một số biện pháp phát hiện và bồi dưỡng học sinh có năng lực trở thành học sinh giỏi hóa học

Những năm gần đây thực trạng dạy và học môn hóa học ở trường THPT,các lớp chuyên cũng như bồi dưỡng học sinh giỏi đang gặp một số khó khăn phổbiến: - Kiến thức hóa học cơ bản chưa được

MỘT SỐ BIỆN PHÁP PHÁT HIỆN VÀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH CÓ NĂNG

LỰCTRỞ THÀNH HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

A ĐẶT VẤN ĐỀ.

Công tác bồi dưỡng học sinh giỏi cung cấp nhân tài cho đất nước ngày nay

đã được ngành giáo dục và các giáo viên quan tâm đầu tư Vì chúng kích thíchviệc cải tiến nội dung, phương pháp dạy và học ở trường THPT theo hướng tiếpcận với hóa học hiện đại, đồng thời tạo điều kiện phát hiện và bồi dưỡng tài năngtrẻ về hóa học, thúc đẩy công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước

Những năm gần đây thực trạng dạy và học môn hóa học ở trường THPT,các lớp chuyên cũng như bồi dưỡng học sinh giỏi đang gặp một số khó khăn phổbiến:

- Kiến thức hóa học cơ bản chưa được mở rộng để phù hợp với khả năng tư duycủa học sinh chuyên hóa và học sinh giỏi hóa

- Khoảng cách kiến thức giữa nội dung chương trình học và nội dung thi họcsinh giỏi cấp tỉnh, quốc gia, olimpic là quá xa cả về lý thuyết và mức độ vậndụng

- Chương trinh sách giáo khoa đang trong giai đoạn hoàn thiện nên cũng chưaxây dựng được hệ thống bài tập nâng cao và chuyên sâu phù hợp với từng giaiđoạn tư duy của học sinh

Tuy nhiên nền giáo duc Việt nam đã đạt được một số thành tựu phấn khởi,trong đó các địa phương, các giáo viên ở trường THPT, ĐH đã phát hiện và bồidưỡng đội tuyển học sinh giỏi các cấp đạt được kết quả cao trong các kỳ thi họcsinh giỏi cấp tỉnh, thành phố, quốc gia, olimpic quốc tế

Trường THPT Hoằng Hóa 2 là trường có bề dày thành tích trong các kỳ thi học sinh giỏi, có nhiều thủ khoa và đạt tỉ lệ đậu đại học cao trong các năm

1

học Việc đẩy mạnh chất lượng mũi nhọn chính là việc nâng cao chất lượng giáo dục và thương hiệu của mỗi nhà trường Tỉ lệ học sinh giỏi các cấp phản ánh mộtphần lớn chất lượng của đội ngũ giáo viên và học sinh trong nhà trường đó.

Là một giáo viên giảng dạy môn hóa học nhiều năm, trực tiếp ônluyện đội tuyển học sinh giỏi lớp 12 và ôn thi đại học, tôi nhận thấy rằng pháthiện và bồi dưỡng học sinh có năng lực trở thành học sinh giỏi hoá học là mộtcông việc cần thiết, là yếu tố quyết định để học sinh đạt giải cao trong các kỳ thihọc sinh giỏi tỉnh và đạt điểm cao trong kỳ thi vào đại học Được sự quan tâmcủa Ban giám hiệu nhà trường, sự giúp đỡ của các đồng nghiệp về kinh nghiệm

và phương pháp, cùng với những kinh nghiệm đúc rút từ quá trình giảng dạy củabản thân, tôi xin được đưa ra một số giải pháp nhằm phát hiện học sinh có nănglực trở thành học sinh giỏi môn hóa học

Để tìm hiểu, lựa chọn học sinh có năng lực trở thành học sinh giỏi chúngtôi đã tiến hành một số biện pháp sau:

1.1 Quan sát hoạt động học tập của học sinh:

Trong các giờ học hoá học chúng tôi quan sát để tìm hiểu và lựa chọnnhững học sinh thể hiện rõ tính tích cực nhận thức trong học tập

Tính tích cực nhận thức là trạng thái hoạt động học tập của học sinh, đặc trưngbởi khát vọng học tập, sự cố gắng trí tuệ và nghị lực cao trong quá trình nắmvững kiến thức

Từ sự quan sát hoạt động học tập và thái độ học tập ta có thể phát hiện ranhững học sinh có tính tích cực học tập thông qua các dấu hiệu:

- Hăng hái phát biểu, trả lời các câu hỏi của giáo viên, bổ sung các câu trảlời của bạn

- Thích phát biểu ý kiến của mình trước các vấn đề học tập nêu ra và quyếttâm bảo vệ ý kiến của mình trên cơ sở lập luận logic

- Hay nêu thắc mắc, đòi hỏi giáo viên giải thích những vấn đề chưa đủ rõhoặc muốn tìm hiểu sâu bản chất của vấn đề

- Chủ động vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học để nhận thức vấn đề mới

3

- Tập trung chú ý trong học tập, kiểm tra, không nản chí trước những bàitập, tình huống khó khăn của vấn đề học tập.

Những biểu hiện của tính tích cực nhận thức ở trên chỉ là dấu hiệu ban đầu đểđánh giá học sinh có khả năng và hứng thú học tập bộ môn

1.2 Xây dựng giáo án giờ dạy:

Chúng tôi lựa chọn và sử dụng các bài tập giải thích, bài tập nhiều tìnhhuống để phát hiện ra học sinh có năng lực giải quyết vấn đề một cách linh hoạtsáng tạo Với các dạng bài tập này chúng tôi rèn luyện cho học sinh phương pháp

tư duy, khả năng phát hiện và giải quyết vấn đề trong học tập

1.3 Đưa ra các bài tập:

Mang tính vận dụng kiến thức, rèn luyện khả năng quan sát, đòi hỏi khảnăng tư duy để lựa chọn học sinh có khả năng nắm vững kiến thức nhanh, vậndụng kiến thức linh hoạt

Ví dụ Khi thả một miếng Cu vào dd HCl, không thấy hiện tượng gì xảy ra

- Khi thả một miếng Cu vào dd NaNO3 cũng không thấy hiện tượng gì

- Khi thả miếng Cu vào dd NaNO3 có cho thêm vài giọt axit HCl thì thấykhí không màu thoát ra, hóa nâu ngay trong không khí và dung dịch thu được cómàu xanh Vì sao? Vậy bản chất của phản ứng này là gì? Viết PTPỨ xảy ra?

+ Giáo viên yêu cầu học sinh viết phương trình phản ứng của Cu và HNO3loãng dưới dạng ion thu gọn:

3Cu + 8H+ + 2NO3-  3Cu2+ + 2NO + 4H2O (a)

+ Cho học sinh nhận xét thành phần ion của phản ứng trên : Có đầy đủ Cu,

H+, NO3

Với phản ứng Cu + NaNO3 + HCl  (b)

(b) đều có cùng phương trình ion rút gọn với (a)

Từ đó đưa hệ số vào phương trình:

3Cu + 2NaNO3 + 8HCl  3CuCl2 + 2NaCl + 2NO + 4H2O

1.4 Tổ chức các bài kiểm tra:

Để tạo điều kiện cho các học sinh có khả năng nhận thức học tập trình

bày vấn đề, chúng tôi tiến hành kiểm tra thường xuyên các học sinh này dưới cáchình thức:

- Tăng cường kiểm tra đầu giờ học hoặc trong giờ học, chúng tôi đưa racác câu hỏi mang tính mở rộng, vận dụng kiến thức để các em bộc lộ được nănglực nhận thức của mình

- Ra thêm các bài tập khó và yêu cầu các học sinh khá lên trình bày trongcác giờ luyện tập

- Khi đã lựa chọn được một số học sinh học lực khá có khả năng tư duy tốtchúng tôi tiến hành kiểm tra 3 bài ngoài giờ với yêu cầu "Kiểm tra chọn độituyển học sinh để bồi dưỡng thi học sinh giỏi hoá học" Tổng điểm 3 bài là căn

cứ để chọn học sinh vào đội tuyển

- Bài kiểm tra chúng tôi chấm có chú trọng đến sự nắm vững kiến thức cơbản, có mở rộng, kỹ năng trình bày bài làm, năng lực tư duy, khả năng vận dụngkiến thức, kỹ năng giải quyết vấn đề một cách linh hoạt sáng tạo

- Chúng tôi tổ chức kiểm tra ngoài các câu hỏi kiểm tra diện rộng kiếnthức, chúng tôi đã chú ý đến dạng tính nhanh, xác định kết quả trên cơ sở các quiluật Nội dung bài kiểm tra chúng tôi có sử dụng các dạng câu hỏi TNKQ vàTNTL Chúng tôi đã sử dụng các bài tập dưới dạng sau:

* Trắc nghiệm khách quan:

Ví dụ 1:

khí X của các chất hữu cơ, trong cốc còn lại chỉ là H 2 SO 4 80% Đốt cháy hoàn toàn X được 2,88 gam nước Giá trị của m là:

A 4,64 B 5,22 C 6,38 D 6,96

5

2 , 87

A - 23g B - 32g C - 24g D - 42g

* Học sinh có thể giải theo phương pháp: Viết các phương trình phản ứng và

tính số mol các chất theo phương trình phản ứng, hoặc có thể phát hiện ra vấn đề

và nhẩm nhanh được, đó là:

Trong m gam chất rắn có 0,1mol Fe2O3(16g) ban đầu Vậy chỉ cần tính lượng

Fe2O3 tạo ra từ Fe:

2Fe  Fe2O3

0,2mol  0,1mol Vậy m = 16 + 0,1 160 =3 2gam Đáp án: B

Ví dụ 3: Đốt hoàn toàn hỗn hợp hai hiđrocacbon liên tiếp trong dãy đồng đẳng

thu được 11,2lít CO2 (đktc) và 12,6g H2O.Hai hiđrocacbon đó thuộc dãy đồngđẳng nào?

A - Ankan B - Anken C - Ankin D - Aren

* Học sinh có thể suy luận nhanh: Xét tỉ số mol:

Số mol H2O/ Số mol CO2 =1,4 > 1 Vậy đó là đáp án: A.

* Dạng bài tập tự luận: Tạo điều kiện cho học sinh trình bày vấn đề, kĩ năng

làm bài, khả năng diễn đạt vấn đề…

Ví dụ 4: Hòa tan m gam oxit một kim loại bằng dung dịch H2SO4 loãng, dư thuđược 55,2gam muối Nếu khử oxi của m gam oxit trên bằng H2 thì lượng kimloại thu được là 21m/29 gam Cho kim loại thu được tác dụng với dung dịchCuSO4 dư thấy chất rắn thu được trong dung dịch tăng thêm 2,4gam

a/ Viết các phương trình phản ứng xảy ra?

b/ Xác định công thức của oxit và tính m?

* Bài tập này kiểm tra học sinh:

- Kỹ năng viết phương trình phản ứng

- Nắm vững bản chất phản ứng oxihoá - khử, đặc biệt số oxihóa của kimloại đa hóa trị thay đổi tuỳ vào phản ứng oxihóa - khử

- Kỹ năng tính toán

+ Đặt công thức oxit là: MxOy, có số mol là: a, hóa trị kim loại M là n.Các phương trình phản ứng xảy ra:

2 MxOy + 2y H2SO4loãng  x M2(SO4)2y/x + 2y H2O

amol ax/2 mol

Từ (1) và (2) ta có: axM = 16,8 (3); ay = 0,4 (3')

Ta có: Cứ 2 mol M cho n mol Cu, khối lượng tăng ( 64n-2M) gam

ax mol 2,4 gam

 ax = 2,4.2 / (64n - 2M) hay 64axn- 2axM = 4,8 (4)

Thay (3) vào (4) ta có: 64anx = 4,8 + 2.16,8 = 38,4 (5)

Lấy (3) chia (3') : xM = 42y  M = 42y/x (6)

Lấy (3') chia (5): y/64nx = 0,4/38,4  y/x = 0,4 64n/38,4 thay vào (6):

 M = 42 0,67n = 28 n

Chỉ có n = 2, M = 56 ( phù hợp)  y/x = 4/3

Vậy công thức oxit là: Fe3O4; a = 0,1 mol

Tính m? Thay a, x, M vào (2) : m = 23,2 gam

2 Hệ thống bài tập hóa học dùng để phát hiện học sinh giỏi Hóa học.

Dưới đây là một số bài tập hoá học có thể dùng để kiểm tra, phát hiện HSG hoá học lớp 10, 11, 12:

2.1 Bài tập về cấu tạo nguyên tử - Hệ thống tuần hoàn - Định luật tuần hoàn

các nguyên tố hóa học.

Chúng tôi lựa chọn hệ thống bài tập nhằm kiểm tra học sinh kiến thức vềđặc điểm cấu tạo nguyên tử (các loại hạt trong toàn nguyên tử), cấu hình electroncủa nguyên tử (với các nguyên tố chu kì lớn), tính chất các nguyên tố dựa vàođặc điểm cấu hình electron

Bài 1: Cấu hình electron ngoài cùng của một nguyên tố X là 5p5 Tỉ lệ số nơtron

và điện tích hạt nhân bằng 1,3962 Số nơtron trong nguyên tử X gấp 3,7 lần sốnơtron của nguyên tử nguyên tố Y Khi cho 1,0725 gam Y tác dụng với lượng dư

X thu được 4,565 gam sản phẩm có công thức XY

Viết đầy đủ cấu hình electron nguyên tử nguyên tố X

Xác định số hiệu nguyên tử , số khối và tên của X, Y

X, Y chất nào là kim loại? là phi kim?

Hướng dẫn giải:

* Để giải bài tập này yêu cầu học sinh phải nắm vững các kiến thức cơ bản :

+ Cấu hình electron nguyên tử của một nguyên tố

+ Nắm được công thức tính số khối, mối liên hệ của cấu tạo nguyên tử với

1 mol 1 mol 1 mol

Vậy cứ 1 mol nguyên tử X cần 1 mol nguyên tử Y

Cấu hình electron của Y : 1s22s22p63s23p64s1

Y thuộc chu kì 4, phân nhóm chính nhóm I, là kali: kim loại hoạt động mạnh

2.2 Bài tập về liên kết hoá học

9

- Chúng tôi sử dụng các bài tập để phát hiện học sinh nắm vững bản chấtliên kết hóa học trong một hợp chất ( đặc biệt với hợp chất có từ ba nguyên tố trởlên), kĩ năng viết công thức cấu tạo các hợp chất.

Bài 2: Viết công thức phân tử và công thức cấu tạo các hiđroxit tạo bởi ba

nguyên tố clo, hiđro, oxi So sánh tính axit của chúng theo chiều tăng số oxihoácủa clo

Ở bài này yêu cầu học sinh phải nắm vững bản chất của các liên kết hoáhọc… Dựa vào công thức phân tử để nhẩm tính các electron hoá trị tham gia liênkết của nguyên tử nguyên tố , điều kiện xuất hiện liên kết cho-nhận, nguyên tốnào cho electron nguyên tố nào nhận electron Biết cách viết công thức electron,công thức cấu tạo Dựa trên công thức cấu tạo để so sánh tính chất axit củachúng

Hướng dẫn giải:

Các hiđroxit: Từ ba nguyên tố học sinh có thể viết ra các công thức có thể

có, học sinh lí luận để đưa ra các công thức phù hợp của các hiđroxit sau:

HClO : H-O-Cl HClO2 : H-O-Cl O

HClO < HClO2 < HClO3 < HClO4

Bài 3: Hãy sắp xếp có giải thích các dãy axit dưới đây theo thứ tự tăng dần tính

axit (Đề thi học sinh giỏi Tỉnh Vĩnh Phúc)

HF, HCl, HBr, HI

HClO, HClO2, HClO3, HClO4.

CH3-COOH, CCl3-COOH, CF3- COOH

Ở bài tập này học sinh phải nắm vững nguyên nhân gây nên tính axit:

- Với axit có gốc đơn: lực hút giữa các ion càng bé thì khả năng phân li càngmạnh, axit nào phân li nhiều ion H+ thì axit đó có tính axit càng mạnh

- Với các Axit có gốc phức tạp chú ý đến điện tích của nguyên tử trung tâm

- Với axit hữu cơ: ảnh hưởng giữa các nguyên tử trong gốc (các hiệu ứng gây rabởi các nguyên tử ảnh hưởng đến sự phân li của ion H+ trong nhóm chức)

Hướng dẫn giải:

a HF < HCl < HBr < HI

- Giải thích: HF: axit yếu, HCl, HBr, HI là axit mạnh

+ Căn cứ vào hiệu độ âm điện

 ( HF) = 1,9;  (HCl) = 0,9;  (HBr) = 0,7;  (HI) = 0,4

+ Căn cứ vào kích thước các ion (yếu tố quan trọng)

Đi từ HF đến HI, bán kính nguyên tử của các nguyên tố halogen tăng lên,

độ xen phủ electron của các nguyên tử hiđro và halogen giảm, còn vùng xen phủnằm ở khoảng cách xa hạt nhân nguyên tử halogen bị chắn mạnh hơn do số lớpelectron trung gian tăng lên, làm cho liên kết giữa nguyên tử hiđro với nguyên tửhalogen trong HX giảm sự bền vững từ F đến I nên khả năng tách thành ion H+khi các chất này tan trong nước tăng từ HF đến HI

+1 +3 +5 +7

b HClO < HClO2 < HClO3 < HClO4

axit rất yếu axit yếu axit mạnh axit rất mạnh

- Điện tích của nguyên tử trung tâm càng cao thì axit càng mạnh, do sựgiải toả điện tích anion tạo ra Khi số nguyên tử O không nằm trong thành phầncủa nhóm OH càng lớn thì axit càng mạnh vì điện tích âm càng được giải tỏa vàanion sẽ càng bền ClOn(OH)= ClOn+1- + H+

11

Mặt khác, do số nguyên tử O ở ngoài nhóm OH tăng thì độ bền liên kết

O-H giảm xuống vì mật độ electron của nhóm OO-H dịch chuyển về phía Clo làm độ

âm điện của nguyên tử trung tâm Clo tăng nên liên kết O-H kém bền, dễ bị ionhóa bởi các dung môi nên tính axit tăng

c CH3COOH < CCl3- COOH < CF3- COOH

- Ở đây do hiệu ứng cảm ứng I- , hút e mạnh của Cl- và F- làm liên kết OHphân cực mạnh.Nhóm CH3 - có tính chất đẩy electron ( Hiệu ứng +I) nên làmcho liên kết O-H kém phân cực hơn

2.3 Bài tập về phản ứng oxihóa-khử:

- Chúng tôi sử dụng các bài tập để kiểm tra, phát hiện những học sinh nắmvững kiến thức về phản ứng oxihóa-khử để biết quan sát dựa vào số oxihóa củanguyên tố xác định một chất có khả năng thể hiện tính khử hay tính oxihóa hayvừa thể hiện tính khử vừa thể hiện tính oxihóa, phân loại phản ứng oxihóa- khử :phản ứng oxihóa-khử nội phân tử, phản ứng tự oxihóa-khử… Kiểm tra kĩ năngcân băng phản ứng với phản ứng phức tạp, hệ số cân bằng bằng chữ…và khảnăng vận dụng định luật bảo toàn electron để giải một số bài toán hoá học có cácquá trình oxihóa- khử

Bài 4: a Các chất sau đây chất nào có tính oxihoá, chất nào có tính khử? Nêu rõ

lí do và mỗi trường hợp chọn 1 ví dụ cụ thể: Cl2, H2S, SO2, KClO3?

b Hoàn thành phương trình phản ứng (nếu có):

Cl2 + HI; I2 + HCl ; Cl2 + Fe; I2 + Fe; Cl2 + H2S (dd) và I2 + H2S (dd)

Hướng dẫn giải:

- Học sinh dựa vào các số oxihóa có thể có các nguyên tố Cl, S Trong các

chất cho nhận xét trạng thái oxihóa của Cl, S để giải quyết bài tập

a Cl2 là chất oxihoá mạnh vì clo là một phi kim có độ âm điện lớn, lớp ngoàicùng có 7 electron nên dễ nhận 1 electron

Ví dụ: Cl2 +2K → 2KCl

* SO2 vừa có tính khử vừa có tính oxihoá (Vì S có số OXH là +4)

- Khi tác dụng với chất khử mạnh SO2 là chất oxihoá:

Bài 5: a Viết các phương trình phản ứng xảy ra khi dùng nước vôị để loại bỏ

mỗi khí độc sau đây ra khỏi không khí bị ô nhiễm: Cl2 , SO2, H2S, NO2 Trongcác phản ứng đó phản ứng nào là phản ứng oxihoá - khử? Tại sao?

b Trong môi trường axit MnO2, O3, MnO4-, Cr2O72- đều oxihoá được Cl- thành

Cl2, lúc đó Mn+4 bị khử thành Mn+2, Mn+7 thành Mn+2, Cr+6 thành Cr+3 và O3thành O2 Viết các phương trình phản ứng xảy ra

c Bằng phương pháp thăng bằng electron , hãy cân bằng các phản ứng oxihoákhử sau:

(1) FeS2 + HNO3 + HCl  FeCl3 + H2SO4 + NO + H2O

2 Ca(OH)2 + 4 NO2  Ca(NO3)2 + Ca(NO2)2 + 2 H2O(2)

(1), (2) là phản ứng oxihoá- khử vì (1) có sự thay đổi số oxihoá của clo; (2) có sựthay đổi số oxihoá của N

(1) FeS2 + 5 HNO3 + 3 HCl  FeCl3 + 2 H2SO4 + 5 NO + 2 H2O

FeS2 : chất khử; HNO3: chất oxihoá

+2y/x +5 +n +2

(2) 3 MxOy + ( 4nx-2y) HNO3  xM(NO3)n + ( nx-2y) NO + (2nx-y) H2OChất khử: MxOy; Chất oxihoá: HNO3

Hướng dẫn giải:

-Phản ứng hoà tan FexOy

2 FexOy + ( 6x-2y) H2SO4  x Fe2(SO4)3 + (3x-2y) SO2 + ( 6x-2y) H2O (1)Khí A là khí SO2, khí này bị hấp thụ hoàn toàn bởi dung dịch NaOH dư nên chỉtạo muối Na2SO3

SO2 +2 NaOH  Na2SO3 + H2O (2)

Ta có :n (Na2SO3) = 12,6: 126=0,1 mol

Vậy n (SO2)= 0,1 mol

n ( Fe2(SO4)3) = 120: 400 = 0,3 mol

Theo phương trình (1): (3x-2y) / x =0,1/0,3

Rút ra x/y=3/4 Công thức sắt oxit là Fe3O4

Bài 7: Một kim loại M tác dụng với dung dịch HNO3 loãng thu được M(NO3)3;

H2O; và hỗn hợp khí E chứa N2 và N2O Khi hoà tan hoàn toàn 2,16gam kim loại

M trong dung dịch HNO3 loãng thu được 604,8 ml hỗn hợp khí E ( ở đktc) có tỉkhối hơi đối với H2 là 18,45 Xác định kim loại M?

Hướng dẫn giải:

10 M + 36 HNO3  10 M(NO3)3 + 3 N2 + 18 H2O

15