Một số câu hỏi nhằm phát triển năng lực tư duy hóa học của học sinh THPT

GV Hồng Hữu Mạnh Trường THPT Hoằng Hóa MỘT SỐ CÂU HỎI NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY HOÁ HỌC CỦA HỌC SINH THPT A ĐẶT VẤN ĐỀ Trong q trình dạy học hóa học, tập hóa học phương tiện phương pháp có lợi để hình thành kỹ phát triển lực cho học sinh Chúng ta xây dựng hệ thống câu hỏi để mở rộng kiến thức rèn luyện kỹ cho học sinh Những năm gần thực trạng dạy học mơn hóa học trường THPT, lớp chun bồi dưỡng học sinh giỏi gặp số khó khăn phổ biến: - Kiến thức hóa học chưa mở rộng để phù hợp với khả tư học sinh chuyên hóa học sinh giỏi hóa - Khoảng cách kiến thức nội dung chương trình học nội dung thi học sinh giỏi cấp tỉnh, quốc gia, olimpic xa lý thuyết mức độ vận dụng - Chương trinh sách giáo khoa giai đoạn hoàn thiện nên chưa xây dựng hệ thống tập nâng cao chuyên sâu phù hợp với giai đoạn tư học sinh Tuy nhiên giáo duc Việt nam đạt số thành tựu phấn khởi, địa phương, giáo viên trường THPT, ĐH phát bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi cấp đạt kết cao kỳ thi học sinh giỏi cấp tỉnh, thành phố, quốc gia, olimpic quốc tế Trường THPT Hoằng Hóa trường có bề dày thành tích kỳ thi học sinh giỏi, có nhiều thủ khoa đạt tỉ lệ đậu đại học cao năm học Việc đẩy mạnh chất lượng mũi nhọn việc nâng cao chất lượng giáo dục thương hiệu nhà trường Tỉ lệ học sinh giỏi cấp phản ánh phần lớn chất lượng đội ngũ giáo viên học sinh nhà trường Là giáo viên giảng dạy mơn hóa học nhiều năm, trực tiếp ôn luyện đội tuyển học sinh giỏi lớp 12 ôn thi đại học, nhận thấy phát bồi dưỡng học sinh có lực trở thành học sinh giỏi hố học công việc cần thiết, yếu tố định để học sinh đạt giải cao kỳ thi học sinh giỏi tỉnh đạt điểm cao kỳ thi vào đại học Được quan tâm Ban giám hiệu nhà trường, giúp đỡ đồng nghiệp kinh nghiệm phương pháp, với kinh nghiệm đúc rút từ trình giảng dạy GV Hồng Hữu Mạnh Trường THPT Hoằng Hóa thân, xin đưa số giải pháp nhằm phát học sinh có lực trở thành học sinh giỏi mơn hóa học B CÁC GIẢI PHÁP Một số biện pháp phát học sinh có lực trở thành học sinh giỏi hóa học Ban giàm hiệu trường THPT Hoằng Hóa coi vấn đề bồi dưỡng học sinh giỏi nhiệm vụ trọng tâm nhà trường, việc phát bồi dưỡng học sinh giỏi bắt đầu từ lớp 10 phân công nhiệm vụ tiêu cho giáo viên nhà trường năm học, tổ chức kỳ thi học sinh giỏi cấp trường cho khối – để đánh giá tạo động lực cho giáo viên học sinh nhằm nâng cao chất lượng giáo dục Để tìm hiểu, lựa chọn học sinh có lực trở thành học sinh giỏi tiến hành số biện pháp sau: 1.1 Quan sát hoạt động học tập học sinh: Trong học hố học chúng tơi quan sát để tìm hiểu lựa chọn học sinh thể rõ tính tích cực nhận thức học tập Tính tích cực nhận thức trạng thái hoạt động học tập học sinh, đặc trưng khát vọng học tập, cố gắng trí tuệ nghị lực cao trình nắm vững kiến thức Từ quan sát hoạt động học tập thái độ học tập ta phát học sinh có tính tích cực học tập thơng qua dấu hiệu: - Hăng hái phát biểu, trả lời câu hỏi giáo viên, bổ sung câu trả lời bạn - Thích phát biểu ý kiến trước vấn đề học tập nêu tâm bảo vệ ý kiến sở lập luận logic - Hay nêu thắc mắc, địi hỏi giáo viên giải thích vấn đề chưa đủ rõ muốn tìm hiểu sâu chất vấn đề - Chủ động vận dụng kiến thức, kĩ học để nhận thức vấn đề - Tập trung ý học tập, kiểm tra, không nản chí trước tập, tình khó khăn vấn đề học tập Những biểu tính tích cực nhận thức dấu hiệu ban đầu để đánh giá học sinh có khả hứng thú học tập môn 1.2 Xây dựng giáo án dạy: Chúng lựa chọn sử dụng tập giải thích, tập nhiều tình để phát học sinh có lực giải vấn đề cách linh hoạt sáng tạo Với dạng tập rèn luyện cho học sinh phương pháp tư duy, khả phát giải vấn đề học tập 1.3 Đưa tập: GV Hoàng Hữu Mạnh Trường THPT Hoằng Hóa Mang tính vận dụng kiến thức, rèn luyện khả quan sát, đòi hỏi khả tư để lựa chọn học sinh có khả nắm vững kiến thức nhanh, vận dụng kiến thức linh hoạt Ví dụ Khi thả miếng Cu vào dd HCl, khơng thấy tượng xảy - Khi thả miếng Cu vào dd NaNO3 không thấy tượng - Khi thả miếng Cu vào dd NaNO có cho thêm vài giọt axit HCl thấy khí khơng màu ra, hóa nâu khơng khí dung dịch thu có màu xanh Vì sao? Vậy chất phản ứng gì? Viết PTPỨ xảy ra? + Giáo viên yêu cầu học sinh viết phương trình phản ứng Cu HNO loãng dạng ion thu gọn: 3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O (a) + Cho học sinh nhận xét thành phần ion phản ứng : Có đầy đủ Cu, + H , NO3Với phản ứng Cu + NaNO3 + HCl → (b) (b) có phương trình ion rút gọn với (a) Từ đưa hệ số vào phương trình: 3Cu + 2NaNO3 + 8HCl → 3CuCl2 + 2NaCl + 2NO + 4H2O 1.4 Tổ chức kiểm tra: Để tạo điều kiện cho học sinh có khả nhận thức học tập trình bày vấn đề, tiến hành kiểm tra thường xuyên học sinh hình thức: - Tăng cường kiểm tra đầu học học, chúng tơi đưa câu hỏi mang tính mở rộng, vận dụng kiến thức để em bộc lộ lực nhận thức - Ra thêm tập khó yêu cầu học sinh lên trình bày luyện tập - Khi lựa chọn số học sinh học lực có khả tư tốt chúng tơi tiến hành kiểm tra với yêu cầu "Kiểm tra chọn đội tuyển học sinh để bồi dưỡng thi học sinh giỏi hoá học" Tổng điểm để chọn học sinh vào đội tuyển - Bài kiểm tra chúng tơi chấm có trọng đến nắm vững kiến thức bản, có mở rộng, kỹ trình bày làm, lực tư duy, khả vận dụng kiến thức, kỹ giải vấn đề cách linh hoạt sáng tạo - Chúng tơi tổ chức kiểm tra ngồi câu hỏi kiểm tra diện rộng kiến thức, ý đến dạng tính nhanh, xác định kết sở qui luật Nội dung kiểm tra chúng tơi có sử dụng dạng câu hỏi nhằm phát triển lực tư hoá học học sinh THPT *Câu hỏi cấu tạo nguyên tử Ví dụ 1: Vì hyđro xếp vào nhóm IA VIIA bảng tuần hồn? Xếp vào nhóm hợp lí hơn? GV Hồng Hữu Mạnh Trường THPT Hoằng Hóa Trả lời: * Hyđro xếp vào nhóm IA với lí‎ sau: - Về cấu tạo: Lóp ngồi ngun tử H có 1e giống với lớp nguyên tử ngun tố nhóm IA - Về tí‎nh chất hóa học: Thể tí‎nh khử kim loại dễ tạo cation dung dịch có điện tich 1+ cation kim loại nhóm IA * Hyđro xếp vào nhóm VIIA với lí‎ sau: - Về cấu tạo nguyên tử H giống kim loại nhóm IA hình thức, chứng nguyên tử He có 2e lớp ngồi giống kim loại nhóm IIA mà lại xếp vào nhóm VIIIA nhóm khí‎ có 8e lớp ngồi - Tí‎nh kim loại nguyên tố đánh giá mức độ dễ tách electron khỏi nguyên tử So sánh khả tách e khả nhận e nguyên tử H khả nhận e dễ Như H cịn thể tí‎nh phi kim trội - H giống halogen số oxi hóa hợp chất với kim loại điển hình NaH, NaCl, CaH2 , CaCl2 ( H-, F-, Cl- , ) - Ở trạng thái tự phân tử gồm nguyên tử phân tử halogen: H 2, F2, Cl2 Phân tử có liên kết cộng hóa trị Vì lí‎ trên, H xếp vào nhóm IA nhóm VIIA, phải xếp H vào hai nhóm nhóm IA VIIA xếp vào nhóm VIIA hợp lí‎ Nhận xét: Trên sở hiểu biết nguyên tử H cho phép học sinh suy luận mối quan hệ cấu tạo nguyên tử - vị trí‎ bảng tuần hồn- tí‎nh chất hóa học cho ngun tố hóa học khác đồng thời qua học sinh khắc sâu cho học sinh mối quan hệ tí‎nh chất nguyên tố thuộc nhóm, chu kỳ Phần cấu tạo phân tử - liên kết - tí‎nh chất Ví dụ 2: Vì phân tử NO2 có khả trùng hợp tạo N2O4 phân tử SO2 khả đó? GV Hồng Hữu Mạnh Trường THPT Hoằng Hóa Trả lời: Trong phân tử NO2, nguyên tử N trạng thái lai hóa sp Một electron độc thân chiếm obitan lai hóa sp2 cịn obitan lai hóa khác tạo thành liên kết σ N O Do có e chưa ghép đơi nên NO có khả trùng hợp tạo N2O4 ( không màu) SO2 khơng có khả * Cơng thức cấu tạo phân tử NO2 N: 2s2 2p3 sp2 N O O * Công thức cấu tạo phân tử SO2 S*: 3s2 3p33d1 sp2 S O O Hoặc biểu diễn sau: S O O Ví dụ 3: Tại phân tử SO2 phân cực mạnh, SO2 tan tốt nước? phân tử CO2 không phân cực, CO2 tan nước? GV Hồng Hữu Mạnh Trường THPT Hoằng Hóa Trả lời: * Cơng thức cấu tạo phân tử SO2 S*: 3s2 3p33d1 sp2 sp2 Phân tử SO2 có cấu trúc góc S O O → phân tử SO2 phân cực → µ ≠ * Công thức cấu tạo CO2 O = C= O C lai hóa sp → phân tử có cấu trúc thẳng → µ = Ví dụ 4: Vì HF lại có nhiệt độ sơi cao bất thường so với HX lại HF có khối lượng thấp nhóm HX? Trả lời: Theo chiều HCl → HBr → HI: nhiệt độ sôi tăng dần HF có nhiệt độ sơi cao hẳn chất Đó khí‎ hiđro florua thường khơng dạng HF mà có trùng hợp phân tử: nHF → (HF)n phân tử HF n từ đến Liên kết phân tử HF thuộc loại liên kết hiđro Nhận xét: Trên sở hiểu biết dãy HX cho phép học sinh suy luận cho dãy hợp chất tương tự H2R, RH3 ., ví‎ dụ: H2O (M=18) có nhiệt độ sơi cao H2S (M=34)? NH3 (M=17) có nhiệt độ sơi cao PH3 (M=34)? GV Hồng Hữu Mạnh Trường THPT Hoằng Hóa Đồng thời qua học sinh khắc sâu làm rõ thêm yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi chất: Khối lượng phân tử lực liên kết phân tử Ví dụ 5: Vì độ phân cực liên kết HX giảm dần từ HF → HI tính axit lại tăng dần từ HF → HI ? Trả lời: *Về độ phân cực liên kết HX giảm dần từ HF → HI yếu tố quan trọng kí‎ch thước anion Kí‎ch thước anion tăng dần theo thứ tự sau: F- → Cl- → Br- → IMật độ điện tí‎ch âm anion I- bé nên lực hút giảm dần theo thứ tự: HF > HCl > HBr > HI Suy dung dịch HI phân li mạnh nhất, sau đến HBr, HCl, HF Ngoài axit HF axit yếu axit lại dãy axit mạnh HF có liên kết hiđro phân tử Nhận xét: Trên sở hiểu biết dãy HX cho phép học sinh suy luận cho dãy hợp chất tương tự H2R (H2O, H2S, H2Se, H2Te), RH3 (NH3, PH3 .), đồng thời qua học sinh khắc sâu làm rõ thêm yếu tố ảnh hưởng đến trình phân li phân tử Ví dụ 6: Vì NH3 có khả nhận proton H+ ( thể tính bazơ), NF3 PH3 gần khơng có khả này? Trả lời: Cấu tạo phân tử NH3 NF3 N H N H H F F F GV Hồng Hữu Mạnh Trường THPT Hoằng Hóa * NH3 có tí‎nh bazơ vì: Phân tử NH3 phân cực mạnh, liên kết N-H phân cực mạnh phí‎a nguyên tử N có độ âm điện cao hơn, ngun tử N có dư điện tí‎ch âm Ngun tử N có cặp electron tự dễ tạo liên kết cho- nhận với ion H+ * NF3 tí‎nh bazơ vì: liên kết N-F phân cực phí‎a ngun tử F có độ âm điện cao hơn, ngun tử N khơng dư điện tí‎ch âm mà lại dư điện tí‎ch dương, khơng thể tạo liên kết với ion H+ , nguyên tử N có cặp electron tự * PH3 khơng thể tí‎nh bazơ vì: liên kết P-H khơng phân cực, ngun tử P khơng dư điện tí‎ch âm Nhận xét: Trên sở hiểu biết NH3, NF3, PH3 cho phép học sinh suy luận cho hợp chất tương tự, đặc biệt hợp chất amin chương trình hóa hữu đồng thời qua học sinh khắc sâu làm rõ thêm yếu tố ảnh hưởng đến lực bazơ chất Ví dụ 7: Vì HF đơn axit lại có khả tạo muối axit? Trả lời: Do lượng liên kết H-F lớn, q trình hịa tan nước xảy q trình ion hóa tạo H 3O+ F- , sau ion F- lại tương tác với phân tử HF tạo ion phức HF2- Vì nguyên nhân dung dịch axit HF có ion dạng H2F3-, H3F4-, … trung hịa tạo muối axit NaHF , NaH2F3,… Ví dụ 8: Vì làm khơ khí H2 người ta không dùng H2SO4 đặc? Trả lời: H2SO4 đặc thể tí‎nh oxi hóa mạnh, H bị oxi hóa H2SO4 đặc theo phương trình phản ứng: H2SO4 đặc + H2 → SO2 + H2O Nhận xét: GV Hoàng Hữu Mạnh Trường THPT Hoằng Hóa Sau biết phương trình phản ứng học sinh hiểu thêm cho kim loại hoạt động mạnh (đứng trước H dãy điện hóa) tác dụng với H2SO4 đặc sản phẩm thu khơng có mặt H mà có sản phẩm khử lưu huỳnh (+6) Trên sở học sinh nghiên cứu phản ứng kim loại với HNO 3, học sinh suy ngẫm sản phẩm thu khơng tạo H2 Ví dụ 9: Vì từ HClO đến HClO số oxi hóa ngun tố Clo tăng tính oxi hóa lại giảm từ HClO đến HClO4 ? Trả lời: Trong phân tử từ HClO đến HClO4 số oxi hóa nguyên tố trung tâm Clo tăng dần +1, +3, +5, +7, độ bền phân tử tăng theo từ HClO đến HClO4 khả hoạt động hóa học bị giảm HClO đến HClO4, tí‎nh oxi hóa giảm *Câu hỏi điện li dung dịch - Chúng sử dụng tập để kiểm tra nắm vững chất chất điện li mạnh, chất điện li yếu, vận dụng biểu thức số cân để tính [H+], pH dung dịch học sinh Ví dụ 10: Hồ tan gam axit axetic vào nước để 0,5 lit dung dịch a Tính nồng độ mol/l ion H+ dung dịch , suy độ điện li α axit axetic Cho số axit CH3COOH 1,8 10-5 b Thêm vào dung dịch 0,3 mol CH3COONa Tính PH dung dịch thu Giả thiết CH3COONa chất điện li hồn tồn tích dung dịch khơng thay đổi Hướng dẫn giải: - Viết biểu thức số cân cho chất điện li yếu Số mol CH3COOH dùng = 3/60 = 0,05 - Nồng độ dung dịch CH3COOH = 0,05/0,5=0,1M Phương trình điện li axit axetic: CH3COOH CH3COO- + H+ Ban đầu: 0,1 M 0 Phân li : xM xM xM Lúc cân bằng: ( 0,1-x) M xM xM GV Hoàng Hữu Mạnh [CH COO ][ H ] = 1,8.10 − Mà : [ CH 3COOH ] + Trường THPT Hoằng Hóa −5 Nên x2 = 1,8.10− ( 0,1 − x ) Để giải phương trình ta giả sử x C6H5OH c pKa = -lg 1,71 10-5 = 4,767 → pH= -lg13 10-4 = 2,886 2.HCOOC2H5 CH3COOCH3 Ví dụ 23 Một bình kín dung tích 8,96 lít có chứa 2,8g hỗn hợp A gồm hai este hữu đơn chức 4,48 g oxi Nhiệt độ bình 81,9 0C áp suất 0,585atm Bật tia lửa điện bình kín hỗn hợp A cháy hoàn toàn Sau phản ứng nhiệt độ bình 109,2 0C áp suất p at Dẫn chất bình sau phản ứng qua dung dịch Ba(OH)2 dư tạo 21,67g kết tủa a.Tính áp suất p biết thể tích bình khơng đổi b Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo chất hỗn hợp A, biết thêm : -Hai este tạo rượu - Số mol este có khối lượng phân tử nhỏ lần số mol este có khối lượng phân tử lớn Hướng dẫn giải: Số mol chất bình trước phản ứng: 20 GV Hồng Hữu Mạnh Trường THPT Hoằng Hóa 0,585 8,96.273/(273+81,9).22,4 ≈ 0,18 mol Trong số mol O2 là: 4,48/32=0,14 Số mol este = 0,18-0,14 =0,04 CxHyOz + ( x+y/4 -1) O2 → x CO2 + y/2 H2O Cx' Hy'O2 +( x' + y'/4 -1) O2 → x' CO2 + y'/2 H2O CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + H2O Số mol CO2 = số mol BaCO3 = 21,67/197 = 0,11 mol Khối lượng C este = 0,11 12= 1,32g Khối lượng O este = 0,04 32 = 1,28g Khối lượng H este = 2,8-1,32-1,28= 0,2g Số mol H2O = 0,2/2=0,1 mol Theo định luật bảo toàn khối lượng , khối lượng oxi dư: 2,8 + 4,48 - 0,11.44 -0,1.18 =0,64g Số mol O2 dư = 0,64/32 =0,02 mol Tổng số mol khí sau phản ứng : 0,11 + 0,1 + 0,02 =0,23 P0V0T = 0,805atm điều kiện tiêu chuẩn V0 = 0,23 22,4 =5,152l ; P = T0V Nếu Xác định este Giả sử CxHyO2 có khối lượng phân tử nhỏ CxHyO2 Như số mol CxHyO2 0,04 3/4=0,03, số mol Cx'Hy'O2 0,04.1/4 = 0,01 Số mol CO2 0,03x + 0,01x' =0,11 Vì x Công thức phân tử A : C5H9NO4 Công thức cấu tạo : HOOC - CH2 - CH2 - CH – COOH (axit glutamic)  NH2 C KẾT QUẢ, KIẾN NGHỊ VÀ KẾT LUẬN I- KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Tôi áp dụng biện pháp để phát hiện, bồi dưỡng học sinh giỏi, từ bỗi dưỡng em để dự thi học sinh giỏi cấp trường cấp tỉnh Cụ thể năm học việc áp dụng đề tài vào dạy lớp mũi nhọn ôn thi học sinh giỏi, kết đạt sau: Năm học 2018 – 2019 (HSG cấp tỉnh) 2020 – 2021 (HSG cấp tỉnh) Kết + 05 (2 giải nhì, giải ba, giải kk) + 04 giải (1 giải nhì, giải ba, giải kk) II- KIẾN NGHỊ 1- Đối với nhà trường - Cần trang bị cho giáo viên sách tham khảo phù hợp với nội dung chương trình giáo dục, triển khai có hiệu chuyên đề sở giáo dục quy định 2- Đối với giáo viên : - Cần nghiên cứu tích luỹ kiến thức áp dụng SKKN đạt giải cấp tỉnh vào giảng dạy, cập nhật đổi kiến thức phương pháp phù hợp với thực tiễn 22 GV Hoàng Hữu Mạnh Trường THPT Hoằng Hóa III- KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu tích lũy tơi nêu cách tóm tắt nội dung sau: - Một số biện pháp phát học sinh có lực trở thành học sinh giỏi hoá học - Hệ thống phân loại câu hỏi hoá học dùng để phát học sinh giỏi hoá học Ưu điểm mặt sư phạm đề tài tính vừa sức nó, lơi gây hứng thú học tập cho đối tượng học sinh Mục đích cuối giúp học sinh đạt kết cao kì thi học sinh giỏi tỉnh thi vào đại học Thông qua việc nghiên cứu đề tài kết nghiên cứu trên, nhận thấy sâu sắc rằng: Để đáp ứng yêu cầu đất nước thời kì mới, người giáo viên cần thường xun tích luỹ kinh nghiệm, nâng cao chất lượng chun mơn, tìm tịi phương pháp dạy học phù hợp với trình độ đối tượng học sinh trang bị cho học sinh kiến thức tốt, tính tích cực hoạt động nhận thức tư sáng tạo học tập Hiện với nhiều nguồn thông tin tài liệu tham khảo việc chọn lựa giới thiệu tài liệu, hướng dẫn cách đọc, cách học qua sách tham khảo, sử dụng công nghệ thông tin để cập nhật kiến thức cho học sinh yếu tố thiếu việc nâng cao kiến thức, bồi dưỡng lực nhận thức, lực hành động cho học sinh giỏi Hi vọng đề tài tài liệu tham khảo tốt cho em học sinh u thích mơn hóa học bạn đồng nghiệp dạng tập vốn quen thuộc Tôi mong bạn đồng nghiệp tạo nhiều tập thuộc dạng này, góp phần làm phong phú dạng tập hóa học chương trình phổ thơng Tơi mong nhận ý kiến đóng góp q báu bạn đồng nghiệp giúp tơi hồn thiện cho kinh nghiệm giảng dạy Tơi xin trân thành cảm ơn! Xác nhận thủ trưởng đơn vị Thanh Hóa ngày 20 tháng 05 năm 2021 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác HOÀNG HỮU MẠNH 23 ... Trường THPT Hoằng Hóa thân, xin đưa số giải pháp nhằm phát học sinh có lực trở thành học sinh giỏi mơn hóa học B CÁC GIẢI PHÁP Một số biện pháp phát học sinh có lực trở thành học sinh giỏi hóa học. .. dạng câu hỏi nhằm phát triển lực tư hoá học học sinh THPT *Câu hỏi cấu tạo nguyên tử Ví dụ 1: Vì hyđro xếp vào nhóm IA VIIA bảng tuần hồn? Xếp vào nhóm hợp lí hơn? GV Hồng Hữu Mạnh Trường THPT. .. câu hỏi hoá học dùng để phát học sinh giỏi hoá học Ưu điểm mặt sư phạm đề tài tính vừa sức nó, lôi gây hứng thú học tập cho đối tư? ??ng học sinh Mục đích cuối giúp học sinh đạt kết cao kì thi học