02 năng lực quan trọng nhất của học sinh giỏi hóa học và 02 biện pháp tích cực nhất nhằm tăng cường hệ thống bài luyện tập bồi dưỡng tư duy cho học sinh giỏi hóa học.

Hóa học là một môn khoa học vừa lí thuyết, vừa thực nghiệm, nó cung cấp cho học sinh những tri thức khoa học phổ thông, cơ bản về các chất, sự biến đổi các chất, mối liên hệ qua lại giữa công nghệ hóa học với môi trường và con người. Việc vận dụng những kiến thức lí thuyết và các phương pháp giải bài tập theo các cách khác nhau sẽ làm phát triển tính tích cực, óc sáng tạo, khả năng tư duy logic và kích thích hứng thú học tập của học sinh. Giải bài tập hóa học là lúc học sinh hoạt động tự lực để củng cố và trau dồi kiến thức hóa học của mình. Bài tập hóa học cung cấp cho học sinh không chỉ kiến thức mà là cả con đường để giành lấy kiến thức và cả niềm vui của sự phát hiện ra kiến thức mới. Do vậy, bài tập hóa học vừa là mục đích, vừa là nội dung, lại vừa là phương pháp dạy học hiệu nghiệm. Thực tế dạy học cho thấy, bài tập hóa học nói chung có tác dụng giúp học sinh rèn luyện và phát triển tư duy. Để phát hiện được những học sinh có “năng khiếu hóa học” thì người giáo viên cần biết phát hiện ra những học sinh có các năng lực đặc biệt của học sinh giói hóa học. Theo tôi, hai trong những năng lực quan trọng nhất của học sinh giỏi hóa học đó là:

Hãy đề xuất 02 năng lực quan trọng nhất của học sinh giỏi hóa học và 02 biện pháp tích cực nhất nhằm tăng cường hệ thống bài luyện tập bồi dưỡng tư duy cho học sinh giỏi hóa học. Phân tích các ví dụ điển hình để minh họa cho đề xuất trên. MỞ ĐẦU Hóa học là một môn khoa học vừa lí thuyết, vừa thực nghiệm, nó cung cấp cho học sinh những tri thức khoa học phổ thông, cơ bản về các chất, sự biến đổi các chất, mối liên hệ qua lại giữa công nghệ hóa học với môi trường và con người. Việc vận dụng những kiến thức lí thuyết và các phương pháp giải bài tập theo các cách khác nhau sẽ làm phát triển tính tích cực, óc sáng tạo, khả năng tư duy logic và kích thích hứng thú học tập của học sinh. Giải bài tập hóa học là lúc học sinh hoạt động tự lực để củng cố và trau dồi kiến thức hóa học của mình. Bài tập hóa học cung cấp cho học sinh không chỉ kiến thức mà là cả con đường để giành lấy kiến thức và cả niềm vui của sự phát hiện ra kiến thức mới. Do vậy, bài tập hóa học vừa là mục đích, vừa là nội dung, lại vừa là phương pháp dạy học hiệu nghiệm. Thực tế dạy học cho thấy, bài tập hóa học nói chung có tác dụng giúp học sinh rèn luyện và phát triển tư duy. Để phát hiện được những học sinh có “năng khiếu hóa học” thì người giáo viên cần biết phát hiện ra những học sinh có các năng lực đặc biệt của học sinh giói hóa học. Theo tôi, hai trong những năng lực quan trọng nhất của học sinh giỏi hóa học đó là: a) Có năng lực tư duy hoá học: - Biết phân tích các sự vật và hiện tượng qua các dấu hiệu đặc trưng của chúng. - Biết thay đổi góc nhìn khi xem xét một sự vật hiện tượng. Có khả năng quan sát, nhận thức các hiện tượng tự nhiên dẫn đến niềm say mê hóa học. - Năng lực quan sát, nhận xét để tìm con đường ngắn nhất đi đến kết luận cần thiết. b) Có năng lực tư duy toán học: - Biết vận dụng các dữ liệu bài cho để lập nhanh ra các phương trình. -Có năng lực suy luận lôgíc, biết xét đủ các điều kiện cần thiết để đạt được kết luận mong muốn. - Khả năng biến đổi và giải nhanh các phương trình, kiểm chứng lại nghiệm tìm được và chọn nghiệm thỏa mãn. Thực tế cho thấy, có những học sinh có năng lực toán học rất tốt nhưng không có khả năng quan sát, nhận xét các hiện tượng tự nhiên thì khi giải các bài tập hóa học rất vất vả và tốn nhiều thời gian công sức. Còn những học sinh có năng lực tư duy hóa học tốt thì dẫn đến niềm say mê hóa học như giải thích các hiện tượng tự nhiên, thực tiễn cuộc sống hay thao tác thực 1 hành thí nghiệm rất tốt nhưng khả năng tư duy toán học chưa tốt nên tìm ra kết quả chậm hoặc nhầm lẫn dẫn đến ngại làm bài tập định lượng. Vì vậy, người giáo viên cần phát hiện và bồi dưỡng cho học sinh giỏi các năng lực tư duy hóa học và năng lực tư duy toán học. Để làm được như vậy người giáo viên cần có các kĩ năng cần thiết khi bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học, một trong những kĩ năng quan trọng đó là người giáo viên có biện pháp tích cực nhằm tăng cường hệ thống bài luyện tập bồi dưỡng tư duy cho học sinh giỏi hóa học. Thời gian nghiên cứu còn ít nên chuyên đề không thể tránh khỏi nhầm lẫn và thiếu sót, mong được sự góp ý của thầy giáo. NỘI DUNG I. Hai năng lực quan trọng nhất của học sinh giỏi hóa học: 1. NĂNG LỰC TƯ DUY TOÁN HỌC Ví dụ 1. Trộn 1 mol H 2 với 1 mol I 2 trong bình kín dung tích 1 lít. Khi phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng ở 410 o C nồng độ các chất sẽ là bao nhiêu? Biết rằng ở 410 o C, hằng số tốc độ phản ứng thuận K t = 0,0659 và hằng số tốc độ phản ứng nghịch K n = 0,0017? Giải: K = 0,0659 0,0017 t n K K = = 48 Gọi x là nồng độ HI lúc cân bằng H 2 + I 2 → ¬  2HI [ ] (1−0,5x) (1−0,5x) x Ta có: 2 (1 0,5 ) (1 0,5 ) x x x− × − = 48 ⇒ x 1 = 2,812 (loại) ; x 2 = 1,552 (nhận) Nồng độ [HI] = 1,552 M và [H 2 ] = [I 2 ] = 1 − 0,5×1,552 = 0,224 M Ví dụ 2: Xác định pH của dung dịch HNO 3 nồng độ 6,3×10 − 8 M Giải: Nồng độ 6,3×10 − 8 M < 3,16×10 − 7 M nên phải tính cả H + do H 2 O điện li ra. HNO 3 → H + + NO 3 − . và H 2 O → ¬  H + + OH − Theo định luật bảo toàn điện tích: [H + ] = [NO 3 − ] + [OH − ] Thay [NO 3 − ] = C 3 HNO = 6,3×10 − 8 và [OH − ] = 14 + 10 [H ] − ta được: [H + ] = 6,3×10 − 8 + 14 + 10 [H ] − ⇒ [H + ] 2 + 6,3×10 − 8 [H + ] − 10 − 14 = 0 ⇒ [H + ] = 1,365×10 − 7 ⇒ pH = − (lg1,365×10 − 7 ) = 6,86 2 Ví dụ 3: Sắt dạng α (Fe α ) kết tinh trong mạng lập phương tâm khối, nguyên tử có bán kính r = 1,24 Å. Hãy tính: a) Cạnh a của tế bào sơ đẳng b) Tỉ khối của Fe theo g/cm 3 . c) Khoảng cách ngắn nhất giữa hai nguyên tử Fe Giải: a) Mạng tế bào cơ sở của Fe: (hình vẽ) Theo hình vẽ, số nguyên tử Fe là − Ở tám đỉnh lập phương = 8 × 1 8 = 1 − Ở tâm lập phương = 1 Vậy tổng số nguyên tử Fe chứa trong tế bào sơ đảng = 1 + 1 = 2 (nguyên tử) b) Từ hình vẽ, ta có: AD 2 = a 2 + a 2 = 2a 2 xét mặt ABCD: AC 2 = a 2 + AD 2 = 3a 2 mặt khác, ta thấy AC = 4r = a 3 nên a = 4r 3 = 4 1,24 3 × = 2,85 Å c) Khoảng cách ngắn nhất giữa 2 nguyên tử là đoạn AE: AE = AC a 3 2 2 = = 2,85 3 2 × = 2,468 Å d) + 1 mol Fe = 56 gam + Thể tích của 1 tế bào cơ sở = a 3 chứa 2 nguyên tử Fe + 1 mol Fe có N A = 6,02 ×10 23 nguyên tử Khối lượng riêng d = m V = 2 × 23 8 3 56 6,02 10 (2,85 10 ) − × × × = 7,95 g/cm 3 Ví dụ 3: Khối lượng riêng của đồng kim loại là 8,93 g/cm 3 . Giả thiết rằng, trong tinh thể đồng các nguyên tử là những hình cầu chiếm 74% thể tích tinh thể, phần còn lại là khe 3 A B C D a D C A B E E a rỗng, khối lượng nguyên tử Cu là 63,5 đvc. Bán kính nguyên tử đồng tính theo lí thuyết là a. 2,46A 0 b. 1,28A 0 c. 1,98A 0 d. 2,79A 0 Giải: Giả sử với 1 mol đồng: Thể tích của tinh thể = 63, 5 8, 93 (cm 3 ) ⇒ Thể tích của hình cầu = .ng tu V = × × × 23 63, 5 0, 74 8, 93 6, 023 10 (cm 3 ) theo V cầu = π × 3 4 r 3 ⇒ r = × π cÇu 3 3 V 4 = × × × × × × 3 23 3 63, 5 0, 74 4 3,14 8, 93 6, 023 10 = 1,28×10 -8 (cm)= 1,28 A 0 2. NĂNG LỰC TƯ DUY HÓA HỌC: KĨ NĂNG QUAN SÁT, NHẬN XÉT ĐỂ TÌM CON ĐƯỜNG NGẮN NHẤT ĐẾN KẾT QUẢ Ví dụ 1: Hiđro hoá hoàn toàn hỗn hợp X gồm anđehit fomic, anđehit propionic, anđêhit axetic, anđêhit oxalic và anđêhit malonic cần vừa đủ 11,2 lit H 2 (đktc), sau phản ứng thu được hỗn hợp ancol Y. Đốt cháy hoàn toàn Y cần 17,92 lit O 2 (đktc), thu được 26,4 g CO 2 và a mol H 2 O. Giá trị của a là: A. 0,65 B . 0,9 C. 0,85 D. 0,55. Giải: Với bài tập này mà lập hệ PT thì sẽ tương đối phức tạp vì thiếu phương trình (3 phương trình) so với số ẩn (5 ẩn). Nhận xét thấy các chất đều là anđehit no, nên phản ứng cộng được thực hiện vào nhóm chức -CHO: nên số mol nhóm-CHO: ( )CHO n − = 2 H n =0,5 mol = (X)O n = (Y)O n . Dùng bảo toàn O cho phản ứng đốt cháy Y, ta có: (Y)O n + 2 2 O n = 2 2 CO n + a →thay số ta được a = 0,9. Chọn B. Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm C 2 H 2 , C 4 H 4 , C 6 H 6 , C 8 H 8 , C 5 H 10 thu được 61,6 g CO 2 và 18 g H 2 O. % khối lượng C 5 H 10 trong X là: A. 44,68 B. 33,33 C. 66,67 D. 38,09. Giải: Nhận thấy các chất C 2 H 2 , C 4 H 4 , C 6 H 6 , C 8 H 8 khi đốt cháy cho 2 CO n = 2 2 H O n =a mol. Còn riêng C 5 H 10 thì cho 2 CO n = 2 H O n = b mol. Ta có hệ: a + b = 1,4 mol. 0,5 a + b = 1. Giải hệ ta được a= 0,8; b= 0,6. Bảo toàn khối lượng có m X = m C + m H = 1,4.12 + 1.2 =18,8 g. 5 10 C H m = m C + m H = (12+2) . 0,6 = 8,4 g → % 5 10 C H m = 44,68% → Chọn A 4 II. MỘT SỐ BIỆN PHÁP TÍCH CỰC NHẰM TĂNG CƯỜNG HỆ THỐNG BÀI TẬP BỒI DƯỠNG TƯ DUY CHO HSG HÓA HỌC. 1. ĐẢO CHIỀU BÀI TẬP: Ví dụ 1: Xác định các chất trong sơ đồ chuyển hóa sau: G + NaOH → A + Na 2 CO 3 A  → caot 0 I + H 2 I  → CC o ,600 L L + Cl 2  → 0 ,tFe M + HCl M + NaOH → N + P + H 2 O N + HCl → P + Q Q + HNO 3 → C 6 H 2 (NO 2 ) 3 OH + H 2 O. Giải: Ta xác định ngược từ PT cuối lên, ta được: G: CH 3 COONa; A là CH 4 ; I là C 2 H 2 ; L là C 6 H 6 ; M là C 6 H 5 Cl; N là C 6 H 5 ONa; P là NaCl; Q là C 6 H 5 OH; Ta có bài đảo chiều: Xác định các chất trong sơ đồ chuyển hóa sau: CH 3 COONa + NaOH → A + Na 2 CO 3 A  → caot 0 I + H 2 I  → CC o ,600 L L + Cl 2  → 0 ,tFe M + HCl M + NaOH → N + P + H 2 O N + HCl → P + Q Q + HNO 3 → X + H 2 O. Giải: Ta xác định từ PT đầu tiên, ta được: A là CH 4 ; I là C 2 H 2 ; L là C 6 H 6 ; M là C 6 H 5 Cl; N là C 6 H 5 ONa; P là NaCl; Q là C 6 H 5 OH; X là C 6 H 2 (NO 2 ) 3 OH. Ví dụ 2: Xác định các chất trong sơ đồ chuyển hóa sau: A  → C 0 600 B + C B + H 2 O → D 2D → E + F + H 2 O E + F → A nE → Caosu buna. 5 Giải: Ta xác định ngược từ PT cuối lên, ta được: A là C 4 H 10 ; B là C 2 H 4 ; C là C 2 H 6 ; D là C 2 H 5 OH; E là CH 2 =CH-CH=CH 2 ; F là H 2 ; Ta có bài đảo chiều: Xác định các chất trong sơ đồ chuyển hóa sau: A  → C 0 600 B + D B + H 2 O → C 2 H 5 OH 2 C 2 H 5 OH → E + F + H 2 O E + F → A nE → X (Polime có tính đàn hồi.) Giải: Ta xác định được: A là C 4 H 10 ; B là C 2 H 4 ; D là C 2 H 6 ; E là CH 2 =CH-CH=CH 2 ; F là H 2 ; X là caosu buna. 2. BÀI TẬP TƯƠNG TỰ: Ví dụ 1. (TS ĐH 2010). Cho 4,6 g một ancol đơn chức A tác dụng với CuO (t 0 ) thu được 6,2 g hỗn hợp X gồm anđehit, ancol dư và H 2 O. Cho toàn bộ lượng hỗn hợp X phản ứng vơi lượng dư dung dịch AgNO 3 /NH 3 (t 0 ) thu được m g Ag. Giá trị của m là: A. 10,8 B. 16,2 C. 43,2. D. 21,6. Giải: tan g m = O m = 6,2 -4,6 =1,6 (g) ⇒ O n = 0,1 mol < ancol n ⇒ ancol M < 4,6 0,1 =46 ⇒ ancol chỉ có thể là CH 3 OH ⇒ anđehit tạo thành là H-CHO có HCHO n = O n = 0,1 mol ⇒ Ag n = 4 HCHO n =0,4 mol ⇒ 43,2(g) Ag m = Ta có bài tập tương tự: 1. Cho 0,15 mol ancol đơn chức A tác dụng với CuO (t 0 ) thu được 6,6 g hỗn hợp X gồm anđehit, ancol dư và H 2 O. XĐ công thức của A. A. C 2 H 5 OH. B. C 3 H 7 OH. C. C 3 H 5 OH D. CH 3 OH. 2. Cho 0,175 mol ancol đơn chức A, mạch hở, chưa no ( 1 nối đôi C=C) tác dụng với CuO (t 0 ) thu được 12,5 g hỗn hợp X gồm anđehit, ancol dư và H 2 O. XĐ công thức của A. A. C 5 H 9 OH. B. C 6 H 11 OH. C. C 4 H 7 OH. D. C 3 H 5 OH 3. Cho 10 g một ancol đơn chức A tác dụng với CuO (t 0 ), ngưng tụ phần hơi thoát ra thu được 14,8 g hỗn hợp X gồm anđehit, ancol dư và H 2 O. Phần trăm A bị oxi hoá là: A. 14,8. B. 75. C. 60. D. 96 4. Cho 0,225 mol ancol đơn chức A tác dụng với CuO (t 0 ) thu được 9,8 g hỗn hợp X gồm anđehit, ancol dư và H 2 O. Phần trăm A bị oxi hoá là: A. 66,66. B. 75 C. 60 D. 72,22 6 5. Cho 0,125 mol ancol đơn chức A, mạch hở, chưa no ( 1 nối đôi C=C) tác dụng với CuO (t 0 ) thu được 9g hỗn hợp X gồm anđehit, ancol dư và H 2 O. Phần trăm A bị oxi hoá là: A. 87,5 B. 75 C. 60. D. 90 Ví dụ 2: Cho phương thức trình hoá học: Fe 3 O 4 + HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + N x O y + H 2 O Sau khi cân bằng xong với các hệ số là số nguyên, tối giản thì tổng hệ số của các chất trong phương trình là: A. 66x - 58y + 3 B . 89x - 35y + 1 C. 45x - 18y + 11 D. 63x - 49y Giải: Chọn N x O y là NO, sau đó cân bằng cho phản ứng, ta được hệ số: 3 Fe 3 O 4 + 28 HNO 3 → 9 Fe(NO 3 ) 3 + NO + 14 H 2 O. Ta có tổng hệ số các chất trong PT là: 3 +28+ 9+1+ 14 =55. Thay x =1; y=1 vào các đáp án thấy chỉ có B là thỏa mãn với kết quả là 55. Chọn B Bài tương tự là: 1. Cho phương trình hoá học: Fe x O y + HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + NO + H 2 O Sau khi cân bằng xong với các hệ số là số nguyên, tối giản thì tổng hệ số của các chất trong phương trình là: A. 89x - 35y + 1 B . 24x - 5y + 3 C. 45x - 8y + 3 D. 63x - 49y + 3 2. Cho phương trình hoá học: Fe x O y + HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + NO 2 + H 2 O Sau khi cân bằng xong với các hệ số là số nguyên, tối giản thì tổng hệ số của các chất trong phương trình là: A. 24x - 5y + 1 B. 15x - 8y + 3 C. 13x - 5y + 1 D. 18x - 49y + 3 KẾT LUẬN Trên đây là một số năng lực quan trọng của học sinh giỏi hóa học cần phải có. Một người giáo viên hóa học thành công thì không chỉ dạy giỏi mà còn phải có được những học sinh giỏi bộ môn của mình, vì vậy người giáo viên cần phải biết phát hiện được những tài năng, năng khiếu hóa học và có các biện pháp tích cực nhằm tăng cường hệ thống bài tập để ôn luyện cho học sinh. Khi học sinh được luyện tập kĩ càng các dạng bài tập đó thì sẽ có kĩ năng, kĩ xảo để làm bài tốt hơn, đó là cách phát triển tư duy tốt nhất cho học sinh. Qua thời gian học tập bộ môn dù không được nhiều nhưng em cũng đã học được cách chọn lựa được những học sinh xứng đáng vào đội tuyển học sinh giỏi của trường và cũng học được cách làm tăng cường hệ thống bài tập để bồi dưỡng tư duy cho học sinh giỏi. Thời gian làm chuyên đề có hạn nên không tránh khỏi sai sót. Em rất mong được sự góp ý của thầy và các bạn để chuyên đề có thể trở thành một tài liệu hữu ích cho các thầy cô giáo trong quá trình giảng dạy. Em xin chân thành cảm ơn thầy! 7 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) Nguyễn Đình Độ - Các mẹo giúp giải nhanh bài tập hóa học trong tuyển sinh đại học, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội- 2012 2) Đặng Thị Oanh- Đặng Xuân Thư – Phạm Đình Hiến – Cao Văn Giang – Phạm Tuấn Hùng – Phạm Ngọc Bằng – Tuyển tập câu hỏi trắc nghiệm Hóa học trung học phổ thông, NXB Giáo dục -2007 3) Lê Xuân Trọng và các tác giả, Sách giáo khoa hóa học 10,11,12 nâng cao, NXB Giáo dục - (2006, 2007, 2008) 4) Lê Xuân Trọng và các tác giả, Sách giáo viên hóa học 10,11,12 nâng cao, NXB Giáo dục - (2006, 2007, 2008) 5) Lê Xuân Trọng và các tác giả , Bài tập hóa học 10,11,12 nâng cao, NXB Giáo dục - (2006, 2007, 2008) 6) Nguyễn Xuân Trường và các tác giả - Sách giáo khoa hóa học 10,11,12 cơ bản, NXB Giáo dục - (2006, 2007, 2008) 7) Nguyễn Xuân Trường và các tác giả - Sách giáo viên hóa học 10,11,12 cơ bản, NXB Giáo dục - (2006, 2007, 2008) 8) Nguyễn Xuân Trường và các tác giả - Sách bài tập hóa học 10, 11,12 cơ bản, NXB Giáo dục - (2006, 2007, 2008). 9) Vũ Anh Tuấn – Tài liệu học phần phương pháp bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường trung học. 8 . duy logic và kích thích hứng thú học tập của học sinh. Giải bài tập hóa học là lúc học sinh hoạt động tự lực để củng cố và trau dồi kiến thức hóa học của mình. Bài tập hóa học cung cấp cho học. = 1,24 Å. Hãy tính: a) Cạnh a của tế bào sơ đẳng b) Tỉ khối của Fe theo g/cm 3 . c) Khoảng cách ngắn nhất giữa hai nguyên tử Fe Giải: a) Mạng tế bào cơ sở của Fe: (hình vẽ) Theo hình vẽ,. biết phát hiện ra những học sinh có các năng lực đặc biệt của học sinh giói hóa học. Theo tôi, hai trong những năng lực quan trọng nhất của học sinh giỏi hóa học đó là: a) Có năng lực tư duy