biện pháp phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học

MỘT SỐ BIỆN PHÁP PHÁT HIỆN VÀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HĨA HỌC Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THƠNG Một số biện pháp phát học sinh giỏi hóa học 1.1 Cơ sở đề xuất Dấu hiệu phát học sinh giỏi hóa học: - Ngơn ngữ hóa học phát triển cao so với trẻ lứa tuổi : thích phát biểu đóng góp xây dưng - Đọc nhiều có khả đọc sách không dành cho lứa tuổi - Luôn tự muốn giải công việc riêng dễ dàng đạt tới kết cao - Khơng lòng với kết nhịp điệu làm việc, muốn đạt tới hoàn hảo - Quan tâm nhiều tới vấn đề hóa học - Có xu hướng tìm bạn lực , thường tuổi - Tinh thần trách nhiệm cao, trung thực Tổ chức phát học sinh giỏi thông qua - Hồ sơ cá nhân học sinh(học bạ) - Biểu học sinh thông qua hoạt động giáo dục khóa ngoại khóa 1.2 Một số biện pháp Biện pháp 1: Sử dụng tập phân hóa dạy học hóa học để kiểm tra đánh giá trinh độ lực học sinh qua kiểm tra a) Nội dung Xây dựng sử dụng tập có nhiều câu hỏi phân hóa theo mức độ nhận thức biết, hiểu, vận dụng, sáng tạo b) Cách thực - Tuyển chọn xây dựng số tập có câu hỏi chứa mức độ trọng mức độ vận dụng sáng tạo - Sử dụng tập dạy học kiểm tra định kì, chọn sàng lọc đội tuyển - Phân tích đánh giá kiểm tra em để phân loại tuyển chọn em thường xuyên trả lời câu hỏi mức độ vận dụng sáng tạo vào đội tuyển c) Các ví dụ Ví dụ 1: Cho cân hóa học: CO32- + H 2O ‡ˆ ˆ† ˆˆ HCO + OH 1, Cân chuyển dịch theo chiều thêm hỗn hợp cân dung dịch NaOH dung dịch HCl 2, Đun nóng dung dịch cân chuyển dịch theo chiều nào? Na CO3 3, Tại cho quỳ tím vào dung dịch quỳ tím chuyển sang màu xanh? Phân tích tập: 1, Mức độ hiểu : Dựa vào chuyển dịch cân học sinh hiểu thêm NaOH vào cân OH - chuyển dịch theo chiều nghịch tăng nồng độ Khi thêm HCl vào hỗn hợp cân cân chuyển dịch theo chiều thuận xảy phản ứng H + + OH -  → H 2O làm giảm nồng độ OH − Na CO3 2, Mức độ vận dụng: Học sinh phân tích cho quỳ tím vào dung dịch OH quỳ − tím chuyển màu xanh dung dịch có cân hóa học trên, ion tạo môi trường bazo 3, Vận dụng cao: học sinh suy luận đun nóng dung dịch có phản ứng o t 2HCO3-  → CO 32- + CO + H 2O làm giảm nồng độ HCO3- nên cân chuyển dịch theo chiều thuận Ví dụ 2: X,Y,Z,R,A,B theo thứ tự nguyên tố liên tiếp có tổng số điện tích hạt nhân 90( X có số diện tích hạt nhân nhỏ ) a, Xác định số điện tích hạt nhân X,Y,Z,R,A,B Gọi tên nguyên tố X 2- , Y - , R , A + , B2+ b, Viết cấu hình electron X 2- , Y - , R , A + , B2+ c, So sánh bán kính 2- X ,Y d, Trong phản ứng oxi hóa khử - thể tính chất gì? Vì sao? Cho dung dịch có chứa đồng thời ion tác dụng với dung dịch trình ion thu gọn có phản ứng xảy A2X K 2Cr2O /H 2SO Viết phương e, Cho dung dịch vào dung dịch phèn chua thấy có kết tủa xuất có khí Giải thích viết phương trình phản ứng Phân tích tập 1, Mức độ biết : học sinh xác định điện tích hạt nhân nguyên tố cho biết ngun tố Từ viết cấu hình electron ion Gọi Z số điện tích hạt nhân X Gọi Z+1 số điện tích hạt nhân Y Gọi Z+2 số điện tích hạt nhân R Gọi Z+3 số điện tích hạt nhân A Gọi Z+4 số điện tích hạt nhân B Z+Z+1+Z+2+Z+3+Z+4=90 Suy Z=16 Vậy số điện tích hạt nhân X,Y,R,A,B 16, 17, 18,19,20 X lưu huỳnh (S), Y Clo(Cl), R Argon(Ar), A Kali(K), B Canxi (Ca) Phương trình electron: S + 2e → S − Cl + 1e → Cl − K − 1e → K + Ca − 2e → Ca 2+ R S 2− > R Cl − > R Ar > R K + > R Ca2+ 2, Mức độ hiểu : học sinh giải thích ion 2 6 có cấu hình electron nhau( cấu hình Ar 1s 2s 2p 3s 3p ), điện tích hạt nhân nhỏ bán kính lớn 3, Mức độ vận dụng: học sinh phân tích thơng tin câu hỏi dễ dàng vận dụng giải toán Trong phản ứng oxi hóa khử S2-, Cl- ln thể tính khử ion có số oxi hóa thấp 3S2- +Cr2O72- +14H + → 3S+2Cr 3+ +7H 2O 6Cl− + Cr2O 72- +14H + → 3Cl + 2Cr 3+ +7H 2O Dung dịch phèn chua chứa ion K+, Al3+, ứng SO 2-4 nên cho dd K2S vào xảy phản 2Al+ +3S2- → Al 2S3 Al 2S3 muối axit yếu – bazo yếu nên bị thủy phân tạo kết tủa Al(OH) khí H2 S Al2S3 + 6H 2O ƒ Al(OH)3 ↓ +3H 2S ↑ 54,6°C Ví dụ : Một oxit nito (X) có 69,57% oxi khối lượng , 2,4 atm lit X có khối lượng 5,06g a, Viết cơng thức cấu tạo X b, Viết loại phản ứng tạo X c, Hãy viết phương trình phản ứng thể tính axit tính oxi hóa – khử X Phân tích tập : 1, Mức độ biết hiểu : Học sinh áp dụng biểu thức PV=nRT để tính số mol khí X, sau từ thành phần phần trăm oxi khối lượng tìm cơng thức phân tử X NO Công thức electron xx x x xx O N x x O xx xx O=N→O Công thức phân tử 2, Mức độ vận dụng : Viết loại phản ứng tạo X: o t 2HNO3  → 4NO +O +2H O Cu+4HNO3 → Cu(NO3 ) +2NO +2H 2O C+4HNO3 → CO +4NO +2H 2O o t 2AgNO3  → 2Ag+2NO +O 2NO+O → 2NO2 3, Mức độ vận dụng cao: NO2 thể tính axit 2NO +H 2O → HNO3 +HNO 2NO +2KOH → KNO3 +KNO +H O NO2 thể tính oxi hóa – khử: 2NO +O3 → N 2O5 +O NO +SO2 → SO3 +NO Biện pháp 2: Sử dụng tập có nhiều cách giải, phát HSG qua cách giải thông minh, sáng tạo a) Nội dung: Xây dựng sử dụng tập có nhiều cách giải , phát học sinh qua cách giải thông minh , sáng tạo b) Cách thực hiện: - Tuyển chọn xây dựng số tập có nhiều hướng giải, nhiều hướng giải, để áp dụng dạy học kiểm tra định kì, sàng lọc chọn lọc đội tuyển - Phân tích đánh giá kiểm tra em để phân loại tuyển chọn em thường có cách giải thơng minh sáng tạo vào đội tuyển c) Các ví dụ Ví dụ 1: Để mg Fe ngồi khơng khí , sau thời gian biến thành hỗn hợp M có khối lượng 12g gồm Fe, FeO, Fe 2O3, Fe3O4 Hòa tan hồn tồn M vào dung dịch H2SO4 đặc nóng thu 3,36 lit SO (đktc) sản phẩm khử Hãy xác định m? Pp bảo toàn e: Lúc đầu Fe nhường e cho oxi tạo thành oxit sắt Khi cho hỗn hợp B vào dung dịch H2SO4 sắt oxit sắt (trừ Fe 2O3) nhường e để thành số oxi hóa +3 Do số mol e sắt nhường tổng số mol e oxi nhận số mol e H 2SO4 nhận Vậy ta có phương trình : m.3 12-m 3.36 = ×4+ ×2 → m=10,08 56 32 22.4 Pp đại số: Đặt x.y.z.t số mol Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 hỗn hợp M Ta lập hệ phương trình đại số: Theo khối lượng hỗn hợp M: 56x+72y+232z+160t=12 (1) Theo số mol fe: x+y+3z+2t= m (2) 56 Theo số mol nguyên tử oxi : y+4z+3t= 12-m (3) 16 Theo số mol SO2 : 3x y z + + =0.15(4) 2 Chia (1) cho : 7x+9y+29z+20t = 1.5 (5) Nhân (4) với (2) ta 3x+y+z = 0.3 (6) Cộng (5) với (6) ta 10x+10y+30z+20t=1.8(7) Chia (7) cho 10 ta x+y+3z+2t = 0.18 Vậy m = 0,18.56 = 10.08 (g) Từ cách giải nhận thấy cách giải đầu nhanh mang màu sắc hóa học, cách giải thứ phức tạp thiên giải toán nhiều Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm axit HCOOH axit CH 3COOH( tỉ lệ mol : ) Hỗn hợp Y gồm ancol CH3OH ancol C2H5OH (tỉ lệ mol 3:2 ) Lấy 11,13 g hỗn hợp X tác dụng với 7,52 g hỗn hợp Y thu m g hỗn hợp este( hiệu suất phản ứng este hóa đạt 80%) Tính m Ta có 46 + 60 MX = = 53 → nx = 0.21( mol ) 32 × + 46 × MY = = 37.6 → n = 0.2( mol ) Vì nx > ny nên ancol hết, tính khối lượng este theo ancol Phương pháp trung bình : Gọi công thức chung ancol RCOOH, cơng thức chung axit R’OH Ta có M X = 53 → M R = M Y = 37.6 → M R ' = 20.6 Phương trình phản ứng este hóa RCOOH + R'OH € RCOOR' + H 2O 0.2 0.2 m = 0,2.(8+44+20,6) 0.8 = 11,616(g) Phương pháp bảo toàn khối lượng: RCOOH + R'OH € RCOOR' + H 2O 0.2 0.2 Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng : m = 0,2.0.8.(M X +M Y - M H 2O ) = 11,616(g) Phương pháp tăng giảm khối lượng: Ta thấy mol ancol tạo thành mol este khối lượng tăng 53-18=35(g) Vậy 0,2 mol ancol tạo thành 0,2 mol este khối lượng tăng 35.0.2=7(g) Khối lượng este tạo thành m = 0,8 (7,52+7) = 11,616(g) Ví dụ : Cho hỗn hợp FeO, CuO, Fe 3O4 có số mol chất tác dụng hết với dung dịch HNO thu hỗn hợp khí 0.09 mol NO 0,05 mol NO Tính số mol chất hỗn hợp đầu Phương pháp bảo toàn e Coi Fe3O4 hỗn hợp FeO.Fe 2O3 đặt số mol chất x tổng số mol Fe 2+ 2x Fe 2+ -1e → Fe3+ 2x 2x +5 N + 1e → N +4 0, 09 0,09 0,09 N +5 + 3e → N +2 0, 05 0,15 0,05 2x = 0,09 + 0,15 = 0,24 x = 0,12(mol) Phương pháp thông thường: Chỉ có FeO Fe3O4 tác dụng với HNO3 tạo khí NO2 NO Tỉ lệ số mol NO NO tương ứng 0,09:0,05 = 9:5 nên ta cân phương trình sau: 24 FeO + 86 HNO3 → 24Fe(NO3 )3 + 9NO + 5NO+ 43H O (1) 24Fe3O + 230 HNO3 → 72Fe(NO3 )3 + 9NO + 5NO+ 115H 2O (2) Từ (1) (2) ta có : 14 mol hỗn hợp khí cần 24 mol hỗn hợp oxit Vậy 0,14 mol hỗn hợp khí cần 0,14 mol hỗn hợp oxit Vậy số mol oxit 0,24:2 = 0,12(mol) Biện pháp 3: Thường xun tạo tình có vấn đề mới, lạ dạy học, kích thích tư sáng tạo HSG a) Nội dung: Sử dụng tình có vấn đề mới, lạ dạy học để kích thích tư sáng tạo HSG b) Cách thực hiện: Trong học, đưa tình có vấn đề để học sinh suy nghĩ tự giải quyết, phân tích xem xét cách giải thơng minh, sáng tạo để qua sàng lọc chọn đổi tuyển c) Các ví dụ Ví dụ 1: Tại ngâm tẩy vết bẩn quần áo nước gia-ven, vết bẩn phần quần áo tiếp xúc với mặt thoáng lại nhanh bị tẩy vết bẩn phần ngập nước tẩy? Đây tượng thực tế áp dụng hợp chất có oxi clo Ngay lớp,khi làm thí nghiệm nhúng giấy màu vào nước gia ven Một thời gian sau thấy phần giấy tiếp xúc với khơng khí bạc trắng phần ngập nước tẩy màu Học sinh quan sát đặt câu hỏi sao? Giải thích : Là muối axit yếu , natri hipoclorit nước Gia-ven dễ tác dụng với cacbon dioxit khơng khí tạo thành axit hipocloro NaClO+CO +H O → NaHCO3 +HClO Do có tính oxi hóa mạnh, axit hipocloro có tác dụng tẩy trắng, vệt bẩn , giấy màu phần tiếp xúc với khơng khí nhanh bị tẩy trắng Ví dụ 2: Cho hình vẽ miêu tả thí nghiệm điều chế khí Y từ dung dịch X Hình vẽ minh họa cho phản ứng sau đây? A NH Cl+NaOH o t  → NaCl+NH +H 2O o t B NaCl(r) +H 2SO 4(d)  → NaHSO +HCl C C H 5OH o H SO4 d ,t  → C H +H O o CaO ,t D CH 3COONa (r) +NaOH (r)  → Na CO3 +CH Đây tình học sinh phải lựa chọn đáp án Tất phản ứng tạo chất khí Vậy phải lựa chọn đáp án nào? Lời giải: chất tham gia phản ứng dạng dung dịch, nên loại đáp án D Khí Y thu cách đẩy nước, tức khí Y không tan nước Vậy loại đáp án A,B Ta chọn đáp án C Ví dụ 3: Vì kim loại kiềm cắt dao dễ dàng kim loại khác khơng? GV: Nếu nói dễ dàng dùng dao cắt kim loại thành lát mỏng, bạn không tin Nhưng thực có số kim loại vậy, kim loại kiềm GV cho HS quan sát mẩu natri, kali cho HS thấy dùng dao cắt mẩu natri kim loại dễ dàng Giải thích : Các KLK có kiểu cấu tạo mạng tinh thể lập phương tâm khối kiểu mạng chặt khít Ngồi ra, KLK có electron lớp ngồi cùng, liên kết kim loại mạng tinh thể yếu, dẫn đến KLK mềm, cắt dao Ví dụ 4: Vì trước luộc rau muống cần cho thêm muối ăn NaCl ? Dưới áp suất khí 1atm nước sơi 1000C Nếu cho thêm muối ăn vào nước nhiệt độ sơi cao 1000C Khi luộc rau mau mềm, xanh chín nhanh luộc nước khơng Thời gian rau chín nhanh nên bị vitamin Áp dụng: Đây vấn đề quen thuộc mà không ý HS khơng biết HS dễ dàng làm thí nghiệm nấu ăn Từ góp phần tạo nên kinh nghiệm nấu ăn cho HS, thiết thực sống Một số biện pháp bồi dưỡnghọc sinh giỏi hóa học 2.1 Cơ sở đề xuất - Phát triển phương pháp suy nghĩ trình độ cao phù hợp với khả trí tuệ HS - Thúc đẩy động học tập - Bồi dưỡng lao động, làm việc sáng tạo - Phát triển kĩ năng, phương pháp thái độ tự học suốt đời - Nâng cao ý thức khát vọng tuổi trẻ tự chịu trách nhiệm - Khuyến khích phát triển lương tâm ý thức trách nhiệm đóng góp xã hội - Hình thành, rèn luyện phát triển khả nghiên cứu khoa học - Tạo điều kiện tốt tốt để phát triển khả năng, khiếu HS - Định hướng nghề nghiệp - Hình thành, rèn luyện phát triển khả giao tiếp, ứng xử với tình xảy 2.2 Một số biện pháp Biện pháp 1: Hướng dẫn HSG tìm hiểu vấn đề khó, vượt q chương trình THPT a) Nội dung: Xậy dựng chọn lọc vấn đề khó, vượt qua chương trình THPT để HS giải b) Cách thực hiện: Đưa đề khó, ngồi vượt qua chương trình THPT để học sinh giải từ phân tích xem xét cách giải vấn đề thông minh, sáng tạo để nâng cao trình độ Hóa học cho HS c) Các ví dụ: Ví dụ : Khảo sát liên kết hóa học phương pháp VB Nội dung thuyết VB: • Phương pháp VB cho phân tử electron chuyển động orbitan nguyên tử Sự phâ bố electron vào AO tạo nên cấu hình electron phân tử • Mỗi liên kết cộng hóa trị hình thành ghép đơi hai electron có spin đối song mà electron trước tham gia liên kết thuộc nguyên tử( trường hợp chung ) • Trong hình thành liên kết hóa học có xen phủ AO tham gia liên kết Sự xen phủ ưu tiên theo phương trục nối hai hạt nhân nguyên tử(tính định hướng liên kết cộng hóa trị ) phân bố theo hướng xen phủ lớn (nguyên lí xên phủ cực đại) • Độ xen phủ AO hóa trị lớn liên kết bền ( độ xen phủ lớn lượng hiệu lượng AO hóa trị nhỏ) + + + + - + + - s-s(σ) p-p(σ) s-p(σ) - + - + - + + - - + p-p(π) p-d(π) Ví dụ : Các số lượng tử ý nghĩa chúng? Trạng thái electron nguyên tu duoc xác định tổ hợ số lượng tử : số lượng tử (n) , số lượng tử phụ hay số lượng tử obital(l) , số lượng tử từ m l số lượng tử spin ms 1, Số lượng tử : Số lượng tử n tương ứng với số thứ tự lớp electron 2,Số lượng tử phụ (hay số lượng tử obitan) l : cho biết hình dạng obitan khơng gian xác định số phân lớp lớp l nhận giá trị từ đến n – Giá trị l … Kiểu obitan s p d f … Ứng với giá trị n (một lớp electron) có n giá trị l có nphân lớp electron hay kiểu obitan Vd : Ở lớp thứ I (n = 1) → l có giá trị (l = 0) → kiểu obitan s Ở lớp thứ II (n = 2) → l có giá trị (l = l = 1) → kiểu obitan s p Ở lớp thứ III (n = 3) → l có giá trị (l = 0, l = l = 2) → kiểu obitan s , p d Ở lớp thứ IV (n = 4) → l có giá trị (l = 0, l = 1, l = l = 3) → kiểu obitan s , p , d f 3,Số lượng tử từ ml xác định định hướng AO khơng gian đồngthời qui định số AO phân lớp Mỗi giá trị ml ứng với AO ml nhận giá trị từ -l … … +l Mỗi giá trị l có 2l + giá trị ml (nghĩa có 2l + obitan) Vd : l = → ml có giá trị (ml = 0) → có AOs l = → ml có giá trị (-1 , , +1) → có AOp l = → ml có giá trị (-2 , -1 , , +1 , +2) → có AOd l = → ml có giá trị (-3,-2,-1,0,+1,+2,+3) → có AOf 4,Số lượng tử spin ms Số lượng tử spin đặc trưng cho chuyển động quay xung quanh trục riêng electron Số lượng tử spin có giá trị + ½ −1/2 kí hiệu tương ứng mũi tên lên (↑) xuống (↓ ) ứng với 2e AO ? Xác định nguyên tử mà electron cuối có số lượng tử n = ; l = ; ml = -1 ; ms = -1/2 Trả lời : ngun tố Ar , cấu hình e 1s22s22p63s23p6 Ví dụ : THUYẾT MO-PHƯƠNG PHÁP OBITAN PHÂN TỬ 1.Những luận điểm thuyết MO: 1) Trong phân tử, tính cá thể (độc lập) ngun tử khơng tồn Phân tử gồm có số giới hạn hạt nhân nguyên tử electron Các electron (chủ yếu electron hóa trị) phân bố obitan chung phân tử 2) Trong phân tử tồn trạng thái riêng cho electron, trạng thái xác định hàm không gian gọi obitan phân tử (MO) Mỗi MO tương ứng với mức lượng xác định 3) Trong phân tử, phân bố electron MO tuân theo nguyên lý vững bền, nguyên lý Pauli qui tắc Hund, từ ta có cấu hình electron phân tử 4) Các AO chủ yếu sử dụng việc thành lập MO phải mãn điều kiện sau: -Có lượng xấp xỉ -Có tính đối xứng giống trục liên kết (hay có mức độ xen phủ rõ rệt) MO liên kết MO phản liên kết 1) MO liên kết: có tập trung mật độ xác suất có mặt electron khoảng hai hạt nhân Electron có tác dụng liên kết hai hạt nhân trạng thái này, electron có lượng thấp trạng thái nguyên tử 2) MO phản liên kết: Xác suất có mặt electron khoảng hai hạt nhân nhỏ trạng thái này, electron có lượng cao trạng thái nguyên tử (điều có nghĩa trạng thái bền trạng thái nguyên tử) * Chú ý: Chỉ hai AO có tính đối xứng giống có khả xen phủ tạo thành MO liên kết MO phản liên kết Đối với AO khơng có tính đối xứng giống khơng có xen phủ Khi ta có MO khơng liên kết 3, Thuyết MO phân tử nguyên tử • Phân tử nguyên tử đồng hạch A a) Các phân tử A2thuộc chu kỳ 1: Giản đồ phân tử MO sau: 10 Để có phù hợp với lý thuyết kinh điển, người ta đưa khái niệm số liên kết (bậc liên kết hay độ bội liên kết) N định nghĩa: N = (n - n*)/2 đó, n : số electron MO liên kết (số electron liên kết) n*:số electron MO phản liên kết (số e phản liên kết) Dựa vào N, thuyết MO cho phép đánh giá lượng liên kết độ dài liên kết (Giữa nguyên tử, số liên kết lớn lượng liên kết lớn độ dài liên kết nhỏ) Thuyết MO cho ta xác định từ tính phân tử (thuận từ có electron độc thân, nghịch từ electron ghép đôi) b) Các phân tử A2 thuộc chu kỳ 2: Quang phổ nghiệm cho biết, nguyên tử O, F Ne, hiệu lượng obitan 2p 2s lớn, ta tổ hợp obitan 2s riêng với nhau, obitan 2p riêng với Đối với phân tử O2và F2, phổ phân tử cho biết mức lượng MO có thứ tự hình vẽ (Giản đồ I) σs < σ*s < σ z < π x = π y < π*x = π*y < σ*z Đây trường hợp O2và F2: 11 Đối với nguyên tử thuộc đầu chu kỳ (Li, Be, B, C, N), hiệu hai mức lượng 2p 2s tương đối nhỏ, có tổ hợp tất obitan 2s 2pz Thứ tự mức lượng MO hình vẽ (Giản đồ II) Trường hợp Li2, Be2, C2, N2: σs < σ*s < π x = π y < σ z A este chức +) TH1: Tạo axit chức ancol đơn chức A có cơng thức dạng R(COOR’) => R + 2R’=58 => R’=15 R=28 => CTCT A CH 3OOC-CH2-CH2-COOCH3 R’=29 R=0=> CTCT A C2H5OOC-COOC2H5 +) TH2:Tạo axit đơn chức ancol chức A có cơng thức dạng (RCOO) 2R’ => 2R + R’=58=>R=1 R’=56 => CTCT A HCOO-CH 2-CH2-CH2-CH2-OOCH R=15 R’=28=> CTCT A CH 3COO-CH2-CH2-OOCCH3 2,a.+) A, B đơn chức, mạch hở tác dụng với dung dịch NaOH Vậy axit este đơn chức Đốt cháy thu số mol CO số mol H2O Nên A, B có dạng tổng quát : CxH2xO2và CpH2pO2 Hoặc R1COOR2và R3COOR4 +) Phương trình phản ứng với dung dịch NaOH R1COOR2+ NaOH → R1COONa + R2OH R3COOR4+ NaOH → R3COONa + R4OH +) nNaOH= 0,1.2 = 0,2 mol => mNaOH= 0,2 x40 = gam +) Khối lượng R2OH R4OH: 16,2 + - 19,2 = gam => n(A,B) = n( muối)= n(R1OH,R2OH)= n(NaOH) = 0,2 (mol) =>M A,B= 16,2/0,2 = 81 (u) A, B nguyên tử cacbon, với dạng tổng quát tương ứng nhóm CH2 Vậy: A có CTPT C3H6O2 : a mol B có CTPT C4H8O2: b mol => a+ b = 0,2 74a + 88b = 16,2 => a = b = 0,1 (mol) +)Mmuối=19,2/0,2 =96 (u) * TH1: Chất rắn có muối: CH 3CH2COONa => CTCT A CH3CH2COOH B CH3CH2COOCH3 * TH2:Chất rắn có muối R 1COONa < 96 R2COONa >96 => có muối CH3CH2CH2COONa => B CH3CH2CH2COOH 13 => Muối lại có dạng: RCOONa : 0,1*(R+67) + 0,1*110 = 19,2 => R=15 => A CH3COOCH3 b.Thành phần khối lượng hai trường hợp %m C3H6O2  = ( 0,1.74/16,2 ) 100% = 45,68% %m C4H8O2  = 54,32% Ví dụ 3: Trình bày hóa chất, dụng cụ cần thiết cách tiến hành để điều chế etyl axetat phòng thí nghiệm Để nâng cao hiệu suất tạo etyl axetat cần phải ý đến yếu tố nào? Khi tiến hành phản ứng este hóa(ở điều kiện thích hợp) hỗn hợp số mol CH3 COOH C2H5OH hiệu suất este hóa đạt cực đại 66,67% Nếu tiến hành phản ứng este hóa hỗn hợp gồm 1,0 mol CH 3COOH 1,5 mol C2H5OH(ở điều kiện trên) hiệu suất este hóa đạt cực đại bao nhiêu? Lời giải: 1.- Hóa chất: ancol etylic, axit axetic, axit sunfuric, dd NaCl - Dụng cụ: ống nghiệm, cốc thủy tinh, đèn cồn, giá đỡ, lưới amiăng… - Cách tiến hành:Cho vài ml ancol etylic, vài ml axit axetic nguyên chất vài giọt axit sunfuric đặc vào ống nghiệm Lắc đều, đồng thời đun cách thủy 5-6 phút nồi nước nóng 65 – 700C ( đun nhẹ lửa đèn cồn, không đun sôi) Làm lạnh,rồi rót thêm vào ống nghiệm vài ml dung dịch NaCl bão hòa H SO CH 3COOH+ CH 3CH 2OH ‡ˆ ˆˆ ˆ2tˆo ˆ† ˆˆ CH 3COOC H +H 2O 2, Để nâng cao hiệu suất phản ứng este hóa cần ý yếu tố - Đun nóng hỗn hợp - Axit sufuric đặc làm xúc tác (chủ yếu) hút nước - Lấy dư hai chất đầu làm giảm nồng độ chất sản phẩm(chưng cất este) Xét mol chất ban đầu , phương trình phản ứng: H SO4 CH 3COOH+CH 3CH 2OH ‡ˆ ˆˆ ˆ2ˆo ˆ† ˆˆ CH 3COOC H +H 2O (*) t BD 1 0 PU CB 2/3 1/3 2/3 1/3 2/3 2/3 2/3 2/3 CH3COOC2 H ] [ H 2O ] [ (2/3) k cb = = =4 [ CH3COOH ] [ CH3CH 2OH ] ( 1/ 3) Tiến hành phản ứng este hóa hỗn hợp gồm 1,0 mol CH 3COOH 1,5 mol C2H5OH(ở điều kiện trên), phương trình phản ứng: 14 H SO4 CH 3COOH+CH 3CH 2OH ‡ˆ ˆˆ ˆ2tˆo ˆ† ˆˆ CH 3COOC 2H +H 2O (*) BD PU CB x (1-x) 1,5 x (1,5-x) x x x x CH 3COOC H ] [ H 2O ] [ x2 k cb = = =4 [ CH3COOH ] [ CH3CH 2OH ] ( 1,5-x ) ( 1-x ) ⇒ x=0,7847(mol) ⇒ H= 0,7847 100%=78,47% Biện pháp 3: Hướng dẫn HSG phương pháp tự học để bồi dưỡng vấn đề nâng cao thuộc chương trình chun hóa chương trình đại học a) Nội dung: Hướng dẫn HSG phương pháp tự học để bồi dưỡng vấn đề nâng cao thuộc chương trình chun hóa chương tình đại học - Tự học giải pháp khoa học giúp giải mâu thuẫn khối lượng kiến thức đồ sộ với quỹ thời gian ỏi nhà trường Nó giúp khắc phục nghịch lý: Học vấn vơ hạn mà tuổi học đường có hạn’ - Tự học giúp tạo tri thức bền vững cho người lẽ kết hứng thú, tìm tòi, nghiên cứu lựa chọn Có phương pháp học tập tốt đem lại kết học tập cao Khi học sinh biết cách tự học, học sinh “có ý thức xây dựng thời gian tự học, tự nghiên cứu giáo trình, tài liệu, gắn lý thuyết với thực hành, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo, biến q trình đào tạo thành trình tự đào tạo” Do tự học có vai trò ý nghĩa lớn giáo dục nhà trường sống người học b) Cách thực hiện: Trong trình bồi dưỡng, GV yêu cầu HS đọc trước phần lý thuyết nâng cao số tài liệu tham khảo,tài liệu đại học, tập hợp lý thuyết để hỗ trợ giải vấn đề theo chủ điểm liên quan Tiếp tục xây dựng câu hỏi tập theo nội dung lý thuyết học c) Các ví dụ Ví dụ 1: Cơ chế phản ứng đơn phân tử SN1 Bao gồm giai đoạn: slow R-X   → R ⊕ +X e Giai đoạn 1: fast R ⊕ + Y e → R-Y Giai đoạn : - Cacbocation bền,phản ứng với tác nhân nucleophin xung quanh - Giai đoạn chậm định tốc độ phản ứng có tính thuận nghịch( thuận nhiều nghịch) - Tốc độ phản ứng không phụ thuộc vào tác nhân nucleophin - Về phương diện lập thể, tác nhân nucleophin công vào cacbon từ phía cacbocation sinh giai đoạn chậm có cấu trúc phẳng - Nếu xuất phát từ hợp chất quang hoạt tạo biến thể raxemic 15 - Phương trình động học : v=k[RX] R1 R1 R1 R2 C HO OH + X C R2 R3 C - R3 R1 R3 R2 C R2 OH R3 Ví dụ 2: Cơ chế phản ứng nucleophin lưỡng phân tử S N2 Hình thành trạng thái chuyển tiếp - - Y e +R-X → Y δ L R L X δ → Y-R+X e - Hình thành phức hoạt động hay trạng thái chuyển tiếp trình phản ứng , không tạo sản phẩm trung gian Khi tác nhân Y- đến gần chất phản ứng , liên kết C nhóm Y hình thành đồng thời liên kết cũ C nhóm X yếu đứt Hai thành phần R-X Y- tham gia vào giai đoạn định phản ứng Theo cấu trúc lập thể , tác nhân Y - công vào nguyên tử C R 1R2R3C-X hướng đối diện với nhóm X tạo sản phẩm quay cấu hình Phương trình động học v = k[RX][Y-] R1 R1 - Y+ R2 C X - Y R3 CH R2 R3 Ví dụ 3: Cơ chế tách đơn phân tử E1 16 R1 X - Y C R + x R3 - R1 R3 H C C R R3 s lo w X H R2 R4 R R3 H C + C C + + x C - R R4 fa s t H R R4 + + R1 R3 C C R2 R4 X Cl, Br, I,OSO2,… - Dung môi giữ vai trò solvat hóa quan trọng - Những yếu tố làm thuận lợi cho SN1 làm thuận lợi cho E1 - Về phương diện hóa lập thể , cacbocation trung gian sinh có cấu trúc phẳng, tách khơng phụ thuộc vào cấu hình phân tử ban đầu - Nếu nhóm X chưa rời khỏi C mang điện dương khoảng cách đủ xa mà xảy tách proton phản ứng tạo cặp ion trung gian tách theo kiểu trans chiếm ưu - Phương trình động học v= k[RX] Ví dụ : : GV giới thiệu cho học sinh số vấn đề liên quan đến hóa học phức chất Khái niệm: Phức chất loại hợp chất sinh loại ion đơn (thường ion kim loại), gọi ion trung tâm, liên kết với phân tử ion khác, gọi phối tử Trong dung dịch, ion trung tâm, phối tử phức chất có khả tồn riêng rẽ Nó đối tượng quan tâm nghiên cứu nhiều ngành khoa học khác nhau: hóa học, sinh học, y dược, mơi trường… Trong cơng nghiệp hố học, xúc tác phức chất làm thay đổi qui trình sản xuất nhiều hoá chất axetanđehit, axit axetic, nhiều loại vật liệu polyme Những hạt nano phức chất chùm kim loại nghiên cứu sử dụng làm xúc tác cho ngành "hoá học xanh" cho q trình sản xuất khơng gây độc hại cho môi trường, tạo lập vật liệu vơ với tính ưu việt so với vật liệu truyền thống Hiện hoá học phức chất phát triển rực rỡ nơi hội tụ thành tựu hố lí, hố phân tích, hố học hữu cơ, hố sinh, hố dược… Những trình quan trọng sống như: quang hợp, vận chuyển oxi cacbon đioxit thể, xúc tác enzim dần sáng tỏ nhờ xác định cấu trúc vai trò phức chất đại phân tử Phân loại: Trong phức chất, số phối tử liên kết với ion trung tâm gọi số phối trí Số phối trí cực đại thường 2, 4, 6, như: [Ag(NH3)2]+, [Zn(NH3)4]2+ , [FeF6]3-, Phức chất đơn nhân phức chất có ion trung tâm Phức đa nhân phức chất có nhiều ion trung tâm loại [Fe 2(OH)2]4+ , [Cu3(OH)4]2+, khác loại [(CN)5Co(CN)Fe(CN)5]6-, [(NH3)5CoBrCr(H2O)5]4+ Phức dị phối tử phức chất có nhiều phối tử khác nhau, gồm có hai loại: + Phức đơn nhân dị phối tử: [Pt(NH3)2Cl2], [Co(NH3)3(NO2)3] + Phức đa nhân dị phối tử: [(NH3)5CrOHCr(NH3)5]5+, [(NH3)5CoNH2Co(NH3)5]5+ Phức đơn phức chất mà phối tử chứa nguyên tử liên kết với ion trung tâm 17 Phức đa phức chất mà phối tử chứa nhiều nguyên tử liên kết với ion trung tâm Phức cua phức đa mà phối tử tạo với ion trung tâm vòng kín: phức ion Ni2+ dimetylglioxim Biện pháp 4: Hướng dẫn HSG phát triển tư phản biện qua nội dung hóa học có nhiều tranh luận a) Nội dung Đưa vấn đề, nội dung hóa học có nhiều tranh luận để HS nhìn nhận vấn đề, phân tích vấn đề theo tư thân “Tư phản biện tư phân tích q trình tư biện chứng gồm phân tích đánh giá thơng tin có theo cách nhìn khác cho vấn đề đặt nhằm làm sáng tỏ khẳng định lại tính xác vấn đề Trong tư phản biện, khơng có kết luận; tương tác liên tục với hoàn cảnh thay đổi kiến thức mà cho phép mở rộng tầm nhìn chứng xuất trình phản biện lại tiếp tục Tư phản biện có cảm xúc âm điệu thơ ráp.” b) Cách thực : Đưa vấn đề, nội dung hóa học có nhiều tranh luận để HS nhìn nhận vấn đề, phân tích vấn đề theo tư thân.Từ GV nhận xét phân tích cách từ HS để HS phát triền khả tư duy, tranh luận, biện luận c) Các ví dụ Ví dụ 1: Mì (Mononatri glutamat ) có thực gây hại? Giáo viên giao nhiệm vụ cho học sinh tìm hiểu trước nhà cho học sinh tranh luận lớp Sẽ có luồng ý kiến khác sau: Có hại Vô hại - Giá trị dinh dưỡng -Đơn chất tạo vị cho ăn - Glutamate đóng vai trò chất truyền dẫn thần kinh não bộ, nên ăn nhiều mì gây ảnh hưởng đến não hoạt động thần kinh Ngoài gan thận phải làm việc để thải hồi độc chất acid amin có mì chính, dẫn đến bị suy yếu gây nhiều rối loạn - Mì chứa ion Na +, ăn nhiều mì khiến người bị huyết áp cao có nguy tăng huyết áp -Mặc dù glutamate đóng vai trò chất truyền dẫn thần kinh não nhờ có “hàng rào ruột” “hàng rào máu não” thể, bột hay glutamate từ phần ăn vào máu từ máu vào não - Khơng có mì mà muối ăn chứa Na+, vấn đề hạn chế ăn mặn ăn vừa phải mì Từ rèn luyện cho học sinh tư phản biện Ví dụ 2: Fe3O4 + HCl → FeCl2 + FeCl3 + H2O Đây có phải phản ứng oxi hóa khử khơng? -Trong phân tử Fe3O4, tồn Fe 2+ 2Fe3+, phản ứng khơng có thay đổi số oxh Fe, nên khơng phản ứng oxh-k - Số oxh +8/3 Fe Fe 3O4 dùng tính tốn, dù viết số oxh +8/3 hay +2 +3 kết tính tốn ko đổi, số oxh khơng có ý nghĩa giải thích lí thuyết Kể giải thích phản ứng oxh-k Fe 3O4 với HNO3 khơng giải thích theo hướng có số oxh +8/3, mà nên giải thích theo hướng tồn Fe 2+ phân tử Fe3O4 18 - Fe3O4 khơng phải hỗn hợp FeO.Fe 2O3, thành viên họ Ferrit, việc viết công thức Fe3O4 = Fe2O3.FeO chấp nhận giải tập tính tốn Ví dụ 3: Các chất kết tủa BaSO 4, BaCO3, CaCO3, AgCl… chất điện ly mạnh, hay sai? Học sinh thường cho rằng, chất kết tủa chất khơng điện ly, không tan nước Vậy đề tài tranh cãi em Định nghĩa sách giáo khoa : “Chất điện ly mạnh chất tan nước, phần tử hòa tan điện ly hết ion ” CaCO3 kết tủa , xác, khơng phải hồn tồn khơng tan nước, mà có phần nhỏ phân tử CaCO hòa tan nước phân ly theo pt CaCO3 → Ca 2+ + CO32- chiều : , phân ly hồn tồn, phù hợp với định nghĩa chất điện ly mạnh, tức tan nước , phân tử CaCO3 bị hòa tan phân ly hết ion Vì chất điện ly mạnh Biện pháp 5: Hướng dẫn HSG phát triển tư thực nghiệm qua thực hành thí nghiệm hóa học nâng cao (hóa lý, hóa phân tích, hóa vơ cơ, hóa hữu cơ,…) a) Nội dung: Sử dụng thí nghiệm hóa học nâng cao để HS phát triển tư thực nghiệm Thí nghiệm hóa học có ý nghĩa to lớn dạy học hóa học, giúp cho học sinh phát triển lực nhận thức, tư cách toàn diện từ cảm giác đến tượng tư Thí nghiệm giúp học sinh dễ hiểu hiểu sâu sắc, làm cho học sinh sáng tỏ mối liên hệ phát sinh vật, giải thích chất trình xảy tự nhiên, đời sống b) Cách thực hiện: Sử dụng thí nghiệm hóa học nâng cao hóa vơ cơ, hóa lý, hóa hữu cơ, hóa phân tích, để q thí nghiệm đó, HS tự quan sát tượng rút định nghĩa, câu trả lời qua thí nghiệm c) Các ví dụ Ví dụ 1: Điều chế iodoform từ ancol etylic Hóa chất : ancol etylic , nước cất ,dung dịch I KI Dụng cụ : ống nghiệm , ống nhỏ giọt , đèn cồn , kẹp gỗ Cách tiến hành thí nghiệm : - Cho vào ống nghiệm 0,5 ml ancol etylic , 1,5 ml dung dịch KI bão hòa I 1,5 ml dung dịch NaOH 2N - Lắc ống nghiệm đun nhẹ (chú ý khơng đun sơi idofom thủy phân mơi trường kiềm ) dung dịch xuất kết tủa vẩn đục - Làm lạnh ống nghiệm nước lạnh Quan sát mầm kết tủa Hiện tượng: Xuất kết tủa vàng đặc trưng iodoform Phương trình hóa học : I2 I2 OH − C H 5OH  → CH 3CHO  → HCOCI3   → HCOONa+CHI3 OH − ( NaOH ) Ví dụ 2: Xác định oxi hòa tan DO ( dissolved oxygen ) Cách tiến hành : - Lấy mẫu vào chai winkler lấy vào chai có nút mài Tránh việc xáo trộn mẫu tránh di chuyển O từ vào chai vào ngược lại Để bảo quản mẫu cần cho 19 vào 0,5 ml H2SO4 đặc 20mg NaN Giữ lạnh bóng tối bảo quản không 6h - Lấy Vml nước (V=300ml) vào chai winkler chai có nút mài - Thêm ml dung dịch MnSO 2ml dung dịch I - , đậy nút , lắc khoảng 30 phút ( V1=2+2 =4 ml) - Thêm 2ml H2SO4 đặc vào đậy nút lắc để hòa tan kết tủa Sau chuyển dung dịch vào bình tam giác chuẩn độ dung dịch Na 2S2O3 đến dung dịch có màu vàng rơm, thêm vào 3-4 giọt hồ tinh bột chuẩn độ đến dung dịch màu xanh Đọc thể tích dung dịch Na 2S2O3 0,025N tiêu tốn( V2) Cứ 1ml dung dịch Na 2S2O3 0,025N tiêu tốn tương đương với 1mg O 2/lit Nồng độ O2 hòa tan (giá trị DO) nước tính mg/l theo cơng thức X= V2 8.N.1000 V-V1 Phương trình hóa học: - Nếu nước có O2 hòa tan có phản ứng 2Mn 2+ + 4OH - + O = 2MnO ↓ + 2H O - (Nâu) ( Đen) Nếu nước khơng có O2 hòa tan có phản ứng : Mn 2+ + 2OH - = Mn(OH) ↓ - (trắng) Trong môi trường axit : MnO2 oxi hóa I- + MnO + 2I- + 4H + → Mn +I + H 2O - Lượng oxi sinh chuẩn độ dung dịch Na2S2O3 I + Na 2S2 O3 → Na 2S4 O6 + 2NaI (dung dịch không màu) Thông qua phép chuẩn độ xác định lượng oxi hòa tan Ví dụ 3: Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng - Chuẩn bị ống nghiệm để sàn gỗ - Rót vào ống ml dung dịch 15% Đun ống (2) đến gần sôi - Cùng cho vào ống, ống viên kẽm (có kích thước giống nhau) Quan sát tượng xảy hai ống nghiệm, rút kết luận Zn + HCl → ZnCl + H Phương trình hóa học : Kết luận:Bài thí nghiệm đưa thí nghiệm so sánh để chứng minh ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng Khi nòng độ dung dịch axit ống nghiệm nhau, viên kẽm có kích thước nhau, diện tích bề mặt tiếp xúc với dung dịch viên kẽm nahu Nhiệt độ cao, tốc độ phản ứng chuyển động phân tử nhanh, tương tác lớn dẫn đến phản ứng xảy nhanh, ống (2) có bọt khí tạo nhanh nhiều ống (1) Ví dụ : Thí nghiệm kết tinh lại axit benzoic 20 Kiểm tra hoà tan axit benzoic dung môi: Dung môi ethanol: -Cân 30mg axit benzoic cho vào bình tam giác 100ml, cho 10 giọt dung môi ethanol, khuấy Ta thấy axit benzoic tan hoàn toàn -Tiếp theo cho theo nước từ từ vào xuất kết tủa Sau đem đun cách thủy cho kết tủa tan -Kết quả: axit benzoic kết tinh làm nguội nhiệt độ phòng Dung mơi acetone: -Cân 30mg axit benzoic cho vào bình tam giác 100ml, cho 10 giọt dung mơi acetone, khuấy Ta thấy axit benzoic tan hoàn toàn -Tiếp theo cho theo nước từ từ vào xuất kết tủa Sau đem đun cách thủy cho kết tủa tan -Kết quả: axit benzoic kết tinh làm nguội nhiệt độ phòng Dung mơi axit acetic: -Cân 30mg axit benzoic cho vào bình tam giác 100ml, cho 10 giọt dung môi axit acetic, khuấy Ta thấy axit benzoic tan (tan ít) -Tiếp theo cho theo nước từ từvào xuất kết tủa Sau đem đun cách thủy cho kết tủa tan -Kết quả: benzoic acid kết tinh làm lạnh nhiệt độ 27 oC Dung môi nước: -Cân 30mg axit benzoic cho vào bình tam giác 100ml, cho 10 giọt dung môi nước, khuấy Ta thấy benzoic acid khơng tan -Sau đem đun cách thủy ta thấybenzoic acid khơng tan -Thêm giọt ethanol vào thấy axit bezoic tan -Kết quả: axit benzoic kết tinh làm lạnh ởnhiệt độ25 oC Kết tinh lại axit benzoic: Cho 1,gam axit benzoic vào bình 250ml, vừa khuấy vừa thêm nước sôi vào axit benzoic tan hết Đun sơi lọc nóng, đển cho nguội từ từ, axit benzoic kết tinh Lọc áp suất kém, làm khô 65 –70 oC Yêu cầu học sinh so sánh độ tan axit benzoic dung môi, nhiệt độ khác 21 22 ... Hướng dẫn HSG phát triển tư thực nghiệm qua thực hành thí nghiệm hóa học nâng cao (hóa lý, hóa phân tích, hóa vơ cơ, hóa hữu cơ,…) a) Nội dung: Sử dụng thí nghiệm hóa học nâng cao để HS phát triển... pháp 3: Hướng dẫn HSG phương pháp tự học để bồi dưỡng vấn đề nâng cao thuộc chương trình chun hóa chương trình đại học a) Nội dung: Hướng dẫn HSG phương pháp tự học để bồi dưỡng vấn đề nâng cao... pháp bồi dưỡnghọc sinh giỏi hóa học 2.1 Cơ sở đề xuất - Phát triển phương pháp suy nghĩ trình độ cao phù hợp với khả trí tuệ HS - Thúc đẩy động học tập - Bồi dưỡng lao động, làm việc sáng tạo - Phát