Tuyển chọn xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập phần kiến thức cơ sở hóa học chung lớp 10 để bồi dưỡng học sinh giỏi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC PHẠM VĂN TỪ TUYỂN CHỌN, XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN KIẾN THỨC CƠ SỞ HÓA HỌC CHUNG LỚP 10 ĐỂ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM HOÁ HỌC HÀ NỘI – 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC PHẠM VĂN TỪ TUYỂN CHỌN, XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN KIẾN THỨC CỞ SỞ HÓA HỌC CHUNG LỚP 10 ĐỂ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM HOÁ HỌC CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC BỘ MƠN HỐ HỌC Mã số: 60 14 10 Người hướng dẫn: PGS TS Trần Trung Ninh HÀ NỘI – 2012 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ A Angstrom AO Obitan nguyên tử atm atmotphe CNTT Công nghệ thông tin đvC Đơn vị cacbon ĐC Đối chứng e electron GV Giáo viên HS Học sinh HSG Học sinh giỏi J Jun kJ kiloJun n nơtron NA Hằng số Avôgđrô nm Nanomet p proton PPDH Phương pháp dạy học PTHH Phương trình hóa học THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm TNKQ Trắc nghiệm khách quan u Amu( đvC) DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Kết điều tra khó khăn giáo viên công tác bồi dưỡng học sinh giỏi 17 Bảng 1.2 Kết điều tra khó khăn học sinh công tác bồi dưỡng học sinh giỏi 17 Bảng 3.1 Kiểm chứng để xác định lớp tương đương 73 Bảng 3.2 Các tham số thống kê kiểm tra số 1(sau tác động) 75 Bảng 3.3 Các tham số thống kê kiểm tra số (sau tác động) 75 Bảng 3.4 Bảng phân phối tần số, tần suất tần suất tích lũy kiểm tra số 1(sau tác động) 76 Bảng 3.5 Bảng phân phối tần số, tần suất tần suất tích lũy kiểm tra số (sau tác động) 77 DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Trang Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn lũy tích kiểm tra số 1(sau tác động)……… 76 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn lũy tích kiểm tra số 2(sau tác động) 77 MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn i Danh mục viết tắt ii Danh mục bảng iii Danh mục biểu đồ iv Mục lục v MỞ ĐẦU Chƣơng 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học trường THPT 1.1.1 Bồi dưỡng học sinh giỏi phát hiện, đào tạo nhân tài cho đất nước 1.1.2 Những lực, phẩm chất cần có học sinh giỏi Hóa học 1.1.3 Một số biện pháp phát bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học 1.2 Một số vấn đề lí luận tập dạy học hóa học trường THPT 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Phân loại tập Hóa học 1.2.3 Vai trò, ý nghĩa tập dạy học hóa học trường THPT 10 1.3 Một số vấn đề sử dụng tập Hóa học dạy học trường THPT 11 1.3.1 Đặc trưng dạy học mơn Hóa học 11 1.3.2 Sử dụng tập Hóa học theo hướng dạy học tích cực 11 1.3.3 Sử dụng tập Hóa học nhằm phát bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học 12 1.4 Nội dung phần kiến thức sở hóa học chung lớp 10 THPT kỳ thi học sinh giỏi 13 1.5 Phân tích tình hình thực tế cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi trường THPT 14 1.5.1 Một số nhận xét nội dung chương trình sách giáo khoa hóa học hành phục vụ cho việc bồi dưỡng học sinh giỏi trường THPT 14 1.5.2 Những khó khăn nhu cầu giáo viên bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học đứng trước thực trạng 14 1.5.3 Đặc điểm học sinh lớp 10 THPT 15 1.5.4 Thực trạng dạy học hóa học bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học lớp 10 trường THPT 15 Tiểu kết chương 18 Chƣơng : TUYỂN CHỌN, XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN CƠ SỞ HÓA HỌC CHUNG LỚP 10 ĐỂ BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI 19 2.1 Phân tích chương trình phần sở hóa học chung lớp 10 19 2.1.1 Cấu trúc nội dung chương trình phần sở hóa học chung lớp10 nâng cao 19 2.1.2 Một số nội dung kiến thức cần bổ sung 20 2.2 Nguyên tắc tuyển chọn xây dựng tập hoá học 24 2.2.1 Nguyên tắc tuyển chọn xây dựng tập 24 2.2.2 Xây dựng tập Hóa học 25 2.3 Tuyển chọn, xây dựng hệ thống tập phần sở hóa học lớp 10 để bồi dưỡng học sinh giỏi trường THPT 26 2.3.1 Cấu tạo nguyên tử 26 2.3.2 Bảng tuần hồn định luật tuần hồn ngun tố hố học 32 2.3.3 Liên kết hoá học 39 2.3.4 Phản ứng hóa học 46 2.3.5 Tốc độ phản ứng cân hóa học 57 2.4 Sử dụng hệ thống tập phần sở hoá học chung lớp 10 việc bồi dưỡng học sinh giỏi trường THPT 65 2.4.1 Sử dụng tập để củng cố kiến thức rèn kỹ 65 2.4.2 Sử dụng tập để rèn luyện khả suy luận logic 66 2.4.3 Sử dụng tập để rèn luyện lực phát vấn đề giải vấn đề 67 2.4.4 Sử dụng tập để rèn luyện lực kiểm chứng kỹ giải vấn đề thực tiễn 68 2.4.5 Sử dụng tập đánh giá khả tự học lực tiếp thu kiến thức 69 Tiểu kết chương 71 Chƣơng : THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 72 3.1 Mục đích, nhiệm vụ thực nghiệm 72 3.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm 72 3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 72 3.3.1 Khách thể nghiên cứu 72 3.3.2 Thiết kế thực nghiệm 72 3.3.3 Tổ chức thực nghiệm sư phạm 73 3.3.4 Kết thực nghiệm sư phạm 73 Tiểu kết chương 79 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 80 Kết luận 80 Khuyến nghị 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 PHỤ LỤC 84 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Nhân tài có ảnh hưởng lớn đến phát triển xã hội, lịch sử Vì vậy, thời đại nào, quốc gia người tài tôn trọng, việc bồi dưỡng, việc sử dụng nhân tài xem quốc sách Bia tiến sĩ Văn Miếu – Quốc Tử Giám ghi "Hiền tài nguyên khí quốc gia, nguyên khí thịnh nước mạnh ngày lên cao, nguyên khí suy nước yếu ngày xuống thấp, bậc thánh đế minh vương thời xưa, chẳng có đời mà khơng chăm bón nhân tài, bồi đắp nguyên khí cho đất nước” [35, tr 535] Trong chiến lược phát triển giáo dục giai đoạn 2011- 2020 rõ "Chất lượng giáo dục mũi nhọn coi trọng thông qua việc phát triển hệ thống trường chuyên, trường khiếu thực chương trình đào tạo chất lượng cao, chương trình tiên tiến nhiều trường đại học cao đẳng nghề" [29, tr 2] Việc phát bồi dưỡng học sinh có khiếu mơn học bậc học phổ thông bước khởi đầu quan trọng để góp phần đào tạo em trở thành nhân tài đất nước, trở thành nguồn lực đặc biệt quan trọng tạo nên sức mạnh quốc gia Hiện nay, công tác bồi dưỡng học sinh giỏi xác định nhiệm vụ quan trọng hàng đầu, cơng tác mũi nhọn, tiêu chí thi đua giáo viên trực tiếp giảng dạy nói riêng nhà trường nói chung Sử dụng tập hố học phương pháp dạy học quan trọng để nâng cao chất lượng học sinh giỏi Hóa học Đối với học sinh giải tập phương pháp học tập tích cực, phương tiện để chuyển tải kiến thức, rèn luyện tư kỹ thực hành môn cách hiệu trường THPT Tuy nhiên, qua thực tế cho thấy cơng tác phát bồi dưỡng học sinh có khiếu mơn học nói chung mơn Hố học nói riêng trường THPT cịn gặp nhiều khó khăn chưa đạt kết mong muốn Trước hết kinh nghiệm giáo viên việc phát học sinh có khiếu mơn Hố học cịn thiếu, thân giáo viên lúng túng việc xác định phẩm chất lực cần có học sinh giỏi Hóa học biện pháp nhằm phát triển phẩm chất lực Mặt khác hệ thống tập dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi hố nói chung đặc biệt tập phần kiến thức sở hóa học chung lớp 10 nói riêng cịn chưa nhiều, đồng thời việc sử dụng hệ thống tập trình bồi dưỡng học sinh giỏi cịn nhiều hạn chế, cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi chưa đạt kết mong đợi Nhận thức vấn đề trên, nên có nhiều cơng trình nghiên cứu: - Nguyễn Thị Lan Hương Tuyển chọn, xây dựng sử dụng hệ thống tập Hóa học để bồi dưỡng hỗ trợ tự học cho học sinh giỏi lớp 11 THPT Luận văn thạc sĩ sư phạm hóa học, 2010; - Nguyễn Đức Hà Phát triển lực tư tích cực, độc lập, sáng tạo học sinh qua hệ thống tập phần kim loại lớp 12 nâng cao THPT Luận văn thạc sĩ sư phạm hóa học, 2011; - Lê Văn Hoàn Tuyển chọn, xây dựng sử dụng hệ thống tập lí thuyết phản ứng hóa học dùng bồi dưỡng học sinh giỏi học sinh lớp 10 chuyên hóa Luận văn thạc sĩ sư phạm hóa học, 2006; - Hồng Thị Thúy Nga Hệ thống hóa kiến thức, xây dựng tuyển chọn tập hóa học hữu dùng cho học sinh chuyên hóa - THPT Luận văn thạc sĩ sư phạm hóa học, 2011; - Nguyễn Thị Ngà Xây dựng sử dụng tài liệu tự học có hướng dẫn theo mođun phần kiến thức sở hóa học chung - chương trình THPT chuyên hóa học góp phần nâng cao lực tự học cho học sinh Luận án tiến sĩ, 2009; - Nguyễn Thị Lan Phương Hệ thống lý thuyết - Xây dựng hệ thống tập phần kim loại dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi chuyên hóa học THPT Luận văn thạc sĩ sư phạm hóa học, 2007; - Vũ Anh Tuấn Xây dựng hệ thống tập Hóa học nhằm rèn luyện tư bồi dưỡng học sinh giỏi trường THPT Luận án tiến sĩ, 2006 Các cơng trình nghiên cứu cơng trình nghiên cứu khác đề cập đến cơng tác phát bồi dưỡng học sinh giỏi tập chung vào đối tượng học sinh chuyên hóa với nội dung chủ yếu phần hệ thống kiến thức lý thuyết hệ thống tập lớp 11 lớp 12, đề tài đề cập đến hệ thống tập phần sở hóa học chung lớp 10, đặc biệt hệ thống tập chương cấu tạo nguyên tử, hệ thống tuần hoàn nguyên tố hóa học, liên kết hóa học đối tượng học sinh THPT không chuyên 10 Xuất phát từ vấn đề nêu trên, chọn đề tài " Tuyển chọn, xây dựng sử dụng hệ thống tập phần kiến thức sở hóa học chung lớp 10 để bồi dưỡng học sinh giỏi" Mục đích nghiên cứu Tuyển chọn, xây dựng hệ thống tập phần kiến thức sở hóa học chung lớp 10 đề xuất cách sử dụng hệ thống tập để bồi dưỡng học sinh giỏi nhằm đạt thành tích cao kỳ thi học sinh giỏi Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu sở lí luận thực tiễn việc phát bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học trường THPT - Nghiên cứu nội dung kiến thức tập phần sở sách giáo khoa lớp 10- ban nâng cao, tài liệu giáo khoa chuyên hóa học lớp 10 tài liệu hóa học khác - Tuyển chọn, xây dựng hệ thống tập tự luận TNKQ phần kiến thức sở hóa học chung lớp 10 để bồi dưỡng học sinh giỏi trường THPT - Đề xuất biện pháp sử dụng hệ thống tập phần kiến thức sở hóa học chung lớp 10 công tác bồi dưỡng học sinh giỏi - Thực nghiệm sư phạm với hệ thống tập phần kiến thức sở hóa học chung lớp 10 để bồi dưỡng học sinh giỏi trường THPT Khách thể đối tƣợng nghiên cứu 4.1 Khách thể - Q trình dạy học mơn hố học trường THPT; - Công tác bồi dưỡng học sinh giỏi trường THPT 4.2 Đối tượng Hệ thống tập phần kiến thức sở hóa học chung lớp 10 để bồi dưỡng học sinh giỏi THPT Giả thuyết khoa học Tuyển chọn, xây dựng hệ thống tập phần kiến thức sở hóa học chung lớp 10 có chất lượng tốt, đồng thời biết sử dụng cách hiệu góp phần nâng cao chất lượng bồi dưỡng học sinh giỏi trường THPT 11 Vt = Kt[H2] [I2] Vn = Kn [HI]2 Vt/Vn Chiều Pứ a 500Kn 100.Kn 5/1 Chiều thuận b 18,75Kn 25.Kn ¾ Chiều nghịch c 100Kn 100Kn 1/1 Cân 5.12 - Hằng số cân bằng: K C  NH   N H 3  (0,6)  36 0,01.(1,0) - Dựa vào phương trình ra, a có: [N2]bđ = 0,01 + 5.13 [H2O] 0,6 3.0,6 = 0,31M [H2]bđ = 1,0 + = 1,9M 2 ban đầu 0,3 0,3  0,03mol / l; [CO] ban đầu =  0,03mol / l; 10 10 = Gọi x nồng độ nước phản ứng H2O(k) + CO(k) [ ]cb (03 – x) K x2 0,03  x 2   H2 (k) + CO2 (k)   (0,03 – x) x x  1,873  x = 0,0411 – 1,369x Giải ta có x = 0,017, [H2O] = 0,03 – 0,017 = 0,013; [CO] = 0,013 5.14 a) Gọi độ phân hủy N2O4 270C 1,0 atm α (α =0,2)   NO2(k) N2O4(k)   Cân (1- α) mol 2α mol Tổng số mol khí lúc cân bằng: 1- α + 2α = 1+ α Áp suất riêng phần khí hỗn hợp lúc cân bằng: (P áp suất chung) PN 2O4  KP  1 2 P ; PNO2  P 1  1 PNO PN 2O4 4 P 4.0,2    0,17 (1   )  0,2 b) Gọi α’ độ phân hủy N2O4 270C 0,1 atm α’ =0,55 5.15 : a) 95% I2 tham gia phản ứng ; b) cần trộn H2 I2 theo tỉ lệ 7:1 5.16 Hằng số cân : K= 2,08.10-4 5.17 Số mol este : 0,9028 mol 110 5.18 a) Tính số mol Fe2Cl6 có mặt cân 4470C 5170C - Ta có M 447 c  10,49.29  304,21 Đặt x số mol Fe2Cl6 1,0 mol hỗn hợp ta có: 325x + 162,5(1-x) = 304,21 → x= 0,872 → % Fe2Cl6 = 87,2% - Tính tốn tương tự, ta có : % Fe2Cl6 (ở 5170C) = 70,8% b) Phản ứng thuận (chiều từ trái sang phải) phản ứng tỏa nhiệt Vì: nhiệt độ tăng từ 4470C lên 5170C lượng Fe2Cl2 giảm (cân dịch chuyển từ phải sang trái- chiều phản ứng thu nhiệt) 5.19 Phương trình hoá học phản ứng:   CaO (r) +CO2 (k) CaCO3 (r)   K = [CO2] Ở nhiệt độ 8200C: KC = 4,28.10-3, [CO2] = 4,28.10-3 mol/l→ %  4,28% Ở nhiệt độ 8800C: KC = 1,06.10-2, [CO2] = 1,06.10-2 mol/l→ %  10,6% 5.20 a) Áp suất N2O4= (atm) áp suất NO2 = (atm) 3 b) PNO  0,217atm; PN O  0,283atm 2 B Bài tập trắc nghiệm 5.21- D 5.22- A 5.23- A 5.24- A 4.25- B 5.26- C 5.27- A 5.28- B 5.29- D 5.30- C 5.31- B 5.32- B 5.33-D 5.34- D 5.35- C 5.36- D 5.37- D 5.38- B 5.39- D 5.40- A 111 Phụ lục 2: Giáo án minh họa Bài : ĐỒNG VỊ NGUYÊN TỬ KHỐI VÀ NGUYÊN TỬ KHỐI TRUNG BÌNH I MỤC TIÊU BÀI HỌC Kiến thức Học sinh biết được: Khái niệm đồng vị, nguyên tử khối, nguyên tử khối trung bình nguyên tố Kĩ Giải tập : Tính ngun tử khối trung bình ngun tố có nhiều đồng vị, tính tỉ lệ % khối lượng đồng vị, số tập khác có nội dung liên quan II CHUẨN BỊ Giáo viên: Hình ảnh đồng vị hi đro, phiếu học tập, máy chiếu Học sinh: Kiến thức học, nội dung kiến thức III PHƢƠNG PHÁP Nghiên cứu, đàm thoại IV CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Kiểm tra kết học tập nhà: (7 phút) Bài 1: Tính bán kính nguyên tử Mg Biết khối lượng riêng Mg 1,74 g/cm3; thể tích cầu chiếm 74% thể tích tồn mạng tinh thể Mg=24,31 ( Bài 1.3 trích từ hệ thống tập luận văn) Bài 2: a) Điền đầy đủ thông tin vào bảng sau A 35 17 C 37 17 C 12 C 13 C 14 C p l l 112 e n b) Nêu nhận xét số p, n, A nguyên tử nguyên tố Bài Hoạt động thầy Hoạt động trò Hoạt động 1: (10 phút) I Đồng vị - Giáo viên:Thông báo nguyên tử - Đồng vị nguyên tử có số clo, nguyên tử cacbon (phiếu học proton khác số nơtron, tập 1) đồng vị nguyên tố clo số khối khác cac bon Vậy đồng vị gì? - Đồng vị 11 H trường hợp có n = - Giáo viên dùng sơ đồ biểu diễn cấu H có số nơtron gấp đôi số proton tạo đồng vị nguyên tố hiđro đồng vị có số tính chất vật lí u cầu học sinh xác định số n khác đồng vị - Giáo viên yêu câu học sinh làm + A D đồng vị tập số (phiếu học tập): Cho + B H đồng vị + G J đồng vị nguyên tử : 10 A, 40 19 E, 64 29 40 18 84 36 B, L, 54 24 11 C, M, 106 47 D, 109 47 G, 63 29 H, J nguyên tử đồng vị ? Hoạt động 2: (10 phút) II Nguyên tử khối – - Giáo viên yêu cầu học sinh nghiên Nguyên tử khối trung bình cứu sách giáo khoa trả lời tập số Nguyên tử khối (phiếu học tập) - Nguyên tử khối khối lượng tương đối + Nguyên tử khối gì? nguyên tử + Nguyên tử khối cho biết điều ? - Nguyên tử khối nguyên tử cho + Tại coi NTK xấp xỉ số biết khối lượng nguyên tử nặng gấp khối hạt nhân ? lần đơn vị khối lượng nguyên tử ( Đơn vị KLNT = 1u = 1,6605.10-27 kg ) - KLNT = Tổng khối lượng p,n,e nguyên tử 113 + Theo em nguyên tố bon có - mp = 1u = mn me