SK sử dụng bài toán hình học phân tử trong bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp

A MỤC ĐÍCH SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Trong năm gần đây, trước nghiệp đổi toàn diện đất nước, giáo dục nước nhà đóng vai trò chức cỗ máy nhằm hoạt động “ nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực , bồi dưỡng nhân tài ” để hoàn thành tốt cơng cơng nghiệp hóa - đại hóa đất nước, đưa nước ta tiến kịp hội nhập với nước khu vực nói riêng tồn cầu nói chung Từ thực tế đặt cho ngành giáo dục đào tạo khơng có nhiệm vụ đào tạo toàn diện cho hệ trẻ mà phải có chức phát hiện, bồi dưỡng tri thức khiếu cho học sinh nhằm đào tạo em trở thành nhà khoa học mũi nhọn lĩnh vực Đây nhiệm vụ cấp thiết việc bồi dưỡng học sinh giỏi tuyển chọn em có khiếu thực môn lớp chuyên trung tâm giáo dục chất lượng cao Xuất phát từ thực trạng dạy học lớp chuyên Hóa học việc bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học gặp số khó khăn phổ biến: - Giáo viên chưa mở rộng kiến thức Hóa học phù hợp với học sinh chuyên hóa học sinh giỏi Hóa học Nghiên cứu chương trình thi học sinh giỏi tỉnh, khu vực, Olympic 30-4, thi học sinh giỏi quốc gia cho thấy khoảng cách kiến thức nội dung chương trình thi Olympic xa Để rút ngắn khoảng cách cần trang bị cho em số kiến thức Hóa học ngang tầm với chương trình đại học nước ta mức độ vận dụng - Vì chưa chuẩn bị tốt hệ thống lí thuyết nên chưa xây dựng hệ thống tập nâng cao chuyên sâu phù hợp với khiếu tư em Xây dựng hệ thống lí thuyết, tập hóa học chuyên sâu vấn đề để giáo viên bồi dưỡng học sinh chuyên Hóa học tham khảo thiết nghĩ cần thiết Đề tài mong muốn góp phần nhỏ bé vào mục đích to lớn Trong q trình đào tạo nâng cao trình độ giáo viên cho trường THPT có số luận văn, luận án tuyển chọn, xây dựng sử dụng hệ thống tập dùng để bồi dưỡng HSG, học sinh lớp chuyên Hóa Nhìn chung, tác giả nghiên cứu tổng hợp tồn diện lí luận việc xây dựng sử dụng BTHH cho HSG, HS chuyên hóa theo PPDH tích cực Đồng thời đưa hệ thống lí thuyết, BT biện pháp sử dụng nhằm để bồi dưỡng HSG, HS chuyên hóa có hiệu Tuy nhiên, phạm vi thời gian nghiên cứu vấn đề có hạn, nên hệ thống BT chuyên sâu theo chuyên đề chưa phong phú, thiếu tính cập nhật Mặt khác, tác giả chưa quan tâm đến đối tượng HS khu vực miền núi nên nội dung nhiều BT q khó so với khả em Từ đó, yêu cầu cần phải xây dựng, tuyển chọn hệ thống BT có chất lượng, đa dạng, phong phú, cập nhật, phù hợp với đối tượng HS khu vực khác nước Vì nội dung vấn đề mà tơi lựa chọn nghiên cứu hồn tồn mẻ phù hợp với học sinh khu vực miền núi đặc biệt với học sinh trường THPT Chuyên Lê Q Đơn - Điện Biên Xây dựng hệ thống lí thuyết, tập nâng cao phần “hình học phân tử” nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi học sinh chuyên Hóa học nắm vững phần cách tồn diện lí thuyết tập, phương pháp giải với mục đích giúp em chuẩn bị tốt kỳ thi học sinh giỏi Hóa học B PHẠM VI TRIỂN KHAI THỰC HIỆN Bồi dưỡng đội ngũ giáo viên hóa học THPT số trường thuộc địa bàn Thành Phố Điện Biên, số huyện thuộc Tỉnh Điện Biên Bồi dưỡng đội ngũ giáo viên dạy đội tuyển HSG khu vực miền núi phía Bắc, bồi dưỡng học sinh tham gia thi trại hè Hùng Vương, Duyên Hải Bắc Bộ Giảng dạy cho học sinh đội tuyển cấp trường THPT Chuyên Lê Quý Đôn, dạy chuyên đề cho học sinh lớp chuyên C NỘI DUNG C1 Tình trạng giải pháp biết: * Tình trạng đề tài: Mới * Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài -Trong năm gần đây, trước nghiệp đổi toàn diện đất nước, giáo dục nước nhà đóng vai trò quan trọng việc “ nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài” góp phần thực thắng lợi nghiệp cơng nghiệp hóa - đại hóa đất nước, đưa nước ta tiến kịp hội nhập với nước khu vực nói riêng tồn cầu nói chung -Thực tế đặt cho ngành giáo dục đào tạo có nhiệm vụ đào tạo tồn diện cho hệ trẻ mà phải có chức phát hiện, bồi dưỡng khiếu cho học sinh môn học nhằm đào tạo em trở thành nhà khoa học mũi nhọn lĩnh vực Đây nhiệm vụ cấp thiết việc bồi dưỡng học sinh giỏi tuyển chọn em có khiếu thực môn vào lớp chuyên trường THPT chuyên Lê Quý Đôn Điện Biên Xuất phát từ thực trạng dạy học lớp chuyên Hóa học việc bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học gặp số khó khăn phổ biến: - Vì chưa chuẩn bị tốt hệ thống lí thuyết nên chưa xây dựng hệ thống tập nâng cao chuyên sâu phù hợp với khiếu tư em Chưa có hệ thống lý thuyết tập phù hợp với lực giáo viên mức độ nhận thức học sinh khu vực miền núi Xây dựng hệ thống lí thuyết, tập hóa học chuyên sâu vấn đề để giáo viên bồi dưỡng học sinh chuyên Hóa học tham khảo thiết nghĩ cần thiết Từ lý trên, chọn đề tài: Biên soạn hệ thống câu hỏi tập phần “ Bài toán hình học phân tử” dùng cho học sinh lớp chuyên, đội tuyển học sinh giỏi cấp bậc trung học phổ thông tỉnh Điện Biên C2 Nội dung giải pháp Mục đích cụ thể: Nghiên cứu sở lí luận, thực tiễn đề tài Xác định nội dung của chuyên đề “hình học phân tử” tài liệu giáo khoa Hóa học ban KHTN giáo khoa chuyên Hóa học Phân tích câu hỏi tập phần “bài tốn hình học phân tử” dựa vào tài liệu giáo khoa Hóa học ban KHTN, giáo khoa chuyên Hóa học đề thi học sinh giỏi cấp Tỉnh, cấp Quốc Gia, Olympic Hóa học quốc tế Xây dựng hệ thống lí thuyết tập phần “bài tốn hình học phân tử” cho học sinh khá, giỏi Hóa học bậc THPT Thực nghiệm sư phạm: Nhằm kiểm tra đánh giá hiệu hệ thống lí thuyết, tập xây dựng Thực trạng đối tượng nghiên cứu Việc nghiên cứu vấn đề tập hóa học có nhiều tác giả quan tâm có nhiều cơng trình nghiên cứu sử dụng mức độ khác Nhận xét gần hệ thống tập hóa học cho lớp THPT chưa đa dạng hóa nặng tính tốn tốn học Theo định hướng xây dựng chương trình SGK THPT có đặt yêu cầu cần trọng đến quan điểm thực tiễn tính đặc thù mơn hóa học tập hóa học phải đa dạng, tăng cường đảm bảo nội dung hóa học gắn với thực tiễn đời sống xã hội; nội dung hóa học gắn với thí nghiệm thực hành tập hóa học phải có nội dung thiết thực Xuất phát từ thực trạng dạy học lớp chuyên Hóa học việc bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học gặp số khó khăn phổ biến: - Với yêu cầu đào tạo nguồn nhân lực chât lượng cao cho đất nước, người giáo viên hóa học có nhiệm vụ phát bồi dưỡng học sinh có khiếu ham thích học tập hóa học tham gia kì thi HS tỉnh, khu vực, Quốc gia Xây dựng hệ thống lí thuyết, tập hóa học chuyên sâu vấn đề để giáo viên bồi dưỡng học sinh chuyên Hóa học tham khảo thiết nghĩ cần thiết Mô tả chi tiết chất, nội dung giải pháp Đối tượng nghiên cứu - Nội dung chương trình mơn Hố học THPT ban nâng cao, chương trình chuyên - Nội dung bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi Phạm vi nghiên cứu Nội dung chương trình hố học THPT; nội dung chương trình chuyên; nội dung bồi dưỡng học sinh giỏi tỉnh, quốc gia tỉnh Điện Biên phương pháp nghiên cứu Trong q trình nghiên cứu đề tài, chúng tơi sử dụng kết hợp nhiều phương pháp: Nghiên cứu lý luận - Nghiên cứu lý luận mục đích, yêu cầu, biện pháp phát bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học - Nghiên cứu lý luận việc xây dựng hệ thống câu hỏi tập phần “bài tốn hình học phân tử” dựa quan điểm lí luận q trình nhận thức - Tìm hiểu tài liệu có liên quan đến đề tài: Sách, báo, tạp chí, nội dung chương trình, tài liệu giáo khoa chuyên Hóa học, đề thi Hóa học tỉnh, khu vực nhằm đề giả thuyết khoa học nội dung đề tài Nghiên cứu thực tiễn - Tìm hiểu thực tiễn giảng dạy bồi dưỡng học sinh khá, giỏi lớp chuyên, chọn Hóa học nhằm phát vấn đề nghiên cứu - Trao đổi kinh nghiệm với giáo viên có nhiều kinh nghiệm bồi dưỡng học sinh khá, giỏi, … Thực nghiệm sư phạm: Nhằm đánh giá hệ thống lí thuyết, tập tơi sưu tầm, biên soạn áp dụng vào thực tế giảng dạy, bồi dưỡng học sinh giỏi để dự thi học sinh giỏi cấp Tỉnh cấp Quốc gia Điểm khác biệt, tính giải pháp Về lí luận: Bước đầu đề tài xác định góp phần xây dựng hệ thống lí thuyết, tập “bài tốn hình học phân tử” tương đối phù hợp với yêu cầu mục đích bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học trường phổ thông giảng dạy lớp chuyên Về mặt thực tiễn: Nội dung đề tài giúp giáo viên có thêm nhiều tư liệu bổ ích việc giảng dạy lớp chuyên bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi - Xây dựng, tuyển chọn hệ thống tập “bài tốn hình học phân tử” bám sát chương trình chuyên sâu dành cho HS chuyên hóa - Đề xuất số biện pháp sử dụng hệ thống BT xây dựng tuyển chọn nhằm phát triển lực sáng tạo HS chuyên hóa tỉnh Điện Biên - Đề xuất số biện pháp sử dụng hệ thống BT xây dựng tuyển chọn nhằm phát triển lực sáng tạo HS chuyên hóa tỉnh miền núi phía Bắc - Xây dựng hệ thống tập phong phú phù hợp với đối tượng học sinh giỏi khu vực miền núi phia Bắc, học sinh giỏi cấp Quốc Gia CHƯƠNG I TỔNG QUAN I Cơ sở lí luận I.1 Bồi dưỡng học sinh giỏi Hố học bậc trung học phổ thơng I.1.1 Bồi dưỡng học sinh giỏi phát hiện, đào tạo nhân tài cho đất nước Trong công cải cách giáo dục nay, việc phát đào tạo học sinh giỏi để tạo đà phát triển nhân tài cho đất nước nhiệm vụ quan trọng bậc THPT Vì người giáo viên mơn cần có nhiệm vụ phát hiện, bồi dưỡng học sinh giỏi mơn Cơng việc mẻ, gặp nhiều khó khăn mang nét đặc thù Do vấn đề bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học cần thiết I.1.2 Những lực phẩm chất học sinh giỏi Hoá học a Có lực tiếp thu kiến thức có kiến thức vững vàng, sâu sắc, hệ thống Biết vận dụng linh hoạt, sáng tạo kiến thức vào tình b Có lực tư sáng tạo, suy luận logic Biết phân tích, tổng hợp, so sánh, khái qt hố vấn đề, có khả sử dụng linh hoạt phương pháp tư duy: quy nạp, diễn dịch, loại suy… c Có kỹ thực nghiệm tốt, có lực phương pháp nghiên cứu khoa học hoá học Biết nêu lý luận cho tượng xảy thực tế, biết cách dùng thực nghiệm để kiểm chứng lại lý luận biết cách dùng lý thuyết để giải thích tượng kiểm chứng I.1.3 Một số biện pháp phát bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học a Một số biện pháp phát học sinh có lực trở thành học sinh giỏi Hoá học a.1 Làm rõ mức độ đầy đủ, xác kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo theo tiêu chuẩn kiến thức, kỹ chương trình sách giáo khoa Muốn phải kiểm tra học sinh nhiều phần chương trình, kiến thức lý thuyết, tập thực hành Có thể thay đổi vài phần chương trình nhằm mục đích đo khả tiếp thu học sinh lớp giảng dạy lý thuyết trình trang bị cho học sinh vốn kiến thức tối thiểu sở phát lực sẵn có vài học sinh thơng qua câu hỏi củng cố a.2 Làm rõ trình độ nhận thức mức độ tư học sinh nhiều biện pháp nhiều tình lý thuyết thực nghiệm để đo mức độ tư học sinh Đặc biệt đánh giá khả vận dụng kiến thức cách linh hoạt, sáng tạo a.3 Soạn thảo lựa chọn số dạng tập đáp ứng hai yêu cầu để phát học sinh có lực trở thành học sinh giỏi Hoá học b Một số biện pháp q trình bồi dưỡng học sinh giỏi Hố học b.1 Hình thành cho học sinh kiến thức bản, vững vàng, sâu sắc Đó lý thuyết chủ đạo, định luật bản, quy luật môn Hệ thống kiến thức phải phù hợp với logic khoa học, logic nhận thức đáp ứng đòi hỏi phát triển nhận thức cách hợp lý b.2 Rèn luyện cho học sinh vận dụng lý thuyết chủ đạo, định luật, quy luật môn học cách linh hoạt, sáng tạo sở chất hoá học vật, tượng b.3 Rèn luyện cho học sinh dựa chất hoá học, kết hợp với kiến thức môn học khác chọn hướng giải vấn đề cách logic gọn gàng b.4 Rèn luyện cho học sinh biết phán đoán (Quy nạp, diễn dịch…) cách độc đáo, sáng tạo giúp cho học sinh hoàn thành làm nhanh hơn, ngắn gọn b.5 Huấn luyện cho học sinh biết tự đọc có kỹ đọc sách, tài liệu (Xem mục lục, chọn nội dung cần đọc, ghi nhớ phần trọng tâm… đọc đọc lại nhiều lần), với học sinh giỏi đọc nhiều tăng lượng chất vốn kiến thức b.6 Người giáo viên mơn phải thường xun sưu tầm tích luỹ tài liệu mơn, cập nhật hố tài liệu hướng dẫn học sinh tự học, tự nghiên cứu xem biện pháp thiếu việc bồi dưỡng học sinh giỏi I.2 Bài tập hoá học I.2.1 Vai trò, mục đích tập hố học Bài tập hố học vừa mục tiêu, vừa mục đích, vừa nội dung vừa phương pháp dạy học hữu hiệu cần quan tâm, trọng học Nó cung cấp cho học sinh kiến thức, niềm say mê môn mà giúp học sinh đường giành lấy kiến thức, bước đệm cho trình nghiên cứu khoa học, hình thành phát triển có hiệu hoạt động nhận thức học sinh Bằng hệ thống tập thúc đẩy hiểu biết học sinh, vận dụng sáng tạo hiểu biết vào thực tiễn, yếu tố trình phát triển xã hội, tăng trưởng kinh tế nhanh bền vững I.2.2 Phân loại tập hoá học Dựa theo nhiều sở chia tập hố học thành nhiều loại nhỏ để học sinh dễ nắm bắt ghi nhớ TỔNG QUÁT VỀ BÀI TẬP HÓA HỌC Bài tập tổng hợp Bài tập đơn giản Bài tập định tính Nghiên cứu tài liệu Bài tập định tính có nội dung thực nghiệm Hồn thiện kiến thức kỹ Kiểm tra đánh giá Bài tập định lượng Nghiên cứu tài liệu Bài tập định lượng có nội dung thực nghiệm Hồn thiện kiến thức kỹ Kiểm tra đánh giá I.2 Tác dụng tập hoá học việc dạy học nói chung việc bồi dưỡng học sinh giỏi Hố học nói riêng a) Bài tập hố học có tác dụng sau: - Làm xác khái niệm định luật học - Giúp học sinh động, sáng tạo học tập, phát huy khả suy luận, tích cực học sinh - Ôn tập, củng cố hệ thống hoá kiến thức - Kiểm tra kiến thức, rèn luyện kỹ học sinh - Rèn luyện phát triển tư cho học sinh b) Ngoài tác dụng chung trên, việc bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học, tập hóa học có tác dụng sau : - Là phương tiện để ôn luyện, kiểm tra, đánh giá nắm bắt kiến thức cách chủ động, sáng tạo - Là đường nối liền kiến thức thực tế lý thuyết tạo thể hoàn chỉnh thống biện chứng trình nghiên cứu - Phát triển lực nhận thức, tăng trí thơng minh, phương tiện để học sinh tiến tới đỉnh vinh quang, đỉnh cao tri thức II CƠ SỞ THỰC TIỄN Qua năm dạy ôn thi cho đội tuyển học sinh giỏi thân nhận thấy học sinh đội tuyển thơng minh, kiến thức khó, chun sâu vận dụng làm thi khó khăn hết việc có hệ thống lý thuyết tập định hướng cần thiết phù hợp với học sinh khu vực miền núi tổng hợp biên soạn hệ thống lý thuyết tập chuyên đề hình học phân tử từ dễ đến khó với nội dung cụ thể sau : 10 Selen có tính chất giống lưu huỳnh có khả tạo thành ion polyselenua Se 22− hay [ -Se —Se-]2- Cấu tạo vuông phẳng phức chất [NiSe4]2- cấu hình electron ion Ni2+ cho phép lai hoá dsp2 Cấu tạo tứ diện phức chất [ZnSe 4]2- cấu hình electron Zn 2+ cho phép lai hố sp3 Tổng hợp yếu tố cho phép đưa cấu tạo sau phức chất: Se Se Se Ni Se Zn Se Se Se Se ion điselenua đóng vai trò phối tử cng Vớ d 7: Hãy vẽ rõ ràng dạng hình học anion [NiCl4]2-,[PtCl6]2-,[PdCl4]2-và cấu trúc phân tử Pd(NH3)2Cl2 Ghi kí hiệu lập thể giải thích HD Anion [NiCl4] 2-cã chøa Ni 2+ víi cÊu h×nh electron ngoµi cïng lµ 3d8 vµ sè phèi trÝ nªn cã cÊu tróc: → Lai hãa sp3 → Tø diƯn, thn tõ * Anion PtCl62-cã chøa Pt4+víi cÊu h×nh e ngòai 5d số phối trí nên có cấu trúc Lai hóa d2sp3,có hình tám mặt, nghịch từ * Anion PdCl42-có chứa Pd2+với cấu hình e 4d số phối trÝ nªn cã cÊu tróc → Lai hãa dsp2, có hình vuông phẳng, nghịch từ Cl Cl Ni Cl Cl Cl 24 Cl Cl Cl Cl Pt Cl Pd Cl Cl Cl Cl * Còng nh PdCl , Pd(NH3)2Cl2 có cấu trúc vuông phẳng.Tuy nhiên hai phối tử khác nên có cấu hình hình học Đó kiểu xếp 2Cl hai đỉnh kế cận hình vuông (đồng phân cis-), kiểu thứ hai xếp cặp phối tử 31 loại đỉnh đối diện hình vuông (đồng phân NH3 Cl cis- Pd Cl trans- H3N vµ trans- NH3 Cl Cl Pd NH3 Ví dụ 8: Hãy cho biết cấu hình hình học phân tử ion đây, đồng thời xếp góc liên kết chúng theo chiều giảm dần Giải thích a) NO2; NO2+; NO2- b) NH3; NF3 2) So sánh momen lưỡng cực hai phân tử NH3 NF3 Giải thích 3) Thực nghịêm xác định mome lưỡng cực phân tử H2O 1,85D, góc liên kết HOH 104,5o, độ dài liên kết O – H 0,0957 nm Tính độ ion liên kết O – H phân tử H2O (bỏ qua momen tạo cặp electron hóa trị khơng tham gia liên kết oxy) Cho biết số thứ tự Z nguyên tố: 7(N); 8(O); 9(F); 16(S) 1D = 3,33.10-30 C.m Điện tích electron -1,6.10-19C; 1nm = 10-9m HD Để giải thích câu ta dùng thuyết VSEPR thuyết lai hóa (hoặc kết hợp hai) a) N O sp N O O N O sp O sp2 O (1) (3): hình gấp khúc (2) : thẳng Góc liên kết giảm theo thứ tự sau: (2) – (1) – (3) (2) khơng có lực đẩy electron hóa trị N khơng tham gia liên kết, (1) có electron hóa trị N khơng liên kết dẩy làm góc ONO hẹp lại đơi chút Ở (3) góc liên kết giảm nhiều có electron khơng liên kết N đẩy b) N N H H sp 3H F F sp 3F Góc liên kết giảm theo chiều góc HNH – góc FNF độ âm điện F lớn H điện tích lệch phía F nhiều ⇒ lực đẩy 32 µ(NH3) > µ(NF3) Giải thích: N N H H F H F F Ở NH3 chiều momen liên kết cặp electron N hướng nên momen tổng cộng phân tử lớn khác với NF3 (hình vẽ) 3) µ1 H O µ2 µ H µ phân tử tổng momen hai liên kết (O – H): Từ sử dụng hệ thức lượng tam giác ta tính momen liên kết O – H là: 1,51D Giả thiết độ ion liên kết O – H 100% ta có: µ (lt ) = 0,0957.10 −9 1,6.10 −19 = 4,60 D 3,33.10 −30 Ta dễ dàng suy độ ion liên kết O – H 32,8% Ví dụ 9: 1) Có phân tử XH3: 2) 3) a) Hãy cho biết cấu hình hình học phân tử PH3 AsH3 b) So sánh góc liên kết HXH hai phân tử giải thích Xét phân tử POX3 a) Các phân tử POF3 POCl3 có cấu hình hình học nào? b) Góc liên kết XPX phân tử lớn hơn? Những phân tử sau có momen lưỡng cực lớn 0? BF3; NH3; SiF4; SiHCl3; SF2; O3 Cho biết: ZP = 15; ZAs = 33; ZO = 8; ZF = 9; ZCl = 17; ZB = 5; ZN = 7; ZSi = 14; ZS = 16 HD Để giải thích câu ta dùng thuyết VSEPR thuyết lai hóa (hoặc kết hợp hai) 1) P: 1s22s22p63s23p3; As: 1s22s22p63s23p63d104s24p3 33 P As có 5e hóa trị tham gia liên kết 3e XH3 X H H sp3 H Hình tháp tam giác Góc HPH > HasH độ âm điện ngun tử trung tâm P lớn so với As nên lực đẩy mạnh 2) O X X X P n = +1 = (sp3): hình tứ diện Góc FPF < ClPCl Cl có độ âm điện nhỏ flo giảm lực đẩy 3) N sp F F F H Cl S Si Cl sp F Cl sp Si B sp2 F O sp2 O F F F O F F F F sp3 chất có cấu tạo bất đối xứng nên có momen lưỡng cực lớn Ví dụ 10: Nhơm clorua hồ tan vào số dung môi bay nhiệt độ khơng q cao tồn dạng dime (Al 2Cl6) Ở nhiệt độ cao (700 0C) dime bị phân li thành monome (AlCl3) Viết công thức cấu tạo Lewis phân tử dime monome; Cho biết kiểu lai hố ngun tử nhơm, kiểu liên kết phân tử ; Mơ tả cấu trúc hình học phân tử Phẩn tử HF phân tử H2O có momen lưỡng cực, phân tử khối gần (HF 1,91 Debye, H2O 1,84 Debye, MHF 20, MH O 18); nhiệt độ nóng chảy hidroflorua – 830C thấp nhiều so với nhiệt độ nóng chảy nước đá 00C, giải thích sao? HD * Viết cơng thức cấu tạo Lewis phân tử dime monome Nhôm có số phối trí đặc trưng Phù hợp với quy tắc bát tử, cấu tạo Lewis 34 phân tử dime monome: Monome Cl Al Cl Cl Cl ; Al Al dime Cl Cl Cl Cl Cl * Kiểu lai hoá nguyên tử nhơm : Trong AlCl3 sp2 Al có cặp electron hố trị; Trong Al 2Cl6 sp3 Al có cặp electron hố trị Liên kết phân tử: AlCl3 có liên kết cộng hố trị có cực ngun tử Al với nguyên tử Cl Al2Cl6: Mỗi nguyên tử Al tạo liên kết cộng hoá trị với nguyên tử Cl liên kết cho nhận với nguyên tử Cl (Al: nguyên tử nhận; Cl nguyên tử cho) Trong nguyên tử Cl có nguyên tử Cl có liên kết, liên kết cộng hố trị thơng thường Cl liên kết cho nhận * Cấu trúc hình học: 120 1200 Phân tử AlCl3: nguyên tử Al lai hoá kiểu sp (tam giác phẳng) Al nên phân tử có cấu trúc tam giác phẳng, đều, nguyên tử Al Cl Cl tâm nguyên tử Cl đỉnh tam giác 120 Phân tử Al2Cl6: cấu trúc tứ diện ghép với Mỗi nguyên tử Al tâm tứ diện, nguyên tử Cl đỉnh tứ diện Có nguyên tử Cl đỉnh chung tứ diện • Al O Cl O O O O O O * Phân tử H-F M = 20 µ = 1,91 Debye tạo liên kết hidro – H…F – Jt ; H-O-H M = 18 µ = 1,84 Debye tạo liên kết hidro – H…O – * Nhiệt độ nóng chảy chất rắn với mạng lưới phân tử (nút lưới phân tử) phụ thuộc vào yếu tố: - Khối lượng phân tử lớn nhiệt độ nóng chảy cao - Lực hút phân tử mạnh nhiệt độ nóng chảy cao Lực hút phân tử gồm: lực liên kết hidro, lực liên kết Van der Waals (lực định hướng, lực khuếch tán) 35 *Nhận xét: HF H2O có momen lưỡng cực xấp xỉ nhau, phân tử khối gần có liên kết hidro bền, hai chất rắn phải có nhiệt độ nóng chảy xấp xỉ nhau, HF có nhiệt độ nóng chảy phải cao nước (vì HF momen lưỡng cực lớn hơn, phân tử khối lớn hơn, liên kết hidro bền hơn) Tuy nhiên, thực tế cho thấy Tnc (H2O) = 00C > Tnc(HF) = – 830C * Giải thích: Mỗi phân tử H-F tạo liên kết hidro với phân tử HF khác hai bên H-F…H-F…H-F Trong HF rắn phân tử H-F liên kết với nhờ liên kết hidro tạo thành chuỗi chiều, chuỗi liên kết với lực Van der Waals yếu Vì đun nóng đến nhiệt độ khơng cao lực Van der Waals chuỗi bị phá vỡ, đồng thời phần liên kết hidro cững bị phá vỡ nên xảy tượng nóng chảy Mỗi phân tử H-O-H tạo liên kết hidro với phân tử H2O khác nằm đỉnh tứ diện Trong nước đá phân tử H2O liên kết với phân tử H2O khác tạo thành mạng lưới khơng gian chiều Muốn làm nóng chảy nước đá cần phải phá vỡ mạng lưới không gian chiều với số lượng liên kết hidro nhiều so với HF rắn đòi hỏi nhiệt độ cao Ví dụ 11: Các khí nghĩ hồn tồn trơ hồn tồn khơng có khả tạo liên kết hóa học Ngày nhận thức thay đổi, hầu hết sách giáo khoa hóa học mơ tả số hợp chất có chứa krypton xenon lập a) Dùng thuyết liên kết hóa trị (VB), dự đốn hình học phân tử có XeF2 v XeF4 b) Số oxy hóa Xe hợp chất bao nhiêu? Ta dự đoán chúng phản ứng chất oxy hóa hay chất khử? c) Heli biết nguyên tố trơ nguyên tố; dù tính "trơ" heli giới hạn phản ứng với nguyên tử phân tử trung hoà khác Các hợp chất heli, với liên kết hóa học hình thức heli ngun tử khác, tồn xét tồn tiểu phân có mang điện tích (thường điện tích dương) Ví dụ, nguyên tử Heli tạo hợp chất quan sát (không thiết tồn lâu) với H +, với He+ với He2+ Dùng thuyết MO để xác định bậc liên kết cho trường hợp d) Các cation 2+ (di-cation) hai nguyên tử bền vững có cơng thức XHe 2+ thường có lượng ion hóa IE(X +) < IE(He): nghĩa là, lượng 36 cần thiết để ion hóa tiếp X+ nhỏ lượng cần thiết để ion hóa He Khơng cần dựa vào bảng trị số mức lượng ion hóa nguyên tử, xác định nguyên tố 'Z' khoảng từ H đến Ar phù hợp với tiêu chuẩn e) Nguyên tố sát với nguyên tố Z đ ã định (nghĩa nguyên tố sát trái, sát phải, sát trên, sát nguyên tố Z bảng tuần hồn) thích hợp để tạo di-cation bền vững với He? Nguyên tố sát nguyên tố Z khó tạo di-cation trên? HD a) F Xe F F F Xe F F XeF2 có đơi electron Xe, cấu tạo dựa cấu hình electron lưỡng tháp tam giác Trong khả sau: F F Xe F F Xe F Xe F cấu tạo thẳng hàng làm giảm đến tối thiểu lực đẩy cặp electron không liên kết (các đôi gần Xe đôi electron tham gia liên kết liên kết Xe-F) dạng hình học tuyến tính (thẳng) ưu đãi XeF4 có đơi electron Xe, nên cấu tạo dựa cấu hình tám mặt (bát diện) Trong hai khả F F F Xe F F F Xe F F Cấu tạo phẳng làm giảm tối đa lực đẩy đôi electron không liên kết ưu tiên b) F ln có số oxy hóa -1 Vì số oxy hóa tương ứng Xe +2 (XeF2) +4 (XeF4) Các tiểu phân tác nhân oxy hóa mạnh c) Khơng kể sai biệt mức lượng H He, ta vẽ giản đồ MO sau: Từ giản đồ này, thấy HeH + He22+ có bậc liên kết , He2+ có bậc liên kết 0,5 37 d) Các nguyên tố nhóm II có lượng ion hóa thứ hai thấp (Vì Be + → Be2+ Mg → Mg2+ tạo lớp bão hồ, có cấu hình khí 1s2 hay 1s22s22p6) Mg2+ có hiệu ứng che tốt Be 2+ nên IE(Mg+) < IE(Be+) Do Mg phù hợp với 'Z' e) Trong nguyên tố kế cận Mg: Ca có lượng ion hóa thứ hai thấp số nguyên tố (Be, Na, Al, Ca) Vì lí tương tự nêu Nên Ca thích hợp để tạo dication bền với He Na+ có lớp vỏ ngồi bão hồ, nên khó xảy qúa trình Na+ → Na2+ Vì khả để na tạo dication với He Ví dụ 12: Năm 1965, nhà khoa học tìm phương pháp cố định nitơ nhiệt độ phòng cách dẫn khí nitơ qua dung dịch pentaaminaquơruteni(II) (A1) Khi đó, nitơ thay nước cầu nội A1 tạo phức chất A2 Phức chất A2 có tính thuận từ a) Viết phương trình phản ứng xảy b) Áp dụng thuyết liên kết hóa trị (VB), mơ tả liên kết phức A2 dự đốn cấu trúc hình học Xác định hóa trị số oxi hóa ruteni phức chất A2 HD: Ở tập phối hợp dạng tập nhỏ, như: xác định đồng phân phức chất, mô tả hình thành liên kết phức chất, tính cân dung dịch phức chất, tính chất phức chất Ngoài ra, tập cần cung cấp thêm thông tin liên quan đến thực tiễn phức chất cho học sinh Học sinh vận dụng kiến thức để giải tập a) Pentaaminquơruteni(II) - [Ru(NH3)5H2O]2+ phản ứng với nitơ: [Ru(NH3)5H2O]2+ + N2 → [Ru(NH3)5(N2)]2+ + H2O b) Ru: [Kr]4d75s1 : Ru – 2e → Ru2+ 4d75s1 4d6 Vì phức chất thuận từ, nên phân bố e AO 4d Ru là: AO 5s, AO 5p AO 5d Ru2+ tham gia lai hóa sp3d2 Trên nguyên tử N năm phân tử NH3 phân tử N2 có cặp e tự do, tham gia hình thành liên kết cho nhận với Ru2+ Các AO sp3d2: 38 NH3 NH3 NH3 NH3 NH3 N2 Cấu trúc hình học A2: 2+ NH3 NH3 H3N Ru N N NH3 NH3 Phức chất A2 có dạng bát diện Ruteni có hóa trị số oxi hóa +2 39 CHƯƠNG III THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM Trước đề thi câu hỏi toán hình học phân tử học sinh hoang mang lo ngại Thơng thường em làm phần xác định trạng thái lai hóa, đặc biệt bế tắc tập hình học phức chất Nhưng sau học kĩ chuyên đề tốn hình học phân tử em có tự tin nhiều Bài tập lai hóa, cơng thức cấu tạo dạng hình học phân tử em áp dụng giải đạt hiệu cao Bản thân đề nội dung kiến thức phần tốn hình học phân tử cho em đội tuyển học sinh giỏi lớp 12 dự thi học sinh giỏi cấp tỉnh em đội tuyển học sinh giỏi Quốc Gia đề thi có câu Sau cho học sinh hai đội tuyển làm chấm từ kết quả: Đội tuyển HSG tỉnh lớp 12: có 15/15 em làm câu 1, 9/15 em làm câu có 7/15 em làm câu 3, 5/15 em làm câu 4, em làm câu Chứng tỏ độ khó câu tăng dần việc vận dụng kiến thức học vào việc làm cần có khả tư cao Hầu hết em đội tuyển Quốc gia làm hết câu em làm hết câu, em lúng túng câu số liên quan đến nội dung khó phần nhiệt động em đội tuyển HSG Quốc gia vận dụng kiến thức học làm tốt giúp em tự tin làm toán hình học phân tử đề HSG Quốc Gia Như vậy, Sau áp dụng nội dung đề tài vào giảng dạy lớp chuyên đội tuyển học sinh giỏi cấp trường trung học phổ thông chuyên Lê Quý Đôn thấy em tiến nhanh chóng rõ rệt Việc vận dụng kiến thức lý thuyết kĩ làm tập em tương đối thành thạo thục, em phân tích đề tìm hướng làm cách nhanh chóng chứng tỏ đề tài có ý nghĩa thiết thực vận dụng vào giảng dạy cách thành công đáp ứng yêu cầu giả thiết khoa học mà đề tài đề Cũng may mắn cố gắng thầy trò đội tuyển HSG Hóa Quốc Gia tỉnh Điện Biên năm học 2014-2015 dành giải có 1nhì khuyến khích, năm học 2015-2016 đạt giải ba, giải khuyến khích, năm học 2016-2017 đạt giải khuyến khích vài em chưa có giải em nỗ lực cố gắng điểm số em cải thiện nhiều tiệm cận điểm có giải, em giải nhiều nội dung khó đề thi điều động lực để thày trò chúng tơi cố gắng mùa thi Hi vọng thày trò chúng tơi đạt kết khả quan mùa thi 40 KẾT LUẬN CHUNG Qua việc nghiên cứu thực đề tài, thu số kết sau đây: Nghiên cứu sở lí luận thực tiễn đề tài bao gồm: sở lí luận, thực tiễn bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học bậc THPT; đặc trưng dạy học Hóa học bậc học nói chung bậc phổ thơng nói riêng; vai trò, mục đích, cách phân loại tác dụng tập Hóa học việc dạy học nói chung bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học nói riêng Đã xây dựng đầy đủ hệ thống lí thuyết chuyên sâu phần nhiệt động lực học đáp ứng yêu cầu bồi dưỡng học sinh giỏi giảng dạy lớp chuyên Hóa Đã xây dựng hệ thống tập dạng đề cập đến vấn đề trọng tâm lí thuyết, có tham khảo nhiều đề thi Olympic quốc gia nhằm nâng cao chất lượng bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học dùng tập cho lớp chun Hóa học Đã phân tích số tập dạng tập nói sử dụng bồi dưỡng học sinh giỏi học sinh chuyên Hóa học Những kết TNSP xác nhận hiệu vấn đề nội dung đề tài tơi đề xuất, xác nhận tính đắn giả thuyết khoa học đặt ra: Học sinh hiểu sâu lí thuyết phức chất khả áp dụng vào giải tập linh hoạt sâu vào chất hóa học Qua trình nghiên cứu đề tài cho phép nêu số phương hướng nghiên cứu thời gian tới: Tiếp tục mở rộng phạm vi nghiên cứu vấn đề trọng tâm khác Hóa học thường hay đề cập đến kỳ thi học sinh giỏi cấp tỉnh, Olympic khu vực, quốc gia quốc tế 41 C3 Khả áp dụng giải pháp: - Tài liệu giảng dạy cho lớp chuyên hóa trường THPT Chun Lê Q Đơn Điện Biên - Tài liệu tham khảo cho giáo viên trường THPT khác tỉnh Điện Biên - Tài liệu tự học cho học sinh lớp nâng cao, đội tuyển học sinh giỏi cấp C4 Hiệu quả, lợi ích thu dự kiến thu áp dụng giải pháp: Xây dựng hệ thống câu hỏi tập phần “ chun tốn hình học phân tử ” dùng cho học sinh lớp chuyên Hoá học bậc THPT giúp họ học tốt chuẩn bị tốt cho kỳ thi học sinh giỏi Hóa học lý thuyết – tập – phương pháp giải, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy học tập mơn Hóa học C5 Đánh giá phạm vi ảnh hưởng sáng kiến: * Đối với lĩnh vực khoa học giáo dục đào tạo: - Góp phần đổi phương pháp dạy học hố học bậc trung học, tạo sở mặt lý luận thực tiễn việc bồi dưỡng học sinh giỏi * Đối với kinh tế - xã hội: Nâng cao chất lượng nguồn nhân lực phục vụ nghiệp cơng nghiệp hố - đại hố * Đối với lĩnh vực xuất In phát hành sách đổi PPDH Hóa học trọng tâm sử dụng lược đồ tư ứng dụng nghiên cứu học để cải tiến sinh hoạt chun mơn C6, kiến nghì đề xuất Để đạt kết cao kỳ thi học sinh giỏi Tỉnh,Khu Vực, Quốc Gia theo tôi: trường cần có quan tâm để tạo lớp mũi nhọn, tập hợp nhiều học sinh khá, thuận lợi cho việc bồi dưỡng chuyên môn Đề nghị tiếp tục mở rộng phạm vi nghiên cứu vấn đề trọng tâm lý thuyết, tập phần “hình học phân tử ” thường đề cập đến kỳ thi Olympic Hóa học Với tâm huyết lòng yêu nghề, với nỗ lực cố gắng thân viết đề tài để giúp bạn đồng nghiệp học sinh có chun đề thiết thực q trình ơn luyện học sinh giỏi, với mong muốn đóng góp chút cơng sức nhỏ bé vào nghiệp nâng cao chất lượng giáo dục đào tạo nói chung nhiệm vụ giáo dục mũi nhọn nói riêng tỉnh nhà 42 Cuối nhận thấy kết nghiên cứu ban đầu Vì trình độ lực thân điều kiện thời gian hạn chế tơi mong góp ý xây dựng thầy cô giáo làm công tác bồi dưỡng học sinh giỏi, giảng dạy lớp chuyên hóa bạn đồng nghiệp quan tâm đến vấn đề Xin chân thành cảm ơn! Điện Biên ngày 30/3/2017 Vũ Mạnh Cương 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Duy Ái, Nguyễn Tinh Dung, Trần Thành Huế, Trần Quốc Sơn, Nguyễn Văn Tòng - Một số vấn đề chọn lọc Hóa học Tập I - NXB Giáo dục, 2004 Nguyễn Duy Ái, Đào Hữu Vinh - Bài tập Hóa học đại cương vơ - NXB Giáo dục, 2003 Nguyễn Tinh Dung, Hoàng Nhâm, Trần Quốc Sơn, Phạm Văn Tư - Tài liệu nâng cao mở rộng kiến thức Hóa học THPT - NXB Giáo dục, 2002 Đề thi Olympic Hóa học sinh viên tồn quốc 2003 đến 2017 Phạm Đình Hiến, Vũ Thị Mai, Phạm Văn Tư - Tuyển chọn đề thi học sinh giỏi tỉnh Quốc gia Hóa học - NXB Giáo dục, 2002 Trần Thành Huế - Bàn dạy tốt, học tốt mơn Hóa học, báo cáo khoa học hội nghị tồn quốc, lần thứ III - Hội Hóa học Việt Nam, 1998 Nguyễn Trọng Thọ - Hóa học đại cương - NXB Giáo dục, 2004 Nguyễn Trọng Thọ - Hóa hữu phần 2: Các chức Hóa học - NXB Giáo dục 2003 10 Tuyển tập đề thi Olympic Hóa học 30- lần thứ VII năm 2001 - NXB Giáo dục, 2001 11 Tuyển tập 10 năm đề thi Olympic Hóa học 30 tháng - NXB Giáo dục, 2006 12 Nguyễn Đức Vận - Hóa học vơ Tập II - NXB KHKT Hà Nội, 2000 13 Đào Hữu Vinh, Từ Vọng Nghi, Đỗ Hữu Tài, Nguyễn Thị Minh Tâm - 121 Bài tập Hóa học bồi dưỡng học sinh giỏi lớp 10, 11, 12 Tập I, II - NXB Đồng Nai, 1997 14 Đào Hữu Vinh, Nguyễn Duy Ái - Tài liệu giáo khoa chuyên Hóa học 10 NXB Giáo dục, 2002 15 Đề thi học sinh giỏi khu vực Duyên Hải Đồng Bằng Bắc Bộ từ năm 2008 đến 2017 16 Đề thi học sinh giỏi máy tính cầm tay cấp Quốc Gia từ năm 2008 đến 2017 17 Đề thi học sinh giỏi Hùng Vương khu vực miền núi phía Bắc từ năm 2007 đến 2017 18 Đề thi học sinh giỏi Quốc Gia từ năm 1996 đến 2017 44 NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG KHOA HỌC CẤP SỞ 45 ... khoa chuyên Hóa học đề thi học sinh giỏi cấp Tỉnh, cấp Quốc Gia, Olympic Hóa học quốc tế Xây dựng hệ thống lí thuyết tập phần bài tốn hình học phân tử cho học sinh khá, giỏi Hóa học bậc THPT Thực... vực miền núi phia Bắc, học sinh giỏi cấp Quốc Gia CHƯƠNG I TỔNG QUAN I Cơ sở lí luận I.1 Bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học bậc trung học phổ thông I.1.1 Bồi dưỡng học sinh giỏi phát hiện, đào tạo... nghiệm bồi dưỡng học sinh khá, giỏi, … Thực nghiệm sư phạm: Nhằm đánh giá hệ thống lí thuyết, tập sưu tầm, biên soạn áp dụng vào thực tế giảng dạy, bồi dưỡng học sinh giỏi để dự thi học sinh giỏi cấp