2.4.1. Phương pháp giải một số dạng bài tập hố học thực nghiệm
2.4.1.1. Phương pháp giải bài tập thực nghiệm định tính
Căn cứ vào các dạng BT thực nghiệm định tính đã trình bày, chúng tơi xin đưa ra một số phương pháp giải dạng bài tập này như sau:
Dạng 1. Mơ tả, giải thích hiện tượng thí nghiệm
- Loại BT này cĩ thể cho HS tiến hành làm TN (tuỳ vào điều kiện của PTN). Tuy nhiên HS cĩ thể giải BT này bằng cách phân tích về mặt lí thuyết sau đĩ dự đốn hiện tượng xảy ra để kết luận về mặt thực nghiệm.
- HS cĩ thể giải BT này theo trình tự sau:
+ Phân tích cấu tạo, tính chất lí hố và phương pháp điều chế các đơn chất và hợp chất hố học.
+ Mơ tả các hiện tượng: kết tủa, sự hồ tan, màu sắc, mùi vị,… xảy ra trong TN theo đúng trình tự quan sát. Tránh bỏ sĩt hiện tượng của TN.
+ Dựa vào đặc điểm cấu tạo và tính chất, giải thích các hiện tượng đã nêu và viết các PTHH minh hoạ.
Dạng 2. Lắp ráp dụng cụ thí nghiệm hĩa học thơng qua hình vẽ, mơ phỏng
- Loại BT này cĩ ưu điểm là cĩ tác dụng tốt về mặt rèn luyện các KN thực hành mà khơng phải tiến hành thí nghiệm thực. Hơn thế nữa, loại BT này cịn cĩ sức “hấp dẫn” mạnh đối với HS vì hình vẽ, mơ phỏng làm tăng tính trực quan, sinh động của BT.
- Để giải loại BT này, HS ngồi việc nắm vững TCHH, phương pháp điều chế các chất, cịn phải nắm vững các kĩ thuật thí nghiệm. Do đĩ, HS cĩ thể giải loại BT này theo trình tự sau:
+ Quan sát kĩ hình vẽ, nắm được các yêu cầu của BT
+ Vận dụng các kiến thức hố học và các kĩ thuật TN để giải thích.
Dạng 3. Nhận biết và phân biệt các chất
- Đây là loại BTHH thực nghiệm quen thuộc trong thực tế sử dụng hố chất, được nhiều GV và HS sử dụng trong DHHH. Giải loại BT này cĩ thể chỉ bằng suy luận lí thuyết hoặc tiến hành các TN đơn giản, dễ thực hiện.
- Để giải tốt loại BT này khơng chỉ yêu cầu HS nắm vững tính chất lí hố đặc trưng của các chất mà phải cĩ các KNTH hố học cơ bản như: biết cách chọn thuốc thử và chuẩn
bị hố chất cần nhận biết; lấy mẫu thử; đề xuất các bước nhận biết; quan sát màu sắc, mùi, trạng thái của các chất; trình bày kết quả nhận biết.
- BT nhận biết và phân biệt các chất cĩ nhiều điểm giống nhau là nhận biết tên của một hoặc một số hố chất nào đĩ; khác nhau là nhận biết cĩ thể chỉ là một chất duy nhất cịn phân biệt bao hàm ý so sánh nên phải cĩ ít nhất từ 2 chất trở lên.
- Các bước làm một BT nhận biết và phân biệt chất: + Trích mẫu thử (cĩ thể đánh số để tiện theo dõi) + Chọn thuốc thử (tuỳ theo yêu cầu của đề bài)
+ Cho thuốc thử vào mẫu thử, trình bày hiện tượng quan sát được, rút ra kết luận đã nhận ra hố chất nào.
+ Viết PTHH minh hoạ (cĩ thể lập sơ đồ các bước khi giải BT
Dạng 4. Tách và tinh chế các chất
Đây là loại BT cĩ tác dụng rèn luyện kĩ năng thực hành thơng qua cách giải của HS. Loại BT này cĩ thể giải bằng lập luận lí thuyết hoặc thực nghiệm hoặc cả hai. Khi giải BT, GV cần hướng dẫn cho HS sử dụng 2 phương pháp sau:
•Phương pháp vật lí:
- Phương pháp lọc: dùng để tách chất khơng tan ra khỏi hỗn hợp lỏng.
- Phương pháp cơ cạn: dùng để tách các chất tan rắn ra khỏi dd hỗn hợp lỏng.
- Phương pháp kết tinh lại: đây là phương pháp quan trọng nhất để tinh chế chất rắn. Phương pháp kết tinh dựa trên sự khác nhau rõ rệt về độ tan của các chất trong một dung mơi ở các nhiệt độ khác nhau, hoặc cĩ sự khác nhau về độ tan của các chất chính và tạp chất ở cùng một nhiệt độ.
- Phương pháp chiết: dùng để tách chất lỏng ra khỏi hỗn hợp khơng đồng nhất.
- Phương pháp chưng cất: đây là phương pháp quan trọng nhất để tách biệt và tinh chế chất lỏng. Chưng cất là quá trình chuyển chất lỏng thành hơi rồi ngưng tụ hơi thành chất lỏng.
- Sơ đồ tách:
Hình 2.5. Sơ đồ tách chất
-Phản ứng được chọn để tách phải thoả mãn:
+ Chỉ tác dụng lên một chất trong hỗn hợp cần tách.
+ Sản phẩm tạo thành cĩ thể tách khỏi hỗn hợp bằng phương pháp vậtlí. + Từ sản phẩm cĩ khả năng tái tạo và tách được chất ban đầu
Dạng 5. Tổng hợp và điều chế các chất
- Đây là loại BT khơng chỉ cĩ giá trị về mặt lí thuyết mà cịn cĩ ý nghĩa to lớn cả về mặt thực tiễn.
- Trong thực tế việc tổng hợp các chất trong phịng thí nghiệm nĩi chung là khơng đơn giản vì nĩ gắn liền với hố chất và phương tiện thiết bị đắt tiền.
- Để làm loại BT này, HS cần phân tích và tiến hành theo các bước sau: + Nắm được TCHH và phương pháp điều chế các chất
+ Xác định các chất trung gian và phương pháp điều chế các chất này từ nguyên liệu ban đầu (cĩ thể tĩm tắt thành sơ đồ:
A(nguyên liệu) →pp(1)
B →pp(2)
…. X (chất cần điều chế)) + Hồn thành các PTHH điều chế các chất trung gian và chất cần điều chế.
- Về nguyên tắc thì tất cả các loại BT đã nêu trên đều cĩ thể yêu cầu HS giải bằng cách tiến hành thí nghiệm nếu điều kiện cơ sở vật chất PTN cho phép. Ngồi ra cịn phụ thuộc vào thời gian, cơng tác chuẩn bị của GV. Khi giải loại BT này, GV phải đánh giá HS ở cả 2 nội dung:
+ Nội dung thực hành: GV phải quan sát HS làm TN từ đầu đến cuối để đánh giá các kĩ năng thực hành mà HS đạt được theo yêu cầu của đề bài.
+ Nội dung trình bày: Sau khi HS làm xong thí nghiệm sẽ trình bày kết qua vào phiếu làm bài (gần giống bài tường trình TN).
GV căn cứ vào 2 nội dung này để cho điểm tồn bài. Hỗn hợp {A,B} + X (tách) AX B Tách bằng phương pháp vật lí X A Tách bằng phương pháp vật lí
- Rõ ràng loại BT này địi hỏi sự chuẩn bị của GV và HS là rất cơng phu và nội dung của bài cũng khơng cĩ phức tạp so với điều kiện thực nghiệm.
- Để làm loại BT này, HS cần phải
+ Nắm kĩ phương pháp làm các loại BT trên.
+ Từ yêu cầu của đề bài, phác hoạ thứ tự, các thức tiến hành TN.
+ Thực hiện TN theo phác hoạ trên, quan sát và ghi nhận kết quả thí nghiệm. + HS hồn thành bảng báo cáo kết quả TN theo đúng trình tự đã thực hiện.
2.4.1.2. Phương pháp giải bài tập thực nghiệm định lượng
Phương pháp giải một bài tập thực nghiệm định lượng cũng giống như phương pháp giải bài tốn hố học, thường gồm 4 bước cơ bản sau đây:
Bước 1. Nghiên cứu đề bài:đọc kĩ đề bài, ghi tĩm tắt các dữ kiện “cho” và “hỏi”. Cần phân biệt rõ BT định tính hay định lượng. Nếu các BTHH được tính tốn dựa trên cơ sở của một phương trình phản ứng hố học thì ghi tĩm tắt bằng PTHH cĩ ghi kèm theo các dữ kiện đã cho và điều cần tìm.
Bước 2. Xây dựng tiến trình luận giải, tìm các hướng giải: Với mỗi dạng của BT thực nghiệm định tính cĩ phương pháp giải khác nhau mà HS cần phải được rèn luyện. Với BT thực nghiệm định lượng, cĩ thể giải bằng phân tích kĩ điểm mấu chốt của BT, hoặc giải bằng qui nạp, suy diễn hay loại suy, hoặc giải bằng cách phân tích kĩ khâu trung gian.
Bước 3. Thực hiện tiến trình giải: cĩ thể bằng tính tốn hoặc lập luận.
Bước 4. Đánh giá việc giải và kết luận.
2.4.2. Qui trình sử dụng bài tập thực nghiệm trong dạy học hố học
Một tiết dạy hiệu quả là một tiết dạy mà người dạy đạt được những mục tiêu đã đề ra trong tiết dạy, nhờ phối hợp hài hồ các PPDH, sử dụng các phương tiện dạy học hiệu quả trong từng khâu lên lớp và mang lại những tri thức cần thiết cho HS. Người GV cĩ sự đầu tư chuyên mơn là người biết tìm tịi, nghiên cứu kết hợp nhiều yếu tố để tạo nên thành cơng cho tiết học.
Sử dụng BT thực nghiệm trong DHHH một cách khoa học, phù hợp với nội dung bài học, phù hợp với trình độ HS và mục tiêu của bài học cũng là một trong những yếu tố tạo nên hiệu quả cho tiết học. Do đĩ, việc chọn lựa BT thực nghiệm phù hợp với bài học là yếu tố quan trọng đầu tiên trong việc khai thác dạng BT này để rèn luyện năng lực tư duy cho HS. Việc sử dụng BT trong từng bước lên lớp tuỳ thuộc vào mục đích, nội dung của từng phần kiến thức và quan trọng là tuỳ thuộc vào năng lực của người GV.
Bảng 2.2. Qui trình sử dụng bài tập thực nghiệm trong DHHH
Tiến trình GV HS
Trước giờ lên lớp
- Cĩ thể giao BT chuẩn bị cho HS từ tiết học trước.
- Nghiên cứu kĩ nội dung và mục tiêu bài học để lựa chọn bài tập phù hợp
+ Bài lên lớp nghiên cứu tính chất mới + Bài luyện tập, ơn tập
+ Bài thực hành
+ Bài kiểm tra (nên cĩ ma trận đề kiểm tra)
- Lựa chọn phương pháp dạy học phù hợp để thuận lợi cho việc sử dụng bài tập thực nghiệm trong giờ dạy.
- Lựa chọn bài tập thực nghiệm cho phù hợp với từng nội dung kiến thức cụ thể, từng đối tượng học sinh, từng mức độ rèn luyện khác nhau.
- Lựa chọn hình thức bài tập phù hợp (tiến hành thí nghiệm, tự luận, trắc nghiệm) tuỳ vào điều kiện, thời gian trên lớp.
- Hồn chỉnh các bước lên lớp thể hiện qua giáo án.
- Hệ thống, củng cố và nắm vững các kiến thức vừa học.
- Chuẩn bị các câu hỏi và bài tập được giao về nhà. - Nghiên cứu bài học mới, chuẩn bị những câu hỏi cịn thắc mắc khi nghiên cứu bài mới.
Giờ lên lớp
- Thực hiện tiến trình lên lớp.
- Tuy nhiên, tuỳ vào những tình huống thực tế trên lớp học, GV cĩ thể điều chỉnh tiến trình cho phù hợp. - Cần chú ý rèn luyện cho HS nắm vững những kiến thức và kĩ năng thực hành, làm bài tập thực nghiệm… - Thực hiện các hoạt động dưới sự hướng dẫn của GV. - Cần chú ý rèn luyện kĩ năng thực hành, làm bài tập thực nghiệm thơng qua sự hướng dẫn của GV.
Sau giờ lên lớp
- GV chú ý rút kinh nghiệm để giữ lại, điều chỉnh hay loại bỏ bài tập chưa phù hợp.
- Cần chú ý kiểm tra khả năng lĩnh hội kiến thức của HS bằng bài tập củng cố, bài tập về nhà.
- Xem lại bài học, củng cố và hồn thiện kiến thức. - Tự kiểm tra khả năng lĩnh hội kiến thức của mình thơng qua bài tập được giao.
2.4.3. Sử dụng bài tập thực nghiệm trong nghiên cứu tài liệu mới (giờ dạy lí thuyết)
Tiết học nghiên cứu tài liệu mới là tiết học trong đĩ HS tiếp thu được cái mà họ chưa biết từ trước hoặc biết một các khơng rõ ràng, chính xác. Ở những tiết học này HS tiếp thu
nội dung kiến thức mới về khái niệm, định luật, tính chất lí hố của các chất,… hoặc cĩ một cách hiểu mới về kiến thức đã học, hoặc thấy rõ phạm vi giới hạn áp dụng kiến thức đã biết.
Nĩi chung, BTHH thực nghiệm được sử dụng trong tiết học nghiên cứu tài liệu mới là những BT khá đơn giản, cơ bản và chủ yếu là các BT thực nghiệm định tính. BTHH thực nghiệm trong tiết nghiên cứu tài liệu mới thường dùng để hình thành một số khái niệm, để giải quyết một số tình huống cĩ vấn đề, để củng cố, khắc sâu kiến thức và tạo niềm tin cho HS vào những gì đã học. Các BTHH thực nghiệm sử dụng trong tiết học lí thuyết sẽ phát huy hiệu quả tốt khi GV sử dụng các thí nghiệm nghiên cứu.
* Sử dụng bài tập thực nghiệm để hình thành một số khái niệm:
Hố học là một mơn khoa học thực nghiệm cĩ lập luận nên việc sử dụng BTHH thực nghiệm để hình thành khái niệm là một việc cần thiết. Tuy nhiên, trong thực tế tình trạng sử dụng BT thực nghiệm vẫn cịn rất hạn chế, cĩ những BT thực nghiệm đơn giản, dễ làm mà vẫn chưa được thực hiện nhiều. Để hình thành các khái niệm hố học cơ bản như phản ứng oxi hố – khử, phản ứng trao đổi ion, phản ứng axit – bazơ, tính chất hố học của một số loại hợp chất vơ cơ và hữu cơ… thực sự cĩ hiệu quả nếu GV giao cho các nhĩm HS tiến hành làm các BT thực nghiệm, chứng kiến phản ứng xảy ra và nhận thấy sự biến đổi từ chất này thành chất khác.
Tác dụng của BT thực nghiệm thể hiện cao nhất nếu nội dung các BT này giúp HS nghiên cứu, thực hiện tính chất chưa biết của các chất.
Ví dụ: Để hình thành khái niệm phản ứng trao đổi ion và các trường hợp xảy ra của phản
ứng trao đổi ion giáo viên cho học sinh làm các thí nghiệm sau: 1. BaCl2 + Na2SO4. 2. Na2CO3 + HCl. 3. H2SO4 + CH3COOH. 4. CuSO4 + NaCl. Và đặt ra các câu hỏi sau:
- Quan sát hiện tượng, cho biết trường hợp nào cĩ phản ứng xảy ra, trường hợp nào khơng cĩ phản ứng xảy ra?
- Hãy viết các phương trình hố học xảy ra dưới dạng phân tử và ion. - Từ đĩ rút ra điều kiện để phản ứng trao đổi ion xảy ra.
- Kết luận về phản ứng trao đổi ion.
Bài tập này nhằm mục đích kiểm tra, rèn luyện kĩ năng thực hành của HS, rèn luyện KN quan sát hiện tượng, giải thích và kết luận của HS. Như vậy, việc sử dụng BT thực nghiệm trong trường hợp này đã phát huy được tính tích cực, chủ động của HS, tránh được
“sự nhàm chán” của tiết học thơng qua các thí nghiệm thực hành mà HS tự làm, tự quan sát và kết luận. Hơn nữa, thơng qua đĩ, HS tự hình thành được những khái niệm mới, và cĩ sự ghi nhớ sâu hơn.
* Sử dụng bài tập thực nghiệm để giải quyết vấn đề đặt ra:
Hiện nay dạy học nêu vấn đề đang là một PPDH tích cực cĩ hiệu quả rất cao trong việc hoạt động hố người học, phát triển học sinh tính chủ động và sáng tạo. Để giải quyết tốt các tình huống cĩ vấn đề thì một trong những phương pháp mang lại nhiều hiệu quả là sử dụng BT thực nghiệm.
Ví dụ: Khi dạy về tính oxi hố và cách nhận biết ion NO3-, GV yêu cầu học sinh làm thí nghiệm sau:
- Cho lá đồng vào dung dịch HNO3. - Cho lá đồng vào dung dịch NaNO3.
- Cho lá đồng vào dung dịch NaNO3 cĩ nhỏ thêm vài giọt dung dịch HCl
Quan sát và nêu hiện tượng xảy ra ở mỗi thí nghiệm. Viết phương trình hố học dạng phân tử và ion thu gọn. Từ đĩ rút ra tính chất và cách nhận biết ion NO3-.
Bài tập này nhằm mục đích khắc sâu kiến thức mới cho HS thơng qua những hiện tượng trực quan, đĩ là tính oxi hố của ion NO3-trong mơi trường axit và cách nhận biết ion NO3-. Nếu khơng cĩ thí nghiệm, việc giải thích cho hiện tượng ở thí nghiệm thứ 3 gặp khĩ khăn vì trong kiến thức sẵn cĩ của HS thì kim loại đồng (đứng sau H trong dãy hoạt động hố học) khơng tác dụng được với dung dịch muối NaNO3 hay dung dịch HCl. Với hiện tượng trực quan HS quan sát được, HS sẽ hình thành nên những kiến thức mới một cách khoa học, chứ khơng đơn thuần là chấp nhận, và quan trọng là HS sẽ ghi nhớ kiến thức sâu