Sử dụng thí nghiệm hóa học để tổ chức hoạt động học tập tích cực cho học sinh lớp 11 trung học phổ thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Nguyễn Thị Trúc Phương Chuyên ngành: Lý luận phương pháp dạy học Hóa học Mã số: 60 14 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS LÊ PHI THÚY Thành phố Hồ Chí Minh - 2010 LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành với nổ lực, cố gắng thân, với giúp đỡ nhiệt tình thầy cơ, gia đình, bạn bè em học sinh Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Lê Phi Thúy, PGS.TS Trịnh Văn Biều, người Thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trình thực luận văn cao học Em xin chân thành cảm ơn thầy cô dạy lớp Cao học Lý luận phương pháp dạy học Hóa học khóa 18 truyền đạt tất kiến thức kinh nghiệm q báu cho chúng em suốt khóa học Xin gửi lời cám ơn chân thành đến Ban Giám hiệu, phịng Sau đại học, Thư viện, Khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh hỗ trợ nhiều trình học tập thực luận văn Tôi xin cảm ơn người bạn đồng hành lớp cao học Lý luận PPDH Hóa học khóa 17, 18, 19, quý thầy cô em học sinh trường THPT Trần Văn Ơn, Châu Thành B, Lê Quý Đôn, Chợ Gạo tạo điều kiện tốt để tơi thực thực nghiệm đề tài Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn gia đình, người thường xun động viên, khuyến khích, hỗ trợ để hồn thành luận văn Một lần nữa, xin gửi đến tất người lòng biết ơn chân thành sâu sắc Tác giả Nguyễn Thị Trúc Phương DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CB : Dd, dd : dung dịch ĐTBC : điểm trung bình cộng ĐC : đối chứng GD & ĐT : giáo dục đào tạo G : giỏi GV : giáo viên HS : học sinh K : KT : kiểm tra NC : nâng cao NXB : Nhà xuất pp : phenolphtalein PPDH : phương pháp dạy học ptpư : phương trình phản ứng Pt : phương trình PTN : phịng thí nghiệm SGK : sách giáo khoa TB : trung bình Td : tác dụng THPT : trung học phổ thông TN : thực nghiệm TNGV : thí nghiệm giáo viên TNHS : thí nghiệm học sinh TNTH : thí nghiệm thực hành TNHH : thí nghiệm hóa học MỞ ĐẦU LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hịa nhịp vào xu phát triển chung giới, ngành giáo dục nước ta ngày đổi mạnh mẽ lĩnh vực “xác định lại mục tiêu, thiết kế lại chương trình, nội dung, phương pháp giáo dục” để đào tạo người tồn diện phục vụ cho phát triển khoa học – kĩ thuật công nghệ Một trọng tâm chương trình đổi giáo dục tập trung đổi phương pháp dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, tự lực, chủ động người học; tăng cường sử dụng tối ưu phương tiện dạy học Trong nhiều năm gần đây, việc đổi phương pháp để nâng cao hiệu dạy học nói chung, dạy học hóa học nói riêng quan tâm, đầu tư đáng kể Hóa học mơn khoa học vừa lí thuyết vừa thực nghiệm, có nhiều khái niệm khó trừu tượng Cho nên, định hướng đổi dạy học hóa học là: khai thác đặc thù mơn hóa học, tạo hình thức hoạt động đa dạng, phong phú cho học sinh tiết học Cụ thể tăng cường sử dụng thí nghiệm hóa học, phương tiện trực quan, phương tiện kĩ thuật đại dạy học hóa học Có thể nói việc sử dụng thí nghiệm dạy học hóa học việc làm cần thiết để nâng cao hiệu lên lớp phát huy tính tích cực học tập học sinh Thí nghiệm hóa học có vai trị quan trọng chúng không phương tiện, công cụ lao động hoạt động dạy học mà thơng qua giúp cho trình khám phá, lĩnh hội tri thức khoa học học sinh trở nên sinh động hiệu Hiện nay, để thực đổi dạy học hóa học trường THPT có hiệu việc sử dụng phương tiện dạy học, đặc biệt thí nghiệm, yêu cầu bắt buộc Tuy nhiên, qua tìm hiểu thực tế trường THPT, đặc biệt trường khu vực nông thôn, phần lớn giáo viên chưa có thói quen sử dụng phương tiện dạy học, tình trạng “dạy chay, học chay” cịn tồn tại, học sinh quen với lối học thụ động nên hiệu dạy học chưa cao Hơn nữa, cách thức sử dụng thí nghiệm hóa học chưa có nhiều đổi mới, chủ yếu để minh họa cho kiến thức chưa khai thác theo hướng dạy học tích cực để kích thích tư duy, phát triển khả tìm tịi, sáng tạo cho học sinh Vì vậy, cần phải đổi cách thức sử dụng thí nghiệm theo hướng tích cực hóa hoạt động học tập học sinh nhằm khai thác có hiệu lợi ích to lớn thí nghiệm dạy học hóa học Xuất phát từ lí đây, chúng tơi nhận thấy rằng, cần phải tăng cường sử dụng thí nghiệm dạy học hóa học đổi cách thức sử dụng thí nghiệm cách có hiệu quả, nhằm phát huy cao độ tính tích cực học tập học sinh Chính vậy, chúng tơi chọn đề tài: “Sử dụng thí nghiệm hóa học để tổ chức hoạt động học tập tích cực cho học sinh lớp 11 Trung học phổ thông” với mong muốn góp phần vào việc nâng cao chất lượng dạy học theo yêu cầu MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Nghiên cứu cách thức sử dụng thí nghiệm để tổ chức hoạt động học tập tích cực cho học sinh qua việc thiết kế hoạt động dạy học có sử dụng thí nghiệm hóa học kết hợp với phương pháp dạy học nâng cao tính tích cực học tập học sinh NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI - Nghiên cứu sở lý luận đổi phương pháp dạy học theo hướng dạy học tích cực - Nghiên cứu sở lí luận thí nghiệm hóa học trường THPT - Tìm hiểu thực trạng việc sử dụng thí nghiệm hóa học trường THPT - Nghiên cứu nguyên tắc, quy trình sử dụng hình thức thí nghiệm để tổ chức hoạt động học tập tích cực cho HS - Xây dựng, thiết kế, tổ chức hoạt động dạy học có sử dụng thí nghiệm để phát huy tính tích cực học tập cho HS lớp 11 THPT - Tiến hành thực nghiệm sư phạm để kiểm tra, đánh giá chất lượng khả sử dụng thí nghiệm dạy học hóa học trường THPT KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 4.1 Khách thể nghiên cứu Q trình dạy học mơn hóa học trường phổ thông 4.2 Đối tượng nghiên cứu Phương pháp sử dụng thí nghiệm hóa học theo hướng dạy học tích cực PHẠM VI NGHIÊN CỨU Phần hóa học vô lớp 11 (chương 1, chương 2, chương - chương trình nâng cao) GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Nếu giáo viên sử dụng thí nghiệm hóa học để tổ chức hoạt động học tập cách có hiệu nâng cao tính chủ động, tích cực học sinh, từ nâng cao chất lượng dạy học, đáp ứng định hướng đổi phương pháp dạy học giai đoạn PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 7.1 Phương pháp nghiên cứu lí luận Nghiên cứu tài liệu liên quan lí luận dạy học, tâm lí học, giáo dục học tài liệu khoa học liên quan đến đề tài Đặc biệt nghiên cứu kĩ sở lí luận thí nghiệm hóa học 7.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Điều tra tổng hợp ý kiến nhà nghiên cứu giáo dục, giáo viên dạy hóa trường trung học phổ thông nội dung, kiến thức kĩ sử dụng thí nghiệm hóa học - Thăm dị ý kiến học sinh sau học tập tiết học có sử dụng thí nghiệm học theo phương pháp - Thực nghiệm sư phạm để đánh giá chất lượng hiệu đề tài 7.3 Phương pháp xử lí thơng tin - Xử lí số liệu phương pháp thống kê toán học - Sử dụng phần mềm tin học ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN - Đề xuất nguyên tắc, quy trình sử dụng hình thức thí nghiệm hóa học để tổ chức hoạt động học tập tích cực cho học sinh - Thiết kế, tổ chức hoạt động dạy học có sử dụng đa dạng hình thức thí nghiệm kết hợp với phương tiện kĩ thuật đại nhằm phát huy cao độ tính tích cực, chủ động học sinh Chương CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu Hiện nay, vấn đề phát huy tính tích cực phương hướng đổi giáo dục thực tất bậc học, môn học nhằm đào tạo hệ trẻ động, sáng tạo, có khả tự học, tự đánh giá, biết cách cộng tác với người Các loại phương tiện dạy học ngày phong phú, đa dạng sử dụng nhiều vào q trình dạy học, góp phần phát huy tính tích cực học sinh Đối với mơn hóa học, thí nghiệm xem phương tiện dạy học quan trọng Tuy nhiên, việc sử dụng thí nghiệm hóa học để phát huy tính tích cực học sinh chưa có nhiều cơng trình nghiên cứu Chúng tơi xin giới thiệu cơng trình có liên quan gần gũi với đề tài 1.1.1 Các tài liệu hướng dẫn thực hành hoá học Tài liệu “ Hướng dẫn thí nghiệm hóa học 11” PGS.TS Trần Quốc Đắc, NXB Giáo dục 2007 Tài liệu gồm chương: Chương 1: Hướng dẫn tiến hành thí nghiệm hóa học biểu diễn giáo viên thí nghiệm nghiên cứu học sinh Chương gồm có 76 thí nghiệm tương ứng với 24 nội dung học Chương 2: Hướng dẫn tiến hành thí nghiệm thực hành học sinh Chương 3: Hướng dẫn tiến hành số thí nghiệm hóa học vui Tài liệu “Thí nghiệm hóa học trường phổ thơng” PGS.TS Nguyễn Thị Sửu, Hồng Văn Cơi, NXB Khoa học kỹ thuật 2008 Tài liệu gồm phần với 274 thí nghiệm: Phần I: Thí nghiệm nhóm ngun tố - Hợp chất vơ phân tích hóa học phổ thơng : 202 thí nghiệm Phần II: Các thí nghiệm hợp chất hữu : 59 thí nghiệm Phần III: Thí nghiệm hóa học vui: 13 thí nghiệm Nhìn chung, tài liệu phần khái quát hệ thống thí nghiệm cần biểu diễn đưa số phương án thực giúp cho giáo viên có lựa chọn tiến hành thí nghiệm phù hợp với điều kiện thực tế nhu cầu dạy học trường Điểm bật tài liệu nêu ý quan trọng tiến hành thí nghiệm nhằm giúp cho giáo viên thực thí nghiệm thành cơng Bên cạnh đó, cuối thí nghiệm cịn nêu số câu hỏi để củng cố kiến thức cho nội dung thí nghiệm Đây tư liệu quý, có giá trị thực tiễn, từ rút nhiều điều bổ ích gợi ý quan trọng Chúng vận dụng nhiều ý tưởng tài liệu để phục vụ cho đề tài 1.1.2 Các luận án, luận văn nghiên cứu thí nghiệm hóa học  Luận án PTS Khoa học Sư phạm – Tâm lý “Hoàn thiện hệ thống thí nghiệm hóa học để nâng cao chất lượng dạy học trường PTCS Việt Nam” tác giả Trần Quốc Đắc 1992 Trong cơng trình nghiên cứu tác giả đã: - Xác định hệ thống thí nghiệm hố học trường THCS gồm 105 thí nghiệm biểu diễn 27 thí nghiệm thực hành - Đề xuất 13 dụng cụ thí nghiệm cải tiến cách sử dụng chúng - Đề xuất 13 thí nghiệm cải tiến phương pháp tiến hành có kết thí nghiệm Những kết thu từ cơng trình bổ ích thiết thực, nghiên cứu chương trình THCS  Luận án TS Khoa học giáo dục “Hoàn thiện kĩ thuật, phương pháp sử dụng thí nghiệm hóa học thiết bị dạy học để nâng cao chất lượng dạy học môn hóa học trường phổ thơng miền núi” tác giả Nguyễn Phú Tuấn 2000 Trong luận án này, tác giả điều tra thực trạng trang thiết bị đồ dùng dạy học trường phổ thông miền núi, từ đề xuất phương hướng nghiên cứu hồn thiện kĩ thuật, phương pháp sử dụng thí nghiệm dạy học hoá học cải tiến, chế tạo số dụng cụ thí nghiệm, giới thiệu số hóa chất gần gũi, dùng dụng cụ tự tạo để thực 13 thí nghiệm Bên cạnh đó, tác giả cịn nghiên cứu sử dụng thí nghiệm hố học để góp phần đổi phương pháp dạy học hóa học Theo chúng tơi, cơng trình nghiên cứu vừa có tính khoa học cao vừa có giá trị thực tiễn lớn Nhưng kết vận dụng trường phổ thông miền núi, nơi mà điều kiện sở vật chất vơ khó khăn Ngồi tài liệu trên, chúng tơi cịn tham khảo ý tưởng số luận văn khác nghiên cứu thí nghiệm hóa học trường THPT:  Luận văn thạc sĩ giáo dục học “Hoàn thiện kĩ thuật phương pháp tiến hành thí nghiệm thực hành mơn phương pháp giảng dạy hóa học trường ĐHSP CĐSP Quy Nhơn ” tác giả Nguyễn Thị Kim Chi (2001)  Luận văn thạc sĩ giáo dục “Sử dụng thí nghiệm phương tiện kĩ thuật dạy học để nâng cao tính tích cực, chủ động học sinh học tập hóa học lớp 10, lớp 11 trường THPT Hà Nội” tác giả Nguyễn Thị Hoa (2003)  Luận văn thạc sĩ giáo dục học “Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm hóa học theo hướng tích cực hóa hoạt động học tập học sinh dạy học hóa vơ trường trung học phổ thông ” tác giả Cao Ngọc Sằng (2004)  Luận văn thạc sĩ giáo dục học “ Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm hóa học học sinh nhằm nâng cao chất lượng dạy học q trình giảng dạy hóa vơ lớp 10, 11, 12 trung tâm giáo dục thường xuyên ” tác giả Nguyễn Văn Lưu (2005)  Luận văn thạc sĩ giáo dục học “Hình thành phát triển khái niệm loại phản ứng hóa học thơng qua sử dụng thí nghiệm tập hóa học chương trình hóa học lớp 10 trung học phổ thơng” tác giả Thái Hạ Quyên (2007)  Luận văn thạc sĩ giáo dục học “Lựa chọn sử dụng khai thác thí nghiệm hóa học để khắc sâu kiến thức hóa học phần phi kim chương trình trung học phổ thông ” tác giả Nguyễn Kháng (2007)  Luận văn thạc sĩ giáo dục học “Một số biện pháp nâng cao chất lượng rèn luyện kiến thức-kĩ thí nghiệm chương trình hóa học 10 nâng cao cho học sinh theo hướng dạy học tích cực” tác giả Đỗ Thị Bích Ngọc (2009)  Luận văn thạc sĩ giáo dục học “Sử dụng thí nghiệm dạy học mơn hóa lớp 10, 11 trường trung học phổ thông tỉnh Dăk Lăk” tác giả Võ Phương Uyên (2009) Nội dung luận văn đề cập đến vấn đề: Hệ thống thí nghiệm cần sử dụng chương trình THPT; hồn thiện kĩ thuật phương pháp tiến hành thí nghiệm; sử dụng thí nghiệm để khắc sâu kiến thức, rèn luyện kĩ năng; đề xuất biện pháp sử dụng thí nghiệm góp phần nâng cao chất lượng dạy học hóa học trường phổ thơng Qua việc tìm hiểu luận văn hướng nghiên cứu này, rút nhiều học bổ ích q trình thực luận văn Chúng tơi nhận thấy rằng, việc nghiên cứu sử dụng thí nghiệm hóa học dạy học thu hút quan tâm nhiều nhà nghiên cứu, năm gần Tuy nhiên, hướng nghiên cứu khai thác thí nghiệm để vận dụng vào học cụ thể chưa có nhiều Và đặc biệt, việc sử dụng thí nghiệm giảng cho phù hợp, kích thích đam mê, hứng thú HS tác giả đề cập đến Hiện chưa có tác giả nghiên cứu kĩ vấn đề thiết kế tổ chức hoạt động dạy học có sử dụng thí nghiệm nhằm phát huy cao độ tính tích cực học tập học sinh Chính vậy, chúng tơi chọn nghiên cứu đề tài với mong muốn góp phần cơng sức vào việc nâng cao chất lượng dạy học mơn hóa trường phổ thơng 1.2 Quan điểm dạy học tích cực 1.2.1 Sự đổi trình dạy học hóa học theo hướng dạy học tích cực Sự áp dụng dạy học tích cực mơn hóa học dựa sở quan niệm tích cực hóa hoạt động HS, lấy HS làm trung tâm thực với đổi đồng mục tiêu, nội dung giáo dục, hoạt động GV HS, phương pháp dạy học hình thức tổ chức dạy học a) Sự đổi mục tiêu [40] Từ yêu cầu xã hội đại, mục tiêu giáo dục cần thay đổi để đào tạo người thích ứng với xã hội phát triển, với thân người học Trong mục tiêu giáo dục cấp học, bậc học có điểm tập trung vào việc hình thành lực cho HS là: lực nhận thức, lực hành động (năng lực giải vấn đề), lực thích ứng với điều kiện xã hội Trong mục tiêu mơn Hóa học xác định rõ: “Ngồi kiến thức, kĩ hóa học HS phải đạt được, cần ý nhiều tới việc hình thành kĩ vận dụng kiến thức, kĩ tiến hành nghiên cứu khoa học hóa học như: quan sát, phân loại, thu thập thơng tin, dự đoán khoa học, đề giả thuyết, giải vấn đề, tiến hành thí nghiệm từ đơn giản đến phức tạp…để HS có tự phát giải cách chủ động, sáng tạo vấn đề thực tế có liên quan tới hóa học” b) Sự đổi hoạt động GV hóa học [40] Với u cầu đổi PPDH theo hướng tích cực hóa hoạt động học tập HS hoạt động GV hóa học phải có đổi Người GV hóa học với vai trị người thiết kế, tổ chức, điều khiển hoạt động HS để đạt mục tiêu dạy học Người GV hóa học cần thực hoạt động cụ thể như: - Thiết kế giáo án học bao gồm hoạt động HS theo mục tiêu cụ thể học hóa học mà HS cần đạt - Tổ chức hoạt động lớp để HS hoạt động theo cá nhân theo nhóm như: nêu vấn đề cần nghiên cứu, tổ chức hoạt động tìm tịi, phát tri thức hình thành kĩ hóa học - Định hướng, điều chỉnh hoạt động HS: xác hóa khái niệm hóa học hình thành, kết luận chất hóa học tượng mà HS tự tìm tịi, thơng báo thêm số thơng tin mà HS khơng tự tìm tòi qua hoạt động lớp - Thiết kế thực việc sử dụng phương tiện trực quan, tượng thực tế, thí nghiệm hóa học, mơ hình mẫu vật nguồn thơng tin để HS khai thác, tìm kiếm, phát kiến thức, kĩ hóa học - Động viên, khuyến khích, tạo điều kiện để HS vận dụng nhiều kiến thức thu vào giải số vấn đề có liên quan tới hóa học thực tế đời sống, sản xuất 10 - GV yêu cầu HS viết CTPT, CTCT - CTPT : HNO3 HNO3, xác định số oxi hóa, hóa trị - CTCT : nitơ O H–O–N -Giáo viên nhận xét O - Trong phân tử HNO3, nitơ có hóa trị IV số oxi hóa +5 - Cho HS quan sát lọ axít HNO3 nhận xét - Chất lỏng không màu trạng thái vật lý axít? - Bốc khói mạnh khơng khí ẩm - GV mở nút bình đựng HNO3 đặc, nhận - D = 1,53g/cm3 , t0s = 860C - Axít nitric khơng bền, phân hủy xét - Vì dd axit HNO3 để lọ phần thời gian sau dd có màu vàng? 4HNO3  NO2 + O2 + 2H2O  GV nhận xét bổ sung: - Dung dịch axit có màu vàng Axit HNO3 cất giữ lâu ngày có màu vàng nâu HNO3 phân huỷ NO2 tan vào axit  cần cất giữ bình sẫm màu, bọc - Axít nitric tan vô hạn nước ( Thực tế dùng HNO3 68% ) giấy đen … Hoạt động 3: Nghiên cứu tính chất hóa học HNO3: tính axit (Sử dụng thí nghiệm đồng loạt HS) Tính axít - GV cho HS thực yêu cầu - HS làm việc theo nhóm, trả lời PHT, phiếu học tập viết kết vào bảng nhóm 1) Vì HNO3 có tính axit mạnh? 1)Trong dd, HNO3 điện li hồn tồn Tính axit mạnh thể qua phản thành ion: HNO3 → H++NO3- Ion H+ ứng nào? làm dd có tính axit mạnh, thể qua 2) Đề xuất thực thí nghiệm chứng phản ứng: đổi màu thị, tác minh tính axit mạnh HNO3 dụng bazơ, oxit bazơ, muối axit 3) Nêu tượng viết ptpư xảy yếu hơn, kim loại 2) Thực thí nghiệm dd HNO3 - GV u cầu HS thực thí nghiệm lỗng tác dụng: q tím, CuO, HNO3 tác dụng q tím, bazơ, oxit bazơ dd NaOH+pp, CaCO3 muối 3) Hiện tượng ptpư xảy 138 - GV gợi ý, hướng dẫn, quan sát HS làm - HNO3 làm q tím hóa đỏ thí nghiệm, rút kết luận - CuO tan dd HNO3 tạo dd màu xanh: - GV gợi mở vấn đề để HS nghiên cứu CuO + 2HNO3  Cu(NO3)2 + H2O nội dung tiếp theo: HNO3 tác dụng kim - HNO3 + dd NaOH+pp: dd màu hồng: loại tạo sản phẩm gì? Ngồi tính axit, NaOH + HNO3 NaNO3 + H2O HNO3 cịn thể tính chất -CaCO3 tan HNO3, có khí bay khơng? CaCO3 + 2HNO3  Ca(NO3)2 + H2O + CO2↑ Hoạt động 4: Nghiên cứu tính chất hóa học HNO3: tính oxi hóa (Sử dụng thí nghiệm biểu diễn GV: TN so sánh, đối chứng ) Tính oxi hóa - GV u cầu HS dựa vào số oxi hóa - Trong phân tử HNO3, N có số oxi N HNO3 để dự đốn tính chất hóa hóa cao +5 Trong phản ứng, số học HNO3 Tính chất thể qua oxi hóa nitơ giảm xuống giá phản ứng nào? trị thấp -3, 0, +1, +2, +3, +4 → có tính oxi hóa mạnh → tác dụng với kim loại, phi kim, số hợp chất - GV nhắc lại kiến thức cũ để HS liên hệ a Với kim loại: (trừ vàng platin) so sánh: axit HCl tác dụng với Fe, Cu (kim loại sau H) không? Sản phẩm sinh gì? Vậy HNO3 tác dụng với Fe Cu không? Sản phẩm sinh gì? - GV làm TN: dd HNO3l dd HNO3đ - HS quan sát thí nghiệm Nhỏ dd HNO3 lỗng, dd HNO3 đặc vào ơn đựng Cu, Cu đậy kín miệng ống nghiệm tẩm dd NaOH - Yêu cầu HS quan sát tượng, so - Hiện tượng: sánh màu sắc dd khí bay + Ơ1: Cu tan, dd màu xanh, có khí 139 khơng màu bay + Ô2: Cu tan, dd màu xanh đậm hơn, có khí màu nâu đỏ bay - Từ thí nghiệm, GV hướng dẫn HS hình - HS viết ptpư: thành kiến thức 3Cu + 8HNO3(l)→ 3Cu(NO3)2 + 2NO + + Cu + HNO3 lỗng → khí NO khơng 4H2O màu hóa nâu khơng khí + Cu + HNO3 đặc → khí NO2 2NO + O2 → 2NO2 Cu + 4HNO3 đ→Cu(NO3)2 + 2NO2+ - GV yêu cầu HS viết cân ptpư, 2H2O xác định số oxi hóa vai trị chất - HS viết phương trình: - GV bổ sung: + KL nhiều hóa trị + HNO3→ Muối Fe + 4HNO3(l) Fe(NO3)3 + NO + 2H2O tạo thành có hóa trị cao Viết ptpư 5Mg + 12HNO3(l)  5Mg(NO3)2 + N2 minh họa + KL có tính khử mạnh+HNO3 +6H2O tạo sản phẩm khác + Với Al, Fe khơng tác dụng với HNO3 đặc nguội Tính chất giống axit nào? Ứng dụng + GV hỏi: Có dd hịa tan vàng hay khơng? GV giới thiệu nước cường toan - Từ rút kết luận tính oxi hóa HNO3 Khả oxi hóa HNO3 phụ thuộc vào yếu tố nào? HS điền - Kết luận: Tuỳ vào nồng độ axít chất chất khử mà HNO3 bị khử đến: NO2, NO, N2O, N2, NH4NO3 vào bảng Kim loại Nồng HNO3 độ Sản phẩm - HS làm tập vận dụng 8Al + 30HNO3(l)  8Al(NO3)3 + 3N2O +15H2O - GV cho HS vận dụng: viết cân phương trình phản ứng cho HNO3 5Mg + 12HNO3(l)  5Mg(NO3)2 + N2 +6H2O loãng tác dụng Al, Mg, Zn… 4Zn + 10HNO3(rất loãng)  Zn(NO3)2 + 140 NH4NO3 +3H2O Hoạt động 5: Nghiên cứu tính chất hóa học HNO3: tính oxi hóa (Sử dụng thí nghiệm biểu diễn GV: TN dự đốn, kiểm nghiệm giả thuyết ) b Tác dụng với phi kim: - Nêu vấn đề: HNO3 có tác dụng phi kim - Khi đun nóng HNO3 đặc tác khơng? Nếu có phản ứng xảy dụng với C, P ,S nào? - GV yêu cầu HS dự đoán tượng xảy -Dự đốn: Có phản ứng theo hướng: cho HNO3 đặc tác dụng S Nêu tượng xảy ra, dấu hiệu nhận biết dự đoán +5 +6 xốc) H S O (nhận biết dd BaCl2 - GV làm thí nghiệm: S + HNO3 đun nóng nhẹ sau cho vài giọt BaCl2? 4 a H N O3 oxi hóa S thành S O (khí mùi +5 +4 b H N O3 bị khử thành N O (khí nâu - Yêu cầu HS quan sát tượng, nhận đỏ) xét viết phương trình phản ứng - HS quan sát TN nêu tượng: có khí màu nâu đỏ bay ra, nhỏ vài giọt - GV yêu cầu HS xác nhận dự đoán dd BaCl2 vào thấy xuất kết tủa - Tương tự HS viết phương trình C với trắng HNO3 - Xác nhận dự đoán đúng: S + 6HNO3(đ)  H2SO4 + 6NO2 + 2H2O  GV kết luận : Như HNO3 không C + 4HNO3(đ)  CO2 + 4NO2 + 2H2O tác dụng với kim loại mà tác dụng với số phi kim hợp chất c Tác dụng với hợp chất: (có số oxi - GV mơ tả thí nghiệm: hóa thấp: H2S , HI, SO2 , FeO , Nếu nhỏ dung dịch HNO3 vào H2S thấy muối sắt (II) ) xuất kết tủa nàu trắng đục, có khí 3H S + 2HNO  3S + 2NO + 4H O 3(l) khơng màu hóa nâu khơng khí, 3FeO +10HNO  3Fe(NO ) + NO 3(l) 3 viết phương trình phản ứng? + 5H2O - Tương tự viết phuơng trình FeO tác - Nhiều hợp chất hữu giấy, vải, dụng với HNO3 dầu thông bốc cháy tiếp xúc với HNO3 đặc  Vậy: HNO3 có tính axít mạnh có tính oxi hóa 141 Hoạt động 6: Tìm hiểu ứng dụng điều chế HNO3 (Sử dụng thí nghiệm biểu diễn GV: hình vẽ mơ thí nghiệm) -u cầu HS dựa vào SGK tìm thực tế ứng dụng axit nitric - Quan sát hình 2.9 SGK, nêu phương Trong phịng thí nghiệm o t pháp điều chế HNO3 phịng thí NaNO3(r ) + H2SO4(đ)   HNO3 nghiệm? Viết ptpư Giải thích phải +NaHSO4 ngâm bình thu HNO3 đặc vào nước đá? - GV nêu vấn đề: HNO3 sản xuất Trong công nghiệp công nghiệp nào? -HS lắng nghe, nắm vấn đề - GV yêu cầu HS quan sát hình vẽ sơ đồ - HS quan sát hình vẽ sản xuất HNO3 công nghiệp - GV sử dụng hệ thống câu hỏi hướng dẫn - HS trả lời câu hỏi GV HS khai thác hình vẽ: 1) Trong công nghiệp, HNO3 sản 1) Được sản xuất từ amoniac xuất từ nguồn nguyên liệu nào? 2) Q trình sản xuất HNO3 cơng 2) Gồm giai đoạn: nghiệp gồm giai đoạn? Viết sơ đồ NH3 → NO → NO2 → HNO3 ptpư trình sản xuất HNO3 3) Dựa vào hình vẽ, mơ tả giai 3) Oxi hố khí amoniac oxi đoạn q trình sản xuất HNO3? khơng khí nhiệt độ 850 – 9000C có 4) Giải thích: xúc tác Pt: , Pt + Tại người ta dẫn khí ngược trở lại 4NH3 + 5O2 t 4NO + 6H2O ∆H tháp ban đầu? = - 907kJ + Tại tháp cuối cùng, khí dẫn - Oxi hóa NO thành NO2 : từ lên, nước phun từ xuống? 2NO + O  2NO 2 - Chuyển hóa NO2 thành HNO3: 4NO2 +2H2O +O2  4HNO3 - Dung dịch HNO3 thu có nồng độ 60 - 62% Chưng cất với H2SO4 đậm đặc thu d2 HNO3 96 – 98 % 4) Biện pháp kĩ thuật: chu trình kín, quy tắc ngược dòng - GV nhận xét, rút kết luận 142 - HS nắm quy trình điều chế HNO3 công nghiệp số biện pháp kĩ thuật dùng sản xuất Hoạt động7: Củng cố - GV nhấn mạnh tính oxi hóa HNO3 - GV cho HS làm tập theo nhóm 1/ Viết pt phản ứng xảy (nếu có) cho HNO3 lỗng tác dụng với Fe2O3, KOH, Na2CO3, Fe(OH)3, Ag, C - Dặn dò: + Chuẩn bị + BTVN: 1/ Hồ tan 12 g kim loại M có hố trị dd HNO3 loãng thu 2,24 lit N2 Xác định M 2/ Cho 8,3 gam hh Al Fe td hoàn toàn với dd HNO3 0,5M thu 4,48 lit khí khơng màu hố nâu ngồi khơng khí a) Tính khối lượng phần trăm chất hh b) Tính thể tích HNO3 dùng 3/ Hh (X) gồm a gam Al Cu tác dụng với HNO3 đặc, nguội, dư thu dược 6,72 lít khí NO2 Cũng cho a gam hh X td hoàn toàn với dd HNO3 lỗng, dư thu 8,96 lit khí NO Tính a % theo khối lượng chất hh 143 PHỤ LỤC GIÁO ÁN SỬ DỤNG HÌNH VẼ VÀ THÍ NGHIỆM CỦA GV Bài 21 HỢP CHẤT CỦA CACBON I Mục tiêu học Kiến thức: HS biết: - Cấu tạo phân tử CO CO2 - Tính chất vật lý hóa học CO CO2 - Các phương pháp điều chế ứng dụng CO CO2 - Tính chất vật lý hóa học axit cacbonic muối cacbonat Kĩ năng: - Củng cố kiến thức liên kết hóa học - Vận dụng kiến thức để giải thích tính chất ứng dụng oxit cacbon đời sống kỹ thuật - Rèn luyện kỹ giải tập lí thuyết tính tốn có liên quan Tình cảm, thái độ: Có ý thức u qúi bảo vệ mơi trường khí II Chuẩn bị đồ dùng dạy học GV: - Hình thí nghiệm: CO cháy khơng khí, CO tác dụng CuO, tính chất vật lí CO2 - Hóa chất: CaCO3, HCl, Mg, q tím, dd Ca(OH)2 - Dụng cụ: dụng cụ điều chế chất khí, ống nghiệm, đèn cồn, giá ống nghiệm, ống nhỏ giọt, bình tam giác HS: Tìm hiểu tượng hiệu ứng nhà kính tranh ảnh có liên quan III Phương pháp Đàm thoại – nêu vấn đề –liên hệ thực tế - trực quan IV Tiến trình tổ chức dạy học Ổn định tổ chức lớp Kiểm tra cũ: - So sánh cấu trúc tính chất dạng thù hình cacbon? - Cacbon có tính chất đặc trưng nào? Viết ptpư chứng minh - Cho số hợp chất thể số oxi hoá cacbon Hoạt động dạy học HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS Hoạt động 1: vào Hãy kể hợp chất cacbon mà em biết Các hợp chất cacbon có tính chất gì? 144 Ứng dụng tác hại chúng đời sống người nào? Chúng ta tìm hiểu nội dung học I CACBON MONOOXIT Hoạt động 2: Tìm hiểu cấu tạo phân tử tính chất vật lí CO Cấu tạo phân tử - Viết cấu hình electron C O, - Viết cấu hình biểu diễn vào lượng tử biểu diễn vào ô lượng tử? trạng thái bản: - Nhận xét khả hình thành liên C : kết cacbon oxi? 2s2 2p2 2s2 2p4 O: - Giữa hai nguyên tử C O hình thành hai liên kết CHT liên kết cho nhận CTCT: : C O: Tính chất vật lý - Là chất khí khơng màu, khơng mùi, khơng vị, nhẹ - Khí CO có tính chất vật lý gì? khơng khí tan nước, t0hóa lỏng = -191,50C, t0hóa rắn = - So sánh với khí nitơ có đặc điểm 205,20C - Rất bền với nhiệt độc giống khác ? - GV mở rộng: khí CO độc?? Hoạt động 3: Nghiên cứu tính chất hóa học CO (Sử dụng hình vẽ thí nghiệm) Tính chất hóa học - Oxit phân loại nào? - Cacbon monooxit oxit khơng tạo muối CO oxit gì? - So sánh cấu tạo phân tử N2 - Cấu tạo phân tử CO N2 giống có liên kết CO? ba nên hoạt động nhiệt độ thường hoạt động nhiệt độ cao - CO chất khử mạnh: tác dụng oxi, clo số oxit - Hãy dự đốn tính chất CO dựa kim loại vào cấu trúc CO? Tính chất thể qua phản ứng nào? - Cháy khơng khí, cho lửa màu lam nhạt tỏa - Quan sát hình vẽ CO cháy nhiệt: khơng khí Nhận xét, viết ptpư 2CO(k) + O2(k)  2CO2(k) - Khi có than hoạt tính làm xúc tác 145 CO + Cl2  COCl2 (photgen) - Khử số oxit kim loại trung bình yếu CuO, - Nêu vấn đề: CO khử FeO oxit kim loại nào? Phản ứng CO khử - HS quan sát hình vẽ oxit kim loại xảy nào? - GV yêu cầu HS quan sát hình vẽ thí - HS thảo luận nhóm, trả lời câu hỏi phiếu học tập nghiệm CO tác dụng CuO - GV sử dụng phiếu học tập hướng dẫn HS khai thác hình vẽ: 1) Khí CO điều chế từ phản ứng nào? 2) Dựa vào hình vẽ, mơ tả thí nghiệm CO khử CuO? 4) Em dự đoán tượng xảy - Kết luận: CO thể tính khử qua phản ứng với số thí nghiệm Giải thích viết oxit kim loại ptpư - GV nhận xét, rút kết luận Hoạt động 4: Tìm hiểu phương pháp điều chế CO Điều chế - HS nghiên cứu SGK cho biết CO a Trong công nghiệp: điều chế công nghiệp - Cho nước qua than nóng đỏ 10500C nào? C +H2O CO + H2 → Tạo thành khí than ướt : 44% CO, 45% H2, 5% H2O Và 6% N2 - Được sản xuất lò ga C + O2  CO C + O2  CO2 CO2 + C  CO → Khí lị ga: 25% CO, 70% N2, 4% CO2 1% khí khác b Trong phịng thí nghiệm: - HS nêu cách điều chế CO H2SO4 đặc nóng phịng thí nghiệm? 146 HCOOH  CO + H2O II CACBON ĐIOXIT (CO2) Hoạt động 5: Tìm hiểu cấu tạo phân tử tính chất vật lí CO2 (Sử dụng hình vẽ thí nghiệm) Cấu tạo phân tử CO2 - Yêu cầu HS viết CTCT CO2 nêu - CTCT: nhận xét :O=C=O: - Liên kết C – O lk CHT có cực, có cấu tạo thẳng nên phân tử CO2 khơng có cực Tính chất vật lý - GV nêu vấn đề: Khí CO2 có -HS lắng nghe, nắm vấn đề tính chất vật lí gì? - HS quan sát hình vẽ - GV yêu cầu HS quan sát hình vẽ thí nghiệm chứng minh tính chất vật lí CO2 - HS thảo luận nhóm, trả lời câu hỏi - GV sử dụng hệ thống câu hỏi hướng dẫn HS khai thác hình vẽ: 1) Hãy nêu số tính chất vật lí khí CO2 mà em biết (trạng thái, màu sắc, tính tan, tính độc, ?) 2) Dựa vào hình vẽ mơ tả thí nghiệm Thí nghiệm chứng minh tính chất vật lí CO2? 4) Em dự đoán tượng xảy - Kết luận tính chất vật lí khí CO2: Là chất khí khơng thí nghiệm Giải thích màu, nặng gấp 1,5 lần khơng khí, tan nước - GV nhận xét, rút kết luận - Ở nhiệt độ thường, áp suất 60 atm CO2 hóa lỏng - Làm lạnh đột ngột – 760C CO2 hóa thành khối rắn gọi “nước đá khơ “ có tượng thăng hoa - GV bổ sung: CO2 gây tượng “hiệu ứng nhà kính” nào? - GV giới thiệu thêm nước đá khô: bảo quản thực phẩm, làm mưa nhân tạo Hoạt động 6: Nghiên cứu tính chất hóa học điều chế CO2 (Sử dụng thí nghiệm biểu diễn GV: thí nghiệm nghiên cứu tính chất) 147 Tính chất hóa học - Yêu cầu HS dựa vào công thức cấu -CTCT: O = C = O tạo CO2 số oxi hóa C để dự C có số oxi hóa +4 đốn tính chất hóa học CO2 -Dự đốn: + CO2 oxit axit + C có số oxi hóa cao nên có tính oxi hóa tác dụng với chất khử mạnh - Hãy lựa chọn phản ứng hóa học để -CO2 oxit axit: tác dụng với H2O tạo axit, tác dụng kiểm nghiệm điều dự đoán bazơ, oxit bazơ -Tác dụng kim loại có tính khử mạnh: Mg, Al… - Điều chế CO2 từ CaCO3, dd HCl, thử khí sinh - Đề xuất dụng cụ, hóa chất, cách tiến giấy q tím ẩm, dẫn khí vào dd Ca(OH)2 hành thí nghiệm - Đốt dây Mg đưa vào lọ khí CO2 - Khí CO2 làm q ẩm hóa hồng, làm đục nước vơi - Khí CO2 làm q ẩm hóa hồng - Tiến hành thí nghiệm, u cầu HS CO2 + H2O H2CO3 quan sát, giải thích tượng, viết - Khí CO2 làm đục nước vơi trong, sau dd suốt phương trình phản ứng Xác nhận tính trở lại đắn dự đốn Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 ↓ + H2O - GV lưu ý: Dẫn khí CO2 vào dd bazơ CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 tạo loại muối tùy thuộc tỉ lệ - Dây kim loại Mg cháy sáng khí CO2 tạo thành bột chất tham gia phản ứng trắng (MgO) muội than (C) 4 C O2 +2Mg  2MgO + C0 - Kết luận: CO2 thể tính chất oxit axit có tính oxi hóa tác dụng với chất khử mạnh - HS trả lời câu hỏi vận dụng kiến thức - Nêu kết luận tính chất CO2 -Vận dụng: +Có thể nhận biết khí CO2 cách nào? +Tại khơng dùng bình chữa cháy CO2 để dập tắt đám Điều chế a Trong công nghiệp: Ở nhiệt độ 900 – 10000C: cháy kim loại? 148 - Yêu cầu HS nghiên cứu SGK nêu CaCO3(r) CaO(r) + CO2(k) cách điều chế CO2 công nghiệp b Trong phịng thí nghiệm: phịng thí nghiệm Viết ptpư CaCO3 + 2HCl  CaCl2 + CO2 + H2O III AXIT CACBONIC VÀ MUỐI CACBONAT Hoạt động 6: Nghiên cứu tính chất axit cacbonic muối cacbonat (Sử dụng thí nghiệm biểu diễn GV: thí nghiệm so sánh, đối chứng) - Axít H2CO3 có tính chất hóa học gì? - Axít H2CO3 axít yếu bền: H+ +HCO3- K1 = 4,5 10-7 Viết phương trình phản ứng chứng H2CO3 HCO3- minh H++CO32- K2 = 4,8 10-11 - Axit cacbonic tạo loại muối nào? Cho ví dụ - Nhận xét tính tan muối cacbonat Tính chất muối cacbonat - GV lưu ý: Muối cacbonnat tan bị a Tính tan: thủy phân - Muối trung hòa kim loại kiềm (trừ Li2CO3) amoni muối hiđrocacbonat dễ tan nước (trừ NaHCO3) - Muối cacbonat trung hòa kim loại khác khơng tan tan nước - GV đặt vấn đề: Muối cacbonat có tính chất hóa học ? - GV làm thí nghiệm: dd HCl dd HCl - HS quan sát thí nghiệm, nêu tượng, viết ptpư dd Ca(OH)2 * Ô1: sủi bọt khí CO2 Na2CO3 + 2HCl  2NaCl + CO2 + H2O CO32- + 2H+  CO2 + H2O * Ô2: sủi bọt khí CO2 NaHCO3 + HCl  NaCl + CO2 + H2O HCO3- + H+  CO2 + H2O dd Na2CO3 dd NaHCO3 * Ô1: cho vài giọt dd HCl vào dd Na2CO3 * Ô2: cho vài giọt dd HCl vào dd * Ô3: xuất kết tủa trắng CaCO3 Ca(OH)2+NaHCO3→CaCO3↓+Na2CO3+ H2O Hoặc Ca(OH)2dư + NaHCO3→CaCO3↓+ NaOH + H2O NaHCO3 * Ô3: cho dd Ca(OH)2 vào dd NaHCO3 149 - Yêu cầu HS nêu tượng ống nghiệm, viết phương trình phản ứng xảy - Kết luận: + muối cacbonat, hidrocacbonat tác dụng với - GV hướng dẫn HS so sánh, rút axít tính chất hóa học muối cacbonat + Muối hidrocacbonat tác dụng với dung dịch kiềm + Từ ống nghiệm 1,2 rút nhận xét gì? + NaHCO3 lưỡng tính + Từ ống nghiệm 2,3 rút kết luận b Phản ứng nhiệt phân tính chất muối NaHCO3 - Muối cacbonat trung hòa kim loại kiềm bền với - GV bổ sung: Muối axit+ bazơ: nhiệt kim loại → muối; khác kim loại → - Các muối khác muối hiđrocacbonat dễ bị phân hủy muối đun nóng - GV giới thiệu phản ứng nhiệt phân: t  MgO + CO2 MgCO3  + Muối trung hòa t   oxit KL+CO2 + Muối t  Na2CO3 + CO2 + H2O 2NaHCO3  t  CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2  t0  axit  muối trung Một số muối cacbonat quan trọng hòa+CO2+H2O - Canxi cacbonat (CaCO3): Là chất bột nhẹ màu trắng, - Yêu cầu HS viết ptpư dùng làm chất độn lưu hóa số ngành cơng nghiệp - Natri cacbonat khan (Na2CO3) Là chất bột màu trắng, tan nhiều nước (dạng tinh thể Na2CO3.10H2O) - GV yêu cầu HS dựa vào SGK dùng công nghiệp thủy tinh, đồ gốm, bột giặt thực tế sống, nêu ứng dụng - NaHCO : Là tinh thể màu trắng tan nước, muối cacbonat dùng công nghiệp thực phẩm, y học Hoạt động 8: Củng cố - GV cho HS làm tập củng cố kiến thức Câu 1: Dẫn khí CO dư qua hỗn hợp Al2O3, CuO, MgO, Fe2O3 đun nóng, sau phản ứng xảy hồn toàn thu chất rắn gồm: A Al2O3, Cu, MgO, Fe B Al2O3, Cu, Mg, Fe C Al, Cu, Mg, Fe D Al2O3, Cu, MgO, Fe2O3 Câu 2: Xét hệ cân sau bình kín: C(r) + CO2 (k) 2CO(k) H  Khi cho vào bình dd NaOH cân chuyển dịch theo chiều nào? A Khơng dịch chuyển B Chiều thuận 150 C.Chiều nghịch D.Không xác định Câu 3: Những người đau dày thường có pH