Khóa luận tốt nghiệp_Áp dụng các phương pháp giải nhanh để giải bài toán hóa học phần phi kim trong chương trình hóa học Trung học phổ thông Nâng cao

MỤC LỤC 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lý do chọn đề tài Hóa học là một môn khoa học lý thuyết và thực nghiệm, do đó trong quá trình học tập đòi hỏi học sinh nắm vững lý thuyết để áp dụng vào bài tập. Việc giải bài tập hóa học sẽ giúp học sinh hoạt động tự lực để củng cố và trau dồi kiến thức, tạo điều kiện để phát triển tư duy, tính tích cực và sáng tạo cho học sinh. Do đó bài tập hóa học sẽ góp phần làm tăng niềm say mê, hứng thú học tập cho học sinh. Vì vậy, bài tập hóa học vừa là mục đích, vừa là nội dung và là một phương pháp dạy học hiệu quả. Trong chương trình phổ thông học sinh sẽ được làm quen với các nguyên tố phi kim sau khi học xong các lí thuyết chủ đạo. Do đó, các bài tập liên quan đến phi kim ở trong chương trình hóa học phổ thông rất đa dạng, phong phú và chiếm vị trí quan trọng vì nó sẽ là nền tảng để học sinh làm bài tập về kim loại được học sau này. Để giải tốt các bài tập đó đối với học sinh là một điều khó khăn, do khối lượng kiến thức quá nhiều mà thời lượng của tiết học lại quá ít nên giáo viên không thể giới thiệu đến học sinh được hết hệ thống bài tập của từng nội dung kiến thức do đó đòi hỏi các em phải nắm vững kiến thức và phương pháp giải bài tập cũng như tư duy học tập thích hợp để giải bài tập. Hiện nay đã có nhiều công trình nghiên cứu về phi kim trong chương trình hoá học phổ thông – Nâng cao nhưng rất ít tài liệu đi sâu vào phi kim một cách sâu sắc, kiến thức và phương pháp giải các bài tập liên quan đến phi kim chỉ ở dạng tổng quát như: Phương pháp giải các bài tập có liên quan đến nhóm halogen, nhóm oxi, Xuất phát từ những yêu cầu cấp thiết trên, nhằm giúp giáo viên nâng cao chất lượng dạy học và giúp học sinh có thể nắm vững kiến thức và giải tốt các bài tập về phi kim một cách chi tiết bằng phương pháp giải nhanh trong chương trình hóa học phổ thông – Nâng cao chúng tôi đã chọn đề tài nghiên cứu: “Áp dụng các phương pháp giải nhanh để giải bài toán hóa học phần phi kim trong chương trình hóa học Trung học phổ thông - Nâng cao”. 2. Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng hệ thống bài tập bằng phương pháp giải nhanh về phi kim để góp phần nâng cao chất lượng dạy và học môn hóa học cho học sinh phổ thông và học sinh ôn thi đại học. 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Hiện nay việc giải bài tập hóa học là vấn đề được giáo viên và học sinh đầu tư nghiên cứu kĩ lưỡng để phục vụ cho quá trình dạy và học môn hóa. Đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm xây dựng hệ thống các dạng bài tập bằng phương pháp giải nhanh giúp học sinh có cái nhìn tổng quát và mở rộng hơn về kĩ năng giải bài tập hóa học của mình, hoàn thành tốt các kì thi, kiểm tra. Một số cuốn sách có thể sử dụng đề phục vụ cho quá trình dạy và học của mình như cuốn “Phân loại và phương pháp giải nhanh bài tập hoá học 10” của tác giả ThS. Quách Văn Long – ThS. Hoàng Thị Thúy Hương; cuốn “Hỗ trợ kiến thức phương pháp chung giải nhanh bài tập hóa học 11” của Dương Hoàng Giang; Trong quá trình nghiên cứu, trên cơ sở tham khảo và tiếp thu có chọn lọc một số tài liệu chúng tôi đưa ra cơ sở lí thuyết cũng như áp dụng các phương pháp giả nhanh để giải bài toán hóa học phần phi kim dưới dạng trắc nghiệm trong chương trình hóa học phổ thông – Nâng cao. 1. Đối tượng nghiên cứu Các phương pháp giải nhanh các bài tập về phi kim trong chương trình hóa học phổ thông – Nâng cao. 2. Phạm vi nghiên cứu Giới hạn nội dung vấn đề nghiên cứu: Chương 5 “Nhóm halogen”, Chương 6 “Nhóm oxi” trong chương trình hóa học lớp 10 - Nâng cao; Chương 2 “Nhóm nitơ”, Chương 3 “Nhóm cacbon” trong chương trình hóa học lớp 11 - Nâng cao. 3 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Bài tập hoá học 1.1.1. Khái niệm về bài tập hóa học Bài tập hóa học là bài ra cho học sinh để vận dụng những kiến thức hóa học đã học nhằm giải quyết những dạng bài tập đó. Bài tập hóa học còn là một kênh thông tin truyền thụ kiến thức cho học sinh, con đường lĩnh hội đào sâu kiến thức cho học sinh. Đặc biệt bài tập hóa học là phương tiện tốt nhất để hệ thống hóa kiến thức và kích thích khả năng tư duy của học sinh. Theo các nhà lý luận dạy học của Liên Xô cũ cho rằng: “Bài tập hóa học là một dạng bài làm gồm những bài toán, những câu hỏi hay đồng thời cả bài toán và cả câu hỏi, mà trong khi hoàn thành chúng, học sinh nắm được một tri thức hay kỹ năng nhất định hoàn thiện chúng”. Nội dung của bài tập hóa học thông thường bao gồm những kiến thức chính yếu trong bài giảng. Nó có thể là những bài tập lý thuyết đơn giản, yêu cầu học sinh tái hiện các kiến thức đã học, cũng có thể là bài toán hóa học, đòi hỏi ở học sinh sự tư duy, sáng tạo. Giải bài tập hóa học cũng có nghĩa là học sinh đã tự củng cố và trau dồi kiến thức hóa học của mình. 1.1.2. Tác dụng của bài tập hóa học Bài tập hóa học là một trong những phương tiện hiệu nghiệm cơ bản nhất để dạy học sinh vận dụng các kiến thức đã học vào thực tế cuộc sống, sản xuất và nghiên cứu khoa học, biến những kiến thức đã tiếp thu được qua bài giảng thành những kiến thức của chính mình. Kiến thức sẽ nhớ lâu khi được vận dụng thường xuyên như M.A. Đanilôp nhận định: “Kiến thức sẽ được nắm vững thực sự, nếu học sinh có thể vận dụng thành thạo chúng vào việc hoàn thành những bài tập lí thuyết và thực hành”.  Tác dụng trí dục - Bài tập hóa học có tác dụng làm cho học sinh hiểu chính xác và biết vận dụng các khái niệm đã học. - Bài tập hóa học mở rộng sự hiểu biết một cách sinh động phong phú không làm nặng nề khối lượng kiến thức của học sinh. - Bài tập hóa học thúc đẩy thường xuyên rèn luyện các kĩ năng, kĩ xảo cần thiết về hóa học. 4 - Bài tập hóa học có tác dụng củng cố kiến thức cũ một cách thường xuyên và hệ thống hóa các kiến thức đã học. - Bài tập hóa học tạo điều kiện phát triển tư duy như: Phân tích, tổng hợp, so sánh, diễn dịch, quy nạp…  Tác dụng đức dục - Bài tập hóa học có tác dụng rèn luyện đức tính chính xác, kiên nhẫn, khoa học , tính trung thực, sáng tạo và lòng yêu thích bộ môn. - Với các bài tập có nội dung thực tiễn thì phải làm cho học sinh hứng thú đối với khoa học hóa học.  Tác dụng giáo dục kĩ thuật tổng hợp Những vấn đề thực tế, những số liệu kĩ thuật của sản xuất hóa học được thể hiện trong nội dung của bài tập hóa học, giúp học sinh hiểu kĩ hơn các nguyên tắc kĩ thuật tổng hợp, gắn kiến thức lí thuyết với thực tế sản xuất gây cho học sinh nhiều hứng thú và có tác dụng hướng nghiệp. 1.1.3. Phân loại về phương pháp giải nhanh bài toán hóa học ở THPT Phương pháp giải nhanh bài toán hóa học Phương pháp bảo toàn Bảo toàn khối lượng Bảo toàn nguyên tố Bảo toàn điện tích Bảo toàn electron Phương pháp tăng giảm khối lượng Phương pháp trung bình Phương pháp đường chéo 5 1.2. Bài tập trắc nghiệm khách quan 1.2.1. Khái niệm Trắc nghiệm khách quan là phương tiện nhằm hướng tới khách quan hóa việc đánh giá kết quả, kết quả thu được không còn phụ thuộc nhiều vào chủ quan người đánh giá. 1.2.2. Ưu điểm và nhược điểm của bài tập trắc nghiệm khách quan  Ưu điểm - Số lượng câu hỏi nhiều, bao quát được kiến thức của chương trình. Học sinh phải học kĩ tất cả nội dung kiến thức trong chương. - HS phải tự giác, chủ động, tích cực học tập. Điều này tránh được tình trạng học tủ, học lệch trong HS. - Hạn chế được tình trạng quay cóp và sử dụng tài liệu có tác dụng rèn luyện kỹ năng nhanh nhẹn, phát triển tư duy cho HS. - Người chấm ít tốn công và kết quả chấm là khách quan vì không bị ảnh hưởng tâm lý khi chấm.  Nhược điểm - Không cho phép kiểm tra khả năng sáng tạo, chủ động, khả năng tổng hợp kiến thức cũng như phương pháp tư duy, suy luận, giải thích, chứng minh của học sinh. - Không đảm bảo chức năng phát hiện lệch lạc của kiểm tra để từ đó có sự điều chỉnh việc dạy và việc học. - Khó đánh giá được khả năng quan sát, phán đoán tinh vi, khả năng giải quyết vấn đề khéo léo, khả năng tổ chức, sắp xếp, diễn đạt ý tưởng, khả năng suy luận, óc tư duy độc lập, sáng tạo và sự phát triển ngôn ngữ chuyên môn của HS. - Việc soạn câu hỏi là công việc thực sự khó khăn, nó yêu cầu người soạn phải có chuyên môn khá tốt, có nhiều kinh nghiệm và phải có thời gian. - Khó soạn được một bài trắc nghiệm khách quan hoàn hảo và tốn kém trong việc soạn thảo, in ấn đề kiểm tra và học sinh cũng mất nhiều thời gian đọc câu hỏi. 6 1.3. Xây dựng bài tập hóa học 1.3.1. Xu hướng xây dựng bài tập hóa học hiện nay Trong những năm gần đây Bộ Giáo dục và Đào tạo đã có những cải cách lớn trong toàn ngành giáo dục nói chung và đặc biệt là trong việc dạy và học ở trường phổ thông nói riêng; nhằm nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện về đức, trí, thể, mĩ. Đổi mới giáo dục, đặc biệt là nội dung, cơ cấu sách giáo khoa được thay đổi một cách hợp lý vừa đảm bảo được chuẩn kiến thức phổ thông, cơ bản, có hệ thống vừa tạo điều kiện để phát triển năng lực của mỗi học sinh, nâng cao năng lực tư duy, kỹ năng thực hành, tăng tính thực tiễn. Xây dựng thái độ học tập đúng đắn, phương pháp học tập chủ động, tích cực, sáng tạo; lòng ham học, ham hiểu biết, năng lực tự học, năng lực vận dụng kiến thức vào cuộc sống. Muốn vậy, trong quá trình dạy học các môn học nói chung và hóa học nói riêng cần xây dựng hệ thống bài tập một cách hợp lý và đáp ứng được các yêu cầu trên.  Đối với BTHH chúng ta cần xây dựng theo các xu hướng như sau: - Loại bỏ những bài tập có nội dung hóa học nghèo nàn nhưng lại cần đến những thuật toán phức tạp để giải (như hệ nhiều ẩn nhiều phương trình, bất phương trình, cấp số cộng, cấp số nhân, ) - Loại bỏ những bài tập có nội dung lắt léo, giả định rắc rối, phức tạp, xa rời hoặc phi thực tiễn hóa học. - Tăng cường sử dụng bài tập trắc nghiệm khách quan. - Xây dựng bài tập mới về bảo vệ môi trường và phòng chống ma túy. - Xây dựng bài tập mới để rèn luyện cho học sinh năng lực phát hiện vấn đề và giải quyết vấn đề, đặc biệt là các vấn đề liên quan đến thực tiễn trong tự nhiên và cuộc sống. - Đa dạng hóa các loại hình bài tập như bài tập bằng hình vẽ, bài tập vẽ đồ thị, sơ đồ, bài tập lắp dụng cụ thí nghiệm - Xây dựng và tăng cường sử dụng bài tập thực nghiệm định lượng. 1.3.2. Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập hóa học - HTBT phải góp phần thực hiện mục tiêu môn học. - HTBT phải đảm bảo tính chính xác, khoa học. - HTBT phải đảm bảo tính hệ thống, đa dạng. - HTBT giúp củng cố kiến thức cho học sinh. - HTBT phải phát huy tính tích cực, nhận thức, năng lực sáng tạo của học sinh. 1.3.3. Quy trình thiết kế hệ thống bài tập hóa học - Bước 1: Xác định mục đích của HTBT. - Bước 2: Xác định nội dung HTBT. 7 - Bước 3: Xác định loại bài tập, kiểu bài tập. - Bước 4: Thu thập thông tin để soạn bài tập. - Bước 5: Tiến hành soạn thảo bài tập. - Bước 6: Thực nghiệm, chỉnh sửa và bổ sung. 8 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHI KIM TRONG CHƯƠNG TRÌNH HÓA HỌC PHỔ THÔNG - NÂNG CAO 2.1. NHÓM HALOGEN 2.1.1. Đặc điểm Bảng 2.1. Một số đặc điểm của các halogen Nguyên tố Số hiệu nguyên tử Cấu hình electron lớp ngoài cùng Bán kính nguyên tử Bán kính ion X - (nm) Năng lượng liên kết X-X, (25 O c, 1atm) (kJ/mol) Độ âm điện Trạng thái tập hợp của đơn chất (20 O C) Màu sắc Nhiệt độ nóng chảy ( O C) Nhiệt độ sôi ( O C) F 9 2s 2 2p 5 0,064 0,136 159 3,9 8 khí lục nhạt -219,6 -188,1 Cl 17 3s 2 3p 5 0,099 0,181 243 3,1 6 khí vàng lục -101,0 -34,1 Br 35 4s 2 4p 5 0,114 0,196 192 2,96 lỏng nâu đỏ -7,3 59,2 I 53 5s 2 5p 5 0,133 0,220 151 2,66 rắn đen tím 113,6 185,5 - Sự biến đổi về tính chất vật lí: + Trạng thái: khí – lỏng – rắn. + Màu sắc: đậm dần + Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi: tăng dần. + Độ âm điện: giảm dần. - Sự biến đổi về tính chất hóa học: + Từ flo đến iot tính phi kim và khả năng oxi hóa giảm dần. + Hiđroxit của các nguyên tố từ flo đến iot có tính axit giảm và tính bazơ tăng dần, theo sự biến đổi tính chất của đơn chất. 2.1.2. Tính chất hóa học a. Tính oxi hóa  Tác dụng với kim loại: 9 - Flo oxi hóa được tất cả các kim loại kể cả vàng và platin. o 0 0 3 t 2 3 3F 2Fe 2FeF + + → - Clo oxi hóa hầu hết các kim loại. Phản ứng xảy ra với tốc độ nhanh, tỏa nhiều nhiệt. 0 0 1 1 2 2 Na Cl 2 Na Cl + − + → 0 0 3 1 2 2Fe 3Cl 2 FeCl + − + → - Brom oxi hóa nhiều kim loại, các phản ứng đều tỏa nhiệt. o 0 0 3 1 t 2 3 2Br 2Fe 2FeBr + − + → - Iot oxi hóa nhiều kim loại và chỉ xảy ra khi đun nóng hoặc có chất xúc tác. 2 0 0 3 1 :H O 2 3 2Al 3I 2AlI xuùc taùc + − + → o 0 0 2 1 t 2 2 Fe I FeI + − + →  Tác dụng với hiđro: - Ở nhiệt độ thường và trong bóng tối, clo oxi hóa chậm hiđro. Nếu tỉ lệ số mol 2 2 H : Cl 1:1 = thì hỗn hợp sẽ nổ mạnh: 0 0 1 1 2 2 H (k) Cl (k) 2HCl(k) + − + → , H 184,6kJ ∆ = − - Flo phản ứng với hiđro nổ mạnh ngay ở nhiệt độ thấp (-252 o C): 0 0 1 1 2 2 H (k) F (k) 2H F(k) + − + → , H 577, 2kJ ∆ = − - Brom có phản ứng khi đun nóng (không gây nổ): 0 0 1 1 2 2 H (k) Br (l) 2HBr (k) + − + → , H 71,98kJ ∆ = − - Iot chỉ oxi hóa được với hiđro ở nhiệt độ cao và có mặt chất xúc tác: 0 0 1 1 2 2 H (k) I (r) 2H I (k) + − → + ¬  , H 51,88kJ ∆ =  Tác dụng với muối của các halogen khác: 10 [...]... tính phi kim giảm dần, tính kim loại tăng dần Cacbon và slilic là các ngun tố phi kim, gemani vừa có tính kim loại vừa có tính phi kim, còn thiếc và chì là các kim loại - Trong chu kì, khả năng nhận electron của cacbon kém hơn nitơ và của silic kém hơn photpho, nên cacbon và silic là những phi kim yếu hơn nitơ và photpho  Hợp chất AH 4 - Hợp chất với hiđro có dạng giảm nhanh từ CH 4 đến PbH 4 - Các. .. −4 o t ,xt C + 2 H 2  C H 4 →  Tác dụng với kim loại - Ở nhiệt độ cao, cacbon phản ứng với một số kim loại tạo thành cacbua kim loại 0 0 +3 o −4 t 4 Al + 3C  Al3 C3 → - Ở nhiệt độ cao, silic tác dụng với các kim loại như Ca, Mg, Fe,… tạo thành hợp chất silixua kim loại 0 0 +2 o −4 t 2 Mg + Si  Mg 2 Si → b Tính khử  Tác dụng phi kim - Khi đốt cháy cacbon trong khơng khí, phản ứng tỏa nhiều nhiệt:... * Tính oxi hóa – khử: - Ngun tử các ngun tố nhóm nitơ thể hiện tính oxi hóa và tính khử - Khả năng oxi hóa giảm dần từ nitơ đến bimut, phù hợp với chiều giảm độ âm điện của ngun tử các ngun tố trong nhóm * Tính kim loại – phi kim: Đi từ nitơ đến bitmut, tính phi kim của các ngun tố giảm dần, đồng thời tính kim loại tăng dần  Hợp chất * Hợp chất với hiđro: - Tất cả các ngun tố nhóm nitơ đều tạo được... NO3  N 2 O + 2 H 2 O → ⇒ Sử dụng để điều chế các khí N2 và N2O trong phòng thí nghiệm  Muối nitrat - Tính chất vật lí:  Tất cả các muối nitrat đều tan trong nước và là chất điện li mạnh  Trong dung dịch, chúng phân li hồn tồn thành các ion − NO3  Ion khơng có màu, nên màu của một số muối nitrat đều do màu của cation kim loại trong muối tạo nên - Tính chất hóa học: Các muối nitrat dễ bị phân hủy... xt  Tác dụng với kim loại - Ở nhiệt độ thường, nitơ chỉ tác dụng với kim loại liti: 0 0 + 1 −3 6 Li + N 2 → 2 Li3 N Ở nhiệt độ cao, nitơ tác dụng với một số kim loại như Ca, Mg, Al,… 25 0 0 +2 o −3 t 3Mg + N 2  Mg 3 N 2 → - Photpho chỉ thể hiện rõ rệt tính oxi hóa khi tác dụng với một số kim loại hoạt động, tạo thành photphua kim loại 0 0 +2 o −3 t 2 P + 3Ca  Ca 3 P2 → b Tính khử  Tác dụng với... oxi hóa được ion Br − trong các muối florua nhưng oxi hóa dễ dàng ion trong dung dịch muối brommua và ion −1 0 −1 I− trong dung dịch muối iotua: 0 Cl 2 + 2 Na Br → 2 Na Cl + Br2 −1 0 −1 0 Cl 2 + 2 Na I → 2 Na Cl + I 2 ⇒ Tính oxi hóa của clo mạnh hơn brom và iot - Brom oxi hóa được ion I− trong dung dịch muối iotua: −1 0 −1 0 Br2 + 2 Na I  2 Na Br + I 2 →  Tác dụng với các chất khử: - Clo oxi hóa. .. nhất có dạng GeO PbO 2 SnO 2 , , - Các hiđroxit: Pb(OH) 2 như CH 4 SiH 4 , ,… Độ bền nhiệt của các hiđrua AO 2 như CO 2 và SiO2 là các oxit axit còn các oxit là các hợp chất lưỡng tính H 2CO3 (axit yếu), H 2SiO3 (axit rất yếu); Ge(OH) 2 , Sn(OH) 2 là các hợp chất lưỡng tính 2.4.2 Tính chất hóa học a Tính oxi hóa  Tác dụng với hiđro Cacbon phản ứng với hiđro ở nhiệt độ cao có chất xúc tác, tạo thành khí... tính bền, tính oxi hóa và tính axit đều kém hơn HClO  Một số hợp chất khác:  Hiđro clorua và axit clohiđric (HCl) : - Tính chất hóa học: * Khí hiđro clorua khơ:  Khơng làm quỳ tím hóa đỏ  Khơng tác dụng với CaCO3 để giải phóng khí CO2  Tác dụng khó khăn với kim loại * Axit clohiđric: Mang đầy đủ tính chất của một axit thơng thường  Làm đổ màu chất chỉ thị: quỳ tím hóa đỏ  Tác dụng với bazơ → muối... của kim loại nhóm IA, IIA (trừ Be) tan trong nước và tác dụng với các dung dịch axit HCl, H 2SO 4 lỗng sinh ra khí H 2S : Na 2S + 2 HCl → 2 NaCl + H 2S ↑ - Muối của kim loại nặng như PbS, CuS,… khơng tan trong nước, khơng tác dụng với các dung dịch HCl, H 2SO 4 lỗng 23 - Muối của những kim loại còn lại như tác dụng với dung dịch HCl, H 2SO 4 ZnS, FeS ,… khơng tan trong nước, nhưng lỗng sinh ra khí H... độ cao, cacbon lại khử được +4 0 CO 2 theo phản ứng: +2 o t C O 2 + C  2C O → Cacbon khơng tác dụng trực tiếp với clo, brom và iot - Silic tác dụng với flo ở nhiệt độ thường, còn khi đun nóng có thể tác dụng với các phi kim khác: 0 +4 − 1 0 Si + 2 F2 → Si F4 0 0 +4 − 2 o t Si + O 2  Si O2 →  Tác dụng với hợp chất - Ở nhiệt độ cao, cacbon có thể khử được nhiều oxit, phản ứng với nhiều chất oxi hóa . giải nhanh để giải bài toán hóa học phần phi kim trong chương trình hóa học Trung học phổ thông - Nâng cao . 2. Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng hệ thống bài tập bằng phương pháp giải nhanh về phi. phương pháp giả nhanh để giải bài toán hóa học phần phi kim dưới dạng trắc nghiệm trong chương trình hóa học phổ thông – Nâng cao. 1. Đối tượng nghiên cứu Các phương pháp giải nhanh các bài tập. và giải tốt các bài tập về phi kim một cách chi tiết bằng phương pháp giải nhanh trong chương trình hóa học phổ thông – Nâng cao chúng tôi đã chọn đề tài nghiên cứu: Áp dụng các phương pháp