Phương pháp giải các bài toán xác định công thức hợp chất hữu cơ chương trình hóa học trung học phổ thông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN THỊ BÍCH PHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP GIẢI CÁC BÀI TỐN XÁC ĐỊNH CƠNG THỨC HỢP CHẤT HỮU CƠ CHƢƠNG TRÌNH HĨA HỌC TRUNG HỌC PHỔ THƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM HÓA HỌC CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MƠN HĨA HỌC) Mã số: 60 14 10 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Vũ Ngọc Ban HÀ NỘI – 2011 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ THPT Trung học phổ thông CTCT Công thức cấu tạo CTPT Công thức phân tử SGK Sách giáo khoa PTHH Phương trình hóa học PTPƯ Phương trình phản ứng TNKQ Trắc nghiệm khách quan GV Giáo viên HS Học sinh ĐC Đối chứng TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Nội dung Bảng 3.1 Kết kiểm tra Bảng 3.2 Tổng hợp kết kiểm tra đầu vào lớp thực nghiệm đối chứng Trang 128 130 Bảng 3.3 Tổng hợp kết thực nghiệm sư phạm 131 Bảng 3.4 Tỉ lệ % số học sinh đạt điểm Xi trở xuống 131 Bảng 3.5 Tổng hợp phân loại kết học tập 131 Bảng 3.6 Giá trị tham số đặc trưng 133 Bảng 3.7 Bảng thống kê tham số đặc trưng hai đối tượng thực nghiệm đối chứng 134 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Nội dung Trang Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn đường luỹ tích kiểm tra số 132 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn đường luỹ tích kiểm tra số 132 Hình 3.3 Hình 3.4 Đồ thị phân loại kết học tập học sinh qua kiểm tra số Đồ thị phân loại kết học tập học sinh qua kiểm tra số 132 133 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Khách thể đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Phương pháp nghiên cứu Đóng góp đề tài Cấu trúc luận văn Chƣơng 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA PHƢƠNG PHÁP GIẢI CÁC BÀI TỐN XÁC ĐỊNH CƠNG THỨC HỢP CHẤT HỮU CƠ 1.1 Bài tập hóa học tốn xác định cơng thức hợp chất hữu 1.1.1 Tầm quan trọng tập hoá học 1.1.2 Xu hướng phát triển tập hoá học giai đoạn 1.1.3 Tình hình chung việc giải tốn hoá học 1.2 Phương pháp chung giải tốn hóa học 1.2.1 Những công thức cần thiết giải toán hoá học 1.2.2 Quan hệ số mol chất phản ứng 10 1.2.3 Phương pháp chung giải toán hoá học 12 1.3 Áp dụng phương pháp chung giải tốn hóa học để giải tốn xác định công thức hợp chất hữu 20 1.3.1 Phương pháp chung giải tốn xác định cơng thức hợp chất hữu 20 1.3.2 Các ý giải tốn xác định cơng thức hợp chất hữu 23 Chƣơng : PHƢƠNG PHÁP GIẢI CÁC BÀI TỐN ĐIỂN HÌNH XÁC ĐỊNH CƠNG THỨC HỢP CHẤT HỮU CƠ 33 2.1 Các tốn xác định cơng thức hiđrocacbon 33 2.1.1 Các toán liên quan đến phản ứng cháy hiđrocacbon 33 2.1.2 Các toán liên quan đến phản ứng đặc trưng hiđrocacbon 41 2.2 Các toán xác định công thức dẫn xuất hiđrocacbon 58 2.2.1 Dẫn xuất chứa oxi 58 2.2.2 Dẫn xuất chứa nitơ 103 2.3 Lựa chọn sử dụng tốn hóa học dạy học hóa học 121 2.3.1 Sử dụng tốn hóa học việc hình thành kiến thức 121 2.3.2 Sử dụng tốn hóa học để vận dụng, củng cố kiến thức, kĩ 122 2.3.3 Sử dụng tốn hóa học nhằm kiểm tra, đánh giá mức độ vận dụng kiến thức, kĩ học sinh 123 Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 126 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 126 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 126 3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 126 3.2 Quá trình tiến hành thực nghiệm sư phạm 126 3.2.1 Chuẩn bị cho trình thực nghiệm 126 3.2.2 Tiến hành thực nghiệm 127 3.2.3 Kết kiểm tra 128 3.2.4 Xử lý kết thực nghiệm sư phạm 129 3.2.5 Tính tham số đặc trưng thống kê 133 3.2.6 Phân tích kết thực nghiệm 134 KẾT LUẬN 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO 139 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Bài tốn hố học có vị trí quan trọng q trình giảng dạy học tập mơn hố học Đó vừa mục tiêu, vừa nội dung, vừa phương pháp giảng dạy hữu hiệu … Nó khơng cung cấp cho học sinh kiến thức, niềm say mê mơn học mà cịn giúp cho học sinh phát triển trí tuệ cách sáng tạo Bài tốn hố học minh hoạ làm xác kiến thức học; đường nối liền kiến thức thực tế lý thuyết; phương tiện để củng cố, đào sâu, ôn luyện, kiểm tra, đánh giá việc nắm bắt kiến thức giúp cho học sinh động, sáng tạo học tập, phát huy khả suy luận tích cực học sinh Trong hố học hữu cơ, tốn xác định cơng thức hợp chất hữu tốn chủ đạo, xun suốt chương trình Hiện nay, có nhiều sách tham khảo lý thuyết tập dành cho học sinh phổ thông luyện thi đại học, cao đẳng … tác giả đưa nhiều phương pháp giải dựa vào thành phần phần trăm nguyên tố, tính trực tiếp từ khối lượng sản phẩm đốt cháy, phương pháp xác định tỉ lệ ngun tố, tính khối lượng mol trung bình, xác định công thức dựa vào phản ứng đặc trưng … làm cho học sinh cảm thấy lúng túng, khó tiếp thu sử dụng trước số lượng toán hoá học lớn, với nhiều thể loại khác mà thời gian học tập học sinh lại không nhiều Gần sách “Phương pháp chung giải tốn hố học trung học phổ thơng” [4] tác giả tổng kết đưa phương pháp chung giải tốn hố học Đó phương pháp dựa vào quan hệ số mol chất phản ứng dựa vào công thức biểu thị quan hệ số mol chất với đại lượng thường gặp khối lượng, thể tích, nồng độ … chất Quan hệ số mol chất phản ứng dễ dàng thiết lập viết -1- phương trình hố học, cịn số cơng thức cần thiết phải nhớ giải toán hoá học khơng nhiều (khoảng 4-5 cơng thức chính) việc giải toán hoá học theo phương pháp đơn giản dễ dàng học sinh Vì vậy, chọn đề tài “Phƣơng pháp giải tốn xác định cơng thức hợp chất hữu chƣơng trình hố học trung học phổ thơng ”, với mục đích áp dụng phương pháp giải tốn hoá học nêu vào việc giải toán xác định công thức hợp chất hữu Mục đích nghiên cứu Đưa cho học sinh phương pháp chung, đơn giản thuận tiện để giải tốn xác định cơng thức hợp chất hữu chương trình hố học THPT Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cách giải toán xác định công thức hợp chất hữu sách giáo khoa, sách tham khảo tài liệu ôn luyện khác - Nghiên cứu thực tiễn việc giải tốn xác định cơng thức hợp chất hữu học sinh Trung học Phổ thông (THPT) - Đưa phương pháp chung giải toán xác định công thức hợp chất hữu - Tiến hành điều tra thực trạng học tập phần hoá học hữu nói chung việc giải tốn xác định cơng thức hợp chất hữu nói riêng học sinh trường THPT thực nghiệm sư phạm Khách thể đối tƣợng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu: Chương trình hố học THPT - Đối tượng nghiên cứu: Các toán xác định cơng thức hợp chất hữu chương trình hố học THPT Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi nội dung: Các tốn xác định cơng thức hợp chất hữu thuộc chương trình THPT -2- - Phạm vi đối tượng: Học sinh lớp 11 - ban nâng cao hai trường: trường THPT Chuyên Hùng Vương, trường THPT Cơng Nghiệp Việt Trì - Phạm vi thời gian: + Thời gian tiến hành nghiên cứu tháng 1/2011 + Thời gian thực nghiệm sư phạm từ tháng 01 /2011 đến tháng 11 /2011 Giả thuyết khoa học Kết thu đề tài cung cấp thông tin hữu hiệu đến giáo viên dạy mơn hố học phổ thơng em học sinh để có điều chỉnh phù hợp việc dạy học mơn hố học Với đề tài này, hi vọng đưa vào giảng dạy số tiết học mới, số luyện tập để xây dựng cho em phương pháp tư giải toán hoá học thống nhất, dễ hiểu dễ vận dụng, giúp em giải tốn hố học tốt hơn, góp phần nâng cao chất lượng dạy học mơn hố học trường phổ thơng Khi có điều kiện thuận lợi chúng tơi áp dụng nhiều hiệu phương pháp chung giải tốn hố học xác định cơng thức hợp chất hữu với học sinh trường THPT Phƣơng pháp nghiên cứu Sử dụng phối hợp phương pháp nghiên cứu sau: * Nhóm phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Phân tích, tổng hợp tài liệu * Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn: - Quan sát, điều tra thực trạng việc giải tốn hóa học nói chung hóa học hữu nói riêng - Quan sát khách quan: Hứng thú học tập học sinh hướng dẫn phương pháp giải tốn xác định cơng thức hợp chất hữu - Tham khảo ý kiến chuyên gia, giáo viên giàu kinh nghiệm để hoàn thiện phương pháp giải tốn xác định cơng thức hợp chất hữu trình dạy học hóa học trường THPT -3- - Thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu đề tài dạy học hóa học trường THPT * Phương pháp thống kê toán học Áp dụng toán thống kê để xử lý số liệu thu thập thực nghiệm sư phạm, sở rút kết luận tính hiệu đề tài nghiên cứu Đóng góp đề tài - Về mặt lí luận: Đưa phương pháp chung để giải toán hóa học trường THPT - Về mặt thực tiễn: Xây dựng hệ thống tập xác định công thức hợp chất hữu làm tư liệu cho giáo viên, học sinh tham khảo, sử dụng q trình dạy học hóa học trường THPT Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, phần phụ lục, tài liệu tham khảo, luận văn gồm chương: Chương 1: Cơ sở lí luận thực tiễn phương pháp giải tốn xác định cơng thức hợp chất hữu Chương 2: Phương pháp giải tốn điển hình xác định công thức hợp chất hữu Chương 3: Thực nghiệm sư phạm -4- ... pháp giải tốn xác định cơng thức hợp chất hữu chƣơng trình hố học trung học phổ thơng ”, với mục đích áp dụng phương pháp giải toán hoá học nêu vào việc giải tốn xác định cơng thức hợp chất hữu. .. 20 1.3.2 Các ý giải tốn xác định cơng thức hợp chất hữu 23 Chƣơng : PHƢƠNG PHÁP GIẢI CÁC BÀI TỐN ĐIỂN HÌNH XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC HỢP CHẤT HỮU CƠ 33 2.1 Các tốn xác định cơng thức hiđrocacbon... giải toán hoá học 12 1.3 Áp dụng phương pháp chung giải tốn hóa học để giải tốn xác định cơng thức hợp chất hữu 20 1.3.1 Phương pháp chung giải toán xác định công thức hợp chất hữu