biết xác định thể tích, chuẩn độ, dùng bóp hút pipet - Biết cân khối lƣợng đo thể tích (dùng cân điện tử, ống đong chia độ, dùng pipet, bình định mức) - Biết dùng máy khuấy từ - Biết đo pH (bằng giấy pH máy đo pH) - Biết thử định tính nhóm chức hợp chất hữu (theo qui trình cho) Và cần phải đƣợc trang bị thêm kiến thức nâng cao lý thuyết thực hành nhƣ - Giải trình phổ NMR đơn giản (độ chuyển dịch hóa học, độ bội pic, …) - Các kĩ thuật tổng hợp hữu cơ: phƣơng pháp lọc, làm khơ chất kết tủa, sắc kí lớp mỏng - Tổng hợp thiết bị lƣợng nhỏ - Phƣơng pháp phân tích định lƣợng, chuẩn độ - Lí thuyết thực hành phƣơng pháp chiết với dung mơi khơng trộn lẫn - Lí thuyết thực hành động học phản ứng,… Qua tìm hiểu phân tích chúng tơi nhận thấy rằng, chƣơng trình thi IChO rộng có số vấn đề khác biệt so với chƣơng trình dạy học mơn Hóa chƣơng trình THPT Cơ bản, Nâng cao Việc huấn luyện HSG cho kì thi HSG hóa học nƣớc thƣờng nặng lí thuyết có nội dung thực nghiệm Do đó, để HS Việt Nam có kết thực hành cao kỳ thi quốc tế, cần thúc đẩy tăng cƣờng nội dung Hóa học có ứng dụng rèn luyện kỹ thực hành cho học sinh Đặc biệt cần có định hƣớng theo cấp độ để dần tiệm cận với đƣợc với chƣơng trình chuẩn quốc tế Đi tắt đón đầu, tránh lãng phí khơng hiệu q trình giảng dạy, đào tạo bồi dƣỡng HSG, bồi dƣỡng nhân tài cho đất nƣớc CHƢƠNG XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI TẬP THỰC NGHIỆM 2.1 Qui trình xây dựng tập thực nghiệm - Xác định nội dung phạm vi kiến thức cần kiểm tra - Xác định mục tiêu mức độ yêu cầu kiến thức kĩ cần đạt đƣợc thực hành - Nghiên cứu tài liệu, xây dựng qui trình thực hành - Xây dựng hệ thống câu hỏi, yêu cầu báo cáo kết thực nghiệm - Làm thực nghiệm - Xây dựng thang điểm đánh giá - Làm thực nghiệm sƣ phạm, đánh giá điều chỉnh thang điểm 2.2 Cơ sở lí thuyết 2.2.1 Động hóa học phản ứng đơn giản [12, 21] Động hóa học nghiên cứu tốc độ phản ứng điều kiện định xác định yếu tố ảnh hƣởng lên tốc độ phản ứng, nhƣ nồng độ chất tham gia phản ứng, nhiệt độ, xúc tác Từ kiện nghiên cứu động hóa học ta thêm thơng tin chế phản ứng nhƣ hoạt độ hóa học chất tham gia phản ứng dC W  dt (2.1) Trong đó: ν - hệ số tỉ lƣợng phản ứng dC - biến thiên nồng độ chất dt - biến thiên thời gian dấu  ứng với xu hƣớng biến đổi nồng độ chất để đảm bảo tốc độ phản ứng dƣơng Theo định luật tác dụng khối lƣợng Gunbec - Vagơ (thực nghiệm), phản ứng xảy có va chạm phân tử có đủ lƣợng, hay tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ chất tác dụng: n n W = k CA CB A (2.4) B Trong đó: k – số tốc độ phản ứng (chỉ phụ thuộc nhiệt độ) n A - bậc phản ứng riêng phần A nB - bậc phản ứng riêng phần B ( n A , nB không thiết phải hệ số a, b phản ứng) n  nA  nB : bậc phản ứng Để xác định bậc phản ứng số tốc độ phản ứng hóa học dùng số phƣơng pháp sau: 2.2.1.1 Phương pháp 2.2.1.2 Phương pháp đồ thị 2.2.1.3 Phương pháp chu kì bán hủy 2.2.1.4 Phương pháp tốc độ đầu (phương pháp Van’Hoff) 2.2.1.5 Qua đại lượng vật lý 2.2.2 Sơ lược phương pháp chuẩn độ [13, 24, 41] 2.2.2.1 Một số kỹ thao tác chuẩn độ  Cách sử dụng Pipet: dùng để lấy xác thể tích dung dịch Khi đọc thể tích pipet ý lấy 02 chữ số có nghĩa sau dấu phảy Hình 2.4 Cách lấy dung dịch pipet  Cách sử dụng Buret: (a) nạp dung dịch (b) Kiểm tra xem có (c) rửa đầu buret (d) làm khơ vào buret cịn bọt khí khóa van nước cất buret trước khơng chuẩn độ Hình 2.5 Các thao tác với buret trước chuẩn độ  Cách lấy dung dịch để chuẩn độ: Chúng ta sử dụng pipet để lấy dung dịch chuẩn dung dịch phân tích vào bình nón (hình 12) 10 (a) tráng pipet (b) lau phía ngồi (c) Để pipet thẳng dung dịch cần pipet giấy đứng nghiêng lấy thấm bình nón để dung dịch chảy vào (d) Tia nước cất xung quanh bình nón để đảm bảo tất thể tích dung dịch lấy phản ứng với chất chuẩn Hình 2.6.Các thao tác lấy dung dịch vào bình nón pipet Lưu ý: dùng nƣớc cất để tráng bình nón, khơng dùng dung dịch cần lấy để tráng  Pha dung dịch chuẩn  Cách tiến hành chuẩn độ: (a) (b) (c) Hình 2.7 Các thao tác trình chuẩn độ 2.2.2.2 Chuẩn độ axit – bazơ (d)  Pha chế dung dịch chuẩn axit oxalic (H2C2O4, M = 126,066)  Thiết lập nồng độ dung dịch NaOH theo dung dịch gốc H2C2O4  Xác định nồng độ axit clohiđric HCl  Xác định nồng độ axit axetic CH3COOH 2.2.3 Sơ lược phương pháp sắc kí [37, 40 ] 2.2.3.1 Kiến thức sở Nguyên tắc phƣơng pháp sắc kí dựa vào tính chất bị hấp phụ chất hữu chất hấp phụ (pha tĩnh) tính tan chúng dung môi hữu (pha động) qua chất hấp phụ Dựa vào sắc kí theo dõi q trình phản ứng, phân tích định tính, phân tích định lƣợng, phân lập tinh chế hợp chất hữu Trong sắc kí giấy sắc kí lớp mỏng độ chuyển dịch sắc kí đƣợc đặc trƣng giá trị Rf: 11 Rf  l lo l o Trong đó: l l – khoảng cách từ điểm xuất phát đến trung tâm vệt lo – khoảng cách từ điểm xuất phát đến tuyến dung môi đo đƣờng vết Hình 2.8 Bản TLC  Rf  Sự hấp phụ phụ thuộc vào cấu tạo phân tử chất hấp phụ, chất bị hấp phụ theo nguyên lí: chất phân cực hấp phụ chất phân cực ngƣợc lại 2.2.3.2 Phương pháp sắc kí lớp mỏng Sắc kí lớp mỏng (thin layer chromatography – TLC) phƣơng pháp dùng chất hấp phụ tráng thành lớp kính kim loại để phân tích định tính, phân tích định lƣợng tinh chế chất Cũng dùng TLC để theo dõi trình phản ứng hay trình chạy sắc kí cột 2.2.4 Lí thuyết phản ứng este hóa [27, 28, 32, 33, 37] Phản ứng este hóa thực chất axyl (hoặc aryl) hóa nhóm hiđroxi (thế hiđro nhóm hiđroxi nhóm axyl R  C  nhóm aryl Ar  C  ) Tác nhân axyl hóa thƣờng   O O axit cacboxylic RCOOH, anhiđrit axit (RCO)2O, halogenua axit RCOX Quan trọng phản ứng tổng hợp este từ ancol axit cacboxylic - phản ứng este hóa theo Fischer: O R O H + H - O - R' Axit cacboxylic O H+ R Ancol O R' + H2O Este Cơ chế phản ứng: Phản ứng este hóa theo Fischer trình axyl nucleophin (Nucleophilic Acyl Substitution, SN(CO)) Dựa vào chế ta thấy phản ứng este hóa xảy chậm điều kiện thƣờng phản ứng thuận nghịch Vì bình thƣờng đạt tới trạng thái cân bằng, hiệu suất phản ứng este hóa khơng vƣợt q 66,7% Hằng số cân phản ứng: Kc  [este].[H 2O] [axit ].[ancol ] 2.2.5 Lí thuyết phản ứng thủy phân este [27, 28, 32, 33, 37] Phản ứng este hóa xảy môi trƣờng axit môi trƣờng bazơ Phản ứng thủy phân este môi trƣờng axit phản ứng thuận nghịch (là chiều nghịch phản ứng este hóa): O R O R' + H - O - H O H+ R O H + R'-OH Axit cacboxylic Este * Cơ chế thủy phân este môi trường axit 12 Ancol Phản ứng thủy phân este môi trƣờng axit thuộc loại phản ứng axyl nucleophin SN2(CO) tƣơng tự phản ứng este hóa Phản ứng thủy phân este môi trƣờng kiềm phản ứng bất thuận nghịch O R O O R' + OH- + R'-OH OAncol Ion cacboxylat R Este * Cơ chế thủy phân este môi trường bazơ: Phản ứng thủy phân este môi trƣờng bazơ thuộc loại phản ứng axyl nucleophin SN2(CO) 2.2.6 Lí thuyết chất béo số chất béo [27, 28, 32, 33] Chất béo hay lipit hợp chất hữu có động thực vật, khơng tan nƣớc nhƣng tan đƣợc dung môi hữu không phân cực nhƣ clorofom, ete, benzen, … Triglixerit chất béo dự trữ quan trọng động vật (mỡ) thực vật (dầu), chúng trieste glixerol axit béo có cơng thức cấu tạo O CH2 O C R O R' C O CH CH2 O C R" O Trong đó: RCO, R’CO, R”CO gốc axyl axit béo Axit béo axit monocacboxylic có số ngun tử cacbon chẵn, mạch cacbon khơng phân nhánh, axit khơng no có cấu hình cis Với axit béo khơng no có hai cách đánh số gọi tên Tính chất hóa học triglixerit phản ứng thủy phân môi trƣờng axit, thủy phân mơi trƣờng kiềm (phản ứng xà phịng hóa), phản ứng hiđro hóa gốc axit béo khơng no (hóa rắn lipit lỏng) Để đánh giá chất lƣợng dầu, mỡ ngƣời ta dùng số số đặc trƣng  Chỉ số axit Chỉ số axit số miligam KOH cần dùng để trung hòa axit tự gam chất béo Phƣơng trình phản ứng chung RCOOH + KOH → RCOOK + H2O  Chỉ số este Chỉ số este số miligam KOH cần dùng để xà phịng hóa hết lƣợng triglyxerit có gam chất béo Phƣơng trình phản ứng chung (RCOO)3C3H5 + 3KOH → 3RCOOK + C3H5(OH)3  Chỉ số xà phòng hóa Chỉ số xà phịng hóa số miligam KOH cần dùng để xà phịng hóa hết lƣợng triglyxerit trung hịa hết lƣợng axit béo tự có gam chất béo 13 Vậy số xà phòng hóa tổng số axit số este 2.3 Một số tập thực nghiệm bồi dưỡng HSG Trong luận văn xây dựng sáu phản ứng este hóa thủy phân este với mục đích rèn đƣợc nhiều kĩ thí nghiệm thực hành cho học sinh tiệm cận dần với thực hành kì IChO Mỗi gồm phần: Cơ sở lý thuyết; Mục đích, yêu cầu; Hóa chất; Dụng cụ; Qui trình; Một số lƣu ý để thí nghiệm thành cơng; Xử lý kết thực nghiệm; Câu hỏi kiểm tra mở rộng 2.3.1 Phản ứng este hóa 2.3.1.1 Tổng hợp n-butyl axetat O O + H CH3 OH + HO axit axetic CH3 butan-1-ol O + H2O butyl axetat Cơ sở lý thuyết: Lý thuyết phản ứng este hóa (mục 2.2.4) Mục đích, yêu cầu: Kiến thức: - Nghiên cứu phản ứng este hóa, kiểm chứng lí thuyết: phản ứng este hóa phản ứng thuận nghịch, cách làm chuyển dịch cân phản ứng - Nắm vững lí thuyết phản ứng este hóa: chế phản ứng, vai trị cấu tử phản ứng,… - Nắm vững lí thuyết cân hóa học, yếu tố làm chuyển dịch cân - Tính tốn xử lí số liệu thực nghiệm Kĩ năng: Rèn luyện kĩ - Lắp tháo dụng cụ đun nóng hồi lƣu, dụng cụ chƣng cất phân đoạn - Đun nóng hồi lƣu chƣng cất phân đoạn - Tách, chiết hệ hai chất lỏng không tan - Đo thể tích (dùng ống đong chia độ) - Cho chất lỏng vào hệ phản ứng, lấy chất lỏng ống hút nhỏ giọt,… - Đo chiết suất sản phẩm - Quan sát, vận dụng lí thuyết học để giải thích q trình thực nghiệm Xử lý, phân tích kết thực nghiệm, viết báo cáo kết thí nghiệm Thái độ: - Rèn luyện đức tính kiên trì, tỉ mĩ, cẩn thận trung thực với kết thực nghiệm - Rèn luyện tác phong làm việc khoa học, khả kế hoạch hóa thực nghiệm Hóa chất Cảnh báo nguy Cảnh báo an Hóa chất Lượng hiểm, R toàn PTN, S 20 18,0ml 10, 35 Axit axetic băng ( d =1,0446) 1/2, 23, 26, 45 10, 22, 37/38, 41, 2, 7/9, 13, 26, 20 Butan-1-ol ( d =0,8095) 13,8ml 67 37/39, 46 Axit sunfuric đặc (d = 1,84) 0,5ml 23/24/25, 36/37/38, 23, 30, 36/37/39, 14 Dung dịch Na2CO3 10% CaCl2 khan Nƣớc cất 7,5ml 35, 49 36 45 2, 22, 26 Dụng cụ Dụng cụ Số lượng 1 1 1 1 1 Bình cầu dung tích 100ml Sinh hàn hồi lƣu Nhiệt kế Sinh hàn thẳng Cột cất Ống nối có nút nhám Bình nón dung tích 250ml Bình nón dung tích 100ml Phễu chiếu Bếp điện Đũa thủy tinh, đá bọt Qui trình (1) Cho 13,8ml butan-1-ol (  0,15 mol) 18ml axit axetic băng (  0,3 mol) vào bình cầu đáy trịn dung tích 100ml, vừa lắc vừa thêm từ từ giọt axit sunfuric (0,5ml) vào hỗn hợp phản ứng (Cẩn thận làm việc với axit sunfuric đặc!) (2) Lắp phản ứng đun nóng hồi lƣu, thêm vài viên đá bọt vào hỗn hợp phản ứng đun hồi lƣu mạnh hỗn hợp phản ứng khoảng 1,5-2 (3) Để nguội hỗn hợp phản ứng đến nhiệt độ phịng Tháo bỏ sinh hàn Rót hỗn hợp phản ứng vào khoảng 75ml nƣớc phểu chiết Tách lấy lớp sản phẩm thơ phía trên, rửa khoảng 30ml nƣớc lạnh, khoảng 7,5ml dung dịch Na 2CO3 lần 15ml nƣớc lạnh Lƣu ý, làm nguội nhanh bình phản ứng cách nhúng vào nồi nƣớc, sau để nguội ngồi khơng khí (4) Tách lấy lớp chất hữu vào bình nón khơ Làm khơ CaCl2 khan Lọc thu sản phẩm đƣợc làm khơ vào bình cầu dung tích 100ml (5) Lắp chƣng cất phân đoạn Tiến hành chƣng cất phân đoạn, thu lấy butyl axetat tinh khiết 123-126oC Butyl axetat tinh khiết chất lỏng khơng màu, có mùi quả, trộn lẫn đƣợc với etanol đietyl ete, 100 gam nƣớc 25oC hòa tan đƣợc gam butyl axetat Đnc = -76,8oC; Đs = 20 20 124-126oC; d = 0,882; nD = 1,3941 Một số lưu ý để thí nghiệm thành cơng - Q trình rửa đƣợc tiến hành phiểu chiết phải lắc mạnh - Lắc tròn bình nón làm khan chất lỏng - Đun mạnh hỗn hợp phản ứng để làm tăng hiệu suất phản ứng Xử lý kết thực nghiệm a Đo chiết suất este thu đƣợc 15 b Đo thể tích sản phẩm tính hiệu suất phản ứng este hóa c Cho biết vai trò axit sunfuric phản ứng ? Nếu dùng dƣ lƣợng axit sunfuric có làm ảnh hƣởng đến hiệu suất phản ứng hay không? Giải thích ? d Nếu thay axit axetic anhiđit axetic axit cloruaaxetic tốc độ phản ứng este hóa thay đổi nhƣ nào? Giải thích? Câu hỏi kiểm tra mở rộng a Nêu chế phản ứng este hóa axit axetic butanol? b Nêu yếu tố ảnh hƣởng đến cân phản ứng ? Hãy giải thích cách lựa chọn điều kiện phản ứng thực hành ? c Vai trò Na2CO3 giai đoạn ? thay dung dịch NaHCO 20% dung dịch NaOH 5% đƣợc không ? Tại ? d Có thể sử dụng chất làm khơ sau qui trình phản ứng trên: NaOH rắn, KOH rắn, Na2SO4 khan, P2O5, CaO, MgSO4 khan ? Tại ? e Nếu không tiến hành rửa hỗn hợp phản ứng nƣớc trƣớc điều xảy bƣớc rửa dung dịch NaHCO3 ? f Tại phải lắc este nhiều lần nƣớc ? g Một bạn học sinh A sau cho hết hóa chất vào bình phản ứng thấy hỗn hợp phản ứng chuyển thành màu nâu đen ? Hãy giải thích cho biết tƣợng có liên quan đến thao tác thí nghiệm có làm ảnh hƣởng đến hiệu suất phản ứng hay không ? h Trong q trình chƣng cất phân đoạn xảy tƣợng “sặc cột”, nêu nguyên nhân biện pháp xử lý ? 2.3.1.2 Tổng hợp axit axetyl salixylic (Aspirin) COOH OH COOH + (CH3CO)2O OCOCH3 + CH3COOH 2.3.1.3 Tổng hợp α-D-Glucopyrannozơ pentaaxetat OH O OH OH + 5(CH3CO)2O HClO4 CH3COOH OAc O OAc + 5CH3COOH OAc OAc α-D-glucopyrannoz¬ pentaaxetat HO OH Glucoz¬ AcO 2.3.2 Thủy phân etyl axetat xúc tác axit – động học phản ứng  H    CH3COOC2H5 + H2O    CH3COOH + C2H5OH 2.3.3 Xác định số số chất béo 2.3.3.1 Xác định số axit chất béo Nguyên tắc phƣơng pháp trung hòa lƣợng axit béo tự có chất béo dung dịch chuẩn KOH với chất thị phenolphtalein RCOOH + KOH → RCOOK + H2O 16 2.3.3.2 Xác định số xà phịng hóa chất béo Đun sơi chất béo với lƣợng dƣ dung dịch chuẩn KOH chất béo bị thủy phân CH2 OH CH2 O COR CH O COR' CH OH + 3H2O CH2 OH CH2 O COR'' R-COOH + R'-COOH R''-COOH Các axit béo đƣợc giải phóng tác dụng với KOH RCOOH + KOH → RCOOK + H2O Lƣợng kiềm dƣ không tác dụng với axit béo đƣợc chuẩn độ dung dịch chuẩn HCl CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết khảo sát giáo viên tiến hành Chúng tiến hành làm thực nghiệm theo qui trình PTN Hóa lý PTN Hóa hữu cơ, Khoa Hóa học, Trƣờng ĐH Khoa học Tự Nhiên, ĐH Quốc Gia Hà Nội (Bảng 3.1) 3.1.1 Nhận xét thảo luận kết Các kết thực hành đƣợc tiến hành theo qui trình đƣợc xây dựng luận văn Sau q trình thực nghiệm chúng tơi nhận thấy thực nghiệm xây dựng luận văn - đảm bảo an toàn (lƣu ý cảnh báo nguy hiểm R, an toàn S hóa chất lƣu ý đƣa qui trình) - đảm bảo thời gian (khơng q dài, dƣới 2,5 giờ) - đảm bảo nội dung kiến thức mục đích đặt thí nghiệm - củng cố sâu sắc lý thuyết kiểm tra đánh giá đƣợc khả vận dụng lý thuyết vào trình thực hành - rèn luyện đƣợc kĩ thực hành rèn luyện khả nghiên cứu khoa học cho học sinh - hiệu suất trình tổng hợp, độ tinh khiết sản phẩm, số chất lƣợng chất béo xác định theo qui trình xây dựng luận văn tƣơng đối phù hợp với lý thuyết - dụng cụ dùng thực hành không q phức tạp, hóa chất tƣơng đối thơng dụng, mua đƣợc thị trƣờng Từ kết trên, nhận thấy thực hành xây dựng luận văn sử dụng để ơn luyện tốt cho đội tuyển HSG hóa học chọn để xây dựng thành đề thi thực hành kì thi HSG mơn hóa học theo mức độ 3.1.2 Đánh giá đề xuất thang điểm đánh giá 17 Từ nhận xét kết thực nghiệm trên, đề xuất thang điểm đánh giá thực hành xây dựng (Bảng 3.3) 3.2 Kết học sinh thực Chúng tiến hành TNSP trƣờng THPT chuyên Thái Bình cho đội tuyển quốc gia tỉnh Thái Bình gồm em Chúng tổ chức TNSP hai bài: Bài 1: Tổng hợp tinh chế n-butyl axetat Bài 2: Thủy phân etyl axetat xúc tác axit, động học phản ứng  Cách tiến hành TNSP: - Cung cấp tài liệu thực hành: lí thuyết liên quan, mục đính thí nghiệm, yêu cầu thực nghiệm, để học sinh chuẩn bị trƣớc nhà - Giáo viên chuẩn bị dụng cụ hóa chất nhƣ - Tổ chức hƣớng dẫn học sinh thực nghiệm buổi (mỗi buổi) - Học sinh viết báo cáo thí nghiệm - Đánh giá nhận xét kĩ thực hành kết thực nghiệm học sinh  Cách xử lý kết quả: - Sử dụng phƣơng pháp thống kê toán học đánh giá tập số liệu kết thực hành học sinh [19, 20], tìm tham số đặc trƣng cho tập trung số liệu - Điều chỉnh thang điểm đánh giá - Đánh giá định tính: thơng qua tổ chức hƣớng dẫn thực nghiệm, trao đổi với giáo viên phụ trách đội tuyển trao đổi với học sinh Kết thí nghiệm học sinh: Bài 1: Tổng hợp n-butylaxetat a Chiết suất este: Bảng 3.4 Bảng tổng hợp giá trị chiết suất etylaxetat học sinh 25 nD (xi) 1,3935 1,3936 1,3937 ni -4 -10 +10-4 xi- x (trong đó: ni – số học sinh thu đƣợc kết xi tƣơng ứng) Các tham số đặc trƣng chiết suất: k Giá trị trung bình: x   ni xi  1,3936 n i 1 4 4 Phƣơng sai: S  1.(10 )  6.0  1.(10 )  2,9.109 1 -5 Độ lệch chuẩn: S = 5,3.10 Sai số tiêu chuẩn m  S  1,9.105 n Giá trị trung bình chiết suất: 1,3936  1,9.10-5   1,3941 , ttn  x S n  26,68 ≫ tlt(k=7, P = 0,95) = 2,36 18 Vậy giá trị chiết suất este thu đƣợc học sinh tƣơng đối tập trung mắc sai số hệ thống b Thể tích este: Bảng 3.5 Bảng tổng hợp giá trị thể tích butyl axetat thu học sinh Veste ml (xi) fi TB fi.TB fi.TB2 8,5 - 8,9 8,7 8,7 75,69 9,0 – 9,4 9,2 18,4 169,28 9,5 – 9,9 9,7 9,7 94,09 10,0 – 10,4 10,2 20,4 208,08 10,5 – 10,9 10,7 10,7 114,49 11,0 - 11,5 11,2 11,2 125,44 Tổng 79,1 787,07 (trong đó: fi – số học sinh có kết xi tƣơng ứng) Các tham số đặc trƣng Veste : k 79,1 x   ni xi   9,9 n i 1 Giá trị trung bình: Độ lệch chuẩn: S  787, 07   79,1   0, 79     Sai số tiêu chuẩn: m  S  0,3 n Giá trị trung bình thể tích este: 9,9  0,3 Thể tích este thu học sinh tổng hợp đƣợc tƣơng đối tốt Phân tích, đánh giá điểm thực hành học sinh theo thang điểm đề xuất: Chúng tiến hành chấm thực hành học sinh theo thang điểm đề xuất qui thang điểm 10, kết nhƣ sau Điểm 0, 1, 3, 5, 7, 9, 10 Số học sinh Kết thực hành học sinh tƣơng đối khá, có em sơ suất trình thao tác thực hành nên este thu đƣợc lẫn nƣớc Phần xử lý số liệu học sinh cịn phải hồn thiện thêm, nhƣng em biết vận dụng lý thuyết để giải thích tƣợng thí nghiệm Bài 2: Thủy phân etyl axetat xúc tác axit, động học phản ứng a Giá trị nồng độ Cc Ct: Bảng 3.6 Bảng tổng hợp giá trị Cc (N) học sinh Học sinh Cc (N) - xi 0,25 0,25 0,24 0,25 0,26 0,25 0,25 Các tham số đặc trƣng Cc: k Giá trị trung bình: x   ni xi  0, 25 n i 1 k Phƣơng sai: S   ni ( xi  x) i 1 n 1  4,3.105 Độ lệch chuẩn: S = 6,5.10-3 19 0,26 Sai số tiêu chuẩn: m  S  2,5.103 n Giá trị trung bình Cc: 0,25  2,5.10-3 (N) Các giá trị Cc học sinh tƣơng đối tập trung, khoảng sai số giá trị trung bình nhỏ t (ph) 10 20 30 40 50 60 0,035 0,057 0,089 0,119 0,138 0,159 Bảng 3.7 Bảng tổng hợp giá trị Ct (N) học sinh Ct (N) 0,034 0,035 0,036 0,034 0,035 0,035 0,055 0,056 0,057 0,055 0,056 0,056 0,088 0,088 0,089 0,087 0,089 0,089 0,118 0,120 0,121 0,119 0,120 0,120 0,138 0,139 0,139 0,136 0,138 0,139 0,158 0,161 0,160 0,160 0,161 0,160 Bảng 3.8 Bảng tổng hợp tham số đặc trưng Ct (N) t (ph) 10 20 30 40 50 0,120 0,138 0,035 0,056 0,088 Giá trị trung bình ( x ) -7 -7 -7 -6 Phƣơng sai (S ) 5,7.10 5,7.10 7,1.10 1,0.10 1,1.10-6 -4 -4 -4 -3 Độ lệch chuẩn (S) 7,5.10 7,5.10 8,4.10 1,0.10 1,0.10-3 Sai số tiêu chuẩn (m) 2,7.10-4 2,7.10-4 2,9.10-4 3,5.10-4 3,7.10-4 Các giá trị Ct học sinh thu đƣợc phân tán, sai số tiêu chuẩn nhỏ b Đồ thị log Cc Cc  Ct 60 0,160 1,1.10-6 1,0.10-3 3,7.10-4 theo t: Bảng 3.9 Bảng tổng hợp giá trị log Cc Cc  Ct theo thời gian học sinh Cc Cc  Ct 0,068 0,063 0,112 0,108 0,191 0,186 0,287 0,281 0,353 0,341 0,444 0,444 log t (ph) 10 20 30 40 50 60 0,034 0,056 0,088 0,120 0,137 0,159 0,066 0,112 0,191 0,281 0,349 0,439 0,063 0,108 0,188 0,277 0,349 0,434 Các đồ thị log Cc Cc  Ct 0,066 0,110 0,188 0,284 0,353 0,449 0,066 0,110 0,191 0,284 0,349 0,449 0,066 0,110 0,191 0,284 0,353 0,444 0,063 0,110 0,188 0,284 0,345 0,439 theo thời gian em học sinh thu đƣợc tƣơng đối tuyến tính, có độ tƣơng quan tốt (R2 > 0,99) (phần phụ lục) c Hằng số tốc độ phản ứng: Bảng 3.10 Bảng tổng hợp giá trị số tốc độ phản ứng học sinh Học sinh -1 k (phút ) 0,0175 0,0175 0,0179 0,0177 0,0177 0,0179 0,0177 0,0177 Các tham số đặc trƣng số tốc độ phản ứng (k) : 20 k x   ni xi  0, 0177 n i 1 Giá trị trung bình: k Phƣơng sai: S   ni ( xi  x) i 1 n 1  2,3.108 Độ lệch chuẩn: S = 1,5.10-4 Sai số tiêu chuẩn: m  S  5.105 n Giá trị trung bình k: 0,0177  5.10-5 Các giá trị k thu đƣợc học sinh tập trung, sai số trung bình nhỏ Phân tích, đánh giá điểm thực hành học sinh theo thang điểm đề xuất: Chúng tiến hành chấm thực hành học sinh theo thang điểm đề xuất qui thang điểm 10, kết nhƣ sau Điểm 0, 1, 3, 5, 7, 9, 10 Số học sinh 0 3.2.1 Nhận xét thảo luận kết Qua trình TNSP từ kết thu đƣợc thấy rằng: - Trƣớc làm thực nghiệm em học sinh chƣa hồn tồn tự tin vào kĩ thí nghiệm thực hành mình, số em cịn có thao tác thí nghiệm vụng về, lúng túng Nhƣng với hƣớng dẫn tận tình tỉ mỉ giáo viên sau đƣợc quan sát giáo viên làm mẫu, em học sinh tiến hành thí nghiệm thực hành tƣơng đối tự tin, trình thực nghiệm xảy an toàn - Kết thực nghiệm thu đƣợc tƣơng đối khả quan, số liệu tập trung phân tán - Khả vận dụng kiến thức lý thuyết để giải thích tƣợng thí nghiệm, phân tích xử lý kết cịn hạn chế nhƣng có tiến rõ rệt sau thí nghiệm Qua tham khảo khảo sát ý kiến giáo viên phụ trách đội tuyển ý kiến học sinh, nhận thấy: - Các em học sinh tham gia trình thực hành tích cực, sơi nổi, đa số em mong muốn đƣợc làm nhiều thực hành nhƣ - Quá trình TNSP đƣợc trí ủng hộ cao từ ban giám hiệu nhà trƣờng đến thầy cô giảng dạy đội tuyển Các thầy đánh giá cao tính hiệu đề tài trình TNSP giúp củng cố vững lại kiến thức phản ứng este hóa cho học sinh, đặc biệt giúp học sinh nâng cao kĩ thực hành thí nghiệm phục phụ tốt cho kì thi HSG quốc gia tới (vào tháng năm 2013) 3.2.2 Đánh giá lại thang điểm điều chỉnh Từ kết thấy thang điểm đƣa tƣơng đối phù hợp, nhiên cần chi tiết có thống lại trƣớc chấm Nguyên nhân cần điều chỉnh tính chất kì thi định KẾT LUẬN Trên sở nghiên cứu rút kết luận sau: 21 - Đã xây dựng sáu thực hành phần hóa hữu Mỗi gồm phần: Cơ sở lý thuyết; Mục đích, yêu cầu thí nghiệm; Hóa chất; Dụng cụ; Qui trình thực hiện; Một số lƣu ý để thí nghiệm thực thành cơng; Xử lý kết thực nghiệm; Câu hỏi kiểm tra mở rộng - Đã tiến hành thực nghiệm, đƣa kết thực nghiệm, đáp án thang điểm đánh giá, đáp án câu hỏi kiểm tra mở rộng - Đã tiến hành TNSP, phân tích đánh giá tính hiệu độ khả thi thí nghiệm Kết cho thấy dùng để rèn luyện huấn luyện HSG Chƣơng trình thi IChO rộng có số vấn đề khác biệt so với chƣơng trình dạy học mơn Hóa chƣơng trình THPT Cơ bản, Nâng cao Việc huấn luyện HSG cho kì thi HSG hóa học nƣớc thƣờng nặng lí thuyết có nội dung thực nghiệm Điều dẫn đến kết thực hành HS Việt Nam thƣờng không cao kỳ thi quốc tế Từ hai năm trở lại đây, Bộ GD & ĐT có chủ trƣơng tổ chức thi thực hành Đây hội để thúc đẩy nội dung Hóa học có ứng dụng rèn luyện kỹ thực hành cho học sinh Kết luận văn nhằm thúc đẩy bƣớc nghiên cứu tăng cƣờng kỹ thực hành thu hút hứng thú học sinh giảng dạy hóa học trƣờng THPT, đặc biệt cho việc bồi dƣỡng em HSG, học sinh có khiếu u thích mơn hóa học; tài liệu tham khảo bổ ích cho giáo viên em học sinh kì thi HSG quốc gia quốc tế, sử dụng cho việc huấn luyện HSG để dự thi chọn HSG quốc gia lựa chọn HSG tham dự kỳ thi quốc tế, cho kỳ thi IChO 2014 Việt Nam References Tài liệu tiếng Việt (1) Vũ Ngọc Ban (2007), Giáo trình Thực tập Hóa lý, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội (2) Ban tổ chức IChO, Đề thi Olympic Quốc tế từ năm 2007 đến năm 2012 (bản tiếng Việt) (3) Ban tổ chức IChO, Qui chế Olympiad Hóa học Quốc tế (4) B.P Exipop (1977), Những sở lý luận dạy học, NXB Giáo dục (5) Bộ giáo dục Đào tạo, Đề thi học sinh giỏi quốc gia mơn hóa học từ năm 2007 đến năm 2012 (6) Bộ giáo dục Đào tạo, Đề thi chọn đội tuyển Olympic Quốc tế từ năm 2007 đến năm 2012 (7) Bộ giáo dục Đào tạo (2008), Hóa học lớp 11 bản, NXB Giáo dục (8) Bộ giáo dục Đào tạo (2008), Hóa học lớp 11 nâng cao, NXB Giáo dục (9) Bộ giáo dục Đào tạo (2008), Hóa học lớp 12 bản, NXB Giáo dục (10) Bộ giáo dục Đào tạo (2008), Hóa học lớp 12 nâng cao, NXB Giáo dục 22 (11) Lê Tấn Diện (2009), Nội dung biện pháp bồi dưỡng HSG hóa học hữu THPT, Luận văn Thạc sĩ Giáo dục học, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Thành phố Hồ Chí Minh (12) Nguyễn Đình Duệ, Trần Hiệp Hải, Lâm Ngọc Thiềm, Nguyễn Thị Thu (2011), Bài tập Hóa lý, NXB Giáo dục Việt Nam (13) Nguyễn Tinh Dung (2000), Hóa học phân tích – Phần III, Các phương pháp định lượng hóa học, NXB Giáo Dục (14) Đảng cộng sản Việt Nam (2006), Văn kiện Hội nghị lần thứ sáu Ban Chấp hành TW khố IX, NXB Chính trị Quốc gia, Hà Nội (15) Đảng cộng sản Việt Nam (2009), Văn kiện Hội nghị lần thứ chín Ban Chấp hành TW khố X, NXB Chính trị quốc gia, Hà Nội, tr 246 (16) Lê Thị Anh Đào (chủ biên), Đặng Văn Liễu (2007), Thực hành hóa học hữu cơ, NXB Đại học Sƣ phạm (17) Hội hóa học Việt Nam (1997), Những vấn đề cần bồi dưỡng cho học sinh đội tuyển thi Olympic Quốc tế (18) Lê Thị Thanh Hƣơng, Nguyễn Hồng Minh (2006), Giáo trình thực hành Hóa lý nâng cao, Trung tâm Cơng nghệ Hóa, Trƣờng Đại học Cơng Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh (19) Từ Vọng Nghi (2009), Hóa học phân tích - Phần I, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội (20) Lê Đức Ngọc (2010), Nhập môn xử lý số liệu kế hoạch hóa thực nghiệm, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội (21) Trần Văn Nhân (1999), Hóa lý - Tập 3, NXB Giáo dục Việt Nam (22) TS Nguyễn Minh Phƣơng, Một số giải pháp phát sử dụng nhân tài nước ta nay, Viện khoa học tổ chức nhà nƣớc, Bộ nội vụ (23) Quyết định 959/QĐ-TTg Thủ tƣớng Chính phủ (2010), Quyết định Phê duyệt Đề án Phát triển hệ thống trường THPT chuyên giai đoạn 2010-2020 (24) Nguyễn Văn Ri, Tạ Thị Thảo (2006), Thực tập phân tích hóa học – Phần 1, Phân tích định lượng hóa học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội (25) Scatkin M.N (1971), Hồn thiện q trình dạy học, NXB Giáo dục (26) Trần Quốc Sơn (2008), Tài liệu giáo khoa chuyên Hóa học 11-12 Tập Hóa học hữu cơ, NXB Giáo dục 23 (27) Đặng Nhƣ Tại, Ngô Thị Thuận (2011), Hóa học hữu – Tập 1, NXB Giáo Dục Việt Nam (28) Đặng Nhƣ Tại, Ngô Thị Thuận (2011), Hóa học hữu – Tập 2, NXB Giáo Dục Việt Nam (29) “Những phẩm chất lực học sinh giỏi hóa học”, Tạp chí Hóa học (30) PGS.TS Nguyễn Đình Thành (2012), Thực tập Hóa học Hữu 2, Khoa Hóa học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội (31) Huỳnh Tấn Thông (2012), “Giải pháp nâng cao chất lƣợng bồi dƣỡng HSG năm học 2012-2013”, Báo Giáo dục thời đại (32) Thái Dỗn Tĩnh (2006), Cơ sở Hóa học hữu - Tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật (33) Thái Dỗn Tĩnh (2006), Cơ sở Hóa học hữu - Tập 2, NXB Khoa học Kỹ thuật (34) Thái Doãn Tĩnh (2009), Thực hành tổng hợp hóa học hữu - Tập 1, NXB Đại học Sƣ phạm (35) Thái Doãn Tĩnh (2009), Thực hành tổng hợp hóa học hữu - Tập 2, NXB Đại học Sƣ phạm (36) Thái Doãn Tĩnh, Vũ Quốc Trung (2012), Thực nghiệm Hóa học hữu cơ, NXB Giáo dục Việt Nam (37) Ngô Thị Thuận (1997), Thực tập hóa học hữu cơ, NXB Đại học Quốc Gia (38) Nguyễn Lê Tuấn, Hoàng Nữ Thùy Liên, Nguyễn Thị Việt Nga (2009), Giáo trình thực hành Hóa hữu cơ, Trƣờng Đại học Qui Nhơn (39) Vũ Anh Tuấn (2006), Xây dựng hệ thống tập hóa học nhằm rèn luyện tư việc bồi dưỡng HSG hóa học trường THPT, Luận án Tiến sĩ Giáo dục học, Trƣờng Đại học Sƣ phạm I Hà Nội (40) Phạm Hùng Việt (2004),Các phương pháp sắc kí, NXB Khoa học Kỹ thuật (41) Vụ Giáo dục THPT (2012), Hướng dẫn Thí nghiệm thực hành trường THPT chun mơn Hóa học (42) Vụ Giáo dục THPT (2011), Tài liệu bồi dưỡng phát triển chuyên môn cho giáo viên trường THPT chuyên năm 2011 mơn Hóa học (43) http://www.google.com.vn/ Tài liệu tiếng Anh (44) 40th International chemistry olympiad preparatory problems, Hungary, 2008 24 (45) 41th International chemistry olympiad preparatory problems, U.K, 2009 (46) 42th International chemistry olympiad preparatory problems, Japan, 2010 (47) 43th International chemistry olympiad preparatory problems, Turkey, 2011 (48) 44th International chemistry olympiad preparatory problems, U.S, 2012 25 ... chọn đề tài ? ?Xây dựng hệ thống thực nghiệm phần hóa hữu huấn luyện học sinh giỏi cấp quốc gia, quốc tế? ?? với mong muốn góp phần xây dựng tƣ liệu dạy học, bồi dƣỡng HSG phần hóa học hữu cơ; đồng thời... hóa hữu góp phần bồi dƣỡng học sinh giỏi kì thi học sinh giỏi cấp quốc gia, quốc tế - Cung cấp cho giáo viên ôn học sinh giỏi em học sinh u thích mơn hóa học tài liệu tham khảo bồi dƣỡng HSG thực. .. kiến thức hóa học hữu cơ, hóa học phân tích, hóa lý, cần thiết để xây dựng số thực hành - Nghiên cứu đề thi HSG hóa học quốc gia, đề thi Olympiad hóa học quốc tế - Làm thí nghiệm, thực nghiệm sƣ