* Hàm lượng (thời gian) học lí thuyết và bài tập phần kim loại chuyển tiếp.
+ Về mặt lí thuyết: Trong chương trình học lớp 12, phần kim loại gồm có 3 chương
(chương 5: Đại cương kim loại, chương 6: Kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm, chương 7: Sắt và một số kim loại quan trọng) với thời lượng là 40 tiết (2 tiết/tuần), trong đó phần kim loại chuyển tiếp gồm có Crom, sắt, đồng, bạc, vàng, niken, kẽm, thuộc chương 7 với thời lượng 14 tiết (2 tiết/tuần), chiếm tỉ lệ khoảng 35%. Ở đây crom, sắt, đồng và hợp chất của chúng được nghiên cứu tương đối kĩ còn các kim loại chuyển tiếp khác như bạc, vàng, niken, kẽm, thủy ngân, thiếc, chì ... được giới thiệu còn ngắn gọn, khái quát. Tuy nhiên hầu hết các kim loại chuyển tiếp này có khá nhiều ứng dụng quan trọng trong thực tế cuộc sống đặc biệt trong ngành công nghiệp luyện kim ... và có giá trị kinh tế cao trong nền kinh tế quốc dân.
35% 65%
Hình 2.1: Tỉ lệ phần trăm lí thuyết về phần kim loại hóa học lớp 12
kim loại chuyển tiếp
24
+ Về mặt bài tập: Tỉ lệ phần trăm bài tập về kim loại, được thể hiện ở các hình 4 và hình 5
. Trong sách giáo khoa:
34% 66%
Hình 2.2: Tỉ lệ phần trăm bài tập về kim loại trong sách giáo khoa hóa học lớp 12
bài tập về kim loại chuyển tiếp
bài tập về kim loại khác
. Trong sách bài tập:
32% 68%
Hình 2.3: Tỉ lệ phần trăm bài tập về phần kim loại trong sách bài tập hóa học lớp 12
bài tập về kim loại chuyển tiếp
bài tập về kim loại khác
* Cấu hình electron nguyên tử, vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn (HTTH)và số oxi hóa của các kim loại chuyển tiếp:
Các kim loại chuyển tiếp (các nguyên tố d), nằm hoàn toàn ở các chu kì lớn của bảng hệ thống tuần hoàn giữa các nguyên tố s và p. Cấu hình electron nguyên tử, vị trí và số oxi hóa của các nguyên tố: sắt, đồng, crom, bạc, vàng, niken, kẽm được ghi ở bảng 1.
25
Bảng 2.1: Cấu hình electron nguyên tử, vị trí và số oxi hóa của một số nguyên tố d
Sắt (Fe) Đồng (Cu) Crom (Cr) Bạc (Ag) Vàng (Au) Niken (Ni) Kẽm (Zn) Cấu hình electron [Ar]3d6 4s2 [Ar]3d10 4s1 [Ar]3d5 4s1 [Kr]4d10 5s1 [Xe]4f145d10 6s1 [Ar]3d8 4s2 [Ar]3d10 4s2
Nhóm VIIIB IB VIB IB IB VIIIB IIB
Chu kì 4 4 4 5 6 4 4 Các mức oxi hóa +2,+3 +1,+2 Từ +1 đến +6, phổ biến +2,+3, +6 +1 +1,+3 +2,+3 +2 2.1.2. Mục tiêu:
* Mục tiêu của phần kim loại Kiến thức: Hiểu được :
Vị trí của kim loại trong bảng tuần hoàn, tính chất vật lí của kim loại.
Tính chất hoá học đặc trưng của kim loại là tính khử (khử phi kim, khử ion H+ trong nước, dung dịch axit, khử ion kim loại kém hoạt động hơn trong dung dịch muối, một số axit có tính oxi hoá mạnh).
Biết được : Khái niệm, tính chất và ứng dụng của hợp kim.
Kĩ năng
Dựa vào cấu hình electron lớp ngoài cùng và cấu tạo của kim loại, dự đoán tính chất hoá học đặc trưng của kim loại. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Viết các phương trình hoá học minh hoạ tính chất hoá học của kim loại.
Giải được bài tập : Xác định tên kim loại dựa vào số liệu thực nghiệm ; Tính thành phần phần trăm khối lượng kim loại trong hỗn hợp chất phản ứng ; Một số bài tập khác có nội dung liên quan.
26 Trọng tâm
Tính chất vật lí chung của kim loại và các phản ứng đặc trưng của kim loại
Khái niệm và ứng dụng của hợp kim Lưu ý:
Đặc điểm cấu hình electron của kim loại: có 1, 2, 3 e lớp ngoài cùng
Cấu tạo mạng tinh thể kim loại:
+ mạng tinh thể lục phương có độ đặc khít 74% (Be, Mg, Zn...)
+ mạng tinh thể lập phương tâm diện có độ đặc khít 74% (Cu, Ag, Au, Al...) + mạng tinh thể lập phương tâm khối có độ đặc khít 68% (Li, Na, K, V, Mo...)
Liên kết kim loại: nguyên tử và một phần nhỏ ion kim loại ở nút mạng tinh thể và các electron tự do chuyển động trong mạng tinh thể liên kết với nhau bởi liên kết kim loại.
Tính chất vật lí chung của kim loại:
+ có ánh kim: các e tự do trong tinh thể có thể được coi là lớp “phân tử khí” electron, lớp này phản xạ hầu hết các tia sáng chiếu tới.
+ tính dẻo: các lớp tinh thể có thể trượt lên nhau mà không tách rời nhau nhờ các e tự do chuyển động liên kết các lớp tinh thể với nhau
+ dẫn điện: những e tự do chuyển động theo hướng của điện trường tạo nên dòng điện trong kim loại
+ dẫn nhiệt: các e ở vùng nhiệt độ cao có động năng lớn hơn, chuyển động nhanh hơn số va chạm nhiều hơn truyền động năng cho các ion dương hoặc nguyên tử từ vùng này đến vùng khác.
Tính chất hóa học đặc trưng của kim loại là tính khử: M Mn+ + ne + Phản ứng với hầu hết các phi kim
+ Phản ứng với dung dịch axit (H+) và các axit có tính oxi hóa mạnh + Phản ứng với ion kim loại trong dung dịch muối.
Khái niệm về hợp kim: là hỗn hợp của kim loại với kim loại hoặc phi kim khác được nấu nóng chảy rồi để nguội
27
+ Tính chất hóa học của hợp kim được coi như là tính chất của các đơn chất có trong hợp kim
+ Hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn kim loại nguyên chất
+ Hợp kim có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt kém hơn so với kim loại nguyên chất
+ Hợp kim có độ cứng và độ bền cao hơn kim loại nguyên chất
Ứng dụng: tính siêu cứng, không bị ăn mòn, nhẹ, có nhiệt độ nóng chảy thấp... Một số dạng bài thường gặp:
+ Viết cấu hình electron của một số nguyên tử kim loại;
+ Xác định các yếu tố (cạnh, độ đặc khít, khối lượng riêng...) của mạng tinh thể. + Giải thích tính chất vật lí của kim loại bằng cấu tạo tinh thể kim loại; + Viết các phương trình hóa học biểu diễn tính khử của kim loại. + Bài toán xác định kim loại.
+ Bài toán xác định thành phần của hợp kim.
* Mục tiêu của phần kim loại chuyển tiếp Kiến thức: Hiểu được :
Vị trí của kim loại chuyển tiếp trong bảng tuần hoàn. Cấu hình electron nguyên tử, năng lượng ion hoá, thế điện cực chuẩn, các trạng thái oxi hoá, tính chất vật lí của crom, sắt, đồng, bạc, vàng, niken, kẽm và hợp chất của chúng.
Tính chất hoá học : Crom có tính khử (tác dụng với phi kim, axit), tính khử của hợp chất crom(II) : CrO, Cr(OH)2, muối crom(II), tính oxi hoá và tính khử của hợp chất crom(III) : Cr2O3, Cr(OH)3, muối crom(III), tính oxi hoá mạnh của hợp chất crom(VI) : CrO3, muối cromat và đicromat (tác dụng với oxi, lưu huỳnh, clo, nước, dung dịch axit, dung dịch muối), tính khử của hợp chất sắt (II) : FeO, Fe(OH)2, muối sắt (II), tính oxi hoá của hợp chất sắt (III) : Fe2O3, muối sắt (III), tính bazơ của FeO, Fe(OH)2, Fe2O3, Fe(OH)3. Đồng là kim loại có tính khử yếu (tác dụng với phi kim, dung dịch muối, axit có tính oxi hoá mạnh), tính chất của CuO, Cu(OH)2 (tính bazơ, tính tan), CuSO4.5H2O (màu, tính tan, nhiệt phân). Vàng, bạc, niken, kẽm có tính khử (tác dụng với phi kim, dung dịch axit). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phương pháp sản xuất crom, sắt, đồng, bạc, vàng, niken, kẽm và hợp chất của chúng.
28
Kĩ năng
Dự đoán, kiểm tra bằng thí nghiệm và kết luận được tính chất hoá học của crom, sắt, đồng, bạc, vàng, niken, kẽm và các hợp chất của chúng.
Viết các phương trình hoá học minh hoạ tính chất hóa học của crom, sắt, đồng, bạc, vàng, niken, kẽm và các hợp chất của chúng.
Giải được bài tập : Tính thành phần phần trăm khối lượng crom, sắt, đồng, bạc, vàng, niken, kẽm trong hỗn hợp phản ứng, xác định tên kim loại phản ứng và bài tập khác có nội dung liên quan.
Một số dạng bài tập thường gặp:
+ Viết phương trình hoá học biểu diễn phản ứng đặc trưng của crom, sắt, đồng, bạc, vàng, niken, kẽm và các hợp chất của chúng.
+ Bài toán xác định nồng độ mol và tính thành phần hỗn hợp....
2.2. Các nguyên tắc lựa chọn,sử dụng để phân loại và hệ thống hóa bài tập kim loại theo các mức độ năng lực nhận thức tư duy hóa học của học sinh loại theo các mức độ năng lực nhận thức tư duy hóa học của học sinh
- Đảm bảo tính chính xác và khoa học: bài tập là phương tiện giúp các em học sinh hiểu đúng và đầy đủ các kiến thức hóa học nên tính chính xác và khoa học của bài tập là yếu tố vô cùng quan trọng
- Có sự phong phú, đa dạng về các dạng bài và sâu chuỗi được toàn bộ kiến thức đã học: bài tập được lựa chọn phù hợp và kĩ lưỡng từ các nguồn tài liệu khác nhau, kết hợp với một số bài tự xây dựng phù hợp với nội dung kiến thức. Bài tập có thể ở hình thức tự luận hoặc trắc nghiệm.
- Khai thác được đặc trưng, bản chất hóa học của nhóm kim loại chuyển tiếp: bài tập đi sâu khai thác cấu tạo hóa học các nguyên tố, các hiện tượng hóa học xảy ra, tránh nặng nề tính toán phức tạp; khai thác các thao tác, kĩ thuật thực hành thí nghiệm, quan sát hiện tượng, giải thích hiện tượng và rút ra kết luận. Bài tập sẽ gắn kết giữa lí thuyết và thực tế, khai thác quá trình điều chế sản xuất, những ứng dụng quan trọng của kim loại chuyển tiếp trong thực tế đời sống. Hệ thống bài tập được giải quyết bằng sự vận dụng linh hoạt mềm dẻo các định luật cơ bản, tránh hiện tượng suy diễn hay mò mẫm.
- Bài tập đưa ra cho học sinh không mang tính chất chỉ tái hiện kiến thức đơn thuần mà chủ yếu phải sử dụng các thao tác tư duy một cách hợp lí để giải quyết bài toán.
29
* Một số phương pháp cần thiết để giải bài tập về kim loại chuyển tiếp:
- Phương pháp quan sát, giải thích hiện tượng thí nghiệm.
- Phương pháp bảo toàn khối lượng: phương pháp này giúp học sinh giải bài toán một cách nhanh chóng và đơn giản khi biết được mối quan hệ về khối lượng giữa các chất trước và sau phản ứng mà không cần để ý tới hiệu suất của phản ứng. Phản ứng tổng quát:
A + B C + D Ta luôn có:
mA + mB = mC + mD - Phương pháp bảo toàn electron:
Nguyên tắc: tổng số e mà các chất khử cho bằng tổng số e mà các chất oxi hóa nhận.
( e cho = e nhận)
Áp dụng: Phương pháp bảo toàn electron thường áp dụng cho các bài toán oxi hóa – khử, phương pháp này cũng giúp học sinh giải bài toán một cách nhanh chóng và đơn giản mà không viết cụ thể phương trình phản ứng phức tạp khi các em xác định được chất nhận electron, chất nhường electron. Lưu ý, khi xét cho một quá trình phản ứng các em chỉ cần quan tâm đến trạng thái oxi hóa đầu của các chất phản ứng và trạng thái oxi hóa cuối của các chất sản phẩm mà không cần để ý đến mức oxi hóa trung gian. Khi sử dụng phương pháp này thường dùng thêm một số phương pháp như bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố.
- Phương pháp bảo toàn nguyên tố: trong một phản ứng hóa học thì các nguyên tố hóa học luôn được bảo toàn, có nghĩa là tổng số mol nguyên tử của nguyên tố M bất kì trước và sau phản ứng luôn bằng nhau. Phương pháp này giúp các em không phải viết phản ứng nhiều mà chỉ viết sơ đồ chuyển hóa biểu diễn các biến đổi cơ bản của nguyên tố quan tâm.
- Phương pháp tăng giảm khối lượng:
Ta có phản ứng: aA + bB cC + dD
Căn cứ vào phản ứng trên ta biết được cứ a mol chất A phản ứng tạo ra d mol chất D thì khối lượng tăng hoặc giảm m gam. Căn cứ vào đề bài ta biết chất A phản ứng
30
tạo ra chất D khối lượng tăng hoặc giảm là m’ gam. Từ đó ta sẽ tính được số mol của chất A, chất B và suy ra kết quả mà đề bài yêu cầu. ...
2.3. Quy trình lựa chọn và xây dựng hệ thống bài tập hóa học về kim loại chuyển tiếp lớp 12 theo các mức độ nhận thức tư duy hóa học tiếp lớp 12 theo các mức độ nhận thức tư duy hóa học (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Đọc và nghiên cứu các tài liệu liên quan.
- Xác định mục tiêu kiến thức và kĩ năng trọng tâm cần đạt
- Tuyển chọn và xây dựng một số lượng bài từ thấp đến cao sao cho phù hợp với mục tiêu cần đạt và phù hợp mức độ tư duy của học sinh
- Lược giải các bài tập để có được độ chính xác và tin cậy cao - Viết các kiến thức bổ trợ cho việc giải nhanh các bài tập đó
- Trao đổi, tham khảo ý kiến các thầy cô bạn bè đồng nghiệp có kinh nghiệm lâu năm trong giảng dạy bộ môn hóa học
- Biên tập, hoàn chỉnh hệ thống bài tập kết hợp soạn giáo án và lên kế hoạch đưa vào giảng dạy thực nghiệm sư phạm
- Tiến hành kiểm tra kết quả lĩnh hội kiến thức của học sinh
- Công bố kết quả và áp dụng rộng rãi và thường xuyên trong dạy học. 2.4. Hệ thống bài tập kim loại và biện pháp phát huy nhận thức tư duy hóa học của học sinh[18,19,22]
2.4.1 Bài tập theo mức độ biết
* Cơ sở lí luận: Các bài tập theo mức độ biết chủ yếu các bài áp dụng lí thuyết rất
dễ, đơn giản, không nặng về khả năng tính toán phức tạp, yêu cầu về năng lực nhận thức và tư duy của học sinh chỉ đơn thuần là tái hiện (hay nhớ) lại những kiến thức đã học.
Ví dụ:
Câu 1: Cấu hình electron nào sau đây là của nguyên tử Fe là
A. [Ar] 4s23d6. B. [Ar]3d64s2. C. [Ar]3d8. D. [Ar]3d74s1. Câu 2: Cấu hình electron nào sau đây là của ion Fe2+?
A. [Ar]3d6. B. [Ar]3d5. C. [Ar]3d4. D. [Ar]3d3. Câu 3: Cấu hình electron nào sau đây là của ion Fe3+?
31
Câu 4: Cho phương trình hoá học: aAl + bFe3O4→ cFe + dAl2O3(a, b, c, d là các số nguyên, tối giản). Tổng các hệ số a, b, c, d là
A. 25. B. 24. C. 27. D. 26.
Gợi ý: Xác định số oxi hóa của nguyên tố thay đổi, lập cân bằng theo phương pháp electron, cộng hệ số phản ứng.
Câu 5: Trong các loại quặng sắt, quặng có hàm lượng sắt cao nhất là
A. hematit nâu. B. manhetit. C. xiđerit. D. hematit đỏ. Bài tập áp dụng:
Câu 6: Hai dung dịch đều phản ứng được với kim loại Fe là
A. CuSO4 và ZnCl2. B. CuSO4 và HCl. C. ZnCl2 và FeCl3. D. HCl và AlCl3. Câu 7: Cho sắt phản ứng với dung dịch HNO3 đặc, nóng thu được một chất khí màu nâu đỏ. Chất khí đó là
A. NO2. B. N2O. C. NH3. D. N2.
Câu 8: Cấu hình electron của ion Cr3+ là
A. [Ar]3d5. B. [Ar]3d4. C. [Ar]3d3. D. [Ar]3d2. Câu 9: Các số oxi hoá đặc trưng của crom là
A. +2; +4, +6. B. +2, +3, +6. C. +1, +2, +4, +6. D. +3, +4, +6.
Câu 10: Nhỏ từ từ dung dịch H2SO4 loãng vào dung dịch K2CrO4 thì màu của dung dịch chuyển từ:
A. không màu sang màu vàng. B. màu da cam sang màu vàng. C. không màu sang màu da cam. D. màu vàng sang màu da cam. Câu 11: Oxit lưỡng tính là
A. Cr2O3. B. MgO. C. CrO. D. CaO. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Câu 12: Cho phản ứng : NaCrO2 + Br2 + NaOH Na2CrO4 + NaBr + H2O Khi cân bằng phản ứng trên, hệ số của NaCrO2 là
A. 1. B. 2. C. 3. D. 4.
Câu 13: Cặp kim loại nào sau đây bền trong không khí và nước do có màng oxit bảo vệ?
A. Fe và Al. B. Fe và Cr. C. Mn và Cr. D. Al và Cr.
Câu 14: Sục khí Cl2 vào dung dịch CrCl3 trong môi trường NaOH. Những chất sản phẩm thu được là
32
A. Na2Cr2O7, NaCl, H2O. B. Na2CrO4, NaClO3, H2O. C. Na[Cr(OH)4], NaCl, NaClO, H2O. D. Na2CrO4, NaCl, H2O.
Câu 15: Khi so sánh trong cùng một điều kiện thì Cr là kim loại có tính khử mạnh hơn:
A. Fe. B. K. C. Na. D. Ca.
Câu 16: Cấu hình electron của nguyên tử Cu là