Xây dựng Bài tập Bồi dưỡng Học sinh giỏi Hóa học nhằm phát triển năng lực Tư Duy cho học sinh

Đây là sáng kiến kinh nghiệm đã được Sở Giáo dục và đào tạo đánh giá và xếp loại A cấp nghành và được Hội đồng khoa học tỉnh đánh giá xếp loại B cấp tỉnh. Là tài liệu rất bổ ích cho các thầy cô và các em học sinh ôn thi học sinh giỏi môn Hóa học THCS và THPT

Xây dựng Bài tập Bồi dưỡng Học sinh giỏi Hóa học nhằm phát triển năng lực

Tư Duy cho học sinh

PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ 1.Lí do chọn đề tài:

“Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo

” đã khẳng định nhiệm vụ của ngành giáo dục là nâng cao dân trí, phổ cập giáo dụcphổ thông cho toàn dân, song song nhiệm vụ đó cần phải bồi dưỡng nhân tài, pháthiện các học sinh có năng khiếu ở trường phổ thông và có kế hoạch đào tạo riêng

để họ thành những cán bộ khoa học kĩ thuật nồng cốt

“Bồi dưỡng nhân tài” nói chung và bồi dưỡng HSG Hóa học nói riêng là nhiệm vụtất yếu trong công cuộc đổi mới đất nước hiện nay Đặc biệt là bồi dưỡng học sinhgiỏi Hóa học nhằm phát triển năng lực học sinh theo định hướng đổi mới của Bộgiáo Dục và Đào

đáp số- một trạng thái hưng phấn - hứng thú nhận thức-một yếu tố tâm lí góp phần rấtquan trọng trong việc nâng cao tính hiệu quả của hoạt động thực tiễn của con người,điều này đặc biệt được chú trọng nhà trường của các nước phát triển.Trong khi tài liệubồi dưỡng HSG không có một hệ thống chính quy, kiến thức vừa nhiều vừa rộng,Các thầy cô giáo bồi dướng HSG phải tự xây dựng cho mình một phương phápriêng để giúp học sinh vừa giỏi, vừa phát triển được năng lực.

Nhằm mục đích này cùng với mong muốn xây dựng cho mình tư liệu dạy học,BDHSG và làm tài liệu tham khảo cho học sinh, tôi đã chọn và nghiên cứu đề tài

“Xây dựng Bài tập Bồi dưỡng Học sinh giỏi Hóa học nhằm phát triển năng lực Tư Duy cho học sinh ”.

2 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu :

- Tìm hiểu cơ sở lí luận của đề tài

- Bài tập nhằm phát hiện năng lực, năng khiếu và luyện kĩ năng hóa học

- Xây dựng Các bài tập Hóa Học Bồi dưỡng Học sinh giỏi nhằm phát triển năng lực

tư duy học sinh

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

- Đối tượng nghiên cứu : Luyện học sinh giỏi Hóa THPT tham dự kì thi học sinh

giỏi các cấp Tỉnh, Quốc gia…

-Phạm vi nghiên cứu:Học sinh thi HSG Cấp Tỉnh,Quốc gia Trường THPT Mai Anh Tuấn

4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận của lí thuyết

- Nghiên cứu tài liệu, sách giáo khoa, sách giáo viên, sách bài tập, sách tham khảo,các đề thi học sinh giỏi Hóa các cấp các năm

- Thực nghiệm

+Tham khảo ý kiến của các chuyên gia

+ Thực nghiệm sư phạm :Bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa THPT

+ Phương pháp thống kê toán học và xử lí kết quả thực nghiệm

5 Điểm mới của đề tài:

-Xây dựng bài tập bồi dưỡng HSG Hóa học THPT theo định hướng phát triển năng lực tư duy học sinh

2

-Được sự góp ý của các thầy cô giáo GS-TS Lâm Ngọc Thiềm, Tiến sĩ Vũ Anh Tuấn, PGS-TS Đặng Thị Oanh và nhiều thầy cô giáo khác cùng với thực nghiệm của bản thân rút ra.

-Là tư liệu bồi dướng HSG hóa học và tài liệu tham khảo cho giáo viên ,học sinh

Những phẩm chất của tư duy bao gồm:

Tính định hướng, bề rộng, độ sâu, tính linh hoạt, tính mềm dẻo, tính độc lập và tính

khái quát Để đạt được những phẩm chất tư duy trên, trong quá trình dạy học,

chúng ta cần chú ý rèn cho học sinh bằng cách nào ?

1.2 Rèn luyện các thao tác tư duy trong dạy học môn hoá học ở trường trung học phổ thông

Trong logic học, người ta thường biết có ba phương pháp hình thành những phán đoán mới: Quy nạp, suy diễn và loại suy.Ba phương pháp này có quan hệ chặt chẽ với những thao tác tư duy: phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng ,khái quát hoá

1.2.1 Phân tích :

"Là quá trình tách các bộ phận của sự vật hoặc hiện tượng tự nhiên của hiện thực vớicác dấu hiệu và thuộc tính của chúng theo một hướng xác định" Như vậy, từ một sốyếu tố, một vài bộ phận của sự vật hiện tượng tiến đến nhận thức trọn vẹn các sự vậthiện tượng Vì lẽ đó, môn khoa học nào trong trường phổ thông cũng thông qua phântích của cả giáo viên cũng như học sinh để bảo đảm truyền thụ và lĩnh hội

1.2.2 Tổng hợp :

"Là hoạt động nhận thức phản ánh của tư duy biểu hiện trong việc xác lập tính chấtthống nhất của các yếu tố trong một sự vật nguyên vẹn có thể có được trong việc xácđịnh phương hướng thống nhất và xác định các mối liên hệ, các mối quan hệ giữa các

yếu tố của sự vật nguyên vẹn đó, liên kết giữa chúng được một sự vật và hiện tượngnguyên vẹn mới" Phân tích và tổng hợp là hai quá trình có liên hệ biện chứng

1.2.3 So sánh :

"Là xác định sự giống nhau và khác nhau giữa các sự vật hiện tượng của hiệnthực" Trong hoạt động tư duy của học sinh thì so sánh giữ vai trò tích cực quan trọng

1.2.4 Khái quát hoá :

Khái quát hoá là hoạt động tư duy tách những thuộc tính chung và các mối liên

hệ chung, bản chất của sự vật và hiện tượng tạo nên nhận thức mới dưới hình thứckhái niệm, định luật, quy tắc

1.3 Những hình thức cơ bản của tư duy

Bao gồm: Khái niệm, Phán đoán, Suy lý

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

* Đánh giá khả năng nắm vững những cơ sở khoa học một cách tự giác, tự lực, tíchcực và sáng tạo của học sinh (nắm vững là hiểu, nhớ và vận dụng thành thạo)

* Đánh giá trình độ phát triển năng lực nhận thức và năng lực thực hành trên cơ sởcủa quá trình nắm vững hiểu biết

CÁC CHỈ SỐ NĂNG LỰC TƯ DUY

IQ (Intelligence Quotient) – Chỉ số thông minh

EQ (Emotional Quotient ) – Chỉ số xúc cảm

AQ (Adversity Quotient) Chỉ số vượt khó – Xoay chuyển trở ngại thành cơ hội

PQ (Passion Quotient) – Chỉ số say mê

SQ (Social Quotient) – Chỉ số thông minh xã hội - Social Intelligence

CQ (Creative Quotient) – Chỉ số thông minh sáng tạo – Creative Intelligenc

2 Bài tập hóa học

2.1 Khái niệm bài tập hoá học.

Theo từ điển tiếng việt, bài tập là yêu cầu của chương trình cho học sinh làm để vận dụngnhững điều đã học và cần giải quyết vấn đề bằng phương pháp khoa học Một số tài liệu

lý luận dạy học “thường dùng bài toán hoá học” để chỉ những bài tập định lượng-đó lànhững bài tập có tính toán-khi học sinh cần thực hiện những phép tính nhất định

2.2 Tác dụng của bài tập hoá học.

4

 Bài tập hoá học là một trong những phương tiện hiệu nghiệm cơ bản nhất dể dạy họcsinh vận dụng các kiến thức đã học vào thực tế cuộc sống, sản xuất và tập nghiên cứukhoa học, biến nhưng kiến thức đã thu được qua bài giảng thành kiến thức của chínhmình

 Đào sâu, mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động, phong phú chỉ có vậndụng kiến thức vào giải bài tập học sinh mới nắm vũng kiến thức một cách sâu sắc

 Là phương tiện để ôn tập, củng cố, hệ thống hoá kiến thức một cách tốt nhất

 Rèn luyện kỹ năng hoá học cho học sinh

 Phát triển năng lực nhận thức, rèn trí thông minh cho học sinh

 Được sử dụng như một phương tiện nghiên cứu tài liệu mới

 Phát huy tính tích cực, tự lực của học sinh và hình thành phương pháp học tập hợp lý

Là phương tiện để kiểm tra kiến thức, kỹ năng của học sinh một cách chính xác

 Tác dụng giáo dục đạo đức, rèn tính kiên nhẫn, chính xác khoa học và sáng tạo

2.3.Mối quan hệ giữa việc giải bài tập hoá học và phát triển tư duy của học sinh.

Phát triển tư duy hóa học cho học sinh cần hiểu trước hết là giúp học sinh thônghiểu kiến thức một cách sâu sắc, không máy móc, biết cách vận dụng để giải cácbài tập hóa học, giải thích các hiện tượng quan sát được trong thực hành.Qua đókiến thức các em nhận được sẽ trở nên vững chăc và sinh động Tư duy cáng pháttriển khả năng lính hội tri thức càng nhanh, vận dụng tri thức càng linh hoạt và hiệuquả càng cao.Tư duy hóa học của học sinh phát triển qua 5 dấu hiệu sau đây:

-Có khả năng tự lực chuyển tải tri thức và kĩ năng hóa học vào một tình huống mới.-Tái hiện nhanh chóng kiến thức và các mối quan hệ cần thiết để giải một bài toán hóa học.-Thiết lập nhanh chóng các mối quan hệ bản chất giữa các sự vật và hiện tượng hóa học.-Có khả năng phát hiện cái chung của các hiện tượng hóa hóa học khác nhau cúngnhư sự khác nhau giữa những hiện tượng tương tự

-Có năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào đời sống

Để có thể giải quyết tốt bài tập đòi hòi học sinh phải có định hướng tốt,biết phântích suy đoán,vận dụng các thao tác tư duy nhằm tìm cách áp dụng thích hợp,cuốicùng là là tổ chức thực hiện có hiệu quả phương án giải bài toán đó

3.Thực trạng việc bồi dưỡng HSG ở nước ta hiện nay:

-“Hiền tài là nguyên khí của Quốc gia” vì vậy công việc bồi dưỡng HSG nói

chung, bồi dưỡng HSG Hóa học THPT nói riêng đang được các cấp quan tâm vàcoi trọng, khuyến khích và tôn vinh những học sinh đạt thành tích xuất sắc trongcác kì thi HSG Tỉnh, Quốc gia ,quốc tế cũng như thủ khoa của các trường Đạihọc Đặc biệt phương pháp bồi dưỡng HSG theo định hướng phát triển năng lựchọc sinh đang được Đảng, nhà nước chú trọng đổi mới để tiếp cận với thế giới.-Trong thực tế ở các trường THPT không chuyên thì còn tồn tại nhiều bắt cặp như:+ Giáo viên chưa tiếp cận nhanh với yêu cầu của sự đổi mới

+Phương tiện dạy học chưa đáp ứng được yêu cầu của chương trình

+Tài liệu chính thống để bồi dưỡng HSG không có, kiến thức vừa sâu ,vừa rộng Trong khi điểm xuất phát của học sinh lại có hạn,không được như ở các trường chuyên.Mỗi giáo viên phải tự lần mò, tìm kiếm cho mình phương pháp bồi dưỡng riêng để mong mang lại kết quả tốt nhất Để đáp ứng yêu cầu trên đang là trăn trở của mỗi giáo viên

II.XÂY DỰNG BÀI TẬP HÓA HỌC BỒI DƯỠNG HSG NHẰM PHÁT

TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY.

1.Nguyên tắc xây dựng:

- Bài tập phải đảm bảo tính vừa sức ,từ cơ bản đến phát triển tư duy

- Từ đặc điểm riêng lẻ đến khái quát,lặp đi lặp lại những kiến thức khó và trừu tượng

- Đa dạng, đủ loại hình nhằm tăng thêm kiến thức và giúp học sinh cọ sát

- Cập nhật những thông tin mới

- Hệ thống bài tập phải đảm bảo tính chính xác,khoa học

2.Quy trình xây dựng hệ thống bài tập:

-Bước 1: Xác định mục đích của hệ thống bài tập

-Bước 2:Xác định nội dug hệ thống bài tập

-Bước 3:Xác định loại bài tập,kiểu bài tập

-Bước 4:Thu thập thông tin để soạn hệ thống bài tập

- Bước 5:Tiến hành xây dựng hệ thống bài tập

- Bước 6: Tham khảo ,trao đổi ý kiến với đồng nghiệp và các chuyên gia

- Bước 7:Thực nghiệm ,chỉnh sửa bổ sung

3.Xây dựng bài tập phát triển năng lực nhận thức, rèn luyện kỹ năng hóa học :

6

3.1 Bài tập rèn luyện năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề.

Ví dụ (Đề thi HSG 12 tỉnh Nghệ An 2009 -2010):

Cho 20,80 gam hỗn hợp Fe, FeS, FeS2, S tác dụng với dung dịch HNO3 đặc nóng dư

thu được V lít khí NO2 (là sản phẩm khử duy nhất, đo ở đktc) và dung dịch A Cho Atác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư thu được 91,30 gam kết tủa Tính V

HDG: Fe + 6HNO3→ Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

FeS + 12HNO3 → Fe(NO3)3 + 9NO2 + H2SO4 + 5H2O

FeS2 + 18HNO3 → Fe(NO3)3 + 15NO2 + 2H2SO4 + 7H2O

S + 6HNO3 →H2SO4 + 6NO2 + 2H2O

Dung dịch A: Fe(NO3)3 , H2SO4, HNO3 tác dụng với Ba(OH)2

2HNO3+ Ba(OH)2 →Ba(NO3)2 +2H2O

H2SO4+ Ba(OH)2 → BaSO4 ↓ + 2H2O

2Fe(NO3)3 + 3Ba(OH)2 → 3Ba(NO3)2 + 2Fe(OH)3↓

Gọi a,b,c,d lần lượt là số mol của Fe, FeS, FeS2, S

56a +88b +120c+32d = 20,8 => 233(b +2c + d) + 107(a + b + c) = 91,3

V = 22,4(3a + 9b + 15c + 6d) = ?? →  Bế tắc

* Phát hiện vấn đề : Do sản phẩm cuối cùng khi cho hỗn hợp tác dụng với HNO3

đặc nóng có Fe3+,SO42- nên có thể coi hỗn hợp ban đầu là Fe và S Gọi x, y là sốmol của Fe và S trong hỗn hợp

* Giải quyết vấn đề: Áp dụng bảo toàn (e) ta có:

Ta có hệ phương trình 56x + 32 y = 20,8 (1) 107x + 233y = 91,3 (2)

3x + 6y = a = 3.0,2 + 6.0,3 = 2,4 => V = 2,4.22,4 = 53,76 (lít).

3.2 Bài tập rèn luyện năng lực tư duy, trí thông minh.

VD (Vòng 2 Chuyên KHTN –HN 2012)

Chất rắn A tác dụng vừa đủ với 500 ml dung dịch HNO3 0,294M thu được 470,4 ml khí NO (đktc) (không chứa khí khác) và dung dịch X chỉ chứa một muối duy nhất.1.A có thể là chất nào trong số các chất cho sau đây:

Cu, Cu2O, Cu(OH)2, Fe, FeCO3, Fe2O3, NaOH, Fe(OH)2

2.Xác định A nếu khối lượng muối sinh ra trong dd X là 11,844 gam.

HDG: nNO = 0,021 (mol), nHNO3 = 0,147 (mol).

Vì A + HNO3 là phản ứng oxi hoá - khử nên loại: NaOH, Fe2O3, Cu(OH)2

Vì NO là khí duy nhất sinh ra nên loại FeCO3 →A chỉ có thể là một trong số cácchất sau: Cu, Cu2O, Fe, Fe(OH)2

Hướng suy luận 1: HS có thể xét lần lượt từng trường hợp ứng với phần 1 xemtrường hợp nào thoả mãn giả thiết rồi kết luận HS sẽ phải xét 4 trường hợp.Cách làm này dài và không hay

Hướng suy luận 2:Nhanh và thông minh hơn

A + HNO3 → M(NO3)n + NO  + H2O (M là kim loại trong A)bảo toàn khối lượng đối với N: nN(m) = nN(ax) – nN(NO) = 0,126 (mol)

suy ra nm =0,126/n x 11,844/(M+62) =>  M = 32n => n = 2; M = 64 (Cu)

Đến đây, nếu HS kết luận A là Cu hay Cu2O đều không thuyết phục Vì thực tế

mới chỉ biết A chứa Cu và chưa biết số oxh của Cu trong A là bao nhiêu Gọi +x

là số oxh của Cu trong

Cu+x → Cu+2 + (2 – x)e N+5+ 3e → N+2

A trong NaOH đặc có CaO thu được hiđrocacbon Z, đem đốt cháy Z cho số molnước lớn hơn số mol CO2

a Xác định kim loại M, tìm công thức cấu tạo của X

8

b Cho hỗn hợp M gồm 0,02 mol este X và 0,01 mol este Y (C4H6O2) tác dụng vừa

đủ với dung dịch KOH Sau phản ứng thu được dung dịch trong đó chứa 3,38 gammuối và 0,64 gam ancol B duy nhất Xác định công thức cấu tạo của Y

HDG: - Gọi công thức của este là RCOOR’ (1)

Suy luận: Đốt cháy Z cho số mol nước lớn hơn số mol CO2

=> Z là akan =>X có công thức: CnH2n+1COOR’

- Đốt cháy A : 2CnH2n+1COOM + (3n+1)O2 → (2n+1)CO2 + (2n+1)H2O + M2CO3 (2)Nếu dư MOH thì có thêm phản ứng : 2MOH + CO2 → M2CO3 + H2O (3)

2

) 1 2 ( n

- 0,04].44 + [0,1

2

) 1 2 ( n

+ 0,04].18 = 8,26

=> n = 1.Vậy CTCT của X là CH 3 COOCH 3

CH3COOCH3 + KOH → CH3COOK + CH3OH 0,02 0,02 0,02 0,02 mol

=> mancol B = 0,02 32 = 0,64 gam

mmuối tạo ra từ Y = 3,38 - mmuối tạo ra từ X = 3,38 – 1,96 = 1,42 gam (*)

meste Y + mKOH pứ với Y = 0,01.86 + 56.0,01 = 1,42 gam (**)

Từ (*) và (**) suy ra este Y khi tác dụng với KOH chỉ tạo ra một sản phẩm duy nhất hay Y là este vòng dạng : Công thức cấu tạo của Y là :

MnO2

3.4 Bài tập rèn luyện năng lực thực hành.

VD1.(Chọn HSG Quốc gia 2013)

Nêu hiện tượng và viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra trong các thí nghiệm sau:

a) Sục từ từ khí clo (đến dư) vào dung dịch NaBr.

b) Cho một ít bột MnO2 vào dung dịch H2O2.

c) Cho dung dịch SnCl2 vào dung dịch FeCl3, sau đó cho thêm K3[Fe(CN)6] d) Cho dung dịch KI vào dung dịch FeCl3.

HDG: a) Cho từ từ Cl2 vào dung dịch NaBr: Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2

Hiện tượng: dung dịch từ không màu chuyển thành màu vàng nâu

Khi Cl2 dư: 5Cl2 + Br2 + 6H2O → 10HCl + 2HBrO3

Hiện tượng: khi Cl2 dư, dung dịch mất màu vàng nâu

b) Cho một ít bột MnO2 vào dung dịch H2O2;

2H 2O2 → 2H 2O + O2

Hiện tượng khí O2 thoát ra mạnh

c) Cho dung dịch SnCl2 vào dung dịch FeCl3, sau đó cho thêm

K3[Fe (CN)6]: SnCl2 + 2FeCl3 → SnCl4 + 2FeCl2

FeCl2 + K3[Fe(CN)6] → KFe[Fe(CN)6]↓ xanh + 2KCl

Hiện tượng: có kết tủa màu xanh (xanh Tuabin)

d) Cho KI vào dung dịch FeCl3: 2FeCl3 + 2KI → 2FeCl2 + I2 + 2KCl

I2 + KI → KI3Hiện tượng: dung dịch có màu vàng nâu (màu của dung dịch KI3)

VD2 : (Chọn đội tuyển Vĩnh Phúc 2012)

Cho sơ đồ thí nghiệm điều chế và thu khí clo trong phòng thí nghiệm (Hình 1) từ

các chất ban đầu là MnO2 và dung dịch HCl đậm đặc

Hỏi: 1.Phễu (1), bình cầu (2) phải chứa những chất nào?

2.Trong sản phẩm khí thu được thường lẫn những tạp chấp nào (trừ không khí)?

3.Bình (3), (4) là các bình chứa các dung dịch để hấp thụ tạp chất, những chất chứa

trong các bình (3), (4) thường là những chất nào?

4.Nhúm bông (6) bịt trên miệng bình tam giác (5) thường được tẩm dung dịch gì? 5.Nếu hệ thống không được kín, một lượng nhỏ khí clo thoát ra và làm ô nhiễm

phòng thí nghiệm Chọn một hóa chất của phòng thí nghiệm để làm sạch khí clo?Viết phương trình phản ứng hóa học minh họa?

6.Trong thực tế, ta có thể thu hồi MnO2 từ vật liệu phế thải nào? Hãy trình bày cách

thu hồi MnO2 từ vật liệu phế thải đó?

HÌnh 2.6 Bài báo trên VnExpress Hình 2.7 Căn nhà nơi xảy ra thảm họa

Giữa buổi sáng ngày 14/2/2014, người dân xóm Xuân Nguyên (xã NguyênBình, huyện Tĩnh Gia, Thanh Hóa) bàng hoàng nghe nhiều tiếng kêu la thất thanh

từ phía căn nhà nhỏ của gia đình anh Lê Văn Hùng Khi bà con chạy đến nơi thìphát hiện nhiều xác chết nằm bất động trên giường và cả dưới nền đất Bên cạnh lànồi than sưởi ấm chỉ còn đám tro tàn Ba người được xác định đã tắt thở là bàNguyễn Thị Lự (51 tuổi) và hai đứa cháu nội Lê Văn Dũng (4 tuổi), Lê Văn Tâm (3tuổi) Hai vợ chồng anh Lê Văn Hùng (36 tuổi) và chị Nguyễn Thị Thái (26 tuổi,

mẹ đẻ các cháu Dũng, Tâm) toàn thân tím tái nhưng còn thoi thóp nên được ngườithân đưa tới bệnh viện cấp cứu

Căn nhà nơi xảy ra vụ việc thương tâm được xây theo kiểu nhà ống, có thiết kếnhiều cửa kính nhưng đêm qua đều được đóng kín vì thời tiết lạnh

Thạc sĩ Nguyễn Hồng Cường, Phó trưởng khoa Hồi sức tích cực (Bệnh viện Đakhoa tỉnh Thanh Hóa) cho biết, vợ chồng anh Hùng nhập viện trưa nay trong tìnhtrạng hôn mê sâu, rối loạn nhịp thở, suy hô hấp nặng, toàn thân tím tái

(Trích bài báo từ trang tin điện tử VnExpress:

http://vnexpress.net/tin-tuc/thoi-su/ba-ba-chau-chet-vi-suoi-am-2951523.html và

nguy-kich-2951719.html)

http://vnexpress.net/tin-tuc/thoi-su/mot-nan-nhan-vu-ngat-khi-vi-suoi-am-van-

-Hãy đọc đoạn thông tin trên và trả lời các câu hỏi sau:

12