VI. Những đĩng gĩp của đề tài
1.4.5. Ƣu nhƣợc điểm của PPDH phát hiện và GQVĐ
* Ƣu điểm:
Dạy học phát hiện và GQVĐ tạo điều kiện cho HS phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo, phát triển năng lực nhận thức, năng lực GQVĐ. PPDH này gĩp phần quan trọng trong việc phát triển năng lực cơ bản của ngƣời lao động trong xã hội phát triển. Trong xã hội phát triển theo cơ chế thị trƣờng với sự cạnh tranh gay gắt thì sự phát hiện sớm và giải quyết hợp lí những vấn đề nảy sinh trong thực tiễn là năng lực cần thiết đảm bảo sự thành đạt của cá nhân trong cuộc sống ở bất kỳ lĩnh vực nào.
Sử dụng PPDH phát hiện và GQVĐ giúp HS thu nhận kiến thức, kỹ năng một cách sâu sắc, vững chắc. HS biết đƣợc PP tự học, chủ động thu nhận kiến thức
và đánh giá đƣợc kết quả học tập của bản thân và bạn học. Từ đĩ mà phát triển đƣợc các năng lực nhận thức, vận dụng kiến thức để GQVĐ thực tiễn một cách linh hoạt và sáng tạo.
*Hạn chế:
Thực hiện dạy học phát hiện và GQVĐ địi hỏi GV cĩ năng lực và đầu tƣ nhiều thời gian. Với HS cần cĩ thĩi quen và khả năng tự học, cĩ phong cách học tập tự giác, tích cực thì mới đạt hiệu quả. Trong một số nội dung học tập hĩa học cịn cần cĩ thiết bị dạy học và điều kiện cần thiết thì việc sử dụng phƣơng pháp phát hiện và GQVĐ mới cĩ hiệu quả cao.
Do cịn một số hạn chế trên mà việc sử dụng PPDH phát hiện và GQVĐ trong thực tế dạy học cịn chƣa cao.
CHƢƠNG 2: SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC PHÁT HIỆN VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ TRONG DẠY HỌC PHẦN
HĨA PHI KIM LỚP 11_THPT
2.1. Nội dung kiến thức phần hố phi kim lớp 11- THPT. [6], [9].
Hệ thống kiến thức phần hĩa phi kim lớp 11_THPT gồm 2 chƣơng đƣợc học trong học kỳ I. Cụ thể:
- Chƣơng 2: Nitơ - Photpho - Chƣơng 3: Cacbon – Silic
Hai nhĩm nguyên tố này đƣợc nghiên cứu khi HS đã đƣợc trang bị các kiến thức lí thuyết chủ đạo về cấu tạo chất, định luật tuần hồn, phản ứng hĩa học, thuyết điện li. Việc nghiên cứu các nhĩm nguyên tố này giúp HS vận dụng kiến thức lí thuyết chủ đạo để dự đốn, giải thích tính chất các đơn chất, hợp chất và sự biến thiên tính chất các nguyên tố, các hợp chất của các nguyên tố trong nhĩm. Ngồi nội dung lí thuyết chung về cấu tạo chất, lí thuyết về phản ứng hĩa học nhƣ ở lớp 10 đã nghiên cứu thì cấn phải nghiên cứu thêm nội dung về thuyết điện li.
Lí thuyết về sự điện li đã đĩng gĩp to lớn trong việc nghiên cứu các chất điện li, bản chất, qui luật phản ứng hĩa học và các cân bằng xảy ra trong dung dịch chất điện li nhƣ: cân bằng axit-bazơ, cân bằng oxi hĩa-khử, cân bằng tạo phức...Đồng thời thơng qua nội dung của thuyết mà bản chất của chất điện li, quá trình điện li, vai trị của dung mơi, các khái niệm về axit bazơ, chất lƣỡng tính, tính chất của các dung dịch, các phản ứng hĩa học xảy ra trong dung dịch đã đƣợc làm rõ và biểu thị bằng phƣơng trình ion đầy đủ và thu gọn.
2.1.1. Chƣơng: Nitơ_Photpho 2.1.1.1 Mục tiêu chƣơng * Về kiến thức
a, Biết:
- Vị trí của các nguyên tố nitơ, photpho trong bảng tuần hồn. - Tính chất của các đơn chất và hợp chất của nitơ và photpho. - Ứng dụng của các đơn chất và hợp chất nitơ, photpho.
- Điều chế nitơ, photpho và các hợp chất quan trọng của chúng.
b, Hiểu:
- Sự liên quan giữa vị trí nitơ, photpho trong bảng tuần hồn với cấu tạo nguyên tử, phân tử của chúng.
- Sự liên quan giữa cấu tạo nguyên tử, phân tử của nitơ và photpho với tính chất hố học của đơn chất và hợp chất của chúng.
* Về kỹ năng
- Từ vị trí, cấu tạo nguyên tử, phân tử dự đốn tính chất hố học của đơn chất và hợp chất của nitơ, photpho.
- Lập phƣơng trình phản ứng của các đơn chất và hợp chất của nitơ và photpho. Xác định đƣợc vai trị và so sánh tính khử, tính oxi hố của chúng trong các phản ứng oxi hố – khử.
- Viết đƣợc các phƣơng trình phản ứng trong các sơ đồ chuyển hố. Biết giải các dạng khác nhau của bài tâp trắc nghiệm, bài tập tự luận định lƣợng.
- Tiến hành một số thí nghiệm đơn giản để nghiên cứu tính chất hố học của đơn chất nitơ, photpho và các hợp chất của chúng.
* Về tình cảm, thái độ
- Cĩ ý thức tích cực, tự giác và hợp tác trong học tập. - Cĩ ý thức bảo vệ mơi trƣờng.
2.1.1.2. Một số điểm cần lƣu ý về nội dung kiến thức
Với chƣơng Nitơ-photpho khi giảng dạy GV cần chú ý nhiều hơn đến các nội dung sau:
* Nghiên cứu kĩ nitơ và photpho. Cần làm rõ sự giống nhau và khác nhau của các đơn chất và các hợp chất của hai nguyên tố đĩ. Đây là những kiến mới đối với học sinh. Do học sinh đã đƣợc học đầy đủ cơ sở lý thuyết về cấu tạo nguyên tử, bảng tuần hồn, liên kết hố học, cân bằng hố học, sự điện li, khái niệm về axit, bazơ và muối, nên giáo viên cần dẫn dắt để học sinh cĩ thể dựa vào lý thuyết chủ đạo đĩ dự đốn đƣợc tính chất của đơn chất nitơ, photpho và các hợp chất của chúng. Giáo viên biểu diễn thí nghiệm, học sinh quan sát, nhận xét và rút ra kết luận để khẳng định sự đúng đắn của những dự đốn đĩ. GV cũng cĩ thể tổ chức cho HS tự tiến hành thí nghiệm theo nhĩm và nhận xét, kết luận về tính chất của một số chất.
* Sự khác nhau về cấu tạo và độ bền của phân tử nitơ và phân tử photpho.
- Phân tử nitơ N2 cĩ kích thƣớc nhỏ hơn phân tử P và vì N2 ở trạng thái khí nên lực tƣơng tác giữa các phân tử N2 nhỏ hơn nhiều so với lực tƣơng tác giữa các phân tử P4(photpho trắng), Pn(photpho đỏ).
- Liên kết ba trong phân tử N2 cĩ năng lƣợng lớn gấp 6 lần liên kết đơn N – N (EN – N = 169 kJ/mol), nên là liên kết rất bền. Ở 30000C nĩ mới bắt đầu bị tách thành nguyên tử nitơ, do đĩ ở nhiệt độ thƣờng nitơ phân tử là một trong những chất trơ nhất. Cịn ở nhiệt độ cao, nitơ trở nên hoạt động hơn, nhất là khi cĩ mặt chất xúc tác.
- Mặc dù photpho cĩ độ âm điện (2,1) nhỏ hơn so với nitơ (3,0), nhƣng ở điều kiện thƣờng photpho hoạt động hơn nitơ. Đĩ là do liên kết đơn P – P
trong phân tử P4 kém bền hơn liên kết ba trong phân tử nitơ (EP-P ~ 200 kJ/mol). Ở trên 20000C phân tử P4 bị tách thành các nguyên tử photpho.
- Nitơ thể hiện các số oxi hố: -3 (NH3), – 2(N2H4), -1(N2O), 0 (N2), +1(N2O), +2(NO), +3(N2O3), + 4(NO2, N2O4), +5 (N2O5).
* Điều chế nitơ trong cơng nghiệp
Nitơ đƣợc điều chế bằng phƣơng pháp chƣng cất phân đoạn khơng khí lỏng cịn chứa khí hiếm và những vết oxi. Trong nhiều trƣờng hợp, tạp chất khí hiếm khơng gây trở ngại gì cả, nhƣng oxi thì khơng đƣợc lẫn. Để loại tạp chất oxi, ngƣời ta cho nitơ đƣợc điều chế đi qua một hệ thống chứa đồng kim loại đốt nĩng. Khi đĩ tất cả oxi đều phản ứng tạo thành CuO.
* Amoniac
- Khí amoniac là một trong những khí tan nhiều trong nƣớc. Hiện tƣợng tan nhiều của amoniac đƣợc giải thích bằng sự tạo thành liên kết hiđro giữa các phân tử NH3 và H2O. Liên kết này đƣợc hình thành nhờ lực tƣơng tác tĩnh điện giữa nguyên tử H mang một phần điện tích dƣơng của phân tử H2O và nguyên tử N mang một phần điện tích âm của phân tử NH3.
- Là hợp chất cĩ cực, NH3 dễ hố lỏng và dễ hĩa rắn nên tnc, ts cao hơn nhiều so với các hợp chất tƣơng tự nhƣ PH3 , AsH3 v.v… Điều này đƣợc giải thích là: do phân cực khá mạnh, nên các phân tử NH3 dễ kết hợp với nhau tạo thành tập hợp phân tử (NH3)n nhờ liên kết hiđro. Để phá vỡ tập hợp phân tử này cần tiêu tốn năng lƣợng. Bởi vậy, NH3 cĩ tnc, ts và cả nhiệt hố hơi (22,82 kJ/mol) cao hơn PH3, AsH3. Ở những hợp chất này khơng xảy ra hiện tƣợng tập hợp phân tử.
- Khi tan trong nƣớc, trong dung dịch nƣớc của amoniac xảy ra các quá trình sau:
Khi đĩ NH3 kết hợp với H+ của H2O theo cơ chế cho – nhận, tạo thành ion NH4+ và dung dịch trở nên cĩ tính bazơ.
Trƣớc đây, ngƣời ta cho rằng tính bazơ là do NH3 kết hợp với H2O tạo thành phân tử NH4OH, nhƣng thực tế khơng cĩ những bằng chứng chứng minh sự tồn tại của phân tử này. Trong các hợp chất hiđrat đĩ, phân tử NH3 liên kết với phân tử H2O bằng liên kết hiđro, chứ khơng cĩ các ion NH4+
, OH- và phân tử NH4OH.
- Amoniac cịn cĩ tính khử, mặc dù khơng đặc trƣng bằng phản ứng kết hợp. Tính khử của NH3 là do nguyên tử nitơ cĩ số oxi hố thấp nhất (-3) gây ra. Ngồi O2 và oxit kim loại ra, clo và brom oxi hố mãnh liệt amoniac ở trạng thái khí và trạng thái dung dịch ngay ở nhiệt độ thƣờng.
* Muối amoni
- Cần thấy rõ sự giống nhau và khác nhau giữa muối amoni và muối của kim loại kiềm. Giống với muối của kim loại kiềm, các muối amoni đều tan nhiều trong nƣớc và khi tan phân ly hồn tồn thành các ion. Ion NH4+ cũng khơng cĩ màu nhƣ ion kim loại kiềm.
Khác với muối kim loại kiềm, dung dịch muối amoni cĩ tính axit do ion amoni cho proton:
NH4+ + H2O ⇄ NH3 + H3O, Ka = 5,5.10-10.
- Cần hiểu và nắm vững phản ứng nhiệt phân của muối amoni. Sản phẩm của phản ứng này là khác nhau, tuỳ thuộc vào bản chất của axit tạo nên muối.
- Muối amoni tạo bởi axit khơng cĩ tính oxi hố, khi bị nhiệt phân tạo ra amoniac và axit tƣơng ứng.
Ví dụ: Muối amoni tạo bởi các axit cĩ tính oxi hố, khi bị nhiệt phân thì axit đƣợc tạo thành sẽ oxi hố NH3, tạo ra các sản phẩm khác nhau.
Chú ý: Khi làm thí nghiệm nhiệt phân muối NH4NO3 cần tuân thủ nghiêm ngặt chế độ nhiệt, vì NH4NO3 nĩng chảy ở 1690C, từ khoảng 190 – 2600C bị phân huỷ cho thốt ra N2O. Cịn ở nhiệt độ cao hơn 3000C sẽ phân huỷ nổ, do N2O khơng bền phân huỷ nhanh ra N2 + O2:
Muối của axit khĩ bay hơi và nhiều nấc khi đun nĩng biến thành muối axit và giải phĩng NH3
VD: (NH4)2SO4 t 0
NH4HSO4 + NH3 ↑ Tiếp tục đun muối axit bị phân hủy
NH4HSO4 t 0 NH3 + H2SO4 H2SO4 t 0 SO3 + H2O SO3 + NH3 t 0 3SO2 + N2 + 3H2O * Axit nitric
- HNO3 là axit cĩ tính oxi hố mạnh. Các kim loại cĩ tính khử trung bình và yếu (thí dụ Fe, Pb, Cu, Ag,…) khử HNO3 lỗng chủ yếu đến NO. Cịn các kim loại cĩ tính khử mạnh (thí dụ Al, Zn, Mg,…) khử HNO3 lỗng chủ yếu đến N2O hoặc N2 và khử HNO3 rất lỗng đến NH3 (ở dạng muối NH4NO3). Trong các phản ứng, kim loại bị oxi hĩa đến mức oxi hố bền, cao nhất.
* Muối nitrat
- Khi đun nĩng muối nitrat cao hơn nhiệt độ nĩng chảy của chúng (cĩ trƣờng hợp chƣa đạt đến nhiệt độ nĩng chảy) thì chúng bị phân huỷ. Tính chất phân huỷ của muối nitrat phụ thuộc vào bản chất của cation trong muối.
Muối của các kim loại hoạt động nhất (đứng trƣớc Mg trong dãy điện hố) tạo thành muối nitrit tƣơng ứng và giải phĩng oxi.
Muối của các kim loại hoạt động kém hơn (Mg – Cu) bị phân huỷ tạo thành oxit.
Muối của các kim loại kém hoạt động hơn nữa (đứng sau Cu) bị phân huỷ giải phĩng kim loại.
Tính chất khác nhau này khi tiến hành phản ứng là do độ bền khác nhau của các muối nitrit và oxit tƣơng ứng ở nhiệt độ bị phân huỷ: trong các điều kiện đĩ đối với natri thì nitrit bền, đối với Mg thì nitrit kém bền, nên cho thốt ra kim loại.
Trong mơi trƣờng trung tính, ion NO3-
khơng cĩ khả năng oxi hố Trong mơi trƣờng axit, ion NO3-
cĩ khả năng oxi hố nhƣ HNO3 Ví dụ: 3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu2+ + 2 NO + 4H2O
Trong mơi trƣờng kiềm mạnh, dƣ, ion NO3-
bị Al (hoặc Zn) khử đến NH3
Ví dụ: 8Al + 5OH- + 3NO3- + 2H2O → 8AlO2- + 3NH3
* Cần nắm vững các điều kiện chuyển hố giữa hai dạng thù hình của photpho.
Khi đun nĩng trên 2500C, khơng cĩ khơng khí, P đỏ chuyển thành hơi, khi làm lạnh thì hơi đĩ ngƣng tụ thành P trắng.
Cịn khi đun nĩng P trắng đến 2500C khơng cĩ khơng khí hoặc dƣới tác dụng của ánh sáng thì nĩ chuyển chậm thành P đỏ là dạng bền hơn. Phản ứng này cĩ thể tăng nhanh khi cĩ một ít iot làm xúc tác. Cĩ thể biểu diễn các quá trình chuyển hố đĩ nhƣ sau:
H = – 16,7 kJ/ mol Tất cả các dạng thù hình của photpho khi nĩng chảy đều tạo thành cùng một chất lỏng gồm những phân tử tứ diện P4. Dạng P4 cũng tồn tại ở trạng thái hơi. Nhƣng ở nhiệt độ cao hơn 8000C và áp suất thấp, P4 bị phân huỷ tạo thành các phân tử P2. .
* Photpho trắng: rất hoạt động về mặt hố học, dễ dàng bốc cháy trong khơng khí ở nhiệt độ thƣờng, nếu ở dạng phân tán nhỏ. Điều này đƣợc minh hoạ bằng thí nghiệm sau: Hồ tan một mẩu nhỏ P trắng trong dung mơi cacbon đisunfua (CS2). Tẩm dung dịch thu đƣợc vào một băng giấy lọc cịn lại những hạt P trắng rất nhỏ. Chúng bị oxi hố bởi oxi khơng khí, phát nhiệt mạnh, làm bốc cháy băng giấy lọc.
* Các axit photphoric
Cấu tạo phân tử của các axit photphoric: Số oxi hố của P trong các axit này đều là +5.
Axit H3PO4 là axit ba lần axit cĩ độ mạnh trung bình
Trong phịng thí nghiệm thƣờng sử dụng axit H3PO4 và các muối của nĩ (muối photphat).
* Muối photphat
Một trong những tính chất cần biết của muối photphat là phản ứng thuỷ phân. Trong số các muối photphat tan, muối photphat trung tính của kim loại kiềm bị thuỷ phân mạnh trong dung dịch cho mơi trƣờng kiềm mạnh. Do đĩ khi kết tinh từ dung dịch, Na
Hơi P
P trắng 250 P đỏ
0c
Muối hiđrophotphat, thí dụ Na2HPO4 bị thuỷ phân yếu hơn: Quá trình thuỷ phân này xảy ra mạnh hơn so với quá trình phân li axit của ion HPO2-4 nên dung dịch cĩ mơi trƣờng axit yếu.
Muối đihiđrophotphat, thí dụ NaH2PO4 bị thuỷ phân yếu hơn nữa Quá trình thuỷ phân này xảy ra kém hơn so với quá trình phân li axit của ion H2PO4-
nên dung dịch NaH2PO4 cĩ mơi trƣờng axit yếu.
* Phân bĩn hĩa học
Cây trồng cần các nguyên tố dinh dƣỡng N, P, K và một số các nguyên tố vi lƣợng và siêu vi lƣợng từ phân bĩn.
Thành phần hĩa học của các loại phân đạm. phân lân, phân kali....và cách điều chế.
2.1.2. Chƣơng: Cacbon_Silic 2.1.2.1. Mục tiêu chƣơng * Về kiến thức
a, Biết:
- Vị trí, cấu hình electron của cacbon, silic
- Tính chất vật lí, hĩa học cơ bản của C, Si và hợp chất của chúng. - Ứng dụng và phƣơng pháp điều chế C, Si và một hợp chất của chúng
b, Hiểu:
- Vị trí và cấu tạo phân tử của chúng liên quan với nhau nhƣ thế nào. - Giải thích đƣợc tính chất hĩa học chung của C, Si và hợp chất. - Nguyên tắc chung để điều chế C, Si và hợp chất.
* Về kỹ năng:
- Dự đốn tính chất cơ bản của đơn chất, hợp chất C, Si và giải thích tính chất của chúng.
- Lập phƣơng trình hĩa học của phản ứng của các đơn chất và hợp chất của C, Si. Xác định đƣợc vai trị và so sánh tính khử, tính oxi hố của chúng trong các phản ứng oxi hố – khử.
- Viết đƣợc các phƣơng trình hĩa học của phản ứng trong các sơ đồ