Xây dựng hệ thống bài tập học phần hóa học đại cương 1 nhằm tăng cường năng lực tự học của sinh viên (2018) phạm thị ngọc linh k40c sư phạm hóa học trường đại học sư phạm hà nội 2

Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng được hệ thống bài tập tài liệu tự học có hướng dẫn tốt và sử dụng tài liệu đó một cách hiệu quả thì sẽ góp phần tăng cường năng lực tự đọc, tự học của s

KHOA HÓA HỌC

======

PHẠM THỊ NGỌC LINH

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP HỌC PHẦN HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG 1 NHẰM TĂNG CƯỜNG

NĂNG LỰC TỰ HỌC CỦA SINH VIÊN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa Vô cơ

Hà Nội – 2018

KHOA HÓA HỌC

======

PHẠM THỊ NGỌC LINH

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP HỌC PHẦN HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG 1 NHẰM TĂNG CƯỜNG

NĂNG LỰC TỰ HỌC CỦA SINH VIÊN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa Vô cơ

Người hướng dẫn khoa học

TS Đăng Thị Thu Huyền

Hà Nội – 2018

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong khoa Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, các thầy cô trong tổ Hóa Vô cơ - Đại cương đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất trong suốt thời gian em theo học tại khoa

và trong thời gian em làm khóa luận tốt nghiệp

Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Đăng Thị Thu Huyền

người đã trực tiếp giảng dạy, hướng dẫn, luôn tận tâm chỉ bảo những kiến thức về chuyên môn thiết thực và những chỉ dẫn khoa học quý báu, giúp đỡ em trong quá trình em làm khóa luận tốt nghiệp

Em xin cảm ơn gia đình, anh em, bạn bè, những người đã luôn ở bên, chia

sẻ, động viên và giúp đỡ em quá trình em làm khóa luận tốt nghiệp

Để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất, mặc dù đã rất cố gắng, song trong những ngày đầu làm quen, tiếp cận và học hỏi nghiên cứu khoa học sẽ không tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót về mặt kiến thức cũng như kinh nghiệm, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến chân thành từ quý thầy cô giáo và bạn bè để khóa luận được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng 5 năm 2018 Sinh viên

Phạm Thị Ngọc Linh

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng nghiên cứu 2

4 Phạm vi nghiên cứu 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

6 Phương pháp nghiên cứu 2

7 Giả thuyết khoa học 3

8 Đóng góp mới của đề tài 4

PHẦN 2: NỘI DUNG 5

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 5

1.1.Tổng quan về vấn đề tự học 5

1.1.1 Khái niệm tự học 5

1.1.2 Các kĩ năng tự học 5

1.1.3 Quy trình tự học 6

1.1.4 Các hình thức tự học 7

1.1.5 Tác dụng của tự học 8

1.2 Tổng quan về bài tập hóa học 9

1.2.1 Khái niệm về bài tập hóa học 9

1.2.2 Vai trò của bài tập hóa học 9

1.2.3 Phân loại bài tập hóa học 13

1.2.4 Vận dụng kiến thức để giải bài tập hóa học 15

1.2.5 Xu hướng phát triển của bài tập hóa học hiện nay 16

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG BÀI TẬP 18

2.1 Bài tập chương 2: Cấu tạo nguyên tử và hệ thống tuần hoàn 18

2.1.1 Bài tập về hạt nhân nguyên tử 18

Dạng 1: Bài tập về đồng vị 18

Dạng 3: Bài tập về phản ứng hạt nhân 21

2.1.2 Bài tập về thuyết lượng tử Planck và đại cương về cơ học lượng tử 23 Dạng 1: Bài tập về thuyết lượng tử Planck 23

Dạng 2: Bài tập về hiện tượng quang điện 26

Dạng 3: Bài tập về sóng vật chất De Broglie 28

Dạng 4: Bài tập về nguyên lý bất định Heisenberg 29

2.1.3 Bài tập về nguyên tử hiđro và ion giống hiđro 32

Dạng 1: Bài tập về kết quả giải phương trình Schroedinger 32

Dạng 2: Bài tập về quang phổ 35

Dạng 3: Bài tập về ion giống nguyên tử hiđro 38

2.1.4 Bài tập về nguyên tử nhiều electron 40

Dạng 1: Bài tập về cơ sở viết cấu hình electron 40

Dạng 2: Bài tập về cấu hình electron của nguyên tử và ion 44

Dạng 3: Bài tập áp dụng phương pháp Slater 47

2.1.5 Bài tập về hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học 50

Dạng 1: Bài tập về mối quan hệ giữ vị trí và cấu hình electron 50

Dạng 2: Bài tập về quy luật biến đổi tính chất 56

2.2 Bài tập chương 3: Cấu tạo phân tử và liên kết hóa học 60

2.2.1 Bài tập viết công thức cấu tạo Lewis 60

2.2.2 Bài tập xác định dạng hình học phân tử theo thuyết VSEPR 66

2.2.3 Bài tập về momen lưỡng cực 75

2.2.4 Bài tập giải thích sự hình thành kiên kết theo thuyết liên kết cộng hóa trị (Thuyết VB) 77

2.2.5 Bài tập giải thích sự hình thành kiên kết theo thuyết orbital phân tử (Thuyết MO) 87

2.2.6 Bài tập giải thích sự hình thành kiên kết trong phức chất 94

Dạng 1: Gọi tên phức 94

Dạng 3: Bài tập giải thích sự hình thành kiên kết trong phức chất theo thuyết trường tinh thể 102

KẾT LUẬN 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO 107

PHẦN 1: MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Hóa học Đại cương 1 là một học phần cơ bản trong chương trình đào tạo đại học của ngành Hóa học trong Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Học phần này gồm 3 nội dung chính là:

+ Chương 2: Cấu tạo nguyện tử - Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học

+ Chương 3: Cấu tạo phân tử - Liên kết phân tử

+ Chương 4: Tinh thể

Việc học hiệu quả môn học này giúp sinh viên có một nền tảng vững chắc giúp ích cho việc học tập và nghiên cứu sau này Nắm vững lý thuyết cơ bản và vận dụng để giải được bài tập là vấn đề cốt lõi để hiểu được môn học này Tuy nhiên, với chính sách mới hiện nay của Bộ Giáo dục và Đào tạo, chúng ta đã chuyển sang đào tạo đại học với hình thức tín chỉ, lấy người học làm trung tâm Hình thức đào tạo này còn nhiều mới mẻ và yêu cầu sinh viên phải tự giác, chủ động trong học tập nhiều hơn, và

tự học là điều tất yếu

Khả năng tự học của sinh viên phụ thuộc vào nhiều yếu tố như ý thức tự học của sinh viên, nội dung môn học, điều kiện ngoại cảnh… Việc ý thức được tầm quan trọng của kiến thức để rèn luyện cho bản thân là rất quan trọng cho khả năng tự học Đó không phải là việc ghi ghi, chép chép, học thuộc lòng những gì thầy nói trên lớp hay lên mạng tìm tài liệu, nó phải là kết quả lâu dài của việc hiểu kiến thức và vận dụng giải bài tập

Học tập hiệu quả các môn học nói chung, và Hóa học Đại cương 1 nói riêng, sinh viên đòi hỏi phải dành nhiều thời gian cho việc học ở nhà, và đó không phải việc dễ dàng với sinh viên năm nhất, những bạn vừa mới làm quen với môn học chuyên ngành này

Để giúp các bạn có thêm tham khảo về cách tự học ở nhà đạt hiệu quả cao cho môn Hóa học Đại cương 1, đặc biệt là chương 2, 3 em đã nghiên cứu đề tài “Xây dựng

hệ thống bài tập học phần Hóa học Đại cương 1 nhằm tăng cường năng lực tự học của sinh viên”

2 Mục tiêu nghiên cứu

+ Nhằm góp phần nâng cao năng lực tự học bộ môn Hóa học nói chung và học phần Hóa học Đại cương 1 - Chương 2: Nguyên tử - Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học và Chương 3: Cấu tạo phân tử - Liên kết hóa học nói riêng của sinh viên

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

+ Xây dựng hệ thống bài tập chương 2, chương 3 Phân loại và tìm phương pháp,

đề xuất hướng làm

3 Đối tượng nghiên cứu

Mối quan hệ giữa phương pháp tự học có hướng dẫn với chất lượng dạy và học chương 2, 3 của học phần Hóa học Đại cương 1 ở Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

4 Phạm vi nghiên cứu

Quá trình dạy và học chương 2, 3 của học phần Hóa học Đại cương 1 ở trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Phân tích cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn của việc xây dựng hệ thống bài tập để hướng dẫn sinh viên tự học chương 2, 3 học phần Hóa học Đại cương 1

- Xây dựng hệ thống bài tập có lời giải chương 2, 3 Đồng thời xây dựng hệ thống các bài tập tương tự phục vụ khả năng tự học của sinh viên theo học chuyên ngành Hóa học tại Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

6 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lí thuyết (Phân tích, so sánh, tổng hợp): Thu thập thông tin thông qua sách vở, đọc sách báo, tài liệu nhằm mục đích tìm chọn những khái niệm và tư tưởng là cơ sở cho lí luận của đề tài, hình thành giả thuyết khoa học

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Quan sát, trò chuyện với sinh viên nhằm đánh

giá khả năng tự học của sinh viên

- Phương pháp xây dựng hệ thống bài tập hóa học: Mỗi một dạng bài tập phù hợp với một mục đích khác nhau Vì thế, cần xác định được mục đích sử dụng bài tập đó để xây dựng bài cho hợp lý

+ Sử dụng bài tập để củng cố, mở rộng, đào sâu kiến thức: xây dựng các bài tập dựa vào các công thức đã học ở lý thuyết, yêu cầu tìm các đại lượng đặc trưng cho từng nội dung lý thuyết đã học, từ đó mở rộng vấn đề, ghép nối các nội dung lý thuyết đề thành bài tập vận dụng

+ Sử dụng bài tập để rèn kỹ năng: để rèn được một kỹ năng ta cần xây dựng nhiều bài tập tương tự nhau, từ một công thức ta có thể biến đổi thành các bài tập có

dữ kiện khác nhau và yêu cầu tính các đại lượng khác nhau

+ Sử dụng bài tập để rèn tư duy logic: xây dựng các bài tập mà khi giải cần dựa vào tính logic của vấn đề

+ Sử dụng bài tập để rèn năng lực phát hiện vấn đề và giải quyết vấn đề: sử dụng bài tập này giúp học sinh ghi nhớ và khắc sâu lý thuyết, không học vẹt và nhớ máy móc Cần xây dựng bài tập có mấu chốt của vấn đề, dựa vào đó sinh viên giải được bài tập Hiện nay, bài tập được xây dựng theo xu hướng loại bỏ các bài tập có nội dung hóa học nghèo nàn nhưng cần sử dụng thuật toán phức tạp

để giải Bài tập hóa học thường phải đáp ứng nhu cầu học tập chủ động (tự học) của sinh viên

- Phương pháp chuyên gia: Tham khảo ý kiến đóng góp của các thầy (cô) giáo để hoàn thiện tài liệu tự học

7 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được hệ thống bài tập (tài liệu tự học có hướng dẫn) tốt và sử dụng tài liệu đó một cách hiệu quả thì sẽ góp phần tăng cường năng lực tự đọc, tự học của sinh viên, nâng cao chất lượng dạy và học bộ môn Hóa học Đại cương 1 ở Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

8 Đóng góp mới của đề tài

- Hệ thống hóa cơ sở lí luận về nâng cao chất lượng dạy học và tổ chức việc tự học có hướng dẫn, sử dụng tài liệu hợp lí cho sinh viên

- Xây dựng hệ thống bài tập có lời giải (tài liệu tự học có hướng dẫn) chương 2, 3 của học phần Hóa học Đại cương 1 và sử dụng hợp lí, hiệu quả nhằm nâng cao năng lực tự đọc, tự học, tự nghiên cứu cho sinh viên Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

PHẦN 2: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1.Tổng quan về vấn đề tự học

1.1.1 Khái niệm tự học

Trong tập bài giảng chuyên đề: “Dạy tự học cho sinh viên trong các nhà trường trung học chuyên nghiệp và Cao đẳng, Đại học” Giáo sư - Tiến sĩ Khoa học Thái Duy Tuyên viết: “Tự học là hoạt động độc lập chiếm lĩnh kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo, là

tự mình động não, suy nghĩ, sử dụng các năng lực trí tuệ (quan sát, so sánh, phân tích, tổng hợp…) cùng các phẩm chất động cơ, tình cảm để chiếm lĩnh tri thức một lĩnh vực hiểu biết nào đó hay những kinh nghiệm lịch sử, xã hội của nhân loại, biến nó thành

sở hữu của chính bản thân người học”

Giáo sư Nguyễn Cảnh Toàn cho rằng: “Tự học là tự mình động não, suy nghĩ,

sử dụng cả năng lực trí tuệ và có khi cả cơ bắp và các phẩm chất khác của người học,

cả động cơ tình cảm, nhân sinh quan, thế giới quan để chiếm lĩnh một tri thức nào đó của nhân loại, biến tri thức đó thành sở hữu của chính mình” [13]

Tóm lại, tổng hợp các quan điểm về tự học của các tác giả, có thể đưa ra khái

niệm về tự học như sau: “Tự học là hoạt động học hoàn toàn không có gióa viên, học sinh không có sự tiếp xúc với gióa viên, là hình thức học tập hoàn toàn không có sự tương tác thầy trò, do đó học sinh phải tự lực thông qua tài liệu, qua hoạt động thực tế, qua thí nghiệm để chiếm lĩnh kiến thức”

1.1.2 Các kĩ năng tự học

Để đạt kết quả tốt trong tự học, người tự học cần nắm vững những kỹ năng, phải rèn luyện để hình thành cho mình những kỹ năng Căn cứ vào chức năng của từng loại hoạt động có thể chia kỹ năng tự học làm bốn nhóm

Thứ nhất: Kỹ năng kế hoạch hóa việc tự học

Kỹ năng này cần tuân thủ các nguyên tắc sau: Đảm bảo thời gian tự học tương xứng với lượng thông tin của môn học; Xen kẽ hợp lý giữa các hình thức tự học, giữa

các môn học, giữa giờ tự học, giờ nghỉ ngơi

Thứ hai: Kỹ năng nghe và ghi bài trên lớp

Quy trình nghe giảng gồm các khâu như ôn bài cũ, làm quen với bài sắp học, hình dung các câu hỏi đối với bài mới Khi nghe giảng cần tập trung theo dõi sự dẫn dắt của thầy, liên hệ với kiến thức đang nghe, kiến thức đã có với các câu hỏi đã hình

dung trước

Thứ ba: Kỹ năng ôn tập

Kỹ năng này được chia làm hai nhóm là kỹ năng ôn tập, kỹ năng tập luyện

Kỹ năng ôn bài là hoạt động có ý nghĩa quan trọng trong việc chiếm lĩnh kiến thức bài giảng của thầy Đó là hoạt động tái nhận bài giảng như xem lại bài ghi, mối quan hệ giữa các đoạn rời rạc, bổ sung bài ghi bằng những thông tin nghiên cứu được

ở các tài liệu khác, nhận diện cấu trúc từng phần và toàn bài Việc tái hiện bài giảng dựa vào những biểu tượng, khái niệm, phán đoán được ghi nhận từ bài giảng của thầy,

từ hoạt động tái nhận bài giảng, dựng lại bài giảng của thầy bằng ngôn ngữ của chính

mình, đó là những mối liên hệ lôgic có thể có cả kiến thức cũ và mới

Kỹ năng tập luyện có tác dụng trong việc hình thành kỹ năng tương ứng với những tri thức đã học Từ việc giải bài tập của thầy đến việc người học tự thiết kế những loại bài tập cho mình giải, từ bài tập củng cố đơn vị kiến thức đến bài tập hệ thống hóa bài học, chương học, cũng như những bài tập vận dụng kiến thức vào cuộc

sống

Thứ tư: Kỹ năng đọc sách

Phải xác định rõ mục đích đọc sách, chọn cách đọc phù hợp như tìm hiểu nội dung tổng quát của quyển sách, đọc thử một vài đoạn, đọc lướt qua nhưng có trọng điểm, đọc kĩ có phân tích, nhận xét, đánh giá Khi đọc sách cần phải tập trung chú ý, tích cực suy nghĩ, khi đọc phải ghi chép [15]

1.1.3 Quy trình tự học

Gồm 3 giai đoạn: Tự nghiên cứu; Tự thể hiện; Tự kiểm tra, Tự điều chỉnh

- Tự nghiên cứu: Người học tự tìm tòi, quan sát, mô tả, giải thích, phát hiện vấn

đề, định hướng, giải quyết vấn đề, tự tìm ra kiến thức mới (chỉ mới đối với người học)

và tạo ra sản phẩm có tính chất cá nhân

- Tự thể hiện: Người học tự thể hiện mình bằng văn bản, bằng lời nói, tự sắm

vai trong các tình huống, vấn đề, tự trình bày, bảo vệ kiến thức hay sản phẩm cá nhân ban đầu của mình, tự thể hiện qua sự hợp tác, trao đổi, đối thoại, giao tiếp với các bạn

và thầy cô, tạo ra sản phẩm có tính chất xã hội của cộng đồng lớp học

- Tự kiểm tra, tự điều chỉnh: Sau khi tự thể hiện mình qua sự hợp tác, trao đổi

với bạn bè và thầy cô, sau khi thầy cô kết luận, người học tự kiểm tra, tự đánh giá sản phẩm ban đầu của mình, tự sửa sai, tự điều chỉnh thành sản phẩm khoa học (tri thức)

1.1.4 Các hình thức tự học

Có 5 hình thức tự học:

- Tự học hoàn toàn (không có giáo viên): Thông qua tài liệu, qua tìm hiểu thực

tế, học kinh nghiệm của người khác Sinh viên gặp nhiều khó khăn do có nhiều lỗ hổng kiến thức, sinh viên khó thu xếp tiến độ, kế hoạch tự học, không tự đánh giá được kết quả tự học của mình Từ đó sinh viên dễ chán nản và không tiếp tục tự học

- Tự học trong một giai đoạn của quá trình học tập: Thí dụ như học bài hay làm

bài tập ở nhà (khâu vận dụng kiến thức) là công việc thường xuyên của sinh viên Để giúp sinh viên có thể tự học ở nhà, sinh viên cần tăng cường kiểm tra, đánh giá kết quả học bài, làm bài tập ở nhà của họ

- Tự học qua phương tiện truyền thông (học từ xa): Sinh viên được nghe giáo

viên giảng giải minh họa, nhưng không được tiếp xúc với gióa viên, không được hỏi han, không nhận được sự giúp đỡ khi gặp khó khăn

- Tự học qua tài liệu hướng dẫn: Trong tài liệu trình bày cả nội dung, cách xây

dựng kiến thức, cách kiểm tra kết quả sau mỗi phần, nếu chưa đạt thì chỉ dẫn cách tra cứu, bổ sung, làm lại cho đến khi đạt được (thí dụ học theo các phần mềm trên máy tính)

- Tự lực thực hiện một số hoạt động học dưới sự hướng dẫn chặt chẽ của giáo viên ở lớp: Với hình thức này cũng đem lại kết quả nhất định Song nếu sinh viên vẫn

sử dụng sách giáo khoa hóa học như hiện nay thì họ cũng gặp khó khăn khi tiến hành

tự học vì thiếu sự hướng dẫn về phương pháp học

Các hình thức tự học ở trên chúng ta thấy rằng mỗi hình thức tự học có những mặt ưu điểm và nhược điểm nhất định Để nhằm khắc phục được những nhược điểm của các hình thức tự học đã có này và xét đặc điểm của sinh viên giỏi hoá học chúng

tôi đề xuất một hình thức tự học mới: Tự học theo tài liệu hướng dẫn và có sự giúp đỡ trực tiếp một phần của giáo viên gọi tắt là "Tự học có hướng dẫn"

- Tự học là con đường đi tới mọi thành công trong cuộc sống Tự học giúp ta chủ động tìm hiểu, thu thập kiến thức, tự làm giàu kho kiến thức của mình

- Tự học là con đường tạo ra tri thức bền vững cho con người, quá trình tự học khác hẳn với quá trình học tập thụ động, nhồi nhét, áp đặt Kiến thức có được

là do tự học, là kết quả của sự hứng thú, đam mê, không chịu sự chi phối của bất kỳ yếu tố nào Đó là một quy luật tự nhiên Sinh viên từ đó có tinh thần tự giác, chủ động, tích cực và có thái độ đúng đắn trong học tập

- Tự học giúp cho sinh viên tích lũy được lượng kiến thức khổng lồ của các năm học tại trường đại học

- Tự học của sinh viên ở trong trường đại học có vai trò quan trọng đối với yêu cầu đổi mới giáo dục và đào tạo, nâng cao chất lượng giáo dục [14]

1.2 Tổng quan về bài tập hóa học

1.2.1 Khái niệm về bài tập hóa học

Bài tập hóa học (BTHH) là một dạng bài tập gồm những dạng toán, những câu hỏi hay đồng thời cả bài toán và câu hỏi, mà trong quá trình hoàn thành chúng, sinh viên nắm được một tri thức hay kĩ năng cụ thể hoặc hoàn thiện chúng Câu hỏi là những bài tập mà khi hoàn thành, sinh viên phải tiến hành một hoạt động tái hiện các tri thức khoa học đã biết hay kèm theo thực hành hoặc xác minh bằng thực nghiệm BTHH là bài toán mà khi hoàn thiện chúng sinh viên phải tiến hành một hoạt động tự lực, sáng tạo, bát luận hình thức trả lời bài toán là miệng hay viết, thực hành hay thí nghiệm, bất cứ BTHH nào cũng được sắp xếp vào hai nhóm bài tập định lượng (có chứa phép tính) và bài tập định tính (sử dụng những phép suy luận lôgic trên cơ sở hiểu

rõ bản chất của các khái niệm, định luật) BTHH là những câu hỏi hay dạng toán xoay quanh các vấn đề lý thuyết, thực tiễn về khoa học hóa học được thể hiện trong các dữ kiện của các dạng BTHH

Việc sử dụng BTHH trong dạy học hóa học có tầm quan trọng đặc biệt, đối với giáo viên, BTHH là yếu tố điều khiển quá trình giáo dục, là công cụ thiết yếu trong kiểm tra, đánh giá năng lực lĩnh hội tri thức hóa học của sinh viên Đối với sinh viên, đây là phương pháp học tập tích cực, hiệu quả, vừa giúp sinh viên nắm vững kiến thức, vừa giúp phát triển tư duy và hình thành khái niệm, khả năng ứng dụng kiến thức vào thực tiễn, giảm nhẹ sự nặng nề về kiến thức và gây hứng thú học tập cho sinh viên

Tuy nhiên, hiệu quả của việc sử dụng BTHH còn bị tác động bởi nhiều yếu tố như: tính tự giác, tính vừa sức, mức độ hứng thú, yêu thích môn học của sinh viên Do

đó trong quá trình dạy học, người giáo viên cần sử dụng linh hoạt các dạng BTHH có

sự phân hóa để phù hợp với từng đối tượng cụ thể, góp phần rèn luyện, phát triển tư duy cho sinh viên

1.2.2 Vai trò của bài tập hóa học

- Làm cho sinh viên hiểu sâu và khắc sâu kiến thức đã học

Giải BTHH làm chính xác hoá các khái niệm, định luật Hóa học, củng cố, đào sâu kiến thức đã học một cách sinh động, phong phú, hấp dẫn thông qua các câu hỏi hay bài toán cụ thể; chỉ khi vận dụng kiến thức vào giải bài tập, sinh viên mới nắm được kiến thức một cách sâu sắc [19]

Sự nắm vững kiến thức có thể phân biệt ở bốn mức độ nhận thức và tư duy: Nhận biết, thông hiểu, vận dụng và vận dụng cao Sinh viên nắm vững kiến thức hóa học một cách chắc chắn khi họ được hình thành các kĩ năng, kĩ xảo vận dụng và chiếm lĩnh kiến thức thông qua nhiều hình thức luyện tập khác nhau

Khối lượng kiến thức giảng dạy ở bậc Đại học là vô cùng lớn, phương pháp giảng dạy và môi trường học tập cũng khác xa bậc học phổ thông Vì vậy, sinh viên cần có được phương pháp học tập thích hợp để có thể tiếp thu hết khối kiến thức đồ sộ

đó Sử dụng bài tập nhằm mục đích luyện tập kết hợp với việc nghiên cứu tài liệu giúp sinh viên có kĩ năng tự kiểm tra, đánh giá hoạt động tự học của bản thân, từ đó có các biện pháp phù hợp nhằm nâng cao năng lực lĩnh hội kiến thức của cá nhân

- Cung cấp thêm những kiến thức mới và mở rộng sự hiểu biết mà không làm nặng nề khối lượng kiến thức của sinh viên

Ngoài tác dụng củng cố kiến thức, giải BTHH còn đào sâu, mở rộng các kiến thức đã học, cung cấp thêm cho sinh viên những kiến thức khoa học có liên quan và

mở rộng tầm hiểu biết của sinh viên mà không làm nặng nề khối lượng kiến thức của sinh viên

Trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể do BTHH đề ra, sinh viên có nhu cầu tìm kiếm các vấn đề liên quan, đảm bảo lĩnh hội kiến thức một cách sâu sắc, biết cách phân tích kiến thức, ứng dụng chúng vào vấn đề thực tiễn, biến kiến thức sách

vở thành vốn riêng của sinh viên Các BTHH được sử dụng khéo léo có thể dẫn sinh viên đến những suy nghĩ về một hiện tượng mới, hoặc xây dựng những khái niệm, công thức mới để giải thích tình huống do bài tập đề ra

- Hệ thống hóa các kiến thức đã học

Mọi sự vật, hiện tượng, quá trình trong thế giới khách quan không tồn tại biệt lập mà tồn tại trong một hệ thống, trong những mối quan hệ mật thiết với nhau Việc xây dựng hệ thống BTHH cần vận dụng quan điểm hệ thống - cấu trúc

Thông qua việc giải BTHH mà việc ôn tập, hệ thống hóa kiến thức một cách tích cực nhất Trong các tiết ôn tập sinh viên cảm thấy thích thú hơn khi hoàn thiện các BTHH thay vì chỉ nhắc lại các kiến thức đã học Trong quá trình giải quyết các tình huống do bài tập đặt ra, sinh viên phải nhớ lại kiến thức đã học, đào sâu khía cạnh nào

đó của kiến thức hoặc phải tổng hợp các kiến thức liên quan khác nhau để giải quyết được vấn đề đặt ra

- Thường xuyên rèn luyện các kĩ năng, kĩ xảo về hóa học

Trong quá trình giải các BTHH, sinh viên tự lực rèn luyện các kỹ năng hóa học như cân bằng phương trình phản ứng, tính toán theo công thức hóa học, phương trình hóa học, định luật trong hóa học… Nếu là các BTHH thực nghiệm, sinh viên sẽ được rèn luyện các kỹ năng thực hành, góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho người học [19] Vì vậy, BTHH sẽ là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, trí tưởng tượng, bồi dưỡng hứng thú học tập và phương pháp nghiên cứu khoa học cho sinh viên, đặc biệt là khi khám phá ra bản chất các hiện tượng hóa học được trình bày dưới dạng tình huống

có vấn đề

Mỗi BTHH cụ thể tương ứng với một kĩ năng nhất định và đây là những kĩ năng

cơ bản, vì một bài tập không thể dàn trải cho mọi kĩ năng Toàn bộ hệ thống gồm nhiều BTHH sẽ hình thành hệ thống kĩ năng vận dụng toàn diện cho sinh viên Trong hệ thống BTHH có những loại bài tập được đầu tư nhiều hơn, vì chúng góp phần quan trọng hơn vào việc hình thành và rèn luyện những kĩ năng liên quan đến nhiều hoạt động giáo dục đặc biệt là kĩ năng vận dụng…

Giữa các BTHH trong hệ thống luôn có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, BTHH trước là cơ sở, nền tảng để thực hiện BTHH sau và BTHH sau là sự cụ thể hóa, là sự phát triển và củng cố vững chắc hơn BTHH trước Toàn bộ hệ thống BTHH đều nhằm

giúp sinh viên nắm vững kiến thức, hình thành và phát triển hệ thống kĩ năng cơ bản [18]

Trong hệ thống BTHH có những bài tập nâng cao dùng để cho các đối tượng khá, giỏi giúp giáo viên có thể phân loại sinh viên Hệ thống BTHH khi được xây dựng một cách đa dạng, phong phú sẽ giúp cho việc hình thành các kĩ năng cụ thể, chuyên biệt một cách hiệu quả

- Phát triển kĩ năng: So sánh, quy nạp, diễn dịch, phân tích, tổng hợp, loại suy, khái quát hóa, …

Mỗi BTHH đều hướng vào một kỹ năng cơ bản xác định Việc diễn tả câu trả lời cho mỗi bài tập đòi hỏi sinh viên phải tư duy ở các mức độ phù hợp với yêu cầu bài toán (khả năng phân tích, tổng hợp, so sánh), từ đó phát triển các kĩ năng (so sánh, quy nạp, diễn dịch, phân tích, tổng hợp, loại suy, khái quát hóa…) Giải BTHH không những kiểm tra được mức độ chính xác của kiến thức mà còn nâng cao năng lực làm việc độc lập của sinh viên

Năng lực khái quát là khả năng sinh viên phát hiện những nét chung bản chất nhất của nhiều vấn đề, nhiều đối tượng … để đưa vấn đề về một kiểu, dạng cụ thể Trong giải BTHH, năng lực khái quát hóa thể hiện khả năng sinh viên biết nhận dạng BTHH, tìm ra phương pháp giải chung cho từng dạng BTHH

- Giáo dục tư tưởng đạo đức

Để có được nền khoa học Hóa học ngày nay, lịch sử hóa học đã trải qua biết bao cuộc thăng trầm, đấu tranh quyết liệt chống lại tư tưởng bảo thủ, lạc hậu Nhờ dạy học

về BTHH, giáo viên có thể giới thiệu cho sinh viên biết được sự xuất hiện những tư tưởng và quan điểm tiên tiến hiện đại, các phát minh làm thay đổi thế giới của các nhà Hóa học Tiếp xúc với các hiện tượng trong đời sống thực tế hàng ngày thông qua các bài tập giúp sinh viên nhìn thấy khoa học Hóa học tồn tại xung quanh mình, qua đó kích thích đam mê, hứng thú đối với bộ môn Giải BTHH góp phần xây dựng một thế giới quan duy vật biện chứng, làm cho sinh viên hiểu rõ thế giới tự nhiên là vật chất,

vật chất luôn ở trạng thái vận động, con người tin vào sức mạnh của mình, muốn đem tài năng và trí tuệ của mình để cải tạo thế giới Thường xuyên giải BTHH giúp sinh viên rèn luyện đức tính chính xác, kiên nhẫn, trung thực và lòng say mê khoa học Hóa học Ngoài

ra, BTHH thực nghiệm còn có tác dụng rèn luyện văn hóa lao động (lao động có tổ chức,

có kế hoạch, gọn gàng, ngăn nắp, sạch sẽ nơi làm việc) [17]

- Giáo dục kĩ năng tổng hợp

BTHH tạo điều kiện tốt nhất cho giáo viên làm nhiệm vụ giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho sinh viên, là phương tiện thuận lợi để liên hệ lí thuyết với thực hành, học tập với các hiện tượng của đời sống, vận dụng kiến thức đã học vào thực tế sản xuất và cuộc sống

BTHH chứa đựng những vấn đề kĩ thuật của nền sản xuất hóa học trong việc sản xuất vật chất phục vụ cuộc sống hiện tại và việc chế tạo các vật liệu mới làm cho cuộc sống ngày càng tươi đẹp hơn, cuốn sinh viên theo những suy nghĩ về các vấn đề của kĩ thuật Ngoài ra trong BTHH còn chứa đựng những số liệu kĩ thuật, những số liệu mới về phát minh, về năng suất lao động, sản lượng của của ngành Hóa học giúp sinh viên hòa nhập với sự phát triển của khoa học, kĩ thuật thời đại mà chúng ta đang sống

1.2.3 Phân loại bài tập hóa học

Có nhiều cách phân loại BTHH, mỗi cách phân loại dựa trên một tiêu thức và có một ý nghĩa ứng dụng nhất định

a Phân loại theo nội dung

Bài tập Hóa học được phân chia thành:

- Bài tập định tính: là các dạng bài tập nhận thức mà khi giải sinh viên không

cần thực hiện các phép tính phức tạp mà phải sử dụng các pháp suy luận lôgic trên cơ

sở hiểu rõ bản chất của các khái niệm, định luật để quan sát giải thích các hiện tượng hóa học, quá trình điều chế các chất, xác định thành phần hóa học các chất, tách, phân biệt các chất trong hỗn hợp

- Bài tập định lượng: là dạng bài tập cần sử dụng các kĩ năng toán học kết hợp

với các kiến thức hóa học về các chất để giải quyết

- Bài tập thực nghiệm: là dạng bài tập cần vận dụng các kĩ năng như:

+ Quan sát, giải thích, mô tả các hiện tượng thí nghiệm

+ Thực hiện các thí nghiệm nghiên cứu tính chất của các chất đã biết và chứng minh các định luật hóa học đã được công nhận

+ Điều chế, nhận biết, tách các chất

- Bài tập tổng hợp: là dạng bài tập có cả hai yếu tố định tính và định lượng trong

quá trình giải quyết bài toán

- Bài tập gắn với thực tiễn: là dạng bài tập mà nội dung chứa đựng những điều

kiện, yêu cầu xuất phát từ thực tiễn đời sống Giải bài tập này không chỉ giúp sinh viên giải quyết các vấn đề do thực tiễn đặt ra mà còn giúp sinh viên vận dụng kiến thức đã học vào đời sống và sản xuất

b Phân loại theo hình thức

- Bài tập tự luận: là loại bài tập khi làm bài, sinh viên phải tự viết câu trả lời,

phải tự trình bày, lí giải, chứng minh bằng ngôn ngữ của mình [19]

- Bài tập trắc nghiệm khách quan (thường quen gọi là bài tập trắc nghiệm): là

loại bài tập mà khi làm bài sinh viên chỉ chọn một phương án trong số các phương án

đã được cung cấp Khi làm bài tập sinh viên phải lựa chọn một câu trả lời đúng, hoặc điền khuyết những cụm từ, những câu trả lời ngắn hay ghép đôi các ý kiến

c Phân loại theo mức độ nhận thức và tư duy

Có thể phân loại bài tập Hóa học ở các mức độ : Nhận biết - Thông hiểu - Vận dụng - Vận dụng cao

- Mức độ nhận biết: BTHH ở mức độ này chỉ yêu cầu nhận biết, tái hiện lại kiến

thức đã học một cách máy móc Sinh viên sử dụng các kiến thức đã học trả lời dễ dàng các BTHH này thông qua các thao tác tư duy cụ thể, bắt chước theo mẫu

- Mức độ thông hiểu: BTHH ở mức độ này yêu cầu phản ánh đúng bản chất, ý

nghĩa kiến thức đã học (giải thích được nội dung kiến thức, diễn đạt khái niệm theo sự hiểu biết mới của mình) Sinh viên chỉ cần nhớ lại các kiến thức đã học, thông qua các thao tác tư duy đơn giản để trả lời một cách sáng tạo, không còn bắt chước máy móc

- Mức độ vận dụng: BTHH ở mức độ này yêu cầu khả năng sử dụng thông tin và

biến đổi kiến thức từ dạng này sang dạng khác, vận dụng kiến thức trong tình huống tương tự Sinh viên phải áp dụng được các kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề tương tự trong cùng phạm vi nhưng đã bị thay đổi, biến đổi một phần bằng cách phối hợp các thao tác tư duy sao cho phù hợp

- Mức độ vận dụng cao: BTHH ở mức độ này yêu cầu sử dụng các kiến thức đã

có, nghiên cứu có hệ thống và bao quát một tình huống bằng những tiêu chí riêng, vận dụng vào tình huống mới với cách giải quyết mới, linh hoạt, độc đáo, hữu hiệu Sinh viên phải tự mình tái hiện kiến thức một cách đầy đủ, chính xác và nhanh chóng, kết hợp các thao tác tư duy một cách sáng tạo để giải quyết các vấn đề hoàn toàn mới Loại bài tập này thường dành riêng cho sinh viên khá, giỏi, có tư duy nhanh nhạy

Trên thực tế còn nhiều cơ sở để phân loại BTHH, song sự phân loại chỉ mang tính tương đối vì mỗi cách phân loại không có ranh giới rõ rệt, tùy theo mỗi tiêu thức phân loại mà ta có các dạng BTHH khác nhau

1.2.4 Vận dụng kiến thức để giải bài tập hóa học

Vận dụng kiến thức đã học để giải BTHH là khả năng của bản thân sinh viên tự giải quyết những vấn đề gặp phải một cách nhanh chóng và hiệu quả bằng cách áp dụng những kiến thức, kĩ năng, kinh nghiệm đã có của bản thân vào các tình huống cụ thể Năng lực này thể hiện phẩm chất, nhân cách con người trong quá trình hoạt động của tư duy để thỏa mãn nhu cầu chiếm lĩnh tri thức

Năng lực vận dụng kiến thức để giải bài tập hóa học được bộc lộ qua:

- Khả năng tiếp cận, nhận thức, phát hiện vấn đề và tìm cách giải quyết vấn đề

- Tổng hợp thông tin: thu thập, xử lí thông tin, nêu được phương hướng giải quyết vấn đề đó

- Dự đoán, kiểm tra, đưa ra biện pháp:

- Dự đoán hiện tượng xảy ra, kiểm tra được kiến thức lí thuyết đã học và đưa rakết luận

+ Đưa ra phương pháp giải BT mới dựa trên những kiến thức đã học

Vai trò của việc vận dụng kiến thức để giải BTHH:

- Vận dụng kiến thức để giải BTHH là khâu quan trọng nhất của quá trình nhận thức và học tập, là giai đoạn kiểm tra hiểu quả của quá trình giảng dạy cũng như khả năng tổng hợp kiến thức của sinh viên

- Vận dụng kiến thức góp phần phát triển năng lực tổng hợp của sinh viên: khi vận dụng kiến thức đòi hỏi phải có khả năng phân tích, tổng hợp những kiến thức đã có

để tìm ra những thông tin phù hợp để giải quyết vấn đề

- Vận dụng kiến thức để giải BTHH góp phần phát triển tư duy

Sinh viên sẽ nắm chắc kiến thức hóa học khi họ hình thành được các kĩ năng, kĩ xảo vận dụng và chiếm lĩnh kiến thức qua nhiều hình thức luyện tập khác nhau BTHH được sử dụng nhằm mục đích luyện tập hỗ trợ sinh viên vận dụng kiến thức giải BTHH dưới nhiều hình thức khác nhau làm kiến thức được củng cố vững chắc hơn

1.2.5 Xu hướng phát triển của bài tập hóa học hiện nay

Trong những năm gần đây bộ Giáo dục và Đào tạo đã có những cải cách lớn trong toàn ngành giáo dục nói chung và đặc biệt là trong việc nâng cao chất lượng dạy

và học một cách toàn diện Nội dung dạy học được thay đổi một cách hợp lý vừa đảm bảo cung cấp đầy đủ các kiến thức trọng tâm, vừa được sắp xếp một cách có hệ thống tạo điều kiện thuận lợi để phát triển năng lực sinh viên, đặc biệt là năng lực nhận thức

và tư duy Chương trình được xây dựng vừa đảm bảo tính khoa học (cơ bản, hiện đại), vừa kế thừa và phát triển nội dung các môn học ở cấp dưới theo cấu trúc đồng tâm kết hợp cấu trúc tuyến tính nhằm mở rộng và nâng cao kiến thức, kĩ năng cho sinh viên Chương trình môn học vận dụng các phương pháp giáo dục tích cực hoá hoạt động của sinh viên, nhằm khơi gợi hứng thú, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của sinh

đánh giá kết quả giáo dục cũng được đổi mới để hỗ trợ việc phát triển phẩm chất và năng lực cho sinh viên Điểm mới quan trọng nhất trong Chương trình môn Hoá học là định hướng tăng cường bản chất hoá học của đối tượng; giảm bớt và hạn chế các nội dung phải ghi nhớ máy móc cũng như phải tính toán theo kiểu “toán học hoá” ít đi vào bản chất hoá học và gắn với thực tiễn [20] Định hướng đổi mới giúp sinh viên hình thành thái độ học tập đúng đắn, phương pháp học tập chủ động, tích cực, sáng tạo, lòng ham học, ham hiểu biết, năng lực tự học, năng lực vận dụng kiến thức vào cuộc sống

Xu hướng phát triển của BTHH hiện nay chú trọng đến rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức, phát triển khả năng tư duy hóa học của sinh viên:

- Loại bỏ những bài tập có nội dung hóa học nghèo nàn nhưng lại cần đếnnhững thuật toán phức tạp để giải (hệ nhiều ẩn nhiều phương trình, bất phương trình, phương trình bậc 2, cấp số cộng, cấp số nhân…)

- Loại bỏ những bài tập có nội dung lắt léo, giả định rắc rối, phức tạp, xa rời hoặc phi thực tiễn hóa học

- Tăng cường sử dụng bài thực nghiệm

- Tăng cường sử dụng bài tập trắc nghiệm khách quan

- Xây dụng bài tập mới về bảo vệ môi trường và phòng chống ma túy

- Xây dựng bài tập mới để rèn luyện cho học sinh năng lực phát hiện vấn đề và giải quyết vấn đề

- Đa dạng hóa các loại hình bài tập như bài tập bằng hình vẽ, bài tập vẽ đồ thị,

sơ đồ, bài tập lắp dụng cụ thí nghiệm…

- Xây dựng những bài tập có nội dung hóa học phong phú, sâu sắc, phần tính toán đơn giản nhẹ nhàng

- Xây dựng và tăng cường sử dụng bài tập thực nghiệm định lượng [19]

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG BÀI TẬP 2.1 Bài tập chương 2: Cấu tạo nguyên tử và hệ thống tuần hoàn

2.1.1 Bài tập về hạt nhân nguyên tử

Dạng 1: Bài tập về đồng vị

Công thức tính nguyên tử khối trung bình: 1 1 2 2 n n

M x M x M x M

Bài 1: Người ta biết rằng nguyên tử Ar tồn tại 3 loại đồng vị khác nhau ứng với các số

khối 36, 38 và A Phần trăm số nguyên tử tương ứng của 3 đồng vị đó lần lượt bằng 0,34%; 0,06% và 99,6% Nguyên tử khối chiếm bởi 125 nguyên tử Ar là 4997,5 Hãy:

a Tính nguyên tử khối trung bình của Ar

a Tính nguyên tử khối trung bình của Mg

b Nếu giả sử trong hỗn hợp đồng vị nói trên có 50 nguyên tử , thì số nguyên

tử tương ứng với hai đồng vị còn lại là bao nhiêu?

a Tính số proton và số khối A của X

b Người ta lại biết nguyên tố R có 3 đồng vị X, Y, Z Số khối của X bằng trung bình cộng số khối của Y và Z Hiệu số nơtron của Y và Z gấp 2 lần số proton của hiđro Hãy xác định số khối của Y và Z

- Số khối của đồng vị thứ 4 bằng 33,5% tổng số khối của 3 đồng vị kia

Từ các dữ liệu trên, hãy xác định số khối của khối của 4 đồng vị và điện tích hạt nhân của nguyên tử X

Có bao nhiêu phân tử HCl có khối lượng phân tử khác nhau được hình thành từ các đồng vị trên?

Bài 7: CH4 là metan Trong một phân tử metan chỉ chứa các đồng vị 1 2 12 13

H, H, C, C Viết các công thức phân tử metan có khối lượng phân tử khác nhau có thể tồn tại

Dạng 2: Bài tập về độ hụt khối, năng lượng liên kết hạt nhân

Các bước tính năng lượng liên kết hạt nhân:

- Bước 1: Xác định cấu tạo hạt nhân: số proton, số notron

- Bước 2: Tính độ hụt khối   m Zmp  Nmn mnh©n(u)

- Bước 3: Tính năng lượng liên kết hạt nhân: 2

Bài 1: Áp dụng hệ thức tương đối Einstein hãy tính năng lượng tương ứng với một đơn

vị khối lượng nguyên tử ra J và MeV

Giải: 1u =

27 23

Bài 2: Cho nguyên tố 20

9F Tính sự hụt khối lượng hạt nhân rồi suy ra năng lượng liên kết hạt nhân và năng lượng riêng đối với F Cho mp = 1,007582u; mn = 1,00897u, mhạt nhân F = 20,00063u và 1u = 931,5 MeV/c2

8Obền vững hơn4

2He

Dạng 3: Bài tập về phản ứng hạt nhân

Các bước tính năng lượng phản ứng hạt nhân giải phóng ra:

- Bước 1: Viết phương trình phản ứng hạt nhân A1 A2 A3 A4

Z1A + Z2B  Z3C + Z4D

mD = 2,0136u mBe = 10,01134u mNa = 22,983734u

mp = 1,0073u mn = 1,0087u 1u = 931,5 MeV/c2

+ Bảo toàn điện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4

+ Bảo toàn số khối: A1 + A2 = A3 + A4

- Bước 2: Tính độ hụt khối  m =  mchÊt s¶n phÈm -  mchÊt tham gia (u)

- Bước 3: Tính năng lượng giải phóng: Ei = m.c2

Thay các giá trị tương ứng vào hệ số chuyển đổi đơn vị, ta thu được giá trị E + theo MeV:    E m 931,5 (MeV)

Năng lượng giải phóng ra:  E 0, 2266 931, 5  211, 08 MeV

Bài 3: 1 Hoàn thành các phản ứng hạt nhân sau đây:

He Ne

26

?

40122

10 242

mU = 235,04u mSb = 131,885u mNb = 100,911u

mn = 1,0087u 1u = 931,5 MeV/c2

2 Một vụ nổ hạt nhân cua đã giải phóng ra một năng lượng là 1,646.10 J Hãy xác định khối lượng Uran còn lại sau vụ nổ? Biết rằng khối lượng uran lúc đầu với 2kg? Cho c = 3.108 m/s

Hãy xác định năng lượng nhiệt hạch được giải phóng ra theo MeV và J Cho 1u = 931,2 MeV/c2

Đáp án: Đối với một nguyên tử E = 15,46 MeV,

Đối với 1 mol nguyên tử E = 9,307.1024 MeV

2.1.2 Bài tập về thuyết lượng tử Planck và đại cương về cơ học lượng tử

Dạng 1: Bài tập về thuyết lượng tử Planck

Thuyết lượng tử Planck: Một dao động tử dao động với tần số  chỉ có thể phát ra hay hấp thụ năng lượng theo từng đơn vị nguyên vẹn, từng lượng gián đoạn, được gọi là lượng tử năng lượng Lượng tử năng lượng đó tỉ lệ thuận với tần số của dao động

Bài 1: Căn cứ vào thuyết lượng tử của Planck, hãy xác định năng lượng theo J và khối

lượng theo kg của photon ứng với bước sóng phát xạ màu đỏ  = 6563 Ao Cho c = 3.108 m/s; h = 6,62.10-34 Js

U

1H1H2He0n

Giải: Theo hệ thức Planck ta có:

a Tính bước sóng liên kết với bức xạ này

b Tính năng lượng của hạt photon liên kết với tần số này

Đáp án: a  400nm b E = 4,97.10-19 J

Bài 3: Hãy tính năng lượng (theo J) cho một photon và năng lượng (theo kJ/mol) cho

một photon bức xạ ứng với bước sóng:

a Hãy tính ra năng lượng kích thích ứng với các đám mây hấp thụ trên ra eV và kJ/mol

b Hãy đoán màu của hợp chất

Bài 6: Một đèn Natri phát ra ánh sáng vàng với bước sóng bằng 550 nm Hỏi liệu có bao

nhiêu photon sẽ phát ra trong một giây nếu công suất của đèn lần lượt bằng:

Dạng 2: Bài tập về hiện tượng quang điện

+ m là khối lượng electron;

+  là tần số ánh sáng hay bức xạ chiếu vào   c

2 = T là động năng lúc electron bị bật ra khỏi bề mặt kim loại

Bài 1: Khi chiếu một chùm ánh sáng với tần số  = 2.1016 Hz xuống bề mặt kim loại

M thì thấy electron bị bật ra khỏi bề mặt và chuyển động với động năng T = 7,5.10-18 J Hãy xác định tần số ngưỡng quang điện o Cho h = 6,62.10-34 Js

Giải: Theo hệ thức Einstein ta có:

Vậy tần số ngưỡng quang điện o = 8,68.1015 Hz

Bài 2: Trong kỹ thuật, Cs thường được sử dụng làm anot của tế bào quang điện, vì khi

chiếu ánh sáng vào kim loại các electron dễ dàng bật ra Khi chiếu một chùm tia sáng với  = 500nm vào anot làm bằng Cs thì electron bật ra Hãy tính động năng của electron trong trường hợp này, biết rằng bước sóng giới hạn đối với Cs là: o = 660 nm Cho c = 3.108 m/s; h = 6,62.10-34 Js

Đáp án: T = 9,63.10-20 J

Bài 3: Để làm bứt electron ra khỏi bề mặt kim loại Cesi (Cs) người ta phải tiêu tốn một

công bằng 2,64 eV Hãy xác định động năng và tốc độ của electron bật ra khi chiếu sáng vào Cs có bước sóng lần lượt là: a 700 nm b 300 nm

Đáp án: a e không bị bật ra b T = 2,4.10-19 J, v = 725667 m/s

Bài 4: Để 1 e thoát khỏi bề mặt kim loại cần bức xạ với độ dài sóng lớn nhất là 564 nm

Khi thoát khỏi bề mặt đó (e) chuyển động với vận tốc v = 6.106 m/s Hỏi ban đầu đã rọi vào bề mặt kim loại đó ánh sáng có độ dài sóng là bao nhiêu nm Cho me = 9,1.10-31 kg;

c = 3.108 m/s; h = 6,625.10-34 J.s

Đáp án: = 11,9nm

Bài 5: Khi chiếu ánh sáng có độ dài sóng 205,0 nm vào bề mặt tấm bạc kim loại, các e bị

bứt ra với tốc độ trung bình 7,5.105 m/s Hãy tính năng lượng liên kết theo eV của e ở lớp

bề mặt của mạng tinh thể bạc Cho me= 9,1.10-28 g; h = 6,62.10-34 J.s; c = 3.108 m/s

với tốc độ l,03.106 m/s Hãy xác định bước sóng ( 0

theo A) của bức xạ tia tới

Đáp án:  506,3Ao

Bài 8: Người ta dùng đèn He chiếu một chùm bức xạ tử ngoại với bước sóng  = 58,4

nm lên một mẫu kripton thì thấy chùm electron bật ra khỏi kripton và chuyển động với tốc độ v = l,59.106 m/s Hãy xác định thế ion hoá của kripton Cho h = 6,62 10-34 J.s;

m = 9,1.10-31 kg

Đáp án: I = 14,06 eV Dạng 3: Bài tập về sóng vật chất De Broglie

Giả thuyết De Broglie: Sự chuyển động của mọi hạt vật chất có khối lượng (tương đối tính) m và vận tốc v đều liên kết với một sóng có bước sóng  được xác định theo hệ

m là khối lượng hạt vật chất đang xét

Bài 1: Tính bước sóng liên kết  đối với electron chuyển động trong một điện trường

với hiệu điện thế bằng 100 V Biết: cho e = 1,6.10-19 C; m = 9,1.10-31 kg

1,23.10 (m)

 

Bài 2: Áp dụng giả thuyết của De Broglie, hãy tính bước sóng liên kết  cho các trường

hợp dưới đây rồi rút ra kết luận cần thiết

a Electron trong nguyên tử hiđro chuyển động với v = 106 m/s; m = 9,1.10-31 kg

b Một chiếc xe khách với khối lượng 10 tạ chuyển động với vận tốc 100 km/h Cho h = 6,62.10-34 Js

b.Trường hợp với chiếc xe chở khách (hệ vĩ mô) thì bước sóng tính được là:

34

38 3

100.10mv

Rõ ràng giá trị  quá nhỏ, không thực nghiệm nào ghi nổi

Như vậy đối với hệ vĩ mô, sóng liên kết không có ý nghĩa

Bài 3: Dựa vào biểu thức De Broglie, hãy xác định độ dài bước sóng  theo m cho các

trường hợp sau đây:

a Một chiếc xe tải nặng 1 tấn chuyển động với vận tốc 100 km/h

b Một hạt proton có mp = 1,67.10-27 kg và động năng T = 1000 eV

Từ các kết quả thu được của , hãy cho biết các nhận xét

Cho 1 eV = 1,6.10-19 J; h = 6,62.10-34 Js

2, 385.10 (m) b   13

9.06.10 (m)

Bài 4: Hãy tính bước sóng hên kết De Broglie cho các trường hợp sau:

a Một quả bóng bàn có khối lượng 10 g bay với tốc độ 300 m/s

b Đối với vật thể cũng có khối lượng như thế, nhưng chuyển động với tốc độ 1000 km/s

c Ở nhiệt độ phòng, một nguyên tử He chuyển động với vận tốc 1000 m/s Cho

Bài 5: Tính bước sóng De Broglie của:

a Một máy bay có khốỉ lượng 100 tấn, bay với tốc độ 1000 km/h

b Một nơtron khối lượng 1,675.10-27 kg, chuyển động với tốc độ 4.103 cm/s

2,38.10 (m) b   9

9, 88.10 (m)

Dạng 4: Bài tập về nguyên lý bất định Heisenberg

Nội dung: Không bao giờ có thể xác định chính xác cả vị trí lẫn động lượng (hay xung lượng) của một hạt vi mô vào cùng một lúc

Nếu ta biết một đại lượng càng chính xác thì đại lượng kia càng kém chính xác

Kí hiệu j chỉ độ bất định (hay độ không xác định) của đại lượng j

+ Nếu jlớn nghĩa là đại lượng j có độ bất định cao, tức là trị số của j khó xác định chính xác

+ Trái lại jbé nghĩa là đại lượng j có độ bất định thấp, tức là dễ có khả năng xác định được chính xác đại lượng j

+ Nếu j= 0 chứng tỏ rằng đại lượng j hoàn toàn được xác định

Bài 1: Trên cơ sở của nguyên lý bất định Heisenberg, hãy tính độ bất định về vị trí x

rồi cho nhận xét đối với các trường hợp sau đây:

a Giả thiết electron chuyển động với vận tốc khá lớn: v = 3.106 m/s; me = 9,1.10-31

A)  tọa độ x không được xác định chính xác

 Phù hợp với nguyên lý bất định Heisenberg  electron là hạt vi mô

b Với viên đạn súng săn:

34

28 3

 , không một máy nào có thể đo được bằng thực nghiệm tọa độ x được xác định chính xác

 Không phù hợp với nguyên lý bất định Heisenberg  viên bi là vật thể vĩ mô

Bài 2: Cho biết một viên bi có m = 1 gam và một electron (m = 9,1.10-31 kg) chuyển động với độ bất định về vị trí là 1Ao Căn cứ vào nguyên lý bất định của Heisenberg, hãy tính độ bất định về vận tốc cho hai vật thể nói trên và cho biết nhận xét từ kết quả thu được

v 1, 055.10 (m/s)

  , viên bi là vật thể vĩ mô + Đối với 1 electron: 6

v 1,16.10 (m/s)

  , electron là vật thể vi mô

Bài 3: Trên cơ sở của nguyên lý bất định Heisenberg, hãy tính độ bất định về vị trí x ,

về vận tốc  v rồi cho nhận xét đối với các trường hợp sau đây:

a Điện tử trong nguyên tử với giả thiết  v= 106 m/s

b Điện tử trong tia âm cực với vận tốc v = 106 m/s được xác định với độ chính xác 0,01%

c Quả bóng bàn bay, khối lượng 10g, vị trí có thể xác định chính xác đến 0,01 mm (Cho me = 9,1.10-31 kg; ; h = 6,625.10-34 J.s)

Đáp án:

6 10

b Một viên đạn có khối lượng là 5gam được bắn đi với tốc độ vào khoảng 35 000

001 và 35 000 000 m/s Hãy xác định độ bất định nhỏ nhất về vị trí của viên đạn này

x

b x   2,11.10 m

Bài 5: a Hãy xác định độ bất định về động lượng và tốc độ cho một electron khi nó

chuyển động trong một vùng không gian theo một chiều xác định (giả sử theo chiều x của toạ độ) với độ rộng bằng cỡ đường kính của nguyên tử ~ 1 A0

b Hãy xác định độ bất định về vận tốc của một hạt bụi có khối lượng 10-12g,

Bài 6: Hãy xác định độ bất định về động lượng và về tốc độ của:

a Một electron chuyển động trong vùng không gian theo chiều x với đường kính

b v   2, 78.10 m / s;   p 0,1946 kgm / s

2.1.3 Bài tập về nguyên tử hiđro và ion giống hiđro

Dạng 1: Bài tập về kết quả giải phương trình Schroedinger

Bài 1:

a Việc giải phương trình Schroedinger cho những nghiệm được gọi là hàm sóng Những hàm thu được phụ thuộc vào mấy số lượng tử, cho biết tên và giá trị của các số lượng tử

b Việc giải phương trình Schroedinger cũng cho những biểu thức tính năng lượng, momen động lượng và hình chiếu momen động lượng trên một phương xác định của trường ngoài Hãy viết biểu thức tính các đại lượng đó

c Hãy cho biết ý nghĩa của các số lượng tử

Giải:

a Giải phương trình Schroedinger cho ta những nghiệmnlm (r, , ) 

l Đó là những hàm mà các biến số là các toạ độ ứng với 3 toạ độ r, , trong không gian 3

chiều, hàm sóng thu được còn được xác định bởi 3 số nguyên n, l, m l gọi là các

số lượng tử

Trong đó:

+ n = 1, 2, 3 gọi là số lượng tử chính

+ l = 0, 1, 2, (n- 1) gọi là số lượng tử phụ, ứng với một giá trị của n có n giá trị của l, ví dụ n = 4 thì l = 0, 1, 2, 3

+ ml = 0, ±1, ±l gọi là số lượng tử từ, ứng với một trị của l có (2l + 1) trị

của ml , ví dụ l = 1 thì m l = 0, +1, -1

b Đối với nguyên tử H, việc giải phương trình Schroedinger còn cho biết:

- Biểu thức tính năng lượng

- Biểu thức tính mômen động lượng: M = l l( 1)

- Biểu thức tính hình chiếu của mômen động lượng trên trục z: Mz = m

c Sự xuất hiện một cách tự nhiên các số lượng tử là hệ quả tất yếu cùa việc giải phương trình Schroedinger trong trường hợp có các điều kiện vật lí áp đặt cho hàm sóng

Các số lượng tử này có những ý nghĩa vật lí xác định:

- Số lượng tử n xác định năng lượng của điện tử

- Số lượng tử l xác định mômen động lượng của điện tử

- Số lượng tử ml xác định hình chiếu mômen động lượng của điện tử

Bài 2: Xét các orbital sau đây(của nguyên tử hiđro): 100, 210, 320 Hãy tính năng lượng E (eV), momen động lượng M và hình chiếu momen động lượng MZ của điện tử khi điện tử ở trạng thái đó