1.4.1. Mục tiêu của chương
1.4.1.1. Mục tiêu của chương 5 “ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI”
a. Kiến thức
Biết:
- Vị trí của các nguyên tố kim loại trong bảng tuần hoàn; - Tính chất và ứng dụng của hợp kim;
- Một số khái niệm trong chương: cặp oxy hóa – khử, pin điện hóa, suất điện động chuẩn của pin điện hóa, thế điện cực chuẩn của kim loại, sự điện phân (các phản ứng hóa học xảy ra ở các điện cực).
Hiểu:
- Giải thích được những tính chất vật lý, tính chất hóa học chung của kim loại. Dẫn ra được những ví dụ minh họa và viết các PTHH;
- Ý nghĩa của dãy điện hóa chuẩn của kim loại:
o Xác định chiều của phản ứng giữa chất oxy hóa và chất khử trong hai cặp oxy hóa – khử
o Xác định suất điện động chuẩn của pin điện hóa
- Các phản ứng hóa học xảy ra trên các điện cực của pin điện hóa khi hoạt động và của quá trình điện phân chất điện ly;
- Điều kiện, bản chất của sự ăn mòn điện hóa và các biện pháp phòng, chống ăn mòn kim loại;
- Hiểu được các phương pháp điều chế những kim loại cụ thể (kim loại có tính khử mạnh, trung bình, yếu).
b. Kỹ năng
- Biết vận dụng Dãy điện hóa chuẩn của kim loại để:
o Xét chiều của phản ứng hóa học giữa chất oxy hóa và chất khử trong hai cặp oxy hóa – khử của kim loại.
o So sánh tính khử, tính oxy hóa của các cặp oxy hóa – khử.
o Tính suất điện động chuẩn của pin điện hóa
- Biết tính toán khối lượng, lượng chất liên quan với quá trình điện phân (tính toán theo phương trình điện phân và tính toán theo sự vận dụng định luật Faraday);
- Thực hiện được những thí nghiệm chứng minh tính chất của kim loại, thí nghiệm về pin điện hóa và sự điện phân, những thí nghiệm về ăn mòn kim loại và chống ăn mòn kim loại.
c. Thái độ
- Có ý thức vận dụng các biện pháp bảo vệ kim loại trong đời sống và trong lao động của cá nhân và cộng đồng xã hội.
1.4.1.2. Mục tiêu của chương 6 “KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ − NHÔM”
a. Kiến thức
Biết:
- Vị trí, cấu hình electron nguyên tử, ứng dụng của kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhôm và một số hợp chất quan trọng của chúng.
- Tác hại của nước cứng và các biện pháp làm mềm nước.
- Tính chất của kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhôm;
- Tính chất hóa học của một số hợp chất của natri, canxi và nhôm; - Phương pháp điều chế kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhôm;
- Khái niệm nước cứng, nước có tính cứng tạm thời, nước có tính cứng vĩnh cửu. b. Kỹ năng
- Biết tìm hiểu tính chất chung của nhóm nguyên tố theo quy trình: Dự đoán tính chất → Kiểm tra dự đoán → Rút ra kết luận;
- Viết các phương trình hóa học biểu diễn tính chất hóa học của chất;
- Suy đoán và viết được các phương trình hóa học biểu diễn tính chất hóa học của một số hợp chất quan trọng của natri, canxi, nhôm trên cơ sở tính chất chung của các loại hợp chất vô cơ đã biết;
- Thiết lập được mối liên hệ giữa tính chất của các chất và ứng dụng của chúng. c. Thái độ
Tích cực vận dụng những kiến thức về kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhôm để giải thích hiện tượng và giải quyết một số vấn đề thực tiễn sản xuất.
1.4.2. Cấu trúc và nội dung
1.4.2.1. Cấu trúc và nội dung chương 5 “ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI”
Chương 5 được học trong 13 tiết,bao gồm 9 lý thuyết, 2 luyện tập, 2 thực hành. Hệ thống các bài học lý thuyết gồm có:
- Bài 19: Kim loại và hợp kim
Nội dung bài học đề cập đến các vấn đề về vị trí của kim loại trong bảng tuần hoàn, cấu tạo của nguyên tử và của đơn chất kim loại, sau đó tìm hiểu những tính chất vật lý và tính chất hóa học của kim loại. Về hợp kim, bài học đề cập đến tính chất và ứng dụng của hợp kim.
Nội dung của bài bao gồm các vấn đề: Khái niệm về cặp oxy hóa − khử của kim loại; Pin điện hóa: cấu tạo, suất điện động, sự di chuyển của các electron và ion, phản ứng hóa học xảy ra ở các điện cực; Thế điện cực chuẩn của kim loại. Dãy điện hóa chuẩn của kim loại và ý nghĩa: xác định chiều của phản ứng oxy hóa – khử, xác định suất điện động chuẩn của pin điện hóa, xác định thế điện cực chuẩn của cặp oxy hóa − khử.
- Bài 21: Luyện tập: Tính chất của kim loại - Bài 22: Sự điện phân
Vấn đề điện hóa được trình bày trong phần trên đã đề cập đến bản chất của dòng điện được sinh ra trong pin điện hóa là do phản ứng oxy hóa – khử. Vấn đề điện hóa ở đây được nghiên cứu về ảnh hưởng của dòng điện một chiều đã gây ra phản ứng oxy hóa – khử trên các điện cực của thiết bị điện phân. Đó là sự điện phân. Nội dung chính của bài học là tìm hiểu về sự điện phân các chất điện ly, từ đơn giản đến phức tạp. Ban đầu là tìm hiểu về sự điện phân NaCl nóng chảy, sau đó là sự điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực trơ (graphit) và điện cực tan (anot tan).
Sự phân tích về các phản ứng khử và phản ứng oxy hóa các chất trên các điện cực được dựa trên cơ sở về thế điện cực chuẩn của các cặp oxy hóa – khử của kim loại.
Cuối bài học là sự tìm hiểu về những ứng dụng của sự điện phân: Điều chế kim loại, điều chế phi kim, điều chế một số hợp chất hóa học, tinh chế kim loại và mạ điện.
- Bài 23: Sự ăn mòn kim loại
Nội dung chính của bài học là đề cập đến sự ăn mòn điện hóa (hiện tượng, nguyên nhân, cơ chế và bản chất của ăn mòn điện hóa) và các biện pháp được vận dụng để chống ăn mòn kim loại: Biện pháp bảo vệ bề mặt và biện pháp bảo vệ điện hóa.
- Bài 24: Điều chế kim loại
Nội dung chính của bài học đề cập đến các phương pháp điều chế kim loại. Phương pháp thủy luyện được dùng để điều chế những kim loại có thế điện cực chuẩn cao; Phương pháp nhiệt luyện thường được dùng để điều chế những kim loại có thế điện cực chuẩn cao và trung bình; Phương pháp điện phân là phương pháp vạn năng, được vận dụng để điều chế hầu hết các kim loại, từ những kim loại có thế điện cực chuẩn thấp đến thế điện cực chuẩn trung bình và cao.
Cuối bài học có giới thiệu công thức biểu diễn định luật Faraday nhằm tạo điều kiện cho HS tính toán khối lượng các sản phẩm thu được ở các điện cực sau quá trình điện phân.
1.4.2.2. Cấu trúc và nội dung chương 6 “KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ − NHÔM”
Chương 6 gồm 7 tiết lý thuyết, 1 tiết luyện tập và 1 tiết thực hành, cụ thể như
sau:
- Bài 28. Kim loại kiềm. Nội dung chính gồm: Vị trí, cấu tạo; Tính chất vật lý; Tính chất hóa học; Ứng dụng và điều chế kim loại kiềm.
- Bài 29. Một số hợp chất quan trọng của kim loại kiềm (NaOH, NaHCO3, Na2CO3). Nội dung chính gồm: Tính chất hóa học; Điều chế NaOH; Ứng dụng của các chất.
- Bài 30. Kim loại kiềm thổ. Nội dung chính gồm: Vị trí, cấu tạo; Tính chất vật lý; Tính chất hóa học; Ứng dụng và điều chế kim loại kiềm thổ.
- Bài 31. Một số hợp chất quan trọng của kim loại kiềm thổ
Nội dung chính gồm: Tính chất và ứng dụng của một số hợp chất cụ thể (Ca(OH)2, CaCO3, CaSO4); Khái niệm nước cứng, tác hại của nước cứng và các biện pháp làm mềm nước cứng.
- Bài 32. Luyện tập. Tính chất của kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ. Nội dung chính gồm: Tính chất vật lý, hóa học và điều chế kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ và một số hợp chất của chúng.
- Bài 33. Nhôm. Nội dung chính gồm: Vị trí, cấu tạo; Tính chất vật lý; Tính chất hóa học; Ứng dụng và sản xuất nhôm.
- Bài 34. Một số hợp chất quan trọng của nhôm. Nội dung chính gồm: Tính chất và ứng dụng của một số hợp chất cụ thể: Al2O3, Al(OH)3, Al2(SO4)3.
- Bài 35. Luyện tập: Tính chất của nhôm và hợp chất của nhôm.
- Bài 36. Bài thực hành 5. Tính chất của kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ và hợp chất của chúng.
- Bài 37. Bài thực hành 6. Tính chất của nhôm và hợp chất của nhôm.
1.4.3. Một số lưu ý về chương 5, 6 và phương pháp dạy học
1.4.3.1. Nội dung mới và khó
- Chương 5 “Đại cương về kim loại” được bổ sung những nội dung sau:
o Khái niệm về pin điện hóa
o Thế điện cực chuẩn của kim loại
o Dãy thế điện cực chuẩn của kim loại và ý nghĩa
o Sự điện phân
o Điều chế kim loại được đề cập một cách hoàn chỉnh hơn, đó là các phương pháp: Thủy luyện, Nhiệt luyện, Điện phân, có sử dụng định luật Faraday.
- Chương 6 “Kim loại kiềm − Kim loại kiềm thổ − Nhôm” giới thiệu công thức hóa học của muối natri aluminat được viết dưới dạng muối phức Na[Al(OH)4].
Ví dụ.
Al2O3 + 2NaOH + H2O → 2Na[Al(OH)4] Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4]
Phần hướng dẫn thực hiện giảng dạy các điểm mới và khó trên được nêu chi tiết trong tài liệu [32] và tài liệu [29].
1.4.3.2. Phương pháp dạy học
a. Phương pháp dạy học chương 5 “Đại cương về kim loại”
Tùy thuộc vào tính chất của các bài học trong chương, GV có thể chia thành 2 phương pháp hình thành kiến thức cho HS:
- Đối với loại bài học nhằm xây dựng và hình thành khái niệm mới cho HS như
bài Dãy điện hóa của kim loại, Điện phân, Sự ăn mòn kim loại, …, phương
pháp dạy học nên thiết kế theo mô hình sau:
Hình 1.1. Mô hình thứ nhất về phương pháp dạy học nội dung chương 5
- Đối với những bài học đòi hỏi sự vận dụng lý thuyết để tìm hiểu tính chất của chất như tìm hiểu tính chất vật lý, tính chất hóa học chung của kim loại, điều chế kim loại,… thì phương pháp dạy học nên thiết kế theo mô hình sau:
Hình 1.2. Mô hình thứ hai về phương pháp dạy học nội dung chương 5
Vận dụng lý thuyết chủ đạo đã biết
Dự đoán cấu tạo và tính chất của chất Khẳng định những điều dự đoán bằng các thí nghiệm Thí nghiệm nghiên cứu: Quan sát các hiện tượng của thí nghiệm Vận dụng lý thuyết chủ đạo để giải thích các hiện tượng quan sát được Kết luận hoặc hình thành khái niệm mới
- Đối với một số thí nghiệm khó thực hiện hoặc không đảm bảo sự an toàn, GV có thể dùng phim đèn chiếu, tranh ảnh hoặc mô hình để HS quan sát và khẳng định vấn đề.
b. Chương 6 “Kim loại kiềm – Kim loại kiềm thổ − Nhôm”
Do những đặc điểm và nội dung vừa nêu trên, phương pháp dạy học chủ yếu
là GV nêu nhiệm vụ qua hệ thống câu hỏi và bài tập để HS tích cực hoạt động và tự
lực rút ra được những kiến thức cần nắm vững.
Phương pháp dạy học từng nội dung cụ thể như sau:
- Về vị trí, cấu tạo, năng lượng ion hóa, số oxy hóa, tính chất vật lý: GV yêu cầu
HS nhớ lại kiến thức cũ, quan sát bảng số liệu, đọc thông tin trong SGK, kết nối các thông tin để hiểu được.
- Về tính chất hóa học của nhóm nguyên tố kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ và
nhôm:GV nêu nhiệm vụ để:
o HS dự đoán tính chất hóa học dựa trên những thông tin đã có về vị trí, cấu hình electron nguyên tử, năng lượng ion hóa, thế điện cực chuẩn, …
o HS kiểm tra dự đoán bằng cách làm thí nghiệm, sử dụng kiến thức cũ, đọc và thu thập thông tin trong SGK hoặc xem băng hình, đĩa hình, … HS sử dụng thí nghiệm nghiên cứu, thí nghiệm đối chứng và thí nghiệm kiểm chứng kết hợp với những kiến thức thực tiễn có liên quan.
o HS kết luận về tính chất hóa học.
- Về tính chất hóa học của hợp chất natri, canxi, nhôm:
o HS suy đoán tính chất hóa học dựa trên những thông tin đã có về tính chất chung của các loại hợp chất oxit bazơ, bazơ, hợp chất lưỡng tính đã biết, …
o HS kiểm tra dự đoán bằng cách: làm thí nghiệm (thí nghiệm nghiên cứu, thí nghiệm đối chứng và thí nghiệm kiểm chứng, …), kiến thức cũ, kiến thức thực tiễn, thông tin trong SGK hoặc xem băng hình, đĩa hình, …
- Về phương pháp điều chế chất: HS có thể tự tìm được các thông tin cần thiết dựa vào kiến thức đã biết về tính chất hóa học và các thông tin trong bài học. HS quan sát hình vẽ, sơ đồ, băng hình hoặc đĩa hình để khai thác thông tin, rút ra kiến thức mới.
- Về ứng dụng của chất:
o HS đọc thông tin trong SGK và xác định được mối liên hệ giữa một số ứng dụng với tính chất vật lý và tính chất hóa học.
o Chú ý cho HS vận dụng để giải thích các hiện tượng thực tế và sử dụng một cách có hiệu quả các đồ dùng, vật liệu, …
- HS nêu một số ứng dụng của các chất có liên quan trong thực tiễn đời sống. - GV sử dụng sơ đồ, biểu bảng, hình vẽ đã có trong SGK hoặc phóng to để HS
quan sát.
- GV chú ý tổ chức tạo điều kiện để nhiều HS được tham gia hoạt động xây dựng bài và báo cáo kết quả sau mỗi hoạt động cụ thể.
2. Chương 2
KỸ THUẬT XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN NHIỄU TRONG TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN (CHƯƠNG 5, 6 – HÓA HỌC 12 NÂNG CAO)
2.1. Một số sai lầm trong quá trình giải bài tập phần Kim loại của học sinh [10],[12],[15],[16],[23],[33]
Trong khi giải toán, những sai sót mà HS có thể mắc phải rất đa dạng. Trong đó có những lỗi sai thuộc loại “có hệ thống”, tức là những lỗi sai mà nhiều HS thường mắc phải, có thể lặp đi lặp lại nhiều lần, và những lỗi sai đó GV có thể dự đoán trước được. Đối với mỗi bài toán, GV cần nắm bắt được các lỗi sai này để từ đó xây dựng các PAN. Dưới đây là một số kiểu sai lầm thường gặp của HS quá trình làm bài tập TNKQ:
2.1.1. Sai lầm cụ thể liên quan đến kiến thức lý thuyết
- Sai lầm 1:Khi đổ từ từ dung dịch HCl vào dung dịch Na2CO3 thì có khí bay ra ngay. Thật sự thì khi cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch Na2CO3, lúc đầu không có khí thoát ra, lúc sau có sủi bọt khí không màu. Dung dịch thu được gồm NaCl và có thể có NaHCO3.
Na2CO3 + HCl → NaCl + NaHCO3
NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2
- Sai lầm 2: Không chú ý đến vị trí của 4 cặp oxi hóa khử: Fe2+/Fe, Cu2+/Cu,
Fe3+/Fe2+, Ag+/Ag.
Ví dụ 1. HS cho rằng, khi cho dung dịch FeCl2 tác dụng với dung dịch AgNO3 dư, chỉ có phản ứng trao đổi là FeCl2 + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2AgCl↓ nhưng sau đó xảy ra tiếp phản ứng Fe(NO3)2 + AgNO3 → Fe(NO3)3 + Ag↓.
Ví dụ 2. HS cho rằng Cu và Fe không tác dụng với dung dịch muối Fe(III) nhưng thật ra thì: Cu + 2Fe3+→ Cu2+ + 2Fe2+ và Fe + 2Fe3+→ 3Fe2+.
- Sai lầm 3: Ở nhiệt độ cao, các chất khử thông dụng như CO, C, H2, Al có thể