ĐẠI CƯƠNG VÀ VÔ CƠ THPT
2.3.1. Các TN tạo THCVĐ phần hóa học 10
Bảng 2.1. Hệ thống các TN hóa 10
STT Tên TN Bài Loại tình
huống
1 TN về tính tẩy màu của khí Clo Bài 22. Clo Tại sao 2 TN làm mất tính tẩy màu của nước Clo Bài 22. Clo Tại sao 3 TN chứng minh khí hiđro clorua khi tan trong
nước tạo dd axit clohiđric
Bài 23. Hiđro clorua – Axit clohđric
Nghịch lý - bế tắc 4 TN điều chế hiđro halogenua trong phòng
TN Bài 23. Hiđro clorua – Axit clohđric Nghịch lý - bế tắc 5 TN tác dụng của clo với dd KI Bài 25. Flo – Brom- Iot Nghịch lý - bế tắc 6 TN điều chế oxi từ hỗn hợp KClO3 và MnO2 Bài 29. Oxi –
Ozon Lựa chọn
7 TN điều chế khí hiđro sunfua Bài 32. Hiđro sunfua Lựa chọn
8 TN về tính oxi hóa của axit H2SO4đđ Bài 33. Axit sunfuric – Muối sunfat
Nghịch lý - bế tắc
9 TN về tính oxi hóa của axit H2SO4 đđ khi gặp chất có tính khử mạnh Bài 33. Axit sunfuric – Muối sunfat Nghịch lý - bế tắc 10 TN về ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc đến
tốc độ phản ứng
Bài 36. Tốc độ phản ứng hóa
học Tại sao
11 TN về ảnh hưởng của nhiệt độ đến cân bằng
hóa học Bài 38. Cân bằng hóa học Tại sao 12 TN về ảnh hưởng của nồng độ đến cân bằng
hóa học Bài 38. Cân bằng hóa học Tại sao
2.3.1.1. TN về tính tẩy màu của khí Clo ẩm (bài Clo)
Tình huống tại sao
Đặt vấn đề
- GV cho HS làm 2 thí nghiệm:
TN 1: cho vào ống nghiệm khô một vài tinh thể KMnO4, nhỏ thêm vài giọt dd HCl đậm đặc. Dẫn khí clo sinh ra qua ống nghiệm có chứa một ít dd H2SO4 đậm đặc để làm khô khí clo. Đậy ống nghiệm bằng nút cao su có đính một băng giấy màu khô.
TN 2: Tiến hành giống TN 1 nhưng thay băng giấy màu khô bằng giấy màu ẩm (không cần làm khô khí clo).
(a) (b) Giấy màu Khí Cl2 H2SO4 đặc Khí Cl2 H2O
Hình 2.2. TN tính tẩy màu của khí Clo ẩm
- HS quan sát hiện tượng ở 2 TN và phát hiện mâu thuẫn: ở TN 1 băng giấy màu không thay đổi về màu sắc, ở TN 2 băng giấy màu mất màu. Tại sao hiện tượng ở hai TN lại khác nhau?
Phát biểu vấn đề (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Hiện tượng vừa quan sát được cho thấy điều gì?
+ Có các sự kiện (phản ứng) nào đã xảy ra trong hai ống nghiệm? + Chất nào đã gây ra hiện tượng làm mất màu băng giấy ẩm?
Giải quyết vấn đề
Ở cả hai ống nghiệm đã xảy ra phản ứng tạo khí clo có màu vàng lục: 2KMnO4 + 16HCl 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
Riêng ống nghiệm 2 do có băng giấy màu ẩm (có nước), khí clo sinh ra một phần tác dụng với nước theo phương trình phản ứng:
Cl2 + H2O HCl + HClO
Axit hipoclorơ HClO có tính oxi hóa rất mạnh, có thể phá hủy các chất có màu.
Kết luận
Nước clo (khí clo ẩm) có tính tẩy màu còn khí clo khô thì không.
2.3.1.2. TN làm mất tính tẩy màu của nước clo (bài Clo)
Tình huống tại sao
Đặt vấn đề
- GV trình chiếu TN sục khí clo vào nước, sau đó nhúng giấy quỳ tím vào dd thu được và yêu cầu HS nhận xét.
- HS: Quỳ tím hóa đỏ, sau đó mất màu.
- GV: Tiếp tục chiếu thí nghiệm, để dd nước clo ở trên ra ngoài không khí một thời gian, rồi cho giấy quỳ tím vào và yêu cầu HS nhận xét.
- HS: Quỳ tím hóa đỏ, nhưng không bị mất màu.
Như vậy HS sẽ thắc mắc tại sao nước clo lại không còn khả năng tẩy màu nữa.
Phát biểu vấn đề
Nước clo có tác dụng tẩy màu nhưng để lâu không còn tính tẩy màu nữa, tại sao?
Giải quyết vấn đề
- GV nêu các câu hỏi
+ Hãy viết phương trình phản ứng khi cho khí clo tác dụng với nước.
+ Trong hai axit tạo thành khi cho khí clo tác dụng với nước, axit nào có tính oxi hóa mạnh, axit nào kém bền hơn? Tính tẩy màu của nước clo là do axit nào gây ra?
- HS viết phương trình phản ứng:
Cl2 + H2O HCl + HClO Nghiên cứu sách giáo khoa, học sinh sẽ trả lời được các câu hỏi đặt ra
+ Axit hipoclorơ HClO có tính oxi hóa rất mạnh, có thể phá hủy các chất có màu, tính tẩy màu của nước clo là do axit này gây ra và HClO rất kém bền.
+ Để nước clo ngoài không khí một thời gian, HClO bị phân hủy theo phản ứng: 2HClO 2HCl + O2
Kết luận
Nước clo có tác dụng tẩy màu nhưng để lâu không còn tính tẩy màu nữa do sự kém bền của axit hipoclorơ (HClO).
2.3.1.3. TN chứng minh khí hiđro clorua khi tan trong nước tạo dd axit (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
clohiđric (bài Hiđro clorua – Axit clohiđric)
Tình huống nghịch lý - bế tắc
Đặt vấn đề
Tình huống 1: Khí hiđro clorua không làm đổi màu quỳ tím
- GV yêu cầu học sinh dự đoán hiện tượng khi cho quỳ tím tiếp xúc với khí hiđro clorua. - HS dựa trên cấu tạo phân tử khí hiđro clorua (HCl có nguyên tử Hiđro) sẽ dự đoán là khí HCl có tính axit do đó làm quỳ tím hóa đỏ (kiến thức lớp 9).
- GV biểu diễn TN 1:
+ Cho vào bình cầu khoảng 10g NaCl.
+ Dùng ống nhỏ giọt cho từ từ dd axit sunfuric đặc vào bình cầu (cho đến được khoảng 20 ml thì ngừng), đun nhẹ bằng đèn cồn. Khí hiđro clorua sinh ra qua ống dẫn khí, thu vào bình chứa khí có bỏ sẵn một băng giấy quỳ khô.
- HS quan sát TN sẽ ngạc nhiên khi thấy khí HCl không làm đổi màu quỳ tím.
NaCl rắn HCl (chất khí) H2SO4đặc
Băng giấy quì
Tình huống 2: Khí hiđro clorua khi tan trong nước tạo dd axit clohidric làm quỳ tím hóa đỏ.
- GV: Biểu diễn TN 2: + Các bước tương tự TN 1.
+ Trong bình chứa khí bỏ sẵn một băng giấy quỳ tím ẩm.
HS quan sát TN sẽ ngạc nhiên khi thấy khí HCl làm đổi màu quỳ tím ẩm.
Phát biểu vấn đề
Tại sao khí hiđro clorua khô không thể hiện tính chất thường thấy như một axit (làm quỳ tím hóa đỏ …)?
Giải quyết vấn đề
Để giải quyết vấn đề này, GV cần dùng phương pháp thuyết trình, vì đây là kiến thức khó mà học sinh chỉ giải thích được khi học trong chương trình hóa học 11.
Trong tình huống này mục đích của GV là lưu ý HS phân biệt hiđro clorua ở trạng thái khí, không thể hiện nhiều tính chất thường thấy ở dd axit. Còn axit clohiđric ở trạng thái dung dịch, là một axit mạnh.
- GV nhấn mạnh: không phải chất nào mà thành phần phân tử có nguyên tử hiđro đều có tính axit.
- GV gợi ý: Tính axit có được là do phân tử chất ấy có khả năng tương tác với nước tạo ra ion H+ trong dung dịch.
- GV giới thiệu: cơ chế hòa tan khí hiđro clorua vào trong nước: HCl + H2O H3O+ + Cl-
Hay HCl H+ + Cl-
Như vậy do sự tương tác của phân tử HCl với nước tạo ra ion H+ gây ra tính axit đặc trưng cho dd axit clohiđric.
Kết luận
Ở trạng thái khí hiđro clorua không thể hiện nhiều tính chất thường thấy ở dd axit, khi tan trong nước khí hiđro clorua tạo dd axit clohiđric.
Những điều cần chú ý và kinh nghiệm để thành công
- Muối ăn không bị ẩm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Các dụng cụ điều chế và thu khí cần phải khô.
2.3.1.4. TN điều chế hiđro halogenua trong phòng TN (bài Hiđro clorua –
Axit clohiđric)
Tình huống nghịch lý - bế tắc
Đặt vấn đề
- GV đặt câu hỏi: Hãy trình bày phương pháp và viết phương trình điều chế khí hiđro clorua trong phòng thí nghiệm?
- HS dựa vào SGK trả lời:
+ Nếu đun nhẹ hoặc không đun: NaClrắn + H2SO4đđ HCl + NaHSO4 + Nếu đun nóng mạnh: 2NaCl rắn + H2SO4 2HCl + Na2SO4
- GV đặt tiếp câu hỏi: Có thể áp dụng phương pháp này để điều chế khí hiđro bromua và khí hiđro iotua được không?
- HS với kiến thức còn hạn chế cho rằng HCl, HBr, HI đều là những hợp chất hiđro halogenua nên chắc chắn tính chất giống nhau và sẽ được điều chế theo cùng một phương pháp.
- GV cho học sinh làm thí nghiệm.
+ Dùng 2 ống nghiệm khô, ống 1 chứa muối NaCl dạng rắn, ống 2 chứa NaBr dạng rắn. Cho đồng thời vào 2 ống nghiệm một ít axit H2SO4 đậm đặc, đậy nhanh nút ống nghiệm, có gắn giấy quỳ tím ẩm. Sau đó quan sát hiện tượng ở 2 ống nghiệm.
+ Kết quả thí nghiệm:
Ống nghiệm 1: Giấy quỳ tím ẩm chuyển sang màu đỏ.
Ống nghiệm 2: Có hơi màu đỏ nâu bay lên, giấy quỳ tím ẩm chuyển sang màu đỏ một lúc sau mất màu.
=> Kết quả TN gây mâu thuẫn, kích thích học sinh suy nghĩ tìm câu trả lời, gây hứng thú học tập.
- Hãy cho biết màu sắc và trạng thái vật lý của các hiđro halogenua (HX) ở điều kiện thường.
- Ở ống nghiệm 2 nếu sinh ra khí hiđro bromua thì có làm mất màu giấy quỳ ẩm không?
Giải quyết vấn đề
- HS trả lời câu hỏi thứ nhất dựa vào tính chất vật lý của các hợp chất hiđro halogenua, chúng đều ở trạng thái khí và không màu.
+ Các khí hiđro halogenua khi gặp nước tạo dd axit halogenhiđric, làm giấy quỳ chuyển sang màu đỏ.
+ Vậy ở ống nghiệm 2, khí sinh ra không phải khí HBr. - GV đặt câu hỏi:
+ Hãy so sánh tính khử của các hiđro halogenua. Khi thể hiện tính khử các ion halogenua (X-) chuyển về dạng nào?
+ Ở ống nghiệm 2, hơi màu đỏ nâu là do chất nào tạo ra?
- HS dựa vào kiến thức đã học sẽ so sánh được tính khử các hiđro halogenua tăng dần từ HF đến HI. Khi thể hiện tính khử các ion halogenua (X-) chuyển về dạng X2
2X- X2 +2e
- Vậy HS sẽ xác định được hơi màu đỏ nâu là hơi brôm (Br2). - GV nhấn mạnh:
+ Ban đầu ở cả hai ống nghiệm đều sinh ra 2 phản ứng giống nhau: NaClrắn + H2SO4đđ HCl + NaHSO4
NaBrrắn + H2SO4đđ HBr + NaHSO4
+ Ở ống nghiệm 2: Do HBr có tính khử mạnh hơn HCl, HBr sẽ tác dụng với H2SO4 có tính oxi hóa mạnh theo phản ứng: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2 HBr + H2SO4 SO2 + Br2 + 2H2O
+ Giấy quỳ bị mất màu là do khí SO2 có tính tẩy màu (kiến thức sẽ được học trong chương oxi – lưu huỳnh).
Không thể áp dụng phương pháp điều chế khí hiđro clorua trong phòng TN cho các khí HBr, HI.
Kiểm tra lại kiến thức
Có thể kiểm tra lại kiến thức bằng cách tiến hành TN tương tự đối với NaI.
2.3.1.5. TN tác dụng của clo với dd KI (Bài Flo – brom - iot)
Tình huống nghịch lý - bế tắc
=> Mục đích của TN nhằm lưu ý học sinh không nên chủ quan trong tư duy (không phải cứ có iot là hồ tinh bột hóa xanh)
Đặt vấn đề
- GV đặt câu hỏi: Hãy dự đoán hiện tượng khi ta cho khí clo sục qua dd KI có chứa một ít hồ tinh bột.
- HS dựa vào kiến thức đã được học sẽ trả lời là dd chuyển sang màu xanh do khí clo oxi hóa KI thành I2, I2 sinh ra làm hồ tinh bột hóa xanh.
Ptpứ: Cl2 + 2KI → 2KCl + I2
- GV làm TN và yêu cầu HS quan sát: Dẫn khí clo vào ống nghiệm có chứa hỗn hợp dd KI và một ít hồ tinh bột.
Hình 2.4. TN nước Clo tác dụng với dd KI
- Kết quả thí nghiệm: Lúc đầu xuất hiện dd màu vàng nâu, sau đó dd chuyển sang màu xanh, một lúc sau màu xanh biến mất.
Phát biểu vấn đề
Tại sao có iốt tự do trong dd mà hồ tinh bột không chuyển sang màu xanh?
Giải quyết vấn đề
dd KI (1ml)
Nước clo
- GV đặt câu hỏi:
+ Khí clo ngoài tác dụng với dd KI còn có thể tác dụng với những chất nào trong dung dịch? (dd KI có nước) Khi tác dụng sản phẩm thu được là gì? Có tính chất đặc trưng nào?
+ So sánh tính oxi hóa và tính khử của clo và iốt? HS trả lời:
+ Ngoài tác dụng với KI, khí clo còn tác dụng với nước theo phương trình: Cl2 + H2O HCl + HClO
=> HClO có tính oxi hóa mạnh và có khả năng tẩy màu, do đó axit này làm mất màu xanh của hỗn hợp tạo bởi hồ tinh bột và iốt.
+ Từ flo đến iốt tính oxi hóa giảm dần và tính khử tăng dần. Clo thể hiện tính oxi hóa đặc trưng, trong khi đó iốt thể hiện rõ tính khử.
- GV gợi ý:
+ Lúc đầu iot tự do xuất hiện do có phản ứng: Cl2 + 2KI → 2KCl + I2
+ Sau đó clo oxi hoá iot theo pt: 5Cl2 + I2 + 6H2O → 10HCl + 2HIO3 Vì vậy cho hồ tinh bột vào thấy màu xanh bị biến mất sau một thời gian. => Có 2 phương án để giải quyết vấn đề trên.
Kết luận (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Iốt tự do vẫn làm hồ tinh bột hóa xanh với điều kiện trong dd không chứa chất có tính oxi hóa mạnh.
2.3.1.6. TN điều chế oxi từ hỗn hợp KClO3 và MnO2 (bài Oxi- ozon)
Tình huống lựa chọn
Đặt vấn đề và phát biểu vấn đề
- GV đặt vấn đề: Trong phòng TN người ta sử dụng hỗn hợp KClO3 và MnO2 để điều chế O2.Cả hai chất đều chứa oxi, vậy O2 được lấy từ chất nào?
- GV gợi mở: Lấy riêng từng chất hay lấy từ cả hai hợp chất? - Học sinh có thể suy đoán như sau:
+ (2) Có thể chỉ từ một chất KClO3 vì chứa nhiều oxi hơn.
+ (3) Cả hai chất KClO3 và MnO2 tương tác với nhau tạo ra sản phẩm là O2.
Giải quyết vấn đề
- GV thực hiện TN để giải quyết vấn đề trên ứng với từng trường hợp.
+ TN 1: Đun nóng MnO2 trong ống nghiệm, đưa que đóm còn than hồng đến gần miệng ống nghiệm, que đóm không bùng cháy. => MnO2 không giải phóng O2.
+ TN 2: Làm TN tương tự TN 1, nhưng thay MnO2 bằng KClO3 đã nghiền nhỏ (que đóm bùng cháy) => KClO3 giải phóng O2.
+ TN 3: Làm TN tương tự với một lượng hỗn hợp đã nghiền nhỏ KClO3 và MnO2 với tỉ lệ KClO3 lớn hơn nhiều MnO2 (que đóm bùng cháy mạnh hơn).
=> Học sinh quan sát và khẳng định: O2 lấy từ hỗn hợp KClO3 và MnO2 sẽ được nhiều hơn. Từ TN này học sinh sẽ khẳng định dự đoán (3) là đúng.
- Như vậy GV phải làm tiếp tục TN 3: Khi O2 không còn thoát ra nữa tiếp tục cho thêm KClO3 vào ống nghiệm, đặt que đóm gần miệng ống nghiệm (que đóm vẫn bùng cháy mạnh). TN này để tránh ngộ nhận và khẳng định vai trò của MnO2 trong phản ứng.
Hình 2.5 . TN điều chế khí oxi từ hỗn hợp KClO3 và MnO2
- GV gợi ý: Nếu khí O2 được sinh ra do sự tương tác giữa KClO3 và MnO2 thì khi O2 không còn thoát ra nữa, lượng KClO3 và MnO2 đều phải hết. Khi tiếp tục làm TN 3 ta chỉ thêm KClO3 vào mà que đóm vẫn bùng cháy mạnh như ban đầu, chứng tỏ MnO2 vẫn còn trong ống nghiệm và không bị hao hụt.
Kết luận vấn đề:
O2 tách ra từ KClO3 khi có mặt MnO2 mạnh hơn. Như vậy MnO2 đóng vai trò là chất xúc tác cho phản ứng nhiệt phân KClO3. Từ đó GVcó thể hình thành thêm khái niệm xúc tác cho HS.
Những điều cần chú ý và kinh nghiệm để TN thành công
- Không nên nghiền nhiều KClO3 một lúc hoặc nghiền lẫn với chất khác vì dễ gây nổ.
- Trước khi cho thêm KClO3 vào TN 3 cần tắt đèn cồn.