Thiết kế mô phỏng thí nghiệm trong bộ môn hóa học vô cơ ứng dụng trong giảng dạy trường ĐHSP Hà Nội 2

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC - ĐẶNG THỊ NGỌC THIẾT KẾ MƠ PHỎNG THÍ NGHIỆM TRONG BỘ MƠN HĨA HỌC VƠ CƠ ỨNG DỤNG TRONG GIẢNG DẠY TRƢỜNG ĐHSP HÀ NỘI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun ngành: Hóa học vơ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học ThS HOÀNG QUANG BẮC HÀ NỘI - 2017 LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực khóa luận, tơi đƣợc giúp đỡ, động viên nhiều ngƣời, nguồn khích lệ lớn lao giúp tơi hồn thành khóa luận Trƣớc hết, tơi xin cảm ơn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ThS Hồng Quang Bắc - ngƣời tận tình hƣớng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành khóa luận Tơi xin gửi lời cảm ơn tới thầy giáo khoa Hóa học trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2, thầy cô tổ Hóa vơ cơ, tận tình giúp đỡ bảo suốt thời gian theo học tập khoa thời gian tơi làm khóa luận tốt nghiệp Mặc dù có nhiều cố gắng nhƣng khóa luận khơng tránh khỏi thiếu sót, tơi mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp thầy bạn để khóa luận hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 05 năm 2017 Sinh viên Đặng Thị Ngọc MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Giả thuyết khoa học CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1.1 Một số phần mềm mơ thí nghiệm hóa học 1.1.2 Một số tài liệu hướng dẫn thực hành hoá học 1.1.3 Một số cơng trình nghiên cứu phần mềm mơ thí nghiệm hóa học 1.2 Ứng dụng cơng nghệ thơng tin dạy học tích cực 1.3.Vai trị thí nghiệm dạy học 1.4 Kĩ thực hành hóa học CHƢƠNG 2: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM EDRAW MAX 11 2.1 Giới thiệu phần mềm Edraw Max 11 2.1.1 Giới thiệu chung 11 2.1.2 Phần mềm Edraw max thiết kế mô TNHH 11 2.1.3 Quy trình vẽ hình mơ thí nghiệm sử dụng phần mềm Edraw Max 12 2.2 Tổng quan học phần “Thực hành hóa học vơ cơ” trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 15 2.2.1 Giới thiệu học phần 15 2.2.2 Mục đích yêu cầu học phần “Thực hành hóa học vơ cơ” 15 2.2.3 Quy định SV học phần “Thực hành hóa vơ cơ” 15 2.2.4 Nội quy PTN 16 2.2.5 Các qui định an toàn PTN 16 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ 17 Bài 1: Hiđro – Oxi – Ozon – Nƣớc 17 Bài 2: Halogen hợp chất chúng 20 Bài 3: Lƣu huỳnh hợp chất chúng 24 Bài 4: Các nguyên tố nhóm VA 29 Bài 5: Cacbon - Silic 34 Bài 6: Kim loại kiềm hợp chất chúng 39 Bài 7: Kim loại kiềm thổ hợp chất chúng 42 Bài 8: Nhôm hợp chất nhôm 46 Bài 9: Các nguyên tố đồng, bạc, kẽm 49 Bài 10: Tính chất Crom – Mangan – Sắt hợp chất chúng 53 KẾT LUẬN 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BGD Bộ Giáo Dục CBHD Cán hƣớng dẫn CNTT Công nghệ thông tin DHHH Dạy học hóa học dd dung dịch ĐHSP Đại Học Sƣ Phạm NXB Nhà xuất PL Phụ lục PPDH Phƣơng pháp dạy học PTN Phịng thí nghiệm SV Sinh viên TC Tín THPT Trung học phổ thơng TNHH Thí nghiệm hóa học DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Điều chế khí hiđro cách cho kẽm tác dụng với axit PL1 Hình 1.2 Điều chế hiđro cách cho nhôm tác dụng với dung dịch kiềm .PL1 Hình 1.3 Điều chế hiđro cách cho natri tác dụng với H2O PL1 Hình 1.4 Tác dụng khí hiđro với oxi 18 Hình 1.5 Khử oxit kim loại hiđro PL1 Hình 1.6 Điều chế thu khí oxi 19 Hình 1.7 Tác dụng hiđro với dung dịch AgNO3 20 Hình 1.8 Tác dụng oxi với C, Fe PL2 Hình 2.1 Điều chế thu khí clo………………………………….… … 21 Hình 2.2 Điều chế brom cách cho NaBr 0,5M tác dụng với nƣớc clo…………………………………………………….…….… PL2 Hình 2.3 Điều chế iot cách cho KI tác dụng với nƣớc clo PL21 Hình 2.4 Tác dụng clo với kim loại………………… ………… … 22 Hình 2.5 Tác dụng clo với photpho…………………………….…… PL2 Hình 2.6 Tác dụng brom với kim loại .PL21 Hình 2.7 Tác dụng iot với kim loại………………………….……….PL2 Hình 2.8 Tác dụng iot với hồ tinh bột PL21 Hình 2.9 Điều chế hiđroclorua cách cho axit H2SO4 đặc tác dụng với NaCl…………………………………………………………… 23 Hình 2.10 Khả hồ tan khí HCl PL21 Hình 2.11 So sánh tính khử ion halogenua……………………… PL3 Hình 2.12 Điều chế tính chất nƣớc clo………………….………… 24 Hình 3.1 Quan sát tinh thể lƣu huỳnh tám mặt PL3 Hình 3.2 Q trình nóng chảy lƣu huỳnh PL3 Hình 3.3 Điều chế lƣu huỳnh dẻo lƣu huỳnh hình kim PL3 Hình 3.4 Tác dụng lƣu huỳnh với sắt PL3 Hình 3.5 Tác dụng lƣu huỳnh với axit nitric………………………… PL3 Hình 3.6 Tác dụng lƣu huỳnh với axit sunfuric đặc .PL4 Hình 3.7 Điều chế đốt khí hiđro sunfua……………………………… 25 Hình 3.8 Tác dụng hiđro sunfua với chất oxi hóa 26 Hình 3.9 Sự tạo thành sunfua kim loại .PL22 Hình 3.10 Điều chế khí sunfurơ…………………………………………… 27 Hình 3.11 Tác dụng dung dịch sunfua đioxit với chất oxi hố 28 Hình 3.12 Tính chất natri sunfit P22 Hình 3.13 Tính tan axit sunfuric đặc nƣớc PL4 Hình 3.14 Tác dụng axit sunfuric đặc với chất hữu PL4 Hình 3.15 Tác dụng axit sunfuric loãng với kim loại PL4 Hình 3.16 Tác dụng axit sunfuric đặc với kim loại 29 Hình 4.1 Điều chế nitơ từ amoni nitrit 30 Hình 4.2 Tính chất nitơ PL5 Hình 4.3 Điều chế khí amoniac khả hồ tan nƣớc amoniac 31 Hình 4.4 Tƣơng tác amoniac với đồng oxit PL5 Hình 4.5 Amoniac tác dụng với axit clohiđric PL5 Hình 4.6 Tính chất amoni clorua PL6 Hình 4.7 Điều chế tính chất nitơ oxit 32 Hình 4.8 Điều chế tính chất đinitơ oxit 33 Hình4.9 Tác dụng nitơ oxit với dung dịch sắt (II) sunfat 34 Hình 4.10 Tác dụng kali nitrit với axit sunfuric .PL6 Hình 4.11 Tác dụng kali nitrit với kali iotua PL6 Hình 4.12 Tác dụng kali nitrit với kali pemanganat PL22 Hình 4.13 Tác dụng kali nitrit với kali đicromat PL23 Hình 4.14 Tác dụng axit nitric với kẽm PL6 Hình 4.15 Nhiệt phân muối chì nitrat PL6 Hình 4.16 Than lƣu huỳnh cháy kali nitrat nóng chảy PL7 Hình 4.17 Photpho trắng cháy nƣớc PL7 Hình 4.18 Tác dụng photpho trắng với đồng nitrat bạc nitrat PL7 Hình 4.19 Điều chế axit photphoric .PL7 Hình 4.20 Tính chất muối caxi photphat .PL8 Hình 4.21 Tính tan khác muối photphat PL8 Hình 5.1 Khả hấp phụ chất màu dung dịch than hoạt tính 35 Hình 5.2 Khả hấp phụ ion dung dịch than hoạt tính PL8 Hình 5.3 Tác dụng cacbon với đồng oxit…………………………… 36 Hình 5.4 Tác dụng cacbon với axit sunfuric đặc……………………… 37 Hình 5.5 Tác dụng cacbon với axit nitric đặc……………………… PL9 Hình 5.6 Điều chế khí cacbon đioxit……………………………………… 38 Hình 5.7 Tính khơng trì cháy trì sống khí CO2… PL9 Hình 5.8 Tính axit cacbon đioxit…………………………………… PL9 Hình 5.9 Tác dụng CO2 với dung dịch kiềm 39 Hình 6.1 Tác dụng kim loại kiềm với nƣớc PL9 Hình 6.2 Tác dụng natri với oxi 40 Hình 6.3 Ánh kim kim loại kiềm PL9 Hình 6.4 Tính dễ nóng chảy kim loại kiềm PL10 Hình 6.5 Tác dụng natri với axit PL10 Hình 6.6 Màu lửa kim loại kiềm PL10 Hình 6.7 Phản ứng trung hoà axit với kiềm 41 Hình 6.8 Tác dụng natri peoxit với nƣớc PL10 Hình 6.9 Tác dụng natri peoxit với KMnO4 PL10 Hình 6.10 Tính chất muối cacbonat 42 Hình 6.11 Tác dụng natri peoxit với nhơm bột PL11 Hình 6.12 Tác dụng natri peoxit với giấy lọc PL11 Hình 7.1 Tác dụng magie với nƣớc PL11 Hình 7.2 Tác dụng magie với axit PL11 Hình7.3 Khả tan magie dung dịch muối amoni… …… PL12 Hình 7.4 Tác dụng magie với oxi…………………………….…… PL12 Hình 7.5 Tác dụng canxi với nƣớc………………………….……… PL12 Hình 7.6 Làm mềm nƣớc cứng………………………………………… … 43 Hình 7.7 Điều chế tính chất Mg(OH)2…………………….…… PL12 Hình 7.8 Điều chế muối kép magie amoni photphat………………….… PL13 Hình 7.9 Điều chế tính chất Ca(OH)2 ……………………… …… 44 Hình 7.10 Độ tan hiđroxit kim loại kiềm thổ……….………… … 45 Hình 7.11 Các muối sunfat kim loại kiềm thổ………………… … PL13 Hình 7.12 Các muối cacbonat kim loại kiềm thổ 46 Hình 7.13 Muối cromat kim loại kiềm thổ………………………… PL13 Hình 7.14 Màu lửa kim loại kiềm thổ…………………… … PL14 Hình 7.15 Tính chất dung dịch BaCl2……………………………… PL14 Hình 8.1 Tác dụng nhơm với dung dịch axit…………… …… PL14 Hình 8.2 Sự thụ động hóa nhơm…………………………… …… PL15 Hình 8.3 Tác dụng nhôm với dung dịch kiềm PL15 Hình 8.4 Tác dụng nhơm với lƣu huỳnh tính chất sản phẩm 47 Hình 8.5 Điều chế tính chất lƣỡng tính nhơm hiđroxit 48 Hình 8.6 Tác dụng nhôm với iot 49 Hình 8.7 Al(OH)3 hấp phụ alazarin…………………………………… PL15 Hình 9.1 Tính chất đồng kim loại…………………………… …… PL16 Hình 9.2 Điều chế CuCl……………………………………….…….… PL16 Hình9.3 Tính chất CuCl……………………………….…………… PL23 Hình 9.4 Tính oxi hóa đồng (II)…………………… …….……… PL23 Hình 9.5 Điều chế tính chất Cu(OH)2 50 Hình 9.6 Điều chế bạc kim loại………………………………………… PL17 đũa thủy tinh hơ nóng nước nước nước hh Na2O2 + Al hh Na2O2 + Al Na2O2 Na2O2 giấy lọc lưới amiăng lưới amiăng Hình 6.11 Tác dụng natri peoxit với nhơm bột Hình 6.12 Tác dụng natri peoxit với giấy lọc Mg cháy dd phenolphtalein             cốc nước         dd sau phản ứng Hình 7.1 Tác dụng magie với nƣớc (1) (2)    (3)    Mg dd HCl 1N    Mg Mg dd CH3COOH 1N dd H2SO4 1N Hình 7.2 Tác dụng magie với axit 11 tẩm NaOH (4)    Mg dd HNO3 1N dây Mg dd phenolphtalein nước magie cháy       dd sau phản ứng Hình 7.4 Tác dụng magie với oxi dd NH4Cl    dd phenolphtalein Mg mẩu Ca    Hình 7.3 Khả tan magie dung dịch muối amoni       dd NaOH      dd HCl dd NH4Cl (2)         nước xuất kết tủa dd sau phản ứng Hình 7.5 Tác dụng canxi với nƣớc (1) dd MgCl2  nước khuấy chia dd vào ống nghiệm dd NaOH (3)     Hình 7.7 Điều chế tính chất Mg(OH)2 12 dd phenolphtalein (4)     dd bão hòa NH4Cl gạn tinh thể kết tủa tan hết   dd MgCl2 dd HCl dd Na3PO4 dd NH3     Hình 7.8 Điều chế muối kép magie amoni photphat (1) (2) dd H2SO4 đặc dd Na2SO4 dd Na2SO4 gạn kết tủa dd H2SO4 đặc gạn kết tủa     dd BaCl2 dd CaCl2 (3) (4) dd Na2SO4 dd Na2SO4 dd H2SO4 đặc dd H2SO4 đặc gạn kết tủa       dd SrCl2 dd MgCl2 Hình 7.11 Các muối sunfat kim loại kiềm thổ dd K2Cr2O7 (1) (2) dd HCl gạn kết tủa dd CH3COOH chia   dd CaCl2 0,5N kết tủa kết tủa Hình 7.13 Muối cromat kim loại kiềm thổ 13 dây platin làm nhúng vào dd BaCl2 bh          dây platin làm nhúng vào dd SrCl2 bh dây platin làm nhúng vào dd CaCl2 bh Hình 7.14 Màu lửa kim loại kiềm thổ (1) (2) dd BaCl2 (3) dd BaCl2 dd BaCl2   dd Na2CO3 dd K2CrO4   dd H2SO4 Hình 7.15 Tính chất dung dịch BaCl2 tẩm xút (1) (3) (2)    Al dd HCl loãng                Al    dd H2SO4 loãng (4)    Al dd HNO3 loãng    (6) (5)       Al dd HCl đặc          Al dd H2SO4 đặc          Al dd HNO3 đặc Hình 8.1 Tác dụng nhơm với dung dịch axit 14    rửa nước cất    Al dd HCl đặc rửa lại nước cất    dd HNO3 đặc    dd HCl đặc Hình 8.2 Sự thụ động hóa nhơm que đóm cháy    dd NaOH Al Hình 8.3 Tác dụng nhơm với dung dịch kiềm dd alazarin dd NH3        dd Al2(SO4)3     dd kết tủa Hình 8.7 Nhơm hiđroxit hấp phụ alazarin 15 (I) (1)           (6)   Cu dd HNO3 đặc   (1)    Cu dd AgNO3 Cu   (4) đinh sắt dd FeCl3 dd HgCl2      dd H2SO4 đặc   Cu Cu Cu tẩm xút   Cu (3) (2)       dd H2SO4 loãng    dd HNO3 loãng   (5)        Cu dd HCl đặc tẩm xút (4) (II)   Cu dd HCl lỗng bơng tẩm xút (3) (2) dd CuSO4 Hình 9.1 Tính chất đồng kim loại    nước cất tt CuCl2 dd HCl đặc   Cu vụn       Hình 9.2 Điều chế CuCl 16 gạn dd dd sau gạn       nước lạnh           dd NH3 kết tủa tan        dd AgNO3 10% dd glucose 5% cốc nước nóng    Hình 9.6 Điều chế bạc kim loại (b) (1) (2) dd bão hòa NH4Cl dd NH3 25% CO2 (a) dd NaOH 5% bột kẽm lọc dd bột kẽm    bột kẽm dd sau lọc Hình 9.9 Tác dụng kẽm với dung dịch kiềm (1) dd NaOH (3) (2) dd NaOH dd NH3 dd HCl gạn kết tủa chia kết tủa thành phần      Zn(OH)2 Zn(OH)2 dd ZnCl2 Hình 9.10 Điều chế tính chất kẽm hiđroxit 17 Zn(OH)2 (2) (1)   (3)   dd HCl ZnO dd NaOH ZnO   dd NH3 ZnO Hình 9.11 Tính chất kẽm oxit (2) (1) dd NaOH dd NaOH   dd HCl 2N Cr      dd H2SO4 2N Cr    Hình 10.1 Tác dụng Crom với dung dịch axit loãng dd benzen dd HCl đặc    dd CrCl3   Zn    Hình 10.2 Điều chế dung dịch CrCl2 18 dd NH3 (3) (2) (1) dd NH3 dd NaOH chia kết tủa thành phần       dd Cr2(SO4)3 Cr(OH)3   Cr(OH)3 dd HCl   Cr(OH)3 Hình 10.4 Điều chế tính chất dung dịch Cr(OH)3 hỗn hợp sau trộn đũa thủy tinh ete etylic dd K2CrO4 khuấy  dd H2SO4 loãng      dd H2O2 lỗng    Hình 10.9 Hợp chất peoxit crom (2) (1) dd HNO3 dd MnSO4  PbO2           Hình 10.11 Tính khử Mn(II) 19 dd NaOH  dd MnSO4  dd H2O2 que đóm cịn tàn đỏ nước cất tt KMnO4     Hình 10.13 Nhiệt phân muối KMnO4 (2) (1)      dd HCl Fe dd NaOH    lọc dd        dd H2SO4 loãng Fe dd NaOH lọc dd       tẩm xút (3) (4)      dd H2SO4 đặc Fe dd NaOH     lọc dd         dd HNO3 đặc Fe dd NaOH lọc dd       Hình 10.14 Tác dụng sắt với axit (2) (1) lấy đinh sắt    đinh sắt nước   dd H2SO4 10% đinh sắt dd K2Cr2O7 Hình 10.15 Tính thụ động sắt 20   dd H2SO4 10% dd hồ tinh bột dd nước clo dd benzen   dd KI 0,5M Hình 2.3 Điều chế iot cách cho KI tác dụng với nƣớc clo (1) (2) dd brom dd brom Al         Cu nước nóng        nước nóng Hình 2.6 Tác dụng brom với kim loại (1) dd hồ tinh bột (2) dd hồ tinh bột dd KI dd iot     nước nước   Hình 2.8 Tác dụng iot với hồ tinh bột khí HCl     dd nước + NaOH + phenolphtalein Hình 2.10 Khả hịa tan khí HCl 21 nước clo (3) (1) (2) dd (NH4)2S dd (NH4)2S dd (NH4)2S dd HCl 3% gạn kết tủa dd HCl 3% gạn kết tủa  dd HCl 3%      dd CdSO4 dd MnCl2 dd ZnSO4 gạn kết tủa (4) (5) dd (NH4)2S dd (NH4)2S dd HCl 3% gạn kết tủa gạn kết tủa dd HCl 3%   dd Pb(NO3)2 dd SnCl2 Hình 3.9 Sự tạo thành sunfua kim loại (2) tt Na2SO3 (1) dd H2SO4 dd KMnO4          tt Na2SO3 Hình 3.12 Tính chất Na2SO3 dd H2SO4 dd KNO2 dd KMnO4 Hình 4.12.Tác dụng kali nitrit với KMnO4 22 dd KI dd KNO2 dd H2SO4 98% dd CuSO4 dd K2Cr2O7 Hình 4.13 Tác dụng kali nitrit với K2Cr2O7 Hình 9.4 Tính oxi hóa đồng (II) (II) (I) (1) (2) nước dd HCl đặc  muối CuCl dd NH3 đặc   muối CuCl dd NaCl bão hòa muối CuCl Hình 9.3 Tính chất CuCl (2) (1) dd CrCl2 dd CrCl2 tt CH3COONa Hình 10.3 Tính chất CrCl2 23 (1) (2) (I) (3) (II) (4) dd H2SO4 dd NaOH dd Ba(OH)2 dd K2CrO4 dd K2Cr2O7 dd K2CrO4 dd K2Cr2O7 dd K2Cr2O7 Hình 10.6 Cân dung dịch cromat (3) (2) (1) dd Ba(NO3)2 dd Pb(NO3)2 dd K2CrO4 dd K2CrO4 dd AgNO3 dd K2CrO4 Hình 10.8 Muối tan cromic (I) (1) (2) (3) dd CH3COOH dd HCl dd chuyển màu   dd KMnO4 (II) dd KMnO4 dd KMnO4 (2) (1) dd clo dd KMnO4 tt K2SO3 dd KMnO4 Hình 10.12 Tính oxi hóa KMnO4 24 NaOH rắn (III) (I) dd H2SO4 dd muối Mohr dd K3[Fe(CN)6]    dd KMnO4 (II) (1) (2) dd kali tioxianat    dd muối Mohr dd AgNO3    dd muối Mohr dd muối Mohr    dd kali tioxianat rót dd sang ống nghiệm khác       Hình 10.16 Tính chất muối sắt (II) (I) (3) (2) (1) dd NaOH dd NaOH dd NaOH dd nước brom H2O2 dd CoCl2 dd CoCl2 (II) dd CoCl2   (1) dd NaOH dd nước brom (2) dd NaOH gạn kết tủa sau 10 phút dd NiCl2 dd NiCl2 Hình 10.17.Điều chế tính chất Co(II) Ni(II) hiđroxit 25 dd nước brom ... phịng thí nghiệm 16 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ Dƣới kết nghiên cứu ? ?Thiết kế mơ thí nghiệm mơn hóa học vơ ứng dụng giảng dạy trƣờng ĐHSP Hà Nội 2? ?? Các thực hành môn hóa học vơ bao gồm 10 bài, đƣợc chia thành... lực học, quản lí phản ứng hóa học nhƣ thiết lập thành phần cần thiết phản ứng hóa học Corcodile Chemistry: Phịng thí nghiệm hóa học ảo Mơ thí nghiệm hóa học PC bạn, nơi bạn thực thí nghiệm hóa học. .. 14 2. 2 Tổng quan học phần “Thực hành hóa học vô cơ? ?? trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2. 2.1 Giới thiệu học phần Thông tin học phần: Thực hành hóa học vơ  Loại học phần: Bắt buộc  Số tín chỉ: 02