Xây dựng bài toán nhận thức nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn dề cho học sinh trong dạy học hóa học chương nitơ photpho lớp mười một

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Huỳnh Ngọc Sang XÂY DỰNG BÀI TOÁN NHẬN THỨC NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC HÓA HỌC CHƯƠNG NITƠ – PHOTPHO LỚP MƯỜI MỘT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Thành phố Hồ Chí Minh – 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Huỳnh Ngọc Sang XÂY DỰNG BÀI TOÁN NHẬN THỨC NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC HÓA HỌC CHƯƠNG NITƠ – PHOTPHO LỚP MƯỜI MỘT Chuyên ngành : Lí luận phương pháp dạy học mơn Hóa học Mã số : 140 111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS DƯƠNG BÁ VŨ TS TRỊNH LÊ HỒNG PHƯƠNG Thành phố Hồ Chí Minh – 2022 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học riêng Tất số liệu, kết nghiên cứu nêu đề tài nghiên cứu trung thực, khách quan chưa công bố cơng trình khoa học Những thơng tin, tài liệu trích dẫn sử dụng luận văn ghi rõ nguồn gốc phần tài liệu tham khảo TP Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2022 Tác giả Huỳnh Ngọc Sang LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh, Phịng Sau đại học, Thầy, Cơ Khoa Hóa học – Trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh Trường Đại học Sư phạm Hà Nội tận tình giảng dạy tạo điều kiện thuận lợi cho học viên học tập, nghiên cứu hồn thành khóa học Tơi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc chân thành đến:  PGS TS Dương Bá Vũ TS Trịnh Lê Hồng Phương, hai người hướng dẫn khoa học dành nhiều thời gian trực tiếp hướng dẫn tận tình, giúp đỡ, có góp ý vơ q báu tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành tốt luận văn  Các Thầy, Cơ Khoa Hóa học  Trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh Trường Đại học Sư phạm Hà Nội truyền đạt kiến thức chuyên ngành, chia sẻ kinh nghiệm quý báu, bổ trợ việc nghiên cứu, hồn thiện luận văn q trình dạy học sau  Phòng Sau đại học giúp đỡ tạo điều kiện để tơi hồn thành hoàn thành đề tài nghiên cứu  Ban Giám hiệu, Thầy Nguyễn Minh Nhựt Cô Mai Thị Ngọc Linh trực tiếp hỗ trợ, có chia sẻ giúp đỡ tơi q trình thực nghiệm sư phạm em học sinh trường THPT Bình Chánh (Huyện Bình Chánh), trường THPT Trung Lập (Huyện Củ Chi) tham gia thực nghiệm sư phạm cách tốt Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến cha mẹ, anh chị gia đình bạn bè ủng hộ, động viên, giúp đỡ q trình học tập để tơi hồn thành tốt đề tài nghiên cứu Xin trân trọng cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2022 Tác giả Huỳnh Ngọc Sang MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU Chương CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤNG BÀI TOÁN NHẬN THỨC NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH 1.1 Lịch sử nghiên cứu việc sử dụng toán nhận thức nhằm phát triển lực giải vấn đề cho học sinh phổ thông 1.1.1 Các nghiên cứu giới 1.1.2 Các nghiên cứu nước 1.2 Năng lực học sinh phổ thông 11 1.2.1 Khái niệm cấu trúc lực 11 1.2.2 Đánh giá lực học sinh phổ thông 15 1.3 Năng lực giải vấn đề học sinh dạy học hóa học trường phổ thơng 17 1.3.1 Khái niệm lực giải vấn đề học sinh dạy học hóa học trường phổ thơng 17 1.3.2 Cấu trúc lực giải vấn đề học sinh dạy học hóa học trường phổ thơng 18 1.3.3 Công cụ đánh giá lực giải vấn đề học sinh dạy học hóa học trường phổ thơng 20 1.4 Bài toán nhận thức 22 1.4.1 Khái niệm toán nhận thức 22 1.4.2 Phân loại toán nhận thức 22 1.4.3 Bài tốn nhận thức dạy học hóa học 23 1.5 Các phương pháp dạy học phát triển lực cho học sinh phổ thông 25 1.5.1 Khái niệm phương pháp dạy học phát triển lực 25 1.5.2 Phương pháp dạy học giải vấn đề 25 1.5.3 Phương pháp sử dụng tập hóa học 27 1.5.4 Phương pháp sử dụng thí nghiệm hóa học 30 1.6 Thực trạng sử dụng toán nhận thức dạy học hóa học trường phổ thơng nhằm phát triển lực giải vấn đề cho học sinh 31 1.6.1 Mục đích khảo sát 31 1.6.2 Đối tượng khảo sát 31 1.6.3 Nội dung phương pháp khảo sát 31 1.6.4 Kết khảo sát 32 Tiểu kết chương 37 Chương XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TOÁN NHẬN THỨC NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG NITROGEN – PHOSPHORUS LỚP 11 39 2.1 Phân tích vị trí, nội dung, mục tiêu dạy học phát triển lực giải vấn đề dạy học chương nitrogen – phosphorus 39 2.1.1 Vị trí nội dung chương nitrogen – phosphorus 39 2.1.2 Mục tiêu dạy học phát triển lực giải vấn đề dạy học chương nitrogen – phosphorus 43 2.2 Quy trình cụ thể hóa tiêu chí đánh giá lực giải vấn đề dạy học chương nitrogen – phosphorus 46 2.2.1 Mục tiêu cụ thể hóa tiêu chí đánh giá lực giải vấn đề dạy học chương nitrogen – phosphorus 46 2.2.2 Bảng đối sánh khung lực giải vấn đề chương trình giáo dục phổ thơng 2018 dạy học chương nitrogen – phosphorus 47 2.2.3 Mơ tả tiêu chí đánh giá lực giải vấn đề dạy học chương nitrogen – phosphorus 52 2.2.4 Các mức độ đánh giá lực giải vấn đề dạy học chương nitrogen  phosphorus 55 2.3 Bộ công cụ đánh giá lực giải vấn đề dạy học hóa học chương nitrogen  phosphorus 58 2.3.1 Bảng kiểm quan sát dành cho giáo viên đánh giá lực giải vấn đề 58 2.3.2 Phiếu hỏi học sinh mức độ phát triển lực giải vấn đề 60 2.3.3 Bài kiểm tra đánh giá lực giải vấn đề học sinh 62 2.4 Bài toán nhận thức phát triển lực giải vấn đề dạy học chương nitrogen  phosphorus 63 2.4.1 Phân loại toán nhận thức 63 2.4.2 Quy trình xây dựng tốn nhận thức 73 2.4.3 Phân tích tiêu chí đánh giá lực giải vấn đề toán nhận thức dạy học chương nitrogen – phosphorus 77 2.4.4 Sử dụng toán nhận thức nhằm phát triển lực giải vấn đề dạy học chương nitrogen – phosphorus 77 Tiểu kết chương 91 Chương THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 93 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 93 3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 93 3.3 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 93 3.3.1 Chọn đối tượng, thời điểm thực nghiệm sư phạm 93 3.3.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm 94 3.3.3 Quy trình thực nghiệm sư phạm 94 3.3.4 Chọn phương pháp xử lí số liệu thực nghiệm sư phạm 97 3.4 Kết thực nghiệm sư phạm 100 3.4.1 Kết đánh giá qua bảng kiểm quan sát đánh giá lực giải vấn đề 100 3.4.2 Kết đánh giá qua phiếu hỏi học sinh mức độ phát triển lực giải vấn đề 103 3.4.3 Kết đánh giá qua kiểm tra đánh giá lực giải vấn đề học sinh 106 Tiểu kết chương 113 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO 117 PHỤ LỤC PL1 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BTHH Bài tập hóa học BTNT Bài tốn nhận thức GDPT Giáo dục phổ thông GQVĐ Giải vấn đề GV Giáo viên HS Học sinh KHBD Kế hoạch dạy PPDH Phương pháp dạy học NL Năng lực STĐ Sau tác động THPT Trung học phổ thông TNSP Thực nghiệm sư phạm TTĐ Trước tác động DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Kết khảo sát ý kiến GV Câu 32 Bảng 1.2 Kết khảo sát ý kiến GV Câu 33 Bảng 1.3 Kết khảo sát ý kiến GV Câu 34 Bảng 1.4 Kết đạt NL GQVĐ HS lớp 11 qua kiểm tra đánh giá NL GQVĐ (trước tác động) 35 Bảng Hệ thống hóa số nội dung dạy học phát triển lực giải vấn đề dạy học chương nitrogen – phosphorus 44 Bảng 2.2 Đối sánh khung NL GQVĐ chương trình GDPT 2018 dạy học chương nitrogen – phosphorus 50 Bảng 2.3 Các mức độ đánh giá lực giải vấn đề 55 Bảng 3.1 Giá trị mức độ ảnh hưởng theo tiêu chí Cohen (1998) 100 Bảng 3.2 Tổng hợp kết thông qua bảng kiểm quan sát đánh giá NL GQVĐ 101 Bảng 3.3 Tổng hợp kết thông qua phiếu hỏi HS mức độ đạt NL GQVĐ 103 Bảng 3.4 Kết đánh giá qua kiểm tra đánh giá NL GQVĐ HS 107 Bảng 3.5 Bảng phân phối kết học tập HS trường THPT Bình Chánh 110 Bảng 3.6 Bảng phân phối kết học tập HS trường THPT Trung Lập 111 PL 75  Tiêu chí 1.1 Từ liệu BTNT, Từ liệu BTNT, HS nhận thấy mối liên hệ đặc điểm cấu tạo mức độ hoạt động nguyên tố, cụ thể độ âm điện (và cấu tạo phân tử) nguyên tố nitrogen trạng thái tồn tự nhiên nguyên tố nitrogen  Tiêu chí 1.2 HS xác định kiến thức học liên quan đến đặc điểm cấu tạo, độ âm điện, mức độ hoạt động nitơ, trạng thái tự nhiên  Tiêu chí 1.3 HS nêu tình có vấn đề đặc điểm cấu tạo mức độ hoạt động nguyên tố nitrogen: Nguyên tố nitrogen có độ âm điện tương đối lớn (có nghĩa phi kim hoạt động) điều kiện thực tế, nitrogen lại hoạt động, nói trơ khơng tồn nitride kim loại Năng lực thực giải vấn đề gồm tiêu chí sau:  Tiêu chí 2.1 HS lựa chọn thơng tin cần thiết có liên quan đến độ âm điện, cấu tạo phân tử, mức độ hoạt động nitrogen, trạng thái tự nhiên… để GQVĐ BTNT + Độ âm điện: tương đối lớn + Cấu tạo phân tử: có liên kết ba bền (NN) + Mức độ hoạt động: trơ nhiệt độ thường, hoạt động mạnh nhiệt độ cao + Trạng thái tự nhiên: khơng khí (78%)  Tiêu chí 2.2 Dựa vào kiến thức học thông tin thu thập được, HS tiến hành đề xuất giải pháp GQVĐ từ thông tin + Dựa vào đặc điểm cấu tạo phân tử  Mức độ hoạt động hóa học điều kiện thường + Mức độ hoạt động hóa học nhiệt độ cao  Tính chất hợp chất nitrua  Tiêu chí 2.3 Từ giải pháp trên, HS lựa chọn giải pháp GQVĐ phù hợp + Nitơ phi kim mạnh, đơn chất nitrogen hoạt động hóa học nhiệt độ thường, tồn tự nhiên (khí quyển) phân tử N2 có liên kết ba (N≡N) bền, phân hủy thành nguyên tử nhiệt độ thấp xúc tác PL 76 + N2 phản ứng với nhiều kim loại (với Li nhiệt độ thường với Ca, Mg nóng) tạo cá nitride kim loại (Li3N, Ca3N2, Mg3N2 …) Khi hình thành Trái Đất, thời kì đầu nóng điều kiện cho nitrogen tạo với số kim loại mạnh thành nitride Nhưng nhiệt độ hydrogen oxygen hóa hợp với tạo thành nước Khi có mặt nước, nitride kim loại bị thủy phân thành base kiềm ammonia Ammonia tạo cháy, nghĩa bị oxygen khơng khí oxi hóa cho trở t lại nitrogen: 4NH3 + 3O2   2N2 + 6H2O o  Tiêu chí 2.4 HS tiến hành thực GQVĐ BTNT Năng lực đánh giá phương án giải vấn đề gồm tiêu chí sau:  Tiêu chí 3.1 HS lập kế hoạch GQVĐ BTNT theo trình tự: Dựa vào đặc điểm cấu tạo phân tử  Mức độ hoạt động hóa học nhiệt độ thường nhiệt độ cao  Tính chất hợp chất nitride  Kết luận  Tiêu chí 3.2 HS có điều chỉnh/đề xuất mới/cải tiến cho phù hợp trình thực GQVĐ  Tiêu chí 3.3 HS đánh giá hiệu giải pháp GQVĐ giải yêu cầu BTNT Bài 16 Tiến hành thí nghiệm sau: Thí nghiệm 1: Kim loại Cu + HNO3 lỗng; Kim loại Cu + H2SO4 lỗng Thí nghiệm 2: Kim loại Cu + HNO3 đặc a) Có tượng xảy thí nghiệm 1? b) Tại HNO3 sinh nhiều sản phẩm khử? Vì sao, thơng thường, HNO3 lỗng sinh sản phẩm khử NO đặc thu sản phẩm khử NO2? Năng lực nhận thức vấn đề gồm tiêu chí sau:  Tiêu chí 1.1 Từ liệu BTNT, Từ liệu BTNT, HS nhận thấy mối liên hệ tính chất hóa học đến sản phẩm khử, cụ thể tính oxi hóa HNO3 đặc lỗng PL 77  Tiêu chí 1.2 HS xác định kiến thức học liên quan đến tính chất hóa học H2SO4 lỗng, HNO3 lỗng đặc, nguyên lí chuyển dịch cân Le Chatelier  Tiêu chí 1.3 HS nêu tình có vấn đề H2SO4 loãng HNO3: H2SO4 loãng HNO3 loãng acid mạnh Cu tác dụng với HNO3 loãng; HNO3 sinh nhiều sản phẩm khử Vậy viết phương trình hóa học viết tạo thành sản phẩm khử nào? Năng lực thực giải vấn đề gồm tiêu chí sau:  Tiêu chí 2.1 HS lựa chọn thơng tin cần thiết có liên quan đến tính chất hóa học H2SO4 lỗng, HNO3 lỗng đặc, ngun lí chuyển dịch cân (Le Chatelier’s principle),… để GQVĐ BTNT + Tính chất hóa học H2SO4 lỗng: tính acid, tính oxi hóa ion H+ (H3O+) + Tính chất hóa học HNO3 lỗng đặc: tính acid, tính oxi hóa gốc acid ( NO3 ) + Nguyên lí chuyển dịch cân (Le Chatelier’s principle): Một phản ứng thuận nghịch trạng thái cân chịu tác động từ bên biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ, cân chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngồi đó)  Tiêu chí 2.2 Dựa vào kiến thức học thông tin thu thập được, HS tiến hành đề xuất giải pháp GQVĐ từ thông tin + Khi tác dụng với kim loại, H2SO4 lỗng thể tính oxi hóa ion H+ (H3O+) nên sản phẩm khử tạo thành H2 (tác dụng với kim loại trước H dãy hoạt động hóa học kim loại/dãy điện hóa kim loại) + Khi tác dụng với kim loại, HNO3 (loãng đặc) thể tính oxi hóa gốc acid, cụ thể NO3 có số oxi hóa cao  Dựa vào độ hoạt động kim loại nồng độ acid mà sản phẩm khử sinh khác + Dựa vào nguyên lí chuyển dịch cân (Le Chatelier’s principle) để giải thích sản phẩm khử sinh trường hợp PL 78  Tiêu chí 2.3 Từ giải pháp trên, HS lựa chọn giải pháp GQVĐ phù hợp + H2SO4 loãng tác dụng với kim loại trước H (trừ Pb) dãy hoạt động hóa học kim loại tạo thành H2 (tính oxi hóa trung bình ion H+) Tính oxi hóa HNO3 lỗng, đặc N có số oxi hóa +5 có số oxi hóa cao  Dựa vào độ hoạt động kim loại nồng độ acid mà sản phẩm khử sinh khác + Phản ứng kim loại với HNO3 (loãng, đặc) tạo nhiều sản phẩm khử Hợp chất sản phẩm khử khử HNO3 tùy thuộc vào nồng độ acid, nhiệt độ chất chất khử Thơng thường, HNO3 lỗng tạo thành khí NO, HNO3 đặc tạo thành khí NO2 + Nguyên nhân: Sản phẩm chủ yếu lúc đầu kim loại khử HNO3 acid nitrơ HNO2 (acid không bền), phân hủy thành NO NO2 NO2 tác dụng với nước dung dịch HNO3 tạo HNO3 NO theo sơ đồ: 2HNO2  NO + NO2 + H2O 3NO2 + H2O 2HNO3 + NO Dựa vào nguyên lí chuyển dịch cân Le Chatelier: Khi nồng độ acid tăng lên (acid đặc) cân chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ acid, phía tạo thành NO2 Vì vậy, sản phẩm khử chủ yếu acid HNO3 đặc NO2, cịn HNO3 lỗng NO  Tiêu chí 2.4 HS tiến hành thực GQVĐ BTNT Năng lực đánh giá phương án giải vấn đề gồm tiêu chí sau:  Tiêu chí 3.1 HS lập kế hoạch GQVĐ BTNT theo trình tự: Xác định ngun nhân gây tính oxi hóa  Nhận xét đặc điểm gốc acid HNO3  Dựa vào nguyên lí chuyển dịch cân  Kết luận sản phẩm khử  Tiêu chí 3.2 HS có điều chỉnh/đề xuất mới/cải tiến cho phù hợp q trình thực GQVĐ  Tiêu chí 3.3 HS đánh giá hiệu giải pháp GQVĐ giải yêu cầu BTNT PL 79 Bài 16 a) Viết phương trình phân li phosphoric acid (H3PO4) phosphorous acid (H3PO3) Giải thích có khác biệt vậy? b) Tính thể tích NaOH 0,20M cần dùng để trung hịa dung dịch sinh thủy phân 2,00 gam PCl3 lượng nước dư? Năng lực nhận thức vấn đề gồm tiêu chí sau:  Tiêu chí 1.1 Từ liệu BTNT, Từ liệu BTNT, HS nhận thấy mối liên hệ công thức cấu tạo đến tính chất hóa học chất, cụ thể công thức cấu tạo H3PO4 H3PO3 đến nấc phân li acid  Tiêu chí 1.2 HS xác định kiến thức học liên quan đến cơng thức cấu tạo, tính chất hóa học H3PO4 H3PO3  Tiêu chí 1.3 HS nêu tình có vấn đề: Tại H3PO4 H3PO3 lại phân li theo nấc khác Năng lực thực giải vấn đề gồm tiêu chí sau:  Tiêu chí 2.1 HS lựa chọn thơng tin cần thiết có liên quan đến cơng thức cấu tạo, phương trình phân li acid, phản ứng thủy phân PCl3,… để GQVĐ BTNT + Công thức cấu tạo H3PO4 H3PO3 + Phản ứng thủy phân PCl3 nước  Tiêu chí 2.2 Dựa vào kiến thức học thông tin thu thập được, HS tiến hành đề xuất giải pháp GQVĐ từ thông tin + Viết công thức cấu tạo H3PO4 H3PO3  Nhận xét tính acid acid viết phương trình phân li H3PO4 H3PO3 + Xác định sản phẩm phản ứng thủy phân PCl3 nước  Viết phương trình hóa học phản ứng xảy sản phẩm tác dụng với NaOH tính theo phương trình hóa học  Tiêu chí 2.3 Từ giải pháp trên, HS lựa chọn giải pháp GQVĐ phù hợp + Công thức cấu tạo H3PO4 H3PO3: PL 80 H3PO4 H3PO3 Tính acid oxygen-acid thể phân li tạo thành H+ (hoặc H3O+) H nhóm OH Do đó, H3PO4 acid nấc, H3PO3 acid nấc Phương trình phân li H3PO4: H3PO4 H+ + H PO4 H PO4 H+ + HPO42 HPO42 H+ + PO43 Phương trình phân li H3PO4: H3PO3 H+ + H PO3 H PO3 H+ + HPO32 + Phản ứng thủy phân PCl3 nước dư: PCl3 + 3H2O  H3PO3 + 3HCl Thể tích NaOH 0,20M cần dùng để trung hòa dung dịch sinh ra: 2NaOH + H3PO3  Na2HPO3 + 2H2O NaOH + HCl  NaCl + H2O Số mol PCl3: nPCl   mol 137,5 275 275  lit  363, 6ml 0, 20 11 (2  3) Thể tích NaOH 0,20M:  Tiêu chí 2.4 HS tiến hành thực GQVĐ BTNT Năng lực đánh giá phương án giải vấn đề gồm tiêu chí sau:  Tiêu chí 3.1 HS lập kế hoạch GQVĐ BTNT theo trình tự: Xác định/Viết cơng thức cấu tạo acid  Nhận xét đặc điểm liên kết công thức cấu tạo  Ảnh hưởng nấc phân li acid  Kết luận PL 81  Tiêu chí 3.2 HS có điều chỉnh/đề xuất mới/cải tiến cho phù hợp trình thực GQVĐ  Tiêu chí 3.3 HS đánh giá hiệu giải pháp GQVĐ giải yêu cầu BTNT Mở rộng: H3PO3 tổn hai dạng sau: Đây cặp dạng đồng phân hỗ biến (Tautomer: đồng phân với chúng không bền điều kiện xác định thay đổi cho tạo thành hỗn hợp cân bằng) H3PO3 HPO(OH)2 tồn cân với lượng nhỏ P(OH)3 (thông qua khả chuyển đổi lẫn qua việc chuyển vị trí proton) Độ ổn định hai đồng phân không giống Có thể thấy, độ dài liên kết P=O (0,148 nm) ngắn liên kết POH (0,162 nm) Do đó, dạng HPO(OH)2 bền P(OH)3 (khi độ bền liên kết tăng, độ dài liên kết giảm  cấu trúc bền hơn) Bài 18 So sánh thể tích khí NO (ở điều kiện 25C áp suất khí atm) hai thí nghiệm sau: 3,2 gam Cu 80,0 mL dd HNO3 1,0M 3,2 gam Cu 80,0 mL dd HNO3 1,0M HCl 1,0M PL 82 Năng lực nhận thức vấn đề gồm tiêu chí sau:  Tiêu chí 1.1 Từ liệu BTNT, Từ liệu BTNT, HS nhận thấy mối liên hệ đặc điểm môi trường phản ứng đến thể tích khí NO (trong điều kiện nhiệt độ áp suất)  Tiêu chí 1.2 HS xác định kiến thức học liên quan đến tính chất hóa học HNO3, phương trình ion rút gọn  Tiêu chí 1.3 HS nêu tình có vấn đề: Có khác biệt thể tích khí NO hai ống nghiệm khơng (phương trình ion rút gọn hai thí nghiệm nhau)? Năng lực thực giải vấn đề gồm tiêu chí sau:  Tiêu chí 2.1 HS lựa chọn thơng tin cần thiết có liên quan đến liệu BTNT, tính chất hóa học HNO3,… để GQVĐ BTNT + Dữ liệu BTNT: Thí nghiệm 1: 3,2 gam Cu + 80,0 mL dd HNO3 1,0M; Thí nghiệm 2: 3,2 gam Cu + hỗn hợp 80,0 mL dd HNO3 1,0M HCl 1,0M + Tính chất hóa học HNO3 (trong thí nghiệm): tính oxi mạnh, sản phẩm khử: khí NO (duy nhất)  Tiêu chí 2.2 Dựa vào kiến thức học thông tin thu thập được, HS tiến hành đề xuất giải pháp GQVĐ từ thông tin + Viết phương trình ion rút gọn hai thí nghiệm + Tính số mol chất có liệu BTNT Lập tỉ lệ so sánh để xác định chất dư, chất hết tính số mol NO tạo thành  Tiêu chí 2.3 Từ giải pháp trên, HS lựa chọn giải pháp GQVĐ phù hợp + Thí nghiệm 1: 3Cu + 8H+ + NO3  3Cu2+ + 2NO + 4H2O PL 83 nCu  3,  0, 05mol; nH   nHNO3  0, 08.1  0, 08mol 64  Cu dư, H+ hết  nNO  nH   0, 02mol + Thí nghiệm 2: 3Cu + 8H+ + NO3  3Cu2+ + 2NO + 4H2O nCu  3,  0, 05mol; nH   nHNO3  nHCl  0, 08.1  0, 08.1  0,16mol 64  Cu hết, H+ dư  nNO  2nCu  mol 30 + So sánh: nNO (1) < nNO (2)  VNO (1) < VNO (2) (trong điều kiện nhiệt độ áp suất)  Tiêu chí 2.4 HS tiến hành thực GQVĐ BTNT Năng lực đánh giá phương án giải vấn đề gồm tiêu chí sau:  Tiêu chí 3.1 HS lập kế hoạch GQVĐ BTNT theo trình tự: Viết phương trình ion rút gọn hai thí nghiệm  Nhận xét lượng chất tham gia thí nghiệm  Tính theo phương trình ion rút gọn  So sánh thể tích khí NO thoát hai ống nghiệm (trong điều kiện nhiệt độ áp suất)  Tiêu chí 3.2 HS có điều chỉnh/đề xuất mới/cải tiến cho phù hợp q trình thực GQVĐ  Tiêu chí 3.3 HS đánh giá hiệu giải pháp GQVĐ giải yêu cầu BTNT Bài 22 Chất A hợp chất có thành phần gồm nitrogen hydrogen (độ âm điện 3,04 2,20) Chất A sử dụng làm nhiên liệu cho tên lửa Ở điều kiện nhiệt độ áp suất, thể tích A có khối lượng khối lượng thể tích khí oxygen a) Xác định cơng thức phân tử, công thức cấu tạo A cho biết trạng thái lai hóa nitrogen A Dự đốn khả hịa tan nước A Hãy giải thích b) Dựa vào đặc điểm cấu tạo, so sánh tính base A với NH3 Hãy giải thích PL 84 Năng lực nhận thức vấn đề gồm tiêu chí sau:  Tiêu chí 1.1 Từ liệu BTNT, Từ liệu BTNT, HS nhận thấy mối liên hệ đặc điểm cấu tạo tính chất vật lí, tính chất hóa học, cụ thể đặc điểm cấu tạo tính tan, tính base hydrazine (chất A, N2H4) NH3  Tiêu chí 1.2 HS xác định kiến thức học liên quan đến đặc điểm cấu tạo, nguyên nhân gây tính base NH3  Tiêu chí 1.3 HS nêu tình có vấn đề: hydrazine (chất A, N2H4) NH3 chất có tính base mạnh hơn? Vì sao? Năng lực thực giải vấn đề gồm tiêu chí sau:  Tiêu chí 2.1 HS lựa chọn thơng tin cần thiết có liên quan đến cơng thức cấu tạo, ngun nhân gây tính base,… để GQVĐ BTNT + Công thức cấu tạo N2H4 NH3 + Nguyên nhân gây tính base: nguyên tử N cặp electron tự chưa tham gia liên kết + Nước dung môi phân cực, hịa tan nhiều chất phân cực khác  Tiêu chí 2.2 Dựa vào kiến thức học thông tin thu thập được, HS tiến hành đề xuất giải pháp GQVĐ từ thông tin + Xác định công thức phân tử công thức cấu tạo A, trạng thái lai hóa nitrogen A Dự đốn khả hòa tan nước A + Dựa vào mật độ electron nguyên tử N để so sánh tính bazơ: Tính bazơ mạnh mạnh mật độ electron nguyên tử N nhiều (càng nhiều gốc đẩy electron); ngược lại, tính base mạnh yếu mật độ electron nguyên tử N (càng nhiều gốc hút electron)  Tiêu chí 2.3 Từ giải pháp trên, HS lựa chọn giải pháp GQVĐ phù hợp PL 85 + Xác định công thức phân tử A: M A  M O2  32 gam / mol  Chất A N2H4 Công thức cấu tạo: Trạng thái lai hóa nguyên tử N: Cả hai nguyên tử N trạng thái lai hóa sp3 (có thể xem phân tử N2H4 coi sản phẩm nguyên tử H NH3 nhóm NH2) Hiệu độ âm điện: 3,04 – 2,20 = 0,84  N2H4 phân tử cộng hóa trị phân cực.Do đó, N2H4 tan nước (nước dung mơi phân cực, hịa tan nhiều chất phân cực) + Nhóm NH2 hút electron làm giảm mật độ electron nguyên tử nitơ N2H4 so với NH3  tính base N2H4 yếu NH3  Tiêu chí 2.4 HS tiến hành thực GQVĐ BTNT Năng lực đánh giá phương án giải vấn đề gồm tiêu chí sau:  Tiêu chí 3.1 HS lập kế hoạch GQVĐ BTNT theo trình tự: Xác định cơng thức phân tử, cơng thức cấu tạo, trạng thái lai hóa N chất A  Nhận xét khả hòa tan nước chất A  Ảnh hưởng nhóm NH2 đến tính base  Kết luận  Tiêu chí 3.2 HS có điều chỉnh/đề xuất mới/cải tiến cho phù hợp trình thực GQVĐ  Tiêu chí 3.3 HS đánh giá hiệu giải pháp GQVĐ giải yêu cầu BTNT Bài 24 Tiến hành thực hai thí nghiệm: Cho vào hai ống nghiệm lượng kim loại đồng nhau: Ống nghiệm 1: Thêm vào dung dịch HNO3 loãng Ống nghiệm 2: Thêm vào dung dịch H3PO4 lỗng PL 86 a) Có tượng xảy hai ống nghiệm? Viết phương trình hóa học phản ứng trên? (nếu có) b) Tại N P thuộc nhóm VA, ứng với số oxi hóa cao mà tính chất thể hai thí nghiệm lại khác nhau? Năng lực nhận thức vấn đề gồm tiêu chí sau:  Tiêu chí 1.1 Từ liệu BTNT, Từ liệu BTNT, HS nhận thấy mối liên hệ đặc điểm cấu tạo đến tính chất hóa học, cụ thể đặc điểm cấu tạo gốc acid đến tính oxi hóa chúng  Tiêu chí 1.2 HS xác định kiến thức học liên quan đến tính chất hóa học, cơng thức cấu tạo HNO3, H3PO4  Tiêu chí 1.3 HS nêu tình có vấn đề: HNO3 H3PO4 ngun tử trung tâm có số oxi hóa khả phản ứng với kim loại (Cu) lại không giống Năng lực thực giải vấn đề gồm tiêu chí sau:  Tiêu chí 2.1 HS lựa chọn thơng tin cần thiết có liên quan đến tính chất hóa học, cơng thức cấu tạo, vị trí nguyên tố trung tâm bảng tuần hoàn ngun tố hóa học,… để GQVĐ BTNT + Tính chất hóa học HNO3: tính acid mạnh, tính oxi hóa mạnh gốc acid; Tính chất hóa học H3PO4: tính acid mạnh trung bình, tính oxi hóa yếu H+ + Vị trí: N P thuộc nhóm VA (độ âm điện nguyên tố N lớn độ âm điện nguyên tố P)  Tiêu chí 2.2 Dựa vào kiến thức học thông tin thu thập được, HS tiến hành đề xuất giải pháp GQVĐ từ thông tin + Dựa vào độ âm điện: Độ âm điện nguyên tố cao nguyên tố bền trạng thái oxi hóa cao  Tiêu chí 2.3 Từ giải pháp trên, HS lựa chọn giải pháp GQVĐ phù hợp PL 87 + Chất oxi hóa: chất có khả nhận electron Độ âm điện nguyên tử khả hút electron ngun tử hình thành liên kết hóa học Do đó, độ âm điện lớn tính oxi hóa mạnh + Ngun tố N có độ âm điện cao nguyên tố P Độ âm điện nguyên tố cao nguyên tố bền trạng thái oxi hóa cao Ion NO3 : nguyên tố N có độ âm điện lớn nên dễ nhận electron thể tính oxi hóa mạnh Ion PO43 : ngun tố P có độ âm điện nhỏ nên bền mức oxi hóa cao + Do đó, HNO3 có tính oxi hóa mạnh H3PO4 N P có số oxi hóa +5 hợp chất  Tiêu chí 2.4 HS tiến hành thực GQVĐ BTNT Năng lực đánh giá phương án giải vấn đề gồm tiêu chí sau:  Tiêu chí 3.1 HS lập kế hoạch GQVĐ BTNT theo trình tự: Xác định ngun nhân gây tính oxi hóa  So sánh độ âm điện độ bền gốc acid  Kết luận tính oxi hóa acid  Tiêu chí 3.2 HS có điều chỉnh/đề xuất mới/cải tiến cho phù hợp trình thực GQVĐ  Tiêu chí 3.3 HS đánh giá hiệu giải pháp GQVĐ giải yêu cầu BTNT Bài 25 Tiến hành thực hai thí nghiệm: Cho vào hai ống nghiệm lượng kim loại đồng nhau: Ống nghiệm 1: Thêm vào dung dịch NaNO3 dung dịch H2SO4 loãng Ống nghiệm 2: Thêm vào dung dịch NaNO3 dung dịch NaOH a) Có tượng xảy hai ống nghiệm? Viết phương trình hóa học phản ứng trên? (nếu có) b) Nếu thay kim loại đồng kim loại nhơm tượng quan sát gì? Viết phương trình hóa học phản ứng trên? (nếu có) Năng lực nhận thức vấn đề gồm tiêu chí sau: PL 88  Tiêu chí 1.1 Từ liệu BTNT, Từ liệu BTNT, HS nhận thấy mối liên hệ tính oxi hóa ion NO3 mơi trường acid base  Tiêu chí 1.2 HS xác định kiến thức học liên quan đến tính chất hóa học HNO3, ion NO3 môi trường acid (mở rộng mơi trường base)  Tiêu chí 1.3 HS nêu tình có vấn đề: Ion NO3 mơi trường acid thể tính oxi hóa (tương tự HNO3), ion NO3 mơi trường base có tính chất gì? Năng lực thực giải vấn đề gồm tiêu chí sau:  Tiêu chí 2.1 HS lựa chọn thơng tin cần thiết có liên quan đến tính chất hóa học ion NO3 , mức độ hoạt động hóa học kim loại,… để GQVĐ BTNT + Ion NO3 mơi trường acid thể tính oxi hóa (tương tự HNO3) + Kim loại nhơm hoạt động (tính khử mạnh hơn) kim loại đồng  Tiêu chí 2.2 Dựa vào kiến thức học thông tin thu thập được, HS tiến hành đề xuất giải pháp GQVĐ từ thông tin + Tính oxi hóa ion NO3 mơi trường acid  Dự đốn tính oxi hóa ion NO3 môi trường bazơ + Kim loại nhôm hoạt động (tính khử mạnh hơn) kim loại đồng  Dự đốn mơi trường base, ion NO3 khử nhơm  Tiêu chí 2.3 Từ giải pháp trên, HS lựa chọn giải pháp GQVĐ phù hợp + Khi cho kim loại đồng vào: Ống nghiệm 1: Kim loại đồng tan dần, có khí khơng màu hóa nâu khơng khí ra, dung dịch dần chuyển sang màu xanh 3Cu + 2NaNO3 + 4H2SO4  3CuSO4 + Na2SO4 + 2NO + 4H2O PL 89 3Cu + NO3 + 8H+  3Cu2+ + 2NO + 4H2O Ống nghiệm 2: Khơng có tượng xảy + Khi thay kim loại đồng kim loại nhôm: Ống nghiệm 1: Nhơm tan dần, có khí (do nhơm khử NO3 xuống NH 4 ) 16Al + 6NaNO3 + 30H2SO4  8Al2(SO4)3 + 3Na2SO4 + 3(NH4)2SO4 + 18H2O 8Al + NO3 + 30H+  8Al3+ + NH 4 + 9H2O Ống nghiệm 2: Nhơm tan dần, có khí (do nhơm khử NO3 xuống NH3, mơi trường kiềm nên khơng có sinh NH 4 ) 8Al + 3NaNO3 + 5NaOH + 18H2O  8Na[Al(OH)4] + 3NH3 8Al + NO3 + 5OH + 18H2O  [Al(OH)4] + 3NH3 Hoặc: 8Al + 3NaNO3 + 5NaOH + 2H2O  8NaAlO2 + 3NH3 8Al + NO3 + 5OH + 2H2O  AlO2 + 3NH3  Tiêu chí 2.4 HS tiến hành thực GQVĐ BTNT Năng lực đánh giá phương án giải vấn đề gồm tiêu chí sau:  Tiêu chí 3.1 HS lập kế hoạch GQVĐ BTNT theo trình tự: Xác định tính oxi hóa ion NO3 mơi trường acid  Dự đốn tính oxi hóa ion NO3 môi trường base  Dựa vào mức độ hoạt động kim loại để dự đoán tượng, phản ứng xảy  Kết luận  Tiêu chí 3.2 HS có điều chỉnh/đề xuất mới/cải tiến cho phù hợp trình thực GQVĐ  Tiêu chí 3.3 HS đánh giá hiệu giải pháp GQVĐ giải yêu cầu BTNT