NÂNG CAO KHẢ NĂNG tư DUY bản CHẤT hóa học CHO học SINH KHÁ, GIỎI ở TRƯỜNG THPT THÔNG QUA một số DẠNG bài

Trong quá trình giảng dạy và ôn thi tôi nhận thấy phần kiến thức về phản ứngcủa các chất với nước xuất hiện ở nhiều mảng kiến thức và đều chứa đựng rất nhiều bảnchất hóa học.. Xuất phát

A PHẦN MỞ ĐẦU

I Lí do chọn đề tài:

Hóa học không phải là quá trình được dạy, là sự tiếp nhận một cách thụ độngnhững tri thức hoá học mà chủ yếu là quá trình học sinh tự học, tự nhận thức, tự khámphá, tìm tòi các tri thức hoá học một cách chủ động, tích cực, là quá trình tự phát hiệnvấn đề và giải quyết các vấn đề Hóa học chứa đựng rất nhiều các hiện tượng hóa họcmang tính thực tế cao mà để giải thích được các hiện tượng đó ta cần có kiến thức sâu

về hóa học chứ không đơn thuần dùng số liệu xử lí như toán học Khi học sinh hiểuđược bản chất sâu xa của các quá trình hóa học và biết cách giải thích các quá trình nàythì tự bản thân các em sẽ hình thành niềm đam mê khám phá, có tình yêu với bộ mônhóa học Đặc biệt, với xu thế thi cử hiện tại khi số lượng học sinh từ bỏ môn hóa ngàycàng tăng lên thì càng đặt cho bộ môn hóa nhu cầu giải quyết các hiện tượng hóa họcmột cách đơn giản, dễ hiểu, dễ lôi kéo người học Chính từ nhu cầu này đòi hỏi cácthầy cô giáo trong quá trình dạy học cần xây dựng cho học sinh cách khám phá, giảithích đơn giản, nhanh gọn các bản chất hóa học, hình thành cho các em cách tiếp nhậnkiến thức một cách chủ động Trong xu hướng thi cử hiện tại của Bộ giáo dục là thitheo hình thức trắc nghiệm rất nhiều học sinh đã lựa chọn cho mình hình thức nhớ máymóc các kiến thức hóa học, chỉ hướng vào rèn luyện tốc độ làm bài mà không quan tâmnhiều đến bản chất hóa học Xu hướng trên cũng tương đối phù hợp với xu thế thi cửhiện tại nhưng mô hình chung lại biến học sinh thành những cái máy nhớ mà khônghiểu nhiều về bản chất, nhiều trường hợp sẽ gặp khó khăn khi có các câu hỏi khai thác

về bản chất hóa học Vì vậy, việc cân bằng giữa rèn luyện kĩ năng, tốc độ với tìm hiểu,phân tích bản chất vấn đề là nhu cầu rất cấp thiết khi giảng dạy bộ môn hóa học phổthông

Trong quá trình giảng dạy và ôn thi tôi nhận thấy phần kiến thức về phản ứngcủa các chất với nước xuất hiện ở nhiều mảng kiến thức và đều chứa đựng rất nhiều bảnchất hóa học Phản ứng với nước có thể là quá trình trực tiếp tạo sản phẩm hoặc là phảnứng mở đầu cho một chu trình gồm một số phản ứng hóa học Học sinh khi nghiên cứu

về phần kiến thức này thường chỉ nhớ một vài trường hợp cụ thể mà không có cái nhìn

tổng hợp về những chất có phản ứng với nước Nhiều giáo viên khi giảng dạy cũng chỉcung cấp cho học sinh phương trình hóa học cụ thể mà không giải thích rõ để các emhiểu vì sao có phản ứng như vậy Chính vì không hiểu rõ bản chất vấn đề nên nhiềutình huống bài tập tương đối dễ dàng bị học sinh giải quyết sai, ảnh hưởng khá nhiềuđến thành tích của các em Xuất phát từ nhu cầu trên tôi thấy cần phải xây dựng một sốdạng bài cụ thể xung quanh phản ứng của các chất với nước để nâng cao khả năng tưduy bản chất hóa học cho học sinh thpt, hạn chế các sai sót của các em khi làm bàinhằm đạt hiệu quả cao nhất trong các kì thi.

Qua thực tế giảng dạy bồi dưỡng học sinh tôi nhận thấy kết quả học tập của họcsinh đã được nâng cao hơn, nhiều học sinh đã yêu thích môn hoá học hơn Chính vì vậytôi mạnh dạn đề xuất một kinh nghiệm nhỏ:

“Nâng cao khả năng tư duy bản chất hóa học cho học sinh khá, giỏi ở trường thpt

thông qua một số dạng bài tập về phản ứng của các chất với nước”

II Mục đích nghiên cứu:

Thực hiện sáng kiến này nhằm mục đích:

- Khẳng định tầm quan trọng của việc đổi mới phương pháp trong giảng dạy

- Giúp học sinh biết cách tư duy, giải thích bản chất của các quá trình hóa học màkhông phải là quá trình tiếp thu thụ động, nhớ máy móc

- Tạo hứng thú cho học sinh khi học môn hóa, tạo cho các em niềm đam mêkhám phá các bản chất hóa học

- Nâng cao kết quả thi của học sinh trong các kì thi

III Đối tượng nghiên cứu:

Vì quá trình phản ứng với nước đều ít nhiều có một vài quá trình, các dạng bàiđược chọn lựa đều cần học sinh có kiến thức căn bản về hóa học mới có khả năng tiếpnhận Vì vậy, đối tượng chủ yếu được hướng đến là học sinh có lực học từ trung bìnhkhá trở lên, đặc biệt là các học sinh có mục tiêu thi thpt quốc gia từ điểm 6 trở lên hoặchọc sinh đang tham gia ôn thi học sinh giỏi Giáo viên có thể phân chia các nhóm họcsinh có năng lực tương đồng trong quá trình giảng dạy để thuận lợi cho việc cung cấpkiến thức

IV Phương pháp:

- Nghiên cứu tài liệu, sưu tầm các tài liệu phục vụ việc soạn thảo

- Cho học sinh trải nghiệm các hiện tượng hóa học trong thực tế, trong phòng thínghiệm và thông qua các thí nghiệm hóa học trên mạng, thực nghiệm giảng dạy

V Những điểm mới của SKKN:

- Phần kiến thức về phản ứng với nước là phần kiến thức tương đối phức tạp lại

bị trải dài trong toàn bộ chương trình hóa học phổ thông nên việc viết SKKN này giúphọc sinh có một cái nhìn tổng hợp hơn, tạo tâm lí cẩn thận khi trong đề thi khai thácđến mảng kiến thức này

- Học sinh được hướng dẫn thực hiện các chu trình hóa học để suy ra bản chấtphản ứng, khám phá hiện tượng chứ không giống như lâu nay vẫn học là nhớ máy móc,dùng làm bài Như vậy học sinh sẽ hứng thú hơn, chủ động hơn, dễ dàng có trao đổi,tranh luận, tìm tòi kiến thức cùng thầy cô

- Học sinh được nhắc nhở, sửa chửa các câu trắc nghiệm dễ bị sai sót khi liênquan đến phần kiến thức này nên sẽ hạn chế bị mất điểm trong các kì thi

B PHẦN NỘI DUNG

I Cơ sở lí luận:

- Các kim loại có thể tác dụng với nước ở điều kiện thường bao gồm: kim loạinhóm IA, một số kim loại nhóm IIA (Ca, Sr, Ba), khi cho các kim loại này tác dụng vớidung dịch muối thì các kim loại này sẽ có phản ứng với nước trước

- Các oxit bazơ của một số kim loại mạnh, có khả năng tác dụng với nước ở điềukiện thường thì khi cho vào nước có thể tác dụng với nước tạo thành dung dịch kiềmtương ứng

- Các chất chứa một số liên kết không bền như: chức este, cầu peptit hoặc liênkết -CO-NH- thường dễ bị thủy phân trong môi trường axit hoặc môi trường kiềm

- Một số hiđroxit lưỡng tính có thể dễ dàng tan trong dung dịch kiềm như:

Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O hoặc Al(OH)3 + NaOH → NaAl(OH)4 Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2ZnO2 + 2H2O

II Thực trạng vấn đề:

Trong quá trình giảng dạy, ôn thi thpt quốc gia và ôn thi học sinh giỏi tại trườngthpt Nông Cống 4 tôi nhận thấy khi phải nhận lại các lớp từ giáo viên khác mà mìnhkhông dạy từ đầu và các lớp không được giáo viên xây dựng căn bản thì học sinh tươngđối yếu về bản chất hóa học, các em chỉ thích làm bài tập còn khi cần dùng bản chấthóa học để làm lý thuyết thì hầu hết sai sót khá nhiều Với một số các câu bài tập cần tưduy nhiều bản chất thì các em coi đó là các câu khó và bỏ qua, thậm chí bỏ qua cả cáccâu ở vùng điểm thấp Cách học của các em không phù hợp với xu thế của đề thi là chútrọng về mặt lý thuyết nên hầu hết chất lượng thi học sinh giỏi, thpt quốc gia của bộmôn hóa ở trường chất lượng không thực sự cao Ngay cả ở các lớp tôi trực tiếp giảngdạy nếu không phân loại học sinh tốt và xây dựng căn bản cho các em thì các câu trắcnghiệm thiên về bản chất hóa học, đặc biệt là liên quan đến phản ứng với nước đều bịcác em làm sai khá nhiều Từ nhu cầu cấp thiết này tôi thấy cần xây dựng nên một hệthống dạng bài, đặc biệt là bài tập liên quan đến phản ứng với nước để giáo dục họcsinh cách tư duy bản chất hóa học, hạn chế nhớ máy móc kiến thức, có cái nhìn tổnghợp về kiến thức để luôn cẩn thận trong quá trình làm bài, tránh để mất điểm lãng phínên tôi chọn viết SKKN này

III Các dạng bài áp dụng cụ thể:

Dạng bài tập về phản ứng với nước là dạng bài tập đòi hỏi có sự tổng hòa rấtnhiều vùng kiến thức khác nhau nên trong quá trình dạy học giáo viên cần xây dựng chohọc sinh hệ thống kiến thức cơ bản đầy đủ, kĩ càng Dưới đây là một số dạng bài, cách

áp dụng cụ thể và các bài tập tương tự dựa trên các yêu cầu của đề ra trong các đề thitrắc nghiệm hoặc đề thi học sinh giỏi để học sinh nghiên cứu và vận dụng

Dạng 1: Vận dụng phản ứng với nước để giải thích về các sản phẩm được tạo thành hoặc sự khác nhau về sản phẩm giữa các phản ứng tương đồng.

Trong quá trình giảng dạy có một số trường hợp khiến học sinh phân vân khôngbiết vì sao sản phẩm lại khác nhau hoặc không biết tại sao quá trình lại tạo ra sản phẩmnhư vậy, vì vậy các em chọn cách nhớ theo các phương trình có sẵn Tuy nhiên, khigiảng dạy các vùng kiến thức này giáo viên chỉ cần lồng vào phản ứng với nước và tổhợp các giai đoạn thì vấn đề lại rất rõ ràng, dễ hiểu Cụ thể như sau:

*Ví dụ 1: Tại sao phản ứng thủy phân este trong môi trường axit là phản ứng thuận

nghịch thường tạo sản phẩm là axit và ancol còn phản ứng thủy phân este trong môitrường kiềm lại là phản ứng một chiều thường tạo sản phẩm là muối và ancol?

Giải quyết vấn đề: - Trong môi trường axit xảy ra phản ứng như sau:

RCOOR1 + H2O RCOOH + R1OH

Do axit có thể tác dụng với ancol để tạo este nên phản ứng xảy ra theo cả 2 chiều thuận nghịch

- Trong môi trường kiềm thì phản ứng xảy ra như sau:

RCOOR1 + H2O RCOOH + R1OH

+ RCOOH + NaOH → RCOONa + H2O

RCOOR1 + NaOH → RCOONa + R1OH

Do phản ứng không còn axit để tham gia phản ứng với ancol nên phản ứng chỉ xảy ratheo một chiều duy nhất

*Ví dụ 2: Tại sao phản ứng của nhôm với dung dịch kiềm lại có sự tham gia của H2Otrong khi phản ứng của Zn với dung dịch kiềm lại không có H2O?

Giải quyết vấn đề:

- Khi Al tác dụng với dung dịch kiềm thì:

2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2

+ 2Al(OH)3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + 4H2O

2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2

- Khi cho Zn tác dụng với dung dịch kiềm thì:

Zn + 2H2O → Zn(OH)2 + H2

+ Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2ZnO2 + 2H2O

Zn + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2

*Ví dụ 3: Phản ứng sau: SO2 + Na2CO3 → Na2SO3 + CO2 có xảy ra không?

Giải quyết vấn đề: SO2 + H2O H2SO3

+ H2SO3 + Na2CO3 → Na2SO3 + CO2 + H2O

SO2 + Na2CO3 → Na2SO3 + CO2

*Ví dụ 4: Vì sao cùng là phản ứng của photpho đỏ với HNO3 mà khi HNO3(đ) vàHNO3(loãng) thì trong phương trình phản ứng H2O lại nằm ở các vế khác nhau

Giải quyết vấn đề: Do phản ứng là sự tổ hợp của 2 giai đoạn nên khi gộp các phương

trình thì tùy theo tỉ lệ cụ thể H2O có thể nằm ở các vế khác nhau (hoặc không còn H2O)

P + 5HNO3(đ)  H3PO4 + 5NO2 + H2O

* Ví dụ 5: Sau phản ứng nhiệt phân của các muối nitrat ta thường thu được hỗn hợp khí

gồm NO2, O2 Nếu dẫn hỗn hợp khí này qua một dung dịch kiềm dư thì phản ứng xảy

ra thế nào?

Giải quyết vấn đề:

Đa phần học sinh nếu không nắm vững bản chất đều cho rằng O2 không có phản ứngvới kiềm, chỉ có NO2 là oxit axit nên có phản ứng xảy ra như sau:

2NO2 + 2NaOH  NaNO3 + NaNO2 + H2O

Tuy nhiên thực tế bản chất của phản ứng như sau:

4NO2 + O2 + 2H2O  4HNO3

+ 4HNO3 + 4NaOH  4NaNO3 + 4H2O

4NO2 + O2 + 4NaOH  4NaNO3 + 2H2O (1)

Sau phản ứng (1) nếu dư O2 sẽ không có phản ứng tiếp theo, còn nếu dư NO2 sẽ có thêmphản ứng: 2NO2 + 2NaOH  NaNO3 + NaNO2 + H2O (2)

*Ví dụ 6: Trong các bài toán thủy phân peptit thường dùng dữ kiện về axit hoặc kiềm

để lập các phương trình hóa học, tuy nhiên phản ứng thủy phân peptit trong sách giáo khoa lại không thể hiện axit hoặc kiềm cụ thể, vậy ta cần biểu diễn phản ứng thủy phân peptit trong môi trường axit và kiềm cụ thể thế nào?

Giải quyết vấn đề: Quá trình thủy phân hoàn toàn peptit trong môi trường axit hoặc

kiềm là sự tổ hợp của quá trình bẻ gãy các liên kết peptit và trung hòa các -aminoaxit

để tạo muối, vì vậy ta cần thể hiện cụ thể quá trình như sau:

- Quá trình thủy phân peptit trong môi trường axit, đun nóng:

ClNH3-CH(R1)-COOH + ClNH3-CH(R2)-COOH+ + ClNH3-CH(Rn)-COOH

- Quá trình thủy phân peptit trong môi trường kiềm, đun nóng:

H2N-CH(R1)-CO-NH-CH(R2)CO- -NH-CH(Rn)-COOH +(n-1)H2O →

H2N-CH(R1)-COOH + H2N-CH(R2)-COOH + + NH2-CH(Rn)-COOH

+ H2N-CH(R1)-COOH + NaOH → H2N-CH(R1)-COONa + H2O

H2N-CH(R2)-COOH + NaOH → H2N-CH(R2)-COONa + H2O

H2N-CH(Rn)-COOH + NaOH → H2N-CH(Rn)-COONa + H2O

H2N-CH(R1)-CO-NH-CH(R2)CO- -NH-CH(Rn)-COOH + nNaOH →

H2N-CH(R1)-COONa + H2N-CH(R2)-COONa + + H2N-CH(Rn)-COONa + H2O

Dạng 2: Vận dụng phản ứng với nước để đếm số lượng các phản ứng xảy ra trong một số câu trắc nghiệm.

Trong một số đề thi thử có xuất hiện các câu đếm số lượng các phản ứng xảy ra,trong đó có những phản ứng là sự tổ hợp của một số phản ứng Thông thường học sinhhay nhớ phản ứng gộp tổng hợp nên khi đếm sẽ thường thiếu các phản ứng so với yêucầu của câu hỏi Cụ thể như sau:

*Ví dụ 1: Cho BaO vào dung dịch H2SO4 loãng thu được kết tủa X và dd Y, lọc kết tủacho dd NaHCO3 vào dd Y lại thấy có kết tủa Nếu thêm Al dư vào dd Y thấy có khí bay

ra và thu được dd Z Cho Na2CO3 vào Z thấy có kết tủa Số phản ứng đã xảy ra trongcác thí nghiệm trên là

2NaHCO3 + Ba(OH)2 → Na2CO3 + BaCO3↓ + 2H2OKhi cho Al vào dung dịch sau phản ứng:

2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2

2Al(OH)3 + Ba(OH)2 → Ba(AlO2)2 + 4H2O

Na2CO3 + Ba(AlO2)2 → BaCO3↓ + 2NaAlO2

Vậy số phản ứng đã xảy ra là 6  Chọn đáp án A.

*Ví dụ 2: Cho hỗn hợp gồm Al, Fe, Cu tác dụng hoàn toàn với dung dịch NaOH dư,

sau phản ứng thu được dung dịch A, khí B và phần rắn C Cho C tác dụng hết với dungdịch HNO3 đặc, vừa đủ, đun nóng thu được dung dịch X và khí NO2 (sản phẩm khửduy nhất) Thêm dung dịch NaOH tới dư vào dung dịch X thì thu được kết tủa Y Sốphản ứng đã xảy ra trong các thí nghiệm trên là

A 5 B 8 C 6 D 7

Giải quyết vấn đề:

Các phản ứng đã xảy ra: 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2

Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O

Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Fe(NO3)3 + 3NaOH → Fe(OH)3 + 3NaNO3

Cu(NO3)2 + 2NaOH → Cu(OH)2 + 2NaNO3

Vậy số phản ứng là 6  Chọn đáp án C.

* Ví dụ 3: Cho các kim loại sau: Fe, Cu, Al, Na, Ba, Zn, Ni Nếu cho lượng dư các kim

loại trên lần lượt vào dung dịch FeCl3 đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thì số kimloại có thể đẩy được Fe ra khỏi dung dịch FeCl3 là:

A 2 B 3 C 4 D 5

Giải quyết vấn đề: Nếu học sinh nắm vững bản chất điện hóa thì đều xác định được

khi kim loại tác dụng với muối Fe3+ thì sẽ có 2 giai đoạn, đầu tiên là tạo muối Fe2+, sau

đó là phản ứng với muối Fe2+ để tạo kim loại Fe Như vậy kim loại có thể thỏa mãn yêucầu là các kim loại có cặp thế đứng trước Fe3+/Fe2+ và Fe2+/Fe Nếu theo điều kiện này

ta có thể chọn: Al, Na, Ba, Zn Tuy nhiên nhiều học sinh không chú ý là Na, Ba cóphản ứng với H2O ở điều kiện thường nên khi cho vào dung dịch chúng sẽ có phản ứng

với nước trong dung dịch nên thường chọn sai Theo các điều kiện này chỉ có Al và Zn

là thỏa mãn

 Chọn đáp án A

* Ví dụ 4: Cho các chất sau: Al2O3, CO2, NO2, Al4C3, CO, PBr3, Cr2O3 Nếu cho cácchất trên lần lượt tác dụng với dung dịch NaOH loãng, dư thì số lượng các chất có thểtham gia phản ứng là

A 3 B 4 C 5 D 6

Giải quyết vấn đề: Nếu học sinh nắm chắc bản chất hóa học sẽ xác định rõ: CO2, NO2

là oxit axit nên có phản ứng; CO là oxit trung tính nên không có phản ứng; Al2O3,Cr2O3 là oxit lưỡng tính tuy nhiên Cr2O3 chỉ phản ứng với kiềm đặc, đun nóng nêntrong dung dịch NaOH loãng không có phản ứng Chỉ có Al4C3 và PBr3 là gây cho họcsinh khó xác định có hay không vì không có phản ứng trong sách giáo khoa Tuy nhiênnếu phân tích theo tổ hợp quá trình ta có thể chỉ rõ phản ứng:

Al4C3 + 12H2O  4Al(OH)3 + 3CH4

+ 4Al(OH)3 + 4NaOH  4NaAlO2 + 8H2O

Al4C3 + 4H2O + 4NaOH  4NaAlO2 + 3CH4

PBr3 + 3H2O  3HBr + H3PO3

+ 3HBr + 3NaOH  3NaBr + 3H2O

H3PO3 + 2NaOH  Na2HPO3 + 2H2O

PBr3 + 5NaOH  3NaBr + Na2HPO3 + 2H2O

*Ví dụ 1: Nêu hiện tượng xảy ra trong các thí nghiệm sau:

- Sục khí Cl2 vào dung dịch Na2CO3

- Cho SO3 tác dụng với dung dịch BaCl2

Giải quyết vấn đề:

Trong tính chất của các khí trên không có tính chất cụ thể nào là tác dụng với dung dịch muối nên khi gặp câu hỏi dạng này nhiều học sinh sẽ khẳng định là không có hiện tượngxảy ra, tuy nhiên nếu phân tích gián tiếp qua bản chất với nước thì sẽ thấy hiện tượng cụthể

- Sục khí Cl2 vào dung dịch Na2CO3

2Cl2 + 2H2O 2HCl + 2HClO + 2HCl + Na2CO3 → 2NaCl + CO2 + H2O

2Cl2 + H2O + Na2CO3 → 2NaCl + 2HClO + CO2↑

Hiện tượng: Mất màu vàng lục của khí Cl2 và có bọt khí CO2 sủi lên

- Cho SO3 tác dụng với dung dịch BaCl2

SO3 + H2O → H2SO4

+ H2SO4 + BaCl2 → BaSO4↓ + 2HCl

SO3 + H2O + BaCl2 → BaSO4↓ + HCl

Hiện tượng: Có kết tủa trắng của BaSO4

* Ví dụ 2: Nêu hiện tượng xảy ra khi lần lượt cho dư dung dịch NH4Cl, dung dịchAlCl3 hoặc sục CO2 tới dư vào dung dịch NaAlO2 ( hoặc dung dịch NaAl(OH)4 )?

Giải quyết vấn đề:

Nếu bài toán cho từ từ HCl đến dư thì học sinh có thể nêu đúng vì đó là dạng tương đốiphổ biến trong bài tập, còn với các chất trên học sinh tỏ ra khó khăn, khi đó ta có thểdiễn tả như sau sẽ làm học sinh rất dễ hiểu vấn đề:

- Sục khí CO2 tới dư vào dung dịch NaAlO2

NaAlO2 → Na+ + AlO2

+ CO2 + H2O H2CO3

H2CO3 HCO3- + H+

H+ + AlO2- + H2O → Al(OH)3

NaAlO2 + CO2 + 2H2O → Al(OH)3↓ + NaHCO3

Hiện tượng: Có kết tủa keo trắng

- Cho dung dịch AlCl3 tới dư vào dung dịch NaAlO2