XÂY DỰNG NỘI DUNG VÀ MỘT SỐ BIỆN PHÁP NHẰM TĂNG CƯỜNG NĂNG LỰC NHẬN THỨC CHO SINH VIÊN TRONG DẠY HỌC HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG

Trường học là nơi mà hầu hết các em học sinh cần phải tu dưỡng đạo đức phát triển nhân tài cho đất nước đặc biệt là các trường Cao đẳng – Đại học

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN THỊ LƯƠNG

XÂY DỰNG NỘI DUNG VÀ MỘT SỐ BIỆN PHÁP NHẰM TĂNG CƯỜNGNĂNG LỰC NHẬN THỨC CHO SINH VIÊN TRONG DẠY HỌC HÓA HỌCĐẠI CƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG KĨ THUẬT CÔNG NGHIỆP

TỈNH BẮC GIANG

Chuyên ngành: LL & PP DH HÓA HỌC

Mã số : 60.14.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa họcPGS.TS TRẦN TRUNG NINH

HÀ NỘI - 2010

2 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

3 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

4 Phạm vi nghiên cứu

5 Phương pháp nghiên cứu

6 Giả thiết khoa học

7 Đóng góp mới của đề tài

em là niềm kiêu hãnh cho gia đình xã hội và lớn hơn cả là đất nước mình Các

trường Cao đẳng – Đại học mang trong mình trong trọng trách cao cả là phải xây dựng và phát triển nguồn nhân lực công nghệ cao cho đất nước để xóa bỏ những

sản xuất lạc hậu đưa nền kinh tế vững bước đi lên theo kịp các đất nước phát triển

Hiện nay đổi mới phương pháp giảng dạy trong trường học đang là vấn đề rất

được các nhà giáo dục và xã hội quan tâm trong dạy học ở mọi lứa tuổi Đổi mới phương pháp để sinh viên tránh nhàm chán, thụ động trong học tập, để theo kịp với

công nghệ hiện đại Không chỉ đổi mới phương pháp mà chương trình dạy học cũng phải sát thực tế hơn

Công việc đổi mới hiện nay đang phát triển mạnh mẽ thường xuyên và lan rộng đến cả vùng nông thôn, vùng sâu, vùng xa Tuy nhiên phong trào đổi mới vẫn còn nhiều khó khăn vì giáo viên giảng dạy vẫn thiên về phương pháp cũ “thầy hoạt động nhiều hơn trò” hay phương tiện còn thiếu, yếu, kém Ngành giáo dục được đánh giá là mang lại lợi nhuận cao nhất cho đất nước Bác Hồ đã từng nói: “ Dân tộc ta có được sánh vai các cường quốc năm Châu được hay không chính là nhờ ở công học tập của các cháu ” Chính vì vậy mà mỗi giáo viên, mỗi nhà quản lí giáo dục cần đổi mới mạnh mẽ hơn để theo kịp thời đại công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước Đội ngũ tri thức càng nhiều, khoa học càng phát triển thì đất nước mới phát triển vững vàng

Vì vậy là người giáo viên: “người đi xây thành mơ ước cho thế hệ trẻ” cần có tư duy và nhận thức đúng đắn mới có thể tự hào cho thế hệ tương lai Phương châm của người giáo viên là luôn luôn học hỏi, luôn luôn rèn luyện để “dạy tốt học tốt”.

Để giảng dạy tốt trong trường cao đẳng nghề (đặc biệt là trường trung cấp mới nâng cấp lên cao đẳng) tôi rất muốn xây dựng một chương trình phù hợp cho sinh viên Sau khi học xong nội dung cao học có những nội dung hóa học hay một số phương pháp hiện đại rất hay mà tôi muốn áp dụng sau đó

Vì vậy mà muốn góp phần nâng cao giảng dạy trong bộ môn hóa học thì tôi chọn

đề tài nghiên cứu là: “Xây dựng nội dung và một số biện pháp nhằm tăng

cường năng lực nhận thức của sinh viên trong dạy học hóa đại cương trường Cao đẳng kĩ thuật công nghiệp Bắc giang”.

2 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

- Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học hóa học ở các trường Cao đẳng Đại

học

- Đối tượng nghiên cứu: Nội dung và phương pháp dạy học nhằm tăng cường

năng lực nhận thức cho sinh viên năm thứ nhất trường Cao đẳng kĩ thuật công nghiệp tỉnh Bắc Giang

3 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

a) Mục đích

Đối với sinh viên công nghiệp và một số ngành kinh tế, kĩ thuật khác thì đầu vào trường các em phải thi khối A: toán, lí, hóa là các môn tự nhiên ở trường THPT Các em đã có kiến thức về tự nhiên học nhưng còn sơ khai ví vậy các môn học này tiếp tục được nghiên cứu cao hơn ở Cao đẳng, Đại học Việc học tập này rất có ích cho các em khi giải quyết vấn đề với chuyên ngành của mình Các môn khoa học

tự nhiên có đặc điểm là liên hệ mật thiết với nhau nên Hóa học là một trong số những bộ môn không thể thiếu

Vì vậy mục đích nghiên cứu của tôi là xây dựng nội dung lí thuyết, bài tập và phương pháp dạy học để phát triển năng lực nhận thức cho sinh viên trường Cao đẳng kĩ thuật công nghiệp tỉnh Bắc Giang.

5 Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng phối hợp các nhóm phương pháp sau:

a) Nhóm các phương pháp nghiên cứu lí luận

- Nghiên cứu các tài liệu về lí luận dạy học cao đẳng, đại học, tâm lí nhận thức, tâm lí học giáo dục, và các tài liệu có liên quan

- Nghiên cứu nội dung và phương pháp dạy học cho chương trình Hóa đại cương cho các trường Cao đẳng dạy nghề

b) Nhóm phương pháp điều tra, khảo sát thực tiễn

- Dự giờ trực tiếp giờ học hóa học và nghiên cứu cơ sở vật chất phòng thí nghiệm hóa học

- Quan sát quá trình dạy học ở trường Cao đẳng kĩ thuật công nghiệp tỉnh Bắc Giang

- Thăm dò trao đổi ý kiến với giáo viên dạy hóa học ở trường dạy nghề về chương trình, hệ thống bài tập, thí nghiệm thực hành

-Thăm dò ý kiến sinh viên sau khi học; sử dụng hệ thống bài tập, kết quả học tập

để kiểm tra đánh giá

6 Giả thuyết khoa học

Nếu có một chương trình dạy học môn Hóa học đại cương vừa sức, phương pháp dạy học hiện đại, thì sẽ phát triển năng lực nhận thức của sinh viên và góp phần nâng cao hiệu quả dạy học

7 Đóng góp mới của đề tài

- Xây dựng được nội dung một số chương và đề xuất một số biện pháp nhằm phát triển năng lực nhận thức cho sinh viên Cao đẳng Kĩ thuật - Công nghiệp Bắc

Giang

PHẦN 2 NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

1 Hoạt động nhận thức của sinh viên trong quá trình dạy học hóa học

1.1 Khái niệm nhận thức: Chủ nghĩa duy vật biện chứng khẳng định: nhận thức là quá trình phản ánh biện chứng, tích cực, tự giác và sáng tạo thế giới khách quan vào đầu óc con người trên cơ sở thực tiễn

- Nhận thức cảm tính (hay còn gọi là trực quan sinh động) là giai đoạn đầu tiên củaquá trình nhận thức Đó là giai đoạn con người sử dụng các giác quan để tác động vào sự vật nhằm nắm bắt sự vật ấy Trực quan sinh động gồm các hình thức sau:+ Cảm giác “Là hình ảnh chủ quan của thế giới khách quan” Lênin viết Là nguồn gốc của mọi sự hiểu biết, là kết quả của sự chuyển hóa những năng lượng kích thích từ bên ngoài thành yếu tố ý thức.

+ Tri giác là hình thức nhận thức cảm tính phản ánh tương đối toàn vẹn sự vật khi

sự vật đó đang tác động trực tiếp vào các giác quan con người Là sự tổng hợp các cảm giác

+ Biểu tượng là hình thức nhận thức cảm tính phản ánh tương đối hoàn chỉnh sự vật do sự hình dung lại, nhớ lại sự vật khi sự vật không còn tác động trực tiếp vào các giác quan

-Nhận thức lí tính (tư duy trừu tượng)

Là giai đoạn phản ánh gián tiếp trừu tượng,khái quát sự vật, được thể hiện qua các hình thức cơ bản như khái niệm, phán đoán, suy luận Nhận thức lí tính phụ thuộc vào năng lực tư duy của con người Do đó phản ánh được chính xác mối liên hệ bản chất tồn tại bên trong một sự vật hay một lớp các sự vật

1.2 Tư duy, những đặc điểm và phẩm chất của tư duy

1.2.1.Những đặc điểm của tư duy:

Tư duy là phạm trù triết học dùng để chỉ những hoạt động của tinh thần, đem những cảm giác của người ta sửa đổi và cải tạo thế giới thông qua hoạt động vật chất, làm cho người ta nhận thức đúng đắn về sự vật và ứng sử tích cực với nó

Tư duy phản ánh tích cực hiện thực khác quan dưới dạng các khái niệm, sự phán đoán,lý luận…

1.2.2 Những phẩm chất của tư duy

* Tính định hướng: thể hiện ở ý thức nhanh chóng và chính xác đối tượng cần lĩnhhội, mục đích phải đạt và con đường tối ưu để đạt mục đích đó

* Bề rộng: thể hiện có khả năng vận dụng nghiên cứu các đối tượng khác.

* Độ sâu: thể hiện ở khả năng nắm vững ngày càng sâu sắc bản chất của sự vật, hiện tượng

* Tính linh hoạt: thể hiện sự nhạy bén trong việc vận dụng những tri thức và cách thức hành động vào các tình huống khác nhau một cách sáng tạo

* Tính mềm dẻo: thể hiện ở hoạt động tư duy được tiến hành theo các hướng xuôi

và ngược chiều (ví dụ: từ cụ thể đến trừu tượng và từ trừu tượng đến cụ thể…)

* Tính độc lập: thể hiện ở chỗ tự mình phát hiện được vấn đề, đề xuất cách giải quyết và tự giải quyết vấn đề

* Tính khái quát: thể hiện ở chỗ khi giải quyết mỗi loại nhiệm vụ sẽ đưa ra mô hình khái quát Từ mô hình khái quát này có thể vận dụng để giải quyết các vấn đề cùng loại

Để đạt được những phẩm chất tư duy trên, trong quá trình dạy học chúng ta chú ýrèn cho sinh viên các thao tác tư duy như thế nào?

1.3 Phát triển tư duy trong dạy học ở Trường cao đẳng

Qua quá trình tư duy sinh viên ý thức nhanh chóng, chính xác đối tượng cần lĩnh hội, mục đích cần đạt được và con đường tối ưu đạt được mục đích đó Khi có kĩ năng tư duy thì người học có thể vận dụng để nghiên cứu các đối tượng khác Điều cần thiết trong tư duy là nắm được bản chất của sự vật, hiện tượng từ đó vận dụng vào các tình huống khác nhau một cách sáng tạo

1.4 Những hình thức cơ bản của tư duy

1.4.1 Khái niệm: là hình thức cơ bản của tư duy trừu tượng, phản ánh những đặc tính bản chất của vật Sự hình thành khái niệm là kết quả của sự khái quát, tổng hợp biện chứng các đặc điểm, thuộc tính của sự vật hay lớp sự vật Khái niệm là cơ

sở để hình thành các phán đoán và tư duy khoa học

Phán đoán: là hình thức tư duy trừu tượng, liên kết các khái niệm với nhau để khẳng định một đặc điểm, một thuộc tính của đối tượng

a Suy luận diễn dịch: Suy luận suy diễn theo Aristotle là suy luận đi từ cái chung

tới cái riêng, về mối quan hệ đặc biệt

b Suy luận quy nạp: Vào đầu những năm 1600s, Francis Bacon đã đưa ra một phương pháp tiếp cận khác về kiến thức, khác với Aristotle Ông ta cho rằng, để đạt được kiến thức mới phải đi từ thông tin riêng để đến kết luận chung, phương pháp này gọi là phương pháp qui nạp

1.5 Tư duy hóa học – Đánh giá trình độ phát triển tư duy của sinh viên cao đẳng1.5.1 Tư duy hóa học

Tư duy hóa học được đặc trưng bởi phương pháp nhận thức hóa học nghiên cứu các chất và qui luật chi phối quá trình biến đổi này Trong hóa học, các chất tương tác với nhau đã xảy ra sự biến đổi nội tại của các chất để tạo thành các chất mới Sự biến đổi này tuân theo những nguyên lí, quy luật, những mối quan hệ định tính và định lượng của hóa học

Việc phát triển tư duy cho sinh viên trước hết là giúp sinh viên nắm vững kiến thức hóa học, biết vận dụng kiến thức vào việc giải bài tập và thực hành, qua đó kiến thức của sinh viên thu thập được trở nên vững chắc và sinh động hơn Hoạt động giảng dạy hóa học cần phải tập luyện cho sinh viên hoạt động tư duy sáng tạoqua các khâu của quá trình dạy học Từ hoạt động dạy học trên lớp thông qua hệ thống câu hỏi, bài tập mà giáo viên điều khiển hoạt động nhận thức của sinh viên

để giải quyết các vấn đề học tập được đưa ra, đồng thời các thao tác tư duy cũng được rèn luyện.

Trong học tập hóa học, việc giải các bài tập hóa học (bài tập định tính, bài tập định lượng) là một trong những hoạt động chủ yếu để phát triển tư duy, thông qua các hoạt động này tạo điều kiện tốt nhất để phát triển năng lực trí tuệ, năng lực hành động cho học sinh

1.5.2 Đánh giá trình độ phát triển tư duy của học sinh

Học tập là một trường hợp riêng của nhận thức Việc đánh giá quá trình học tập của sinh viên thông qua việc đánh giá trình độ phát triển tư duy của sinh viên bao hàm: Đánh giá trình độ phát triển năng lực nhận thức, năng lực tư duy và năng lực kỹ năng thực hành

1.5.2.1 Về nhận thức:

được phân thành 8 cấp độ như sau:

1 Biết:: ghi nhớ các sự kiện, thuật ngữ và các nguyên lý dưới hình thức mà

sinh viên đã được học

2 Hiểu: hiểu các tư liệu đã được học, sinh viên phải có khả năng diễn giải, mô

tả tóm tắt thông tin thu nhận được

3 áp dụng: áp dụng được các thông tin, kiến thức vào tình huống khác với tình

huống đã học

4 Phân tích: biết tách từ tổng thể thành bộ phận và biết rõ sự liên hệ giữa các

thành phần đó đối với nhau theo cấu trúc của chúng

5 Tổng hợp: biết kết hợp các bộ phận thành một tổng thể mới từ tổng thể ban

đầu

6 Đánh giá: biết so sánh, phê phán, chọn lọc, quyết định và đánh giá trên cơ

sở các tiêu chí xác định

7 Chuyển giao: có khả năng diễn giải và truyền thụ kiến thức đã tiếp thu được

cho đối tượng khác

8 Sáng tạo: sáng tạo ra những giá trị mới trên cơ sở các kiến thức đã tiếp thu

được

1.5.2.2 Đánh giá theo 4 cấp độ tư duy:

Về năng lực tư duy: tối thiểu có thể chia thành 4 cấp độ như sau:

1.Tư duy trừu tượng: suy luận một cách khái quát hoá, tổng quát hoá vượt ra khỏi

khuôn khổ có sẵn

2.Tư duy hệ thống: suy luận một cách tổng thể, toàn diện để có cái nhìn tổng quát 3.Tư duy phê phán: suy luận một cách có nhận xét, có bình luận, đánh giá.

4.Tư duy sáng tạo: suy luận các vấn đề một cách mở rộng và ngoài các khuôn khổ

định sẵn, tạo ra những cái mới

2 Phương pháp dạy học tích cực và tính cấp thiết của đổi mới phương pháp dạy học hiện nay.

2.1 Phương pháp dạy học tích cực

2.1.1 Định nghĩa: Phương pháp giáo dục Cao đẳng- đại học phải phát huy tính tíchcực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh"

Có thể nói cốt lõi của đổi mới dạy và học là hướng tới hoạt động học tập chủ động, chống lại thói quen học tập thụ động Trên thực tế, trong qúa trình dạy học người học vừa là đối tượng của hoạt động dạy, lại vừa là chủ thể của hoạt động học Thông qua hoạt động học, dưới sự chỉ đạo của thầy, người học phải tích cực chủ động cải biến chính mình về kiến thức, kĩ năng, thái độ, hoàn thiện nhân cách, không ai làm thay cho mình được

khi đã coi trọng vị trí hoạt động và vai trò của người học thì đương nhiên phải

phát huy tính tích cực chủ động của người học Tuy nhiên, dạy học lấy học sinh làm trung tâm không phải là một phương pháp dạy học cụ thể Đó là một tư tưởng,

quan điểm giáo dục, một cách tiếp cận quá trình dạy học chi phối tất cả qúa trình dạy học về mục tiêu, nội dung, phương pháp, phương tiện, tổ chức, đánh giá… chứkhông phải chỉ liên quan đến phương pháp dạy và học

2.1.2 Các đặc trưng của phương pháp dạy học tích cực

a Dạy và học thông qua tổ chức các hoạt động học tập của học sinh

Trong phương pháp dạy học tích cực, người học - đối tượng của hoạt động

"dạy", đồng thời là chủ thể của hoạt động "học" - được cuốn hút vào các hoạt động học tập do giáo viên tổ chức và chỉ đạo, thông qua đó tự lực khám phá những điều mình chưa rõ chứ không phải thụ động tiếp thu những tri thức đã được giáo viên sắp đặt Được đặt vào những tình huống của đời sống thực tế, người học trực tiếp quan sát, thảo luận, làm thí nghiệm, giải quyết vấn đề đặt ra theo cách suy nghĩ củamình, từ đó nắm được kiến thức kĩ năng mới, vừa nắm được phương pháp "làm ra"kiến thức, kĩ năng đó, không rập theo những khuôn mâu sẵn có, được bộc lộ và phát huy tiềm năng sáng tạo

Dạy theo cách này thì giáo viên không chỉ giản đơn truyền đạt tri thức mà cònhướng dẫn hành động Chương trình dạy học phải giúp cho từng học sinh biết hànhđộng và tích cực tham gia các chương trình hành động của cộng đồng

b Dạy và học chú trọng rèn luyện phương pháp tự học

Phương pháp tích cực xem việc rèn luyện phương pháp học tập cho học sinh không chỉ là một biện pháp nâng cao hiệu quả dạy học mà còn là một mục tiêu dạy học

Trong xã hội hiện đại đang biến đổi nhanh - với sự bùng nổ thông tin, khoa học, kĩ thuật, công nghệ phát triển như vũ bão - thì không thể nhồi nhét vào đầu óc

học sinh khối lượng kiến thức ngày càng nhiều Phải quan tâm dạy cho học sinh phương pháp học ngay từ bậc Tiểu học và càng lên bậc học cao hơn càng phải được chú trọng.

Trong các phương pháp học thì cốt lõi là phương pháp tự học Nếu rèn luyện

cho người học có được phương pháp, kĩ năng, thói quen, ý chí tự học thì sẽ tạo cho

họ lòng ham học, khơi dậy nội lực vốn có trong mỗi con người, kết quả học tập sẽ được nhân lên gấp bội Vì vậy, ngày nay người ta nhấn mạnh mặt hoạt động học

trong qúa trình dạy học, nỗ lực tạo ra sự chuyển biến từ học tập thụ động sang tự học chủ động, đặt vấn đề phát triển tự học ngay trong trường phổ thông, không chỉ

tự học ở nhà sau bài lên lớp mà tự học cả trong tiết học có sự hướng dẫn của giáo viên

c Tăng cường học tập cá thể, phối hợp với học tập hợp tác

Trong một lớp học mà trình độ kiến thức, tư duy của học sinh không thể đồng đều tuyệt đối thì khi áp dụng phương pháp tích cực buộc phải chấp nhận sự phân hóa về cường độ, tiến độ hoàn thành nhiệm vụ học tập, nhất là khi bài học được thiết kế thành một chuỗi công tác độc lập

áp dụng phương pháp tích cực ở trình độ càng cao thì sự phân hóa này càng lớn Việc sử dụng các phương tiện công nghệ thông tin trong nhà trường sẽ đáp ứng yêu cầu cá thể hóa hoạt động học tập theo nhu cầu và khả năng của mỗi học sinh

Tuy nhiên, trong học tập, không phải mọi tri thức, kĩ năng, thái độ đều được hình thành bằng những hoạt động độc lập cá nhân Lớp học là môi trường giao tiếpthầy - trò, trò - trò, tạo nên mối quan hệ hợp tác giữa các cá nhân trên con đường chiếm lĩnh nội dung học tập Thông qua thảo luận, tranh luận trong tập thể, ý kiến mỗi cá nhân được bộc lộ, khẳng định hay bác bỏ, qua đó người học nâng mình lên một trình độ mới Bài học vận dụng được vốn hiểu biết và kinh nghiệm sống của người thầy giáo

Trong nhà trường, phương pháp học tập hợp tác được tổ chức ở cấp nhóm, tổ, lớp hoặc trường Được sử dụng phổ biến trong dạy học là hoạt động hợp tác trong nhóm nhỏ 4 đến 6 người Học tập hợp tác làm tăng hiệu quả học tập, nhất là lúc phải giải quyết những vấn đề gay cấn, lúc xuát hiện thực sự nhu cầu phối hợp giữa các cá nhân để hoàn thành nhiệm vụ chung Trong hoạt động theo nhóm nhỏ sẽ không thể có hiện tượng ỷ lại; tính cách năng lực của mỗi thành viên được bộc lộ, uốn nắn, phát triển tình bạn, ý thức tổ chức, tinh thần tương trợ Mô hình hợp tác trong xã hội đưa vào đời sống học đường sẽ làm cho các thành viên quen dần với

sự phân công hợp tác trong lao động xã hội

Trong nền kinh tế thị trường đã xuất hiện nhu cầu hợp tác xuyên quốc gia, liên quốc gia; năng lực hợp tác phải trở thành một mục tiêu giáo dục mà nhà

trường phải chuẩn bị cho học sinh

d Kết hợp đánh giá của thầy với tự đánh giá của trò

Trong dạy học, việc đánh giá học sinh không chỉ nhằm mục đích nhận định thực trạng và điều chỉnh hoạt động học của trò mà còn đồng thời tạo điều kiện nhận định thực trạng và điều chỉnh hoạt động dạy của thầy

Trước đây giáo viên giữ độc quyền đánh giá học sinh Trong phương pháp tích cực, giáo viên phải hướng dẫn học sinh phát triển kĩ năng tự đánh giá để tự điều chỉnh cách học Liên quan với điều này, giáo viên cần tạo điều kiện thuận lợi

để học sinh được tham gia đánh giá lẫn nhau Tự đánh giá đúng và điều chỉnh hoạt động kịp thời là năng lực rất cần cho sự thành đạt trong cuộc sống mà nhà trường phải trang bị cho học sinh

2.1.3 Các tiêu chuẩn đánh giá tính hiệu quả của phương pháp dạy học

Cấu trúc mục đích: Yêu cầu kết quả cụ thể

Cấu trúc nội dung: Nội dung rõ ràng

Cấu trúc phòng học: Môi trường thích hợp, không khí làm việc tốt

Cấu trúc xã hội: Giao tiếp tốt

Cấu trúc hành động: Phương pháp đa dạng, luyện tập hiệu quả.

Cấu trúc quá trình: Phần thời gian thực học nhiều

2.2 Phương pháp dạy học hóa học ở đại học - cao đẳng và vấn đề phát triển năng lực nhận thức của sinh viên

2.2.1 Định nghĩa: Dạy học là sự phối hợp hoạt động của người dạy và người học trong việc lập kế hoạch, thực hiện và đánh giá Dạy học theo hướng giải quyết vấn

đề, định hướng hành động chiếm ưu thế

2.2.2 Cấu trúc vĩ mô của hoạt động học và các lí thuyết dạy học phát triển tư duy

a) Cấu trúc của hoạt động dạy học.

Những người học tiếp thu những kiến thức đó và hiểu giống nhau vì đó là sự phản ánh hiện thực khách quan.

Giáo viên giúp học sinh tiếp thu những nội dung tri thức khách quan về thế giới vào cấu trúc tư duy của họ

Nhiệm vụ của giáo viên là giúp học sinh tăng cường sự trải nghiệm và biết đặt vấn

đề, từ đó có thể giúp họ có thể xây dựng tri thức cho mình Tri thức không thể lĩnh hội một cách thụ động nếu không sẽ trở thành tri thức trì trệ

-Lí thuyết kiến tạo:

Giáo viên tạo môi trường học tập và nội dung học tập phức hợp

Các hình thức học tập: Học nhóm; Học hỗ trợ; Học tập tự điều khiển; Học từ sai lầm

2.2.3 Các thành phần biến đổi tâm lí của hoạt động học tập

Mục đích Các hành động Các kết quả biến đổi tâm lí

Chủ thể học tập2.3 Tính cấp thiết phải đổi mới phương pháp dạy học hóa học

Có thể so sánh đặc trưng của dạy học cổ truyền và dạy học mới như sau:

Dạy học cổ truyền Các mô hình dạy học mớiQuan

kiến thức, kĩ năng, tư tưởng, tình cảm.

phát hiện, luyện tập, khai thác và xử lý thông

tin,…

tự hình thành hiểu biết, năng lực và phẩm chất Bản chất Truyền thụ tri thức, truyền

thụ và chứng minh chân lí

của giáo viên.

Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh.

Dạy học sinh cách tìm ra chân lí

Mục tiêu Chú trọng cung cấp tri

thức, kĩ năng, kĩ xảo Học

để đối phó với thi cử Sau

khi thi xong những điều đãhọc thường bị bỏ quên hoặc ít dùng đến

Chú trọng hình thành các năng lực (sáng tạo,

hợp tác,…)

dạy phương pháp và kĩ thuật lao động khoa học, dạy cách học Học để đáp ứng những yêu cầu của cuộc sống hiện tại và tương lai Những

điều đã học cần thiết, bổ ích cho bản thân học sinh và cho sự phát triển xã hội

- Vốn hiểu biết, kinh nghiệm và nhu cầu của HS

- Tình huống thực tế, bối cảnh và môi trường địa phương

- Những vấn đề học sinh quan tâm

Phương

pháp

Các phương pháp diễn giảng, truyền thụ kiến thức

Cơ động, linh hoạt: Học ở lớp, ở phòngthí nghiệm, ở hiện trường, trong thực tế…, học cá nhân, học đôi bạn, học theo cả nhóm,

cả lớp đối diện với giáo viên

2.3.1 Nhu cầu đổi mới theo công nghệ hiện đại

Theo hướng phát triển các phương pháp tích cực để đào tạo những con người năng động, sớm thích nghi với đời sống xã hội, thì việc kiểm tra, đánh giá không thể dừng lại ở yêu cầu tái hiện các kiến thức, lặp lại các kĩ năng đã học mà phải khuyến khích trí thông minh, óc sáng tạo trong việc giải quyết những tình huống thực tế.

Với sự trợ giúp của các thiết bị kĩ thuật (ứng dụng CNTT,mạng internet,đa phương tiện ) việc dạy học và kiểm tra đánh giá sẽ không còn là một công việc nặng nhọc đối với giáo viên, mà mang lại nhiều thông tin kịp thời hơn để linh hoạt điều chỉnh hoạt động dạy, chỉ đạo hoạt động học

2.3.2 Nhu cầu lưu giữ và xử lí thông tin tăng cường cho hoạt động dạy học tích cực

Từ dạy và học thụ động sang dạy và học tích cực, giáo viên không còn đóng

vai trò đơn thuần là người truyền đạt kiến thức, giáo viên trở thành người thiết kế,

tổ chức, hướng dẫn các hoạt động độc lập hoặc theo nhóm nhỏ để học sinh tự lực

chiếm lĩnh nội dung học tập, chủ động đạt các mục tiêu kiến thức, kĩ năng, thái độ theo yêu cầu của chương trình Trên lớp, học sinh hoạt động là chính, giáo viên có

vẻ nhàn nhã hơn nhưng trước đó, khi soạn giáo án, giáo viên đã phải đầu tư công sức, thời gian rất nhiều so với kiểu dạy và học thụ động mới có thể thực hiện bài lên lớp với vai trò là người gợi mở, xúc tác, động viên, cố vấn, trọng tài trong các

hoạt động tìm tòi hào hứng, tranh luận sôi nổi của học sinh Giáo viên phải có trình

độ chuyên môn sâu rộng, có trình độ sư phạm lành nghề mới có thể tổ chức, hướngdẫn các hoạt động của học sinh mà nhiều khi diễn biến ngoài tầm dự kiến của giáo viên

2.2 Nội dung chương trình hóa học ở trường cao đẳng kĩ thuật công nghiệp

2.2.1 Các hệ đào tạo của trường Cao đẳng Kĩ thuật - Công nghiệp tỉnh Bắc GiangTrường Cao đẳng kĩ thuật công nghiệp Bắc Giang là một trường dạy nghề gồm có các hệ đào tạo:

6 Phản ứng oxi hóa khử, hóa học và dòng điện

CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO CAO ĐẲNG

- Khoa cơ khí, điện: (3 đvht) trong đó 1/2 đơn vị thực hành

3 Trình độ: Cho sinh viên năm thứ nhất.

4 Phân bố thời gian:

- Lý thuyết: 29 tiết lý thuyết + 10 tiết luyện tập

- Thực hành: 15 tiết thực hành

5 Điều kiện tiên quyết: Đây là một học phần kiến thức đại cương học ở đầu khóa

học, sau khi học sinh đã tốt nghiệp trung học phổ thông và trúng tuyển vào trường

6.Mục tiêu của học phần: Giúp cho sinh viên năm thứ nhất có mức tư duy cao

hơn về khoa học tự nhiên Là cơ sở để giải thích và vận dụng vào các vấn đề của cuộc sống

7 Nhiệm vụ của sinh viên:

- Lên lớp nghe giảng, thực hành và thảo luận

- Tự nghiên cứu tài liệu trước khi lên lớp

- Chuẩn bị bài tập ở nhà

- Làm bài kiểm tra giữa kì và bài kiểm tra kết thúc học phần

8 Nội dung chi tiết học phần

số tiết

Lý thuyết

Bài tậpChương I: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CƠ SỞ CỦA HÓA

1.1 Các định luật cơ bản của hóa học

1.2 Phương trình trạng thái khí

1.3 Khái niệm về đương lượng

2.1 Khái niệm chung

2.2 Định luật bảo toàn năng lượng

Nguyên lý I của nhiệt động học Nhiệt hóa học

2.3 Chiều hướng diễn biến của quá trình hóa học

Nguyên lý II của nhiệt động học

3.1 Khái niệm về phản ứng thuận nghịch và không

thuận nghịch

3.2.Hằng số cân bằng hóa học

3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên cân bằng hóa học

3.4 Sự chuyển dịch cân bằng hóa học

3.5 Cân bằng pha

4.1 Định nghĩa tốc độ phản ứng hóa học Ảnh hưởng

của các yếu tố khác nhau đến tốc độ PƯHH

4.2.Các phương trình động học của PƯHH

5.1 Sự hình thành dung dịch

5.2.Tính chất của các dung dịch loãng của các chất

tan không điện ly và không bay hơi

5.3.Dung dịch các chất điện ly

5.4 Cân bằng tạo phức trong dung dịch

CHƯƠNG VI PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ, HÓA

TN3 Sự thủy phân của muối

TN4.Kim loại mạnh đẩy kim loại yếu ra khỏi muốiTN5.Điều kiện xảy ra phản ứng oxi hóa khử

TN3.Ăn mòn điện hóaTN4.Sự phá hủy lớp bảo vệ bề mặt kim loại bởi ion Cl-

9 Tài liệu học tập

- Giáo trình chính: Được biên soạn theo chương trình học

- Tài liệu tham khảo:

-Cơ sở lí thuyết các quá trình hóa học – VŨ ĐĂNG ĐỘ - NXBGD – Hà Nội 2008-Bài tập cơ sở lí thuyết các quá trình hóa học - VŨ ĐĂNG ĐỘ (chủ biên)- TRỊNH NGỌC CHÂU – NGUYỄN VĂN NỘI – NXB GD-Hà Nội 2007

-Bài tập hóa học đại cương – LÊ MẬU QUYỀN – NXBGD 2007

10 Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên:

Bài tập bao gồm cả câu hỏi và bài toán mà trong khi hoàn thành chúng, học sinh vừa nắm bắt được vừa hoàn thiện một tri thức hay một kĩ năng nào đó bằng cách trả lời miệng, trả lời viết hoặc bằng thực nghiệm

2.3.2 Phân loại.

Hiện nay có nhiều cách phân loại bài tập hóa học dựa trên cơ sở khác nhau:

- Dựa vào mức độ kiến thức

- Dựa vào tính chất bài tập( định tính, định lượng)

- Dựa vào hình thái hoạt động(lí thuyết, thực nghiệm)

- Dựa vào mục đích học tập(ôn tập, luyện tập, kiểm tra)

- Dựa vào cách tiến hành trả lời( trắc nghiệm khách quan, tự luận)

2.3.3 Ý nghĩa của bài tập hóa học

Bài tập hóa học là một trong những phương tiện hiệu nghiệm nhất để dạy sinh viênvận dụng các kiến thức đã học vào thực tế cuộc sống, sản xuất và nghiên cứu khoa học Kiến thức sẽ nhớ lâu nếu được vận dụng thường xuyên

Phát triển năng lực nhận thức và các kĩ năng giải toán nhạy bén cho sinh viên Giúp học sinh cách xử lí dữ liệu một cách thông minh đồng thời rèn cho học sinh tính độc lập và hợp tác trong công việc

Tổng kết chương 1:

Cơ sở lí luận của đề tài đã được nghiên cứu và làm rõ trong chương 1 Từ đó rút ra rằng không chỉ có nội dung học tập quan trọng mà phương pháp dạy học cũng rất quan trọng Trong quá trình dạy học nói riêng và trong quá trình nhận thức của loàingười nói chung đều tuân theo quy luật: tâm lí, môi trường và xã hội thúc đẩy tư duy cho sinh viên theo chiều hướng tốt đẹp

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG NỘI DUNG VÀ MỘT SỐ BIÊN PHÁP NHẰM

TĂNG CƯỜNG NĂNG LỰC NHẬN THỨC CỦA SINH VIÊN TRONG DẠY HỌC HÓA HỌC DẠI CƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG KĨ THUẬT CÔNG

NGHIỆP BẮC GIANG

A/ ĐẶC ĐIỂM NHẬN THỨC, NGUYÊN TẮC VÀ MỤC TIÊU XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH CỦA SINH VIÊN CAO ĐẲNG KĨ THUẬT CÔNG NGHIỆP

I.Đặc điểm nhận thức, nguyên tắc và mục tiêu xây dựng chương trình của sinh viêncao đẳng kĩ thuật công nghiệp

1 Đặc điểm nhận thức của sinh viên trường cao đẳng, trung học chuyên nghiệp và dạy nghề

Sinh viên cao đẳng và trung học chuyên nghiệp nói chung đầu vào trường còn thấp so với sinh viên đại học nên năng lực còn nhiều hạn chế Tuy nhiên do mức

độ yêu cầu vừa phải để thu hút sinh viên học nghề để trở thành những kĩ thuật viên,công nhân lành nghề cung cấp nhân công lao động cao cho đất nước và giảm chi phí cho những gia đình khó khăn Đặc biệt đất nước hiện nay thiếu nhiều công nhân lành nghề cho nhà máy xí nghiệp, khu công nghệ cao đòi hỏi các trường tích cực đào tạo nguồn nhân lực “chất lượng” đảm bảo yêu cầu được đáp ứng

Khi mới bước vào trường các em còn nhiều bỡ ngỡ và thụ động trong nhận thức cũng như lối sống xa gia đình nên rất cần sự quan tâm của nhà trường, bạn bè và đặc biệt các thầy cô trực tiếp giảng dạy Các em có khó khăn trong nhận thức như: nội dung học dài, khó và đặc biệt phải tích cực nghiên cứu giáo trình, thảo luận và học nhóm vì vậy giáo viên phải tổ chức hướng dẫn các em hoạt động sao cho học

là niềm say mê của các em

Các em phải từng bước khắc phục những hạn chế về tư duy bậc cao: so sánh, phân tích, tổng hợp, đánh giá và sáng tạo Chính điều đó mà nội dung chương trìnhphải vừa sức và đảm bảo tính khoa học

2 Nguyên tắc xây dựng chương trình và giáo trình hóa đại cương trường cao đẳng

kĩ thuật công nghiệp tỉnh Bắc Giang

-Xây dựng nội dung chương trình theo khung chương trình của các trường Cao đẳng Kĩ thuật công nghiệp của Bộ giáo dục và Đào tạo, đảm bảo tính cơ bản, khoa học, hiện đại

- Đảm bảo tính khoa học về tâm sinh lí và năng lực phát triển tư duy của sinh viên.

- Đảm bảo tính sư phạm: Có sự thống nhất giữa nội dung, phương pháp và phương tiện học tập Đặc biệt xây dựng mối quan hệ thân thiện giữa thầy,trò, nhà trường và

xã hội đảm bảo cho học tập linh hoạt mềm dẻo

3 Xây dựng chương trình hóa đại cương cao đẳng

3.1 Xây dựng thử nghiệm nội dung chương trình

Chương 1 Một số vấn đề cơ sở của hóa học

Chương 2 Nhiệt động hóa học

Chương 3 Động hóa học

Chương 4 Cân bằng hóa học

Chương 5 Dung dịch

Chương 6 Phản ứng oxi hóa khử - hóa học và dòng điện

3.2 Xây dựng khảo thí giáo trình của 3 chương hóa học đai cương cho trường Cao đẳng – Kĩ thuật công nghiệp tỉnh bắc giang

Trong số 6 chương được xây dựng cho sinh viên Cao đẳng các ngành kĩ thuật vì thời gian có hạn nên tác giả đề tài này xin chọn 3 chương (chương 2,3,4) làm thí điểm xây dựng và nghiên cứu

B/ XÂY DỰNG NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH

I Chương 1: NHIỆT ĐỘNG HÓA HỌC

Nhiệt động học hóa học nghiên cứu các quy luật chuyển biến giữa hóa năng và các dạng năng lượng khác, các điều kiện bề vững của hệ hóa học và những quy luật thay đổi của chúng để hệ đạt được trạng thái cân bằng, từ đó có thể điều kiển quá trình hóa học theo ý muốn

I Một số khái niệm cơ bản

1 Hệ nhiệt động

Hệ nhiệt động là một vật thể hay một nhóm vật thể mà ta khảo sát, cách biệt với môi trường xung quanh bằng bề mặt thực sự hay tưởng tượng

Trong một hệ xác định, người ta thường xét đến hai yếu tố: lượng vật chất và các dạng năng lượng dự trữ trong lượng vật chất đó.

Người ta phân biệt:

bề mặt phân chia gọi là pha (hay tướng) của hệ

Hệ đồng thể bao giờ cũng có một pha, còn hệ dị thể có nhiều pha

4 Trạng thái

Trạng thái của một hệ là toàn bộ những tính chất lý hoá của hệ Trạng thái của hệ được đặc trưng bằng các thông số trạng thái P, V, T, n Các thông số này liên hệ với nhau bằng công thức PV = nRT

Các thông số trạng thái được chia thành hai loại

- Thông số trạng thái khuếch độ: tỷ lệ với lượng chất - Ví dụ: thể tích, khối lượng

- Thông số trạng thái cường độ: không tỷ lệ với lượng chất

Ví dụ: nhiệt độ, áp suất, nồng độ

5 Hàm trạng thái

Một đại lượng được gọi là hàm trạng thái của hệ nếu biến thiên của đại lượng đó chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối của hệ, không phụ thuộc vào cách tiến hành

Ngược lại, nếu sự biến đổi của thông số còn phụ thuộc vào cả cách tiến hành quá trình thì không được gọi là hàm trạng thái (đôi khi gọi là hàm quá trình)

Ví dụ: Năng lượng là một hàm trạng thái, nhưng nhiệt và công không phải là hàm trạng thái

6 Quá trình

Khi hệ chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác, ta nói hệ đã thực hiện một quá trình.Nếu sau một số biến đổi, hệ trở về trạng thái đầu thì quá trình được gọi làvòng (hay chu trình), ngược lại là quá trình mở

- Quá trình xảy ra ở nhiệt độ không đổi (T-const) được gọi là quá trình đẳng nhiệt

- Quá trình xảy ra ở áp suất không đổi (p = const) là quá trình đẳng áp

- Quá trình xảy ra ở thể tích không đổi (V = const) là quá trình đẳng tích

- Nếu quá trình không trao đổi nhiệt với môi trường, nhưng có thể trao đổi công (khi dãn nở) được gọi là quá trình đoạn nhiệt

7 Quá trình tự diễn biến và quá trình không tự diễn biến

- Quá trình tự diễn biến là quá trình thực hiện trong hệ không cần có sự can thiệp

từ bên ngoài, nghĩa là không cần tiêu thụ công từ bên ngoài, trái lại khi kết thúc có thể sinh ra công

- Quá trình không tự diễn biến là quá trình không thực hiện được nếu như không có

sự can thiệp từ bên ngoài, nghĩa là phải tiêu tốn công

8 Quá trình thuận nghịch và quá trình không thuận nghịch

- Quá trình 1→2 được gọi là thuận nghịch nếu như có thể thực hiện được quá trình ngược 2→1 đi qua đúng với mọi trạng thái trung gian như lần đi thuận, sao cho khi

hệ trở về trạng thái đầu thì không còn tồn tại một biến đổi nào trong chính hệ cũng như môi trường

- Quá trình xảy ra không có khả năng trở lại trạng thái ban đầu gọi là quá trình bất thuận nghịch.Với quá trình bất thuận nghịch, công và nhiệt sinh ra nhỏ hơn quá trình thuận nghịch:

qtn > qbtn; Atn > Abtn

9 Năng lượng

Năng lượng là thước đo vận động của chất Có hai cách chuyển năng lượng:

- Nếu sự chuyển năng lượng có liên quan đến sự di chuyển một hệ cơ học thì sự chuyển năng lượng được thực hiện dưới dạng công Kí hiệu A

- Nếu sự chuyển năng lượng có liên quan đến việc tăng tốc độ chuyển động của phân tử ở vật nhận năng lượng thì sự chuyển năng lượng được thực hiện dưới dạngnhiệt Kí hiệu q q, A là hàm quá trình, có đạo hàm riêng là δq, δA.q, δq, δA.A

II Nguyên lý thứ nhất cúa nhiệt động học

1 Nội năng của hệ(U)

Là tổng năng lượng dự trữ của hệ bao gồm năng lượng của mọi dạng chuyển động

và tương tác của lượng vật chất có trong hệ như năng lượng chuyển động tịnh tiến, chuyển động quay của phân tử, năng lượng dao động của nguyên tử, phân tử, năng lượng chuyển động của e trong nguyên tử và phân tử, năng lượng liên kết hoá học,

năng lượng hạt nhân.Việc tính giá trị tuyệt đối của nội năng trong hệ rất khó khăn nhưng biến thiên của nó có thể xác định được và có nhiều ích lợi hơn.

Nội năng là hàm trạng thái (phụ thuộc trạng thái đầu và cuối), vi phân dU của nó là

vi phân toàn phần

2 Nguyên lí thứ nhất của nhiệt động học

Là tiên đề rút ra từ những kinh nghiệm thực tiễn của con người

2.1 Nội dung

Nguyên lý này có thể phát biểu theo nhiều cách

Cách 1: Năng lượng không thể tự sinh ra cũng không tự mất đi, nó chuyển từ dạng này sang dạng khác theo những tỷ lệ tương đương nghiêm ngặt

Cách 2: Không thể có động cơ vĩnh cửu loại một, là động cơ có khả năng liên tục sinh công mà không cần cung cấp năng lượng tương đương

Cách 3: Nội năng của một hệ cô lập được bảo toàn

2.2 Biểu thức toán học của nguyên lí I

Theo nguyên lí I, khi cung cấp một lượng nhiệt Q để hệ chuyển từ trạng thái một sang trạng thái hai thì lượng nhiệt này biến đổi nội năng của hệ từ U1 sang U2 và hoàn thành một công A chống lại các lực bên ngoài

∆U = U2 – U1

A = Adãn nở + A'

Adãn nở : Công chống lại áp suất môi trường

A' : Công chống lại các lực khác tác dụng lên hệ

- Nếu viết dưới dạng vi phân, ta có: δq, δA.q = dU + δq, δA.A q = A + ∆U

Sau đây ta xét khả năng sinh công của hệ:

- Trong hệ cô lập, hệ không nhận nhiệt (q = 0), không sinh công (A = 0) thì

∆U = 0

Vậy trong hệ cô lập, nội năng của hệ được bảo toàn

- Trong trường hợp hệ không nhận nhiệt (q = 0) lại sinh công (A > 0), khi đó ta có:

A + ∆U = 0 => A = -∆U > 0 Nghĩa là: (U2 – U1) > 0 → U1 > U2: nội năng của hệ phải giảm.

- Trong các phản ứng hoá học, thông thường công A là công dãn nở, chống lại áp suất bên ngoài

A = P (V2 – V1) = P∆V

Vậy trong quá trình đẳng tích: ∆V = 0 → A = 0

Do đó: qv = ∆U

-Biểu thức nguyên lí I :Q +A = ∆U (dạng hữu hạn)

→ δq, δA.Q + δq, δA.A = δq, δA.U (quá trình vô cùng nhỏ)

-Công và nhiệt: Công do hệ thực hiện cho bên ngoài:

δq, δA.A = -PedV Với biến đổi vô cùng chậm: δq, δA.A = -PdV

 = -RTln

2 1

V

V = -RTln

1 2

P P

-Nhiệt và nhiệt dung: Nhiệt dung C được xác định như sau: C =

Q dt



=

Q dT

C dT





= C p(T2 - T1)

- Kết luận: nhiệt toả ra hay thu vào trong quá trình đẳng tích của phản ứng hoá học bằng biến thiên nội năng của hệ.

Đại lượng H được gọi là entanpi của hệ Do U, P, V là hàm trạng thái nên H cũng

là hàm trạng thái, đặc trưng cho trạng thái của hệ

- Kết luận: lượng nhiệt toả ra hay thu vào trong quá trình đẳng áp bằng biến thiên entanpi của hệ

Ví dụ: 1 mol nước đá nóng chảy ở OoC, 1atm, hấp thụ một nhiệt lượng bằng

6019,2J Thể tích mol của nước đá và của nước lỏng bằng 0,0196 và 0,018 lít Tính

- Đối với những quá trình có chất phản ứng hay sản phẩm phản ứng ở thể khí thì

∆U và ∆H có thể khác nhau Thật vậy, đối với khí gần lý tưởng ta có:

PV = nRT → P∆V = ∆nRT

∆H = ∆U + ∆nRT

Khi ∆n = 0 ⇒ ∆U = ∆H ∆n ≠ 0 ⇒ ∆U ≠ ∆H

Ví dụ: Ở 25oC và 1atm sự hình thành 1mol CO từ graphit và oxi có

∆H = -110,418J Xác định ∆U nếu 1mol graphit có thể tích bằng 0,0053 lít

III Nhiệt hóa học

Nhiệt hoá học là một lĩnh vực của hoá học nghiên cứu về sự biến đổi nhiệt liên quan đến các phản ứng hoá học

Trong phản ứng hoá học, vì tổng năng lượng của các chất tham gia và các chất tạo thành không bằng nhau, nghĩa là có sự biến đổi năng lượng Sự biến đổi năng lượng (toả ra hay hấp thụ) được thể hiện dưới dạng nhiệt năng, quang năng hay điện năng, trong đó nhiệt năng đóng vai trò quan trọng nhất

1 Hiệu ứng nhiệt của phản ứng

Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng hoá học là lượng nhiệt toả ra hay thu vào khi mộtmol chất tham gia vào phản ứng (hay một mol sản phẩm được tạo thành) Lượng nhiệt toả ra hay thu vào bằng sự tăng hay giảm entanpi của hệ

- Đơn vị đo Kcal/mol KJ/mol

- Qui ước - Phản ứng toả nhiệt: Q> 0

- Phản ứng thu nhiệt: Q < 0

Dấu của nhiệt động học khác dấu của nhiệt hoá học.

* Chú ý: Từ các biểu thức của nguyên lí I và quy ước trái dấu của nhiệt động học với nhiệt hoá học, ta có:

Qp = - qp = -∆H; Qv = - qv = - ∆U

Vậy: những phản ứng toả nhiệt ra môi trường xung quanh nghĩa là làm nóng môi trường xung quanh gọi là phản ứng toả nhiệt Trong trường hợp này hệ phản ứng mất nhiệt nên: ∆H < 0

Ví dụ: Các phản ứng đốt cháy

- Những phản ứng lấy nhiệt của môi trường xung quanh, nghĩa là làm lạnh môi trường xung quanh gọi là phản ứng thu nhiệt ∆H > 0

Ví dụ: Phản ứng nhiệt phân CaCO3

* Phương trình hoá học có kèm theo hiệu ứng nhiệt gọi là phương trình nhiệt hoá học Do hiệu ứng nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ nên để so sánh hiệu ứng nhiệt của các quá trình, người ta sử dụng đại lượng hiệu ứng nhiệt tiêu chuẩn ∆Ho, đó là hiệuứng nhiệt được xác định ở điều kiện chuẩn 25oC và 1atm

Trong phương trình nhiệt hoá học thường ghi cả trạng thái của các chất trong phản ứng

Ví dụ: Cth.chì + O2(k) = CO2 (k) ∆H0 = - 94,052 (kcal/mol)

2 Sinh nhiệt (nhiệt tạo thành) (∆H0s)

Sinh nhiệt hay nhiệt tạo thành của một hợp chất là hiệu ứng nhiệt của phản ứng tạothành một mol hợp chất đó từ các đơn chất ở điều kiện chuẩn

Ví dụ: H2(k) + 1/2O2 (k) = H2O (k) ∆H0s(H2O) (k) = -57,8 (kcal/mol)

* Chú ý: Sinh nhiệt của các đơn chất bền ở điều kiện chuẩn bằng 0

Ví dụ: Khi cho 1mol rượu metylic cháy ở 298K và ở thể tích cố định theo phản

ứng: 3 ( ) 2( ) 2( ) 2 ( )

3

2 2

CH OH  O CO  H O

giải phóng ra một lượng nhiệt là 726,55kJ a)Tính ∆H của phản ứng

b) Tính sinh nhiệt tiêu chuẩn của CH OH3 ( )l Biết sinh nhiệt tiêu chuẩn của H2O và

CO2 tương ứng bằng – 285,58kJ/mol và -393,51kJ/mol

c) Nhiệt bay hơi của CH OH3 ( )l là 34,89kJ/mol Tính sinh nhiệt chuẩn của CH OH3 ( )k

Bài giải:

a) ∆H = ∆U + ∆nRT = -726,55+ (1-3/2).298.8,314.10-3 = -727,79kJ/mol

3 2

3 Thiêu nhiệt (nhiệt đốt cháy) (∆Hoc)

Thiêu nhiệt của một chất là hiệu ứng nhiệt của phản ứng đốt cháy một mol chất đó bằng oxi vừa đủ để tạo thành oxit bền ở điều kiện chuẩn

Đối với các chất hữu cơ, thiêu nhiệt là hiệu ứng nhiệt của phản ứng đốt cháy hoàn toàn 1 mol chất đó thành CO2 và hơi nước (hay nước lỏng) và các sản phẩm tương ứng khác

Ví dụ: CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O ∆Ho

298 (CH4) = - 212,8 (kcal/mol)

* Chú ý: Đối với các nguyên tố, thiêu nhiệt của một nguyên tố chính là sinh nhiệt của oxit bền của nó

Ví dụ: C(th.chi) + O2(k) = CO2(k) ∆H0

298 = -94,052 (kcal/mol) ∆H0

298- Sinh nhiệt của CO2 = ∆H0

298 - Thiêu nhiệt của C

4 Nhiệt phân huỷ (∆H0 ph)

Nhiệt phân huỷ của một hợp chất là hiệu ứng nhiệt của phản ứng phân huỷ một mol hợp chất đó thành các đơn chất bền ở điều kiện chuẩn

5 Nhiệt chuyển pha

Quá trình chuyển pha là quá trình trong đó một chất chuyển từ trạng thái tập hợp này sang một trạng thái tập hợp khác

Các quá trình chuyển pha thường gặp là:

Sự nóng chảy, sự hóa rắn; sự bay hơi, sự ngưng tụ; sự thăng hoa; sự chuyển dạng thù hình

Các quá trình chuyển pha cũng thường kèm theo hiệu ứng nhiệt, gọi là nhiệt

Nhiệt phân li của một chất là năng lượng cần thiết để phân hủy 1 mol chất đó thànhcác nguyên tử ở thể khí.

Ví dụ 1: H2(k)  2H(k) ∆H = 435,9kJ/mol

O2(k)  2O2(k) ∆H = 489,5kJ/mol

Ví dụ 2: Tính nhiệt phân li của CH4 qua các đại lượng sau:

Sinh nhiệt chuẩn của CH4; Nhiệt phân li H2;Nhiệt thăng hoa của cacbon:

H

 =719,6 + 2.435,9 – (- 75,3) = 1666,7kJ/mol =1666,7 : 4 = 416,6 kJ/mol

7.Năng lượng mạng lưới tinh thể ion

Phần lớn các chất rắn có cấu tạo tinh thể Trong tinh thể có các phần tử cấu

trúc( nguyên tử, phân tử, ion) liên kết với nhau Độ mạnh của các liên kết này đượcđặc trưng bằng năng lượng mạng lưới tinh thể, kí hiệu Utt

Năng lượng mạng lưới tinh thể của một chất là lượng nhiệt cần thiết để chuyển một mol chất đó từ trạng thái tinh thể thành các phần tử cấu trúc ở thể khí

Ái lực với electron của một nguyên tố là hiệu ứng nhiệt của quá trình một mol nguyên tử của nguyên tố đó (ở thể khí) kết hợp với electron tự do để tạo thành một ion âm tương ứng (ở thể khí)

Ví dụ: Xác định năng lượng mạng lưới (Utt) của tinh thể NaCl

Sinh nhiệt của NaCl: H NaCl o 410,8kJ mol/

Nhiệt thăng hoa của Na: H th Na,  108,7kJ mol/

Nhiệt phân li của clo: H plCl2  244,3kJ mol/

Năng lượng ion hóa của Na: H ion Na,  502kJ mol/

Ái lực với electron của clo, H al Cl,  370,2kJ mol/

Giải: Năng lượng mạng lưới được thể hiện trên giản đồ gọi là

8 Nhiệt hiđrat hóa của các ion

Thực nghiệm cho thấy quá trình hòa tan cũng kèm theo hiệu ứng nhiệt, gọi là nhiệt hòa tan

Thực nghiệm cho thấy rằng, khi hòa tan các hợp chất ion, trong dung dịch tồn tạicác ion Như vậy trong quá trình hòa tan đã xảy ra sự phá vỡ mạng lưới tinh thểcủa chất tan Quá trình này đòi hỏi cung cấp một năng lượng khá lớn ví dụ NaCl là774,0kJ/mol

Tại sao quá trình phá vỡ mạng lưới tinh thể đòi hỏi cung cấp một lượng năng

lượng lớn như vậy mà nhiệt hòa tan rất bé?

Vì các ion không tồn tại trạng thái tự do mà tương tác với phân tử nước gọi là quá

trình hiđrat hóa và tạo thành các ion hiđrat hóa Hiệu ứng nhiệt của quá trình này

gọi là nhiệt hiđrat hóa của ion

-Quá trình hòa tan một chất trong nước là tổ hợp của 2 quá trình:

Quá trình phá vỡ mạng lưới tinh thể của chất tan để tạo thành các ion tự do gọi là quá trình vật lí, quá trình này thu nhiệt

-Quá trình hiđrat hóa các ion vừa được tạo thành, được gọi là quá trình hóa học, quá trình này phát nhiệt

Hiệu ứng nhiệt của quá trình hòa tan sẽ là tổng hiệu ứng nhiệt của 2 quá trình này

9 Định luật Hess

9.1 Định luật

Nhà bác học Nga G Hess (1802-1850) đã đưa ra được định luật Hess như sau:Hiệu ứng nhiệt của quá trình hoá học chỉ phụ thuộc vào bản chất và trạng thái của các chất đầu và các sản phẩm chứ không phụ thuộc vào cách thực hiện phản ứng

Ví dụ: A + B  E + F

(trạng thái đầu) A + B ∆H1 E + F (trạng thái cuối)

∆H1 ∆H3

-Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng hoá học bằng tổng thiêu nhiệt của các chất tham gia ( chất đầu) trừ tổng thiêu nhiệt của các sản phẩm, kèm theo hệ số trong phương trình phản ứng ∆Hpư = Σ∆Hc (cđ) - Σ∆Hc (sp)

- Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng bằng tổng năng lượng liên kết có trong phân tử các chất tham gia trừ tổng năng lượng liên kết có trong phân tử các sản phẩm (kèm theo hệ số trong phương trình phản ứng).

∆Hpư = Σ∆Hlk (cđ) - Σ∆Hlk (sp)

- Hiệu ứng nhiệt của một quá trình vòng bằng không

- Trong phản ứng thuận nghịch: nếu phản ứng thuận có hiệu ứng nhiệt là ∆H thì phản ứng nghịch có hiệu ứng nhiệt là - ∆H

9.3 Ứng dụng của định luật Hess

1 Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng theo ∆Hsn, ∆Htn, ∆Hlk và ngược lại

2 Tính hiệu ứng nhiệt của nhiều phản ứng không thể đo trực tiếp

3 Tính năng lượng của thức ăn đưa vào cơ thể

Ví dụ: Glucoza khi vào cơ thể, qua rất nhiều phản ứng nhưng sản phẩm cuối cùng

là CO2 và H2O, do đó lượng nhiệt do glucose cung cấp cho cơ thể bằng lượng nhiệt

do chất này toả ra khi đốt nó với O2 ở bên ngoài cơ thể, lượng này có thể xác định được do đó tính được năng lượng do glucose sinh ra

9.4 Định luật Lavoisier - Laplace

Nhiệt tạo thành và nhiệt phân huỷ của một hợp chất bằng nhau về giá trị và ngược dấu

9.5.Cách tính hiệu ứng nhiệt

Phương pháp tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học:

a) Phương pháp thực nghiệm

Trong phòng thí nghiệm người ta tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng một dụng

cụ gọi là nhiệt lượng kế

Nhiệt lượng kế được bố trí sao cho không có sự trao đổi nhiệt với môi trường xungquanh Nó gồm một thùng lớn đựng nước trong đó nhúng ngập một bom nhiệt lượng kế, là nơi thực hiện phản ứng hóa học trong thùng còn đặt một nhiệt kế để

đo sự thay đổi của nước và một que khấy để duy trì sự cân bằng nhiệt trong cả hệ