Sử dụng thí nghiệm để tổ chức hoạt động nghiên cứu tính chất các chất

Chương 2: SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM HÓA HỌC ĐỂ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP TÍCH CỰC CHO HỌC SINH LỚP 11 THPT

2.3. Sử dụng thí nghiệm để tổ chức hoạt động học tập tích cực cho HS

2.3.2. Sử dụng thí nghiệm biểu diễn của GV

2.3.2.3. Sử dụng thí nghiệm để tổ chức hoạt động nghiên cứu tính chất các chất

Để sử dụng thí nghiệm của giáo viên theo phương pháp nghiên cứu đạt hiệu quả cao thì giáo viên cần hướng dẫn học sinh các hoạt động nhận thức như:

70

- Học sinh hiểu và nắm rõ vấn đề cần nghiên cứu.

- Nêu ra các giả thuyết, dự đoán khoa học trên cơ sở những kiến thức đã có.

- Lập kế hoạch giải ứng với những giả thuyết.

- Quan sát trạng thái của các chất trước và sau thí nghiệm.

- Tiến hành thí nghiệm, quan sát, mô tả đầy đủ các hiện tượng của thí nghiệm.

- Xác nhận giả thuyết, dự đoán đúng kết quả của thí nghiệm.

- Giải thích hiện tượng, viết phương trình phản ứng và nêu kết luận.

Như vậy khi sử dụng thí nghiệm theo phương pháp nghiên cứu thì giáo viên đã tập cho học sinh làm người nghiên cứu: Học sinh hiểu được mục đích của nghiên cứu, vận dụng các kiến thức đã có đưa ra các dự đoán và dự kiến các phương pháp thực hiện để kiểm nghiệm của giả thuyết, tiến hành thí nghiệm để khẳng định dự đoán đúng, bác bỏ dự đoán không phù hợp với kết quả thí nghiệm. Bằng cách đó học sinh vừa thu được kiến thức hóa học qua sự tìm tòi vừa có được nhận thức hóa học cùng các kĩ năng hóa học cơ bản.

Ví dụ 1: Sử dụng thí nghiệm để tổ chức hoạt động nghiên cứu tính chất của amoniac ( Bài 8 – SGK 11-CB, Bài 11 – SGK 11 – NC).

* Mục tiêu:

- Học sinh hiểu được tính chất hoá học cơ bản của amoniac.

- Biết được tính chất vật lý của amoniac.

- Biết được phương pháp điều chế amoniac trong phòng thí nghiệm.

- Vận dụng cấu tạo của amoniac để giải thích tính chất vật lí, hoá học của amoniac.

- Rèn luyện kĩ năng dự đoán tính chất của một chất dựa vào mức oxi hoá của nó.

- Rèn luyện kĩ năng quan sát thí nghiệm, nêu hiện tượng và giải thích hiện tượng.

- Viết được phương trình hóa học biểu diễn tính chất hóa học đó.

* Thí nghiệm:

- Nghiên cứu tính bazơ yếu của NH3: Giấy quỳ tím ẩm.

- Dung dịch HCl đặc tác dụng với dung dịch NH3.

71

HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS

- Viết công thức electron và công thức cấu tạo của NH3.

- GV bổ sung NH3 có cấu tạo hình tháp và có 1 cặp electron chưa tham gia liên kết.

- GV yêu cầu HS quan sát bình đựng khí NH3 để rút ra nhận xét về: trạng thái, màu sắc, mùi vị.

GV làm thí nghiệm biểu diễn khí NH3 tan trong nước.

GV: yêu cầu học sinh nêu hiện tượng?

- Tại sao nước phun vào bình khí NH3?

- Tại sao dung dịch từ không màu chuyển sang màu hồng?

- GV cung cấp thêm thông tin về độ tan của NH3.

- Từ thí nghiệm tính tan yêu cầu học sinh viết phương trình điện li của NH3

trong nước dựa vào thuyết Areniut?

Ngoài ra bazơ còn có những phản ứng nào khác? Cho thí dụ minh hoạ và viết phương trình phản ứng, phương trình ion rút gọn?

- GV làm TN giữa NH3 và HCl Giáo viên lấy hai đũa thuỷ tinh ở đầu có cuốn một ít bông, nhúng đồng thời hai đũa thuỷ tinh vào hai bình

Cấu tạo phân tử

N H H H

hoặc

H N

H H

- Amoniac là chất khí, không màu, mùi khai xốc.

- Nước phun vào bình, dung dịch từ không màu chuyển sang màu hồng.

NH3 + H2O  NH4 + OH AlCl3 + 3NH3 + 3H2O →

Al(OH)3+ 3NH4Cl Al3+ 3NH3 + 3H2O →

Al(OH)3 + 3NH4 Hiện tượng: Xuất hiện khói trắng.

72

đựng đựng dd NH3 đặc và dd HCl đặc, rồi cho hai đầu đó tiếp xúc nhau. Giáo viên yêu cầu HS quan sát

* Nêu vấn đề: Tại sao lại có hiện tượng trên?

Viết phương trình hóa học xảy ra?

- Xác định số oxi hoá của nitơ trong phân tử NH3. Dự đoán tính chất oxi hoá, khử của NH3?

- Tính khử thể hiện khi nào? Cho thí dụ minh họa?

- Yêu cầu học sinh xác định số oxi hoá và vai trò của NH3 trong các phản ứng.

GV đặt vấn đề: Ngoài những tính chất kể trên NH3 còn có tính chất đặc biệt khác đó là gì?

- GV làm thí nghiệm : + TN 1:

Cho từ từ dd NH3 + ddCuSO4

Quan sát?

Tiếp tục nhỏ từng giọt NH3 cho đến khi thu được dd xanh thẫm.

NH3 + HCl → NH4Cl

Trong NH3 nguyên tử N có số oxi hóa -3 (thấp nhất) nên có tính khử.

3

4N H 3 + 3O02 to 2N0 2 +

2

6H O2

3

2N H 3 + 3Cl0 2 → N0 2 + 6H Cl1

3

2N H 3 +3Cu O0 to

0

N2 + 3Cu0 +3H2O

- HS quan sát nêu hiện tượng:

+ Đầu tiên có kết tủa:

CuSO4 + 2NH3 + 2H2O  (NH4)2SO4 + Cu(OH)2  Sau đó kết tủa tan.

Cu(OH)2 + 4 NH3 

73

– GV bổ sung:

Các ion Cu(NH3)4]2+, [Ag(NH3)2]+là các ion phức, được tạo thành nhờ liên kết cho nhận giữa cặp electron tự do của nitơ trong phân tử NH3 với các obitan trống của kim loại.

+ TN2:

Nhỏ vài giọt dd AgNO3 vào dd NaCl

.

Nhỏ từ từ dd NH3 cho đến khi kết tủa tan hoàn toàn.

NH3 trong phòng thí nghiệm được điều chế như thế nào? Cho thí dụ

[Cu(NH3)4](OH)2

- Phương trình ion:

Cu(OH)2 + 4NH3 

[Cu(NH3)4]2+ + 2OH Màu xanh thẫm

AgCl + 2NH3  [Ag(NH3)2] Cl AgCl + 2NH3  [Ag(NH3)2]+ + Cl-

=> Sự tạo thành các ion phức là do sự kết hợp các phân tử NH3 bằng các electron chưa sử dụng của nguyên tử nitơ với ion kim loại.

Ca(OH)2 + NH4Cl to

CaCl2 + NH3 + H2O Ví dụ 2: Sử dụng thí nghiệm để tổ chức hoạt động nghiên cứu tính chất của muối nitrat ( Bài 9 – SGK 11- CB, Bài 12 – SGK 11 –NC).

* Mục tiêu:

74

- Hiểu được tính chất vật lý, hóa học của muối nitrat.

- Rèn kỹ năng viết phương trình phản ứng oxihóa - khử và phản ứng trao đổi ion.

- Rèn kỹ năng quan sát, nhận xét và suy luận logic.

* Thí nghiệm: (1) Tính tan của KNO3 và NH4NO3 trong nước.

(2) NaNO3 rắn to (3) Cu(NO3)2 rắn to

(4) Cu + NaNO3 thêm H2SO4 vào dung dịch.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS - GV nêu vấn đề: Muối nitrat là gì?

Cho ví dụ?

- Cho biết về đặc điểm về tính tan của muối nitrat?

- GV làm thí nghiệm: hoà tan các muối KNO3 và NH4NO3 vào nước.

A. B.

Hiện tượng? Phương trình phản ứng xảy ra?

- GV bổ sung:

Một số muối nitrat dễ bị chảy rữa, như NaNO3, NH4NO3 …

- Muối của axit nitric gọi là muối nitrat.

- Ví dụ: NaNO3, Cu(NO3)2 … - Dễ tan trong nước và chất điện ly mạnh .trong dung dịch, chúng phân ly hoàn toàn thành các ion.

- Ví dụ:

Ca(NO3)  Ca2+ + 2NO3

- Hiện tượng: Hai muối đều tan hoàn toàn trong nước.

Ptpư:

KNO3  K+ + NO3 NH4NO3  NH4 + NO3

75

- Nung nóng muối nitrat bị phân hủy như thế nào?

- GV làm thí nghiệm:

TN 1: NaNO3 rắn to

TN 2: Cu(NO3)2 rắn to

- Đặt lên trên miệng 2 ống nghiệm que đóm có than hồng.

(1)

- TN 1: tàn đóm bùng cháy Muối nitrat của các kim loại hoạt động (đứng trước Mg )to muối nitrit + O2

2KNO3  2KNO2 + O2 - TN 2: tàn đóm bùng cháy, khí màu nâu đỏ, chất rắn màu đen

Muối nitrat của các kim loại từ Mg

 Cu :to oxit cao nhất của kim loại + NO2 + O2

2Cu(NO3)2 to

 2CuO + 4NO2 + O2 Muối của những kim loại kém hoạt động (đứng sau Cu) to kim loại + NO2 + O2

2AgNO3  2Ag + 2NO2 + O2 . Khí NO không màu tạo thành bị oxi không khí oxi hóa ngay thành khí NO2

màu nâu đỏ.

76

(2)

Yêu cầu HS nêu hiện tượng, giải thích và nhận xét.

GV làm thí nghiệm:

Cu + NaNO3, sau đó thêm H2SO4 vào dung dịch, rồi đun nhẹ hỗn hợp.

Quan sát hiện tượng, giải thích và viết các pthh?

 GV kết luận

- Trong môi trường trung tính, muối nitrat không thể hiện tính oxi hóa.

- Trong môi trường axit, ion NO3 thể hiện tính oxi hóa giống như HNO3

- Vì vậy dùng Cu + H2SO4 để nhận biết muối nitrat.

Hiện tượng, giải thích: Phản ứng tạo dung dịch màu xanh, khí NO không màu thoát ra bị oxi của không khí oxi hóa thành khí NO2 màu nâu đỏ.

Ptpư:

3Cu + 8NaNO3 + 4H2SO4(l)  3Cu(NO3)2 + 2NO + 4Na2SO4

+ 4H2O.

3Cu + 8H+ + 2NO3 3Cu2+ + 2NO + 4H2O.

2NO + O2  2NO2 (nâu đỏ)

77

2.3.2.4. Sử dụng thí nghiệm tổ chức hoạt động dự đoán lí thuyết, kiểm nghiệm giả thuyết.

GV sử dụng thí nghiệm để tổ chức hoạt động dự đoán, kiểm nghiệm giả thuyết theo trình tự sau:

- GV nêu vấn đề, HS hiểu và nắm vững vấn đề cần nghiên cứu.

- Nêu ra giả thuyết khoa học, những dự đoán.

- Lập kế hoạch giải ứng với từng giả thuyết.

- Chuẩn bị hóa chất, dụng cụ, đề xuất cách tiến hành thí nghiệm.

- Quan sát thí nghiệm (GV biểu diễn) hoặc tiến hành thí nghiệm, mô tả hiện tượng

- Xác nhận giả thuyết, dự đoán đúng.

- Giải thích, kết luận về kiến thức mới và phương pháp nhận thức.

Như vậy, GV đã tổ chức cho HS tham gia các hoạt động của người nghiên cứu, qua đó mà hình thành kĩ năng nghiên cứu khoa học, năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề học tập.

Ví dụ 1: Sử dụng 2 thí nghiệm: HNO3 đặc tác dụng với Cu và HNO3 loãng tác dụng với Cu để tổ chức hoạt động tìm hiểu tính oxi hóa của axit HNO3 khi tác dụng với kim loại. (Bài 9 – SGK 11 – CB, Bài 12 – SGK 11 – NC).

* Mục tiêu:

- Tìm hiểu tính oxi hóa của HNO3.

- Rèn luyện kỹ năng quan sát, mô tả, so sánh, giải thích hiện tượng thí nghiệm.

- Viết phương trình phản ứng, xác định vai trò các chất trong phản ứng.

* Thí nghiệm: (1) HNO3 đặc tác dụng với Cu.

(2) HNO3 loãng tác dụng với Cu.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS - Nêu vấn đề: HNO3 loãng (1) và

HNO3 đặc (2) có oxi hóa được Cu không?

Nếu có thì phản ứng xảy ra như thế nào?

HS lắng nghe, nắm được vấn đề.

78

- GV yêu cầu HS dự đoán hiện tượng xảy ra.

Nêu hiện tượng xảy ra, dấu hiệu nhận biết đối với mỗi dự đoán.

GV tiến hành thí nghiệm: Lấy 2 ống nghiệm, một ống dựng dung dịch axit HNO3 rất loãng và một ống đựng dung dịch axit HNO3 đặc rồi bỏ vào mỗi ống một mảnh kim loại đồng.

Dự đoán: - Cả (1) và (2) đều không phản ứng.

- (1) không phản ứng, (2) có phản ứng theo hướng:

a. H N O5 3 đặc oxi hóa Cu0 thành Cu2 . b. H N O5 3 đặc bị khử thành N02, N O2 , N O4 2, N O12 , N H NO3 4 3.

- Cả (1) và (2) đều phản ứng theo hướng:

c. H N O5 3 đặc và H N O5 3 rất loãng oxi hóa Cu0 thành Cu2 .

d. H N O5 3 đặc và H N O5 3 rất loãng bị khử thành N02, N O2 , N O4 2, N O12 ,

3

4 3

N H NO .

e. HNO3 rất loãng bị khử thành H2. Hiện tượng :

Theo (a) và (c): Cu màu đỏ biến thành Cu(NO3)2 màu xanh lam.

Theo (b) và (d):

- Nếu là khí N2: không màu, không duy trì sự cháy (thử bằng que đóm) và sự sống.

- Nếu là khí NO: không màu, hóa nâu ngoài không khí.

- Nếu khí NO2 màu nâu đỏ.

- Nếu là khí N2O không màu, khí vui, khí gây cười.

79

GV yêu cầu HS quan sát hiện tượng, sản phẩm của phản ứng

GV kết luận về tính oxi hóa của HNO3 với một số kim loại.

- Nếu là NH4NO3: Không sinh ra khí, nhưng khi cho kiềm vào dung dịch, thấy có mùi khai.

Theo (e): khí H2 không màu, không mùi, khi đốt H2 cháy với ngọn lửa xanh mờ.

HS quan sát và nêu hiện tượng : Ở ống chứa HNO3 đặc thấy khí màu nâu đỏ bay ra đó là NO2, Cu tan dần, dung dịch chuyển từ không màu sang màu xanh lam.

Ở ống chứa dung dịch HNO3 rất loãng thấy thoát ra khí không màu, hóa nâu trong không khí. Đó là khí NO.

- Xác nhận dự đoán đúng: H N O5 3 đặc oxi hóa Cu0 thành Cu2 , giải phóng khí NO2.

Cu0 + 4H N O5 3(đặc) → Cu NO0 ( 3)2

+ 2N O4 2 + 2H2O

5

H N O 3 rất loãng oxi hóa Cu0 thành Cu2 , giải phóng khí NO.

3Cu0 + 8H N O5 3(loãng) → 3Cu NO0 ( 3)2 + 2N O2 + 4H2O

Kết luận: HNO3 oxi hóa được hầu hết các kim loại, kể cả kim loại có tính khử yếu như: Cu, Ag,…trừ Pt và Au.

80

Ví dụ 2: Sử dụng thí nghiệm C2H4 tác dụng với dung dịch brom để tổ chức hoạt động tìm hiểu tính chất hóa học đặc trưng của anken: dễ dàng tham gia phản ứng cộng. (Bài 29 – SGK 11 – CB, Bài 40 – SGK 11 – NC).

* Mục tiêu:

- Tìm hiểu tính chất đặc trưng của anken.

- Quan sát, mô tả, so sánh, giải thích hiện tượng thí nghiệm.

- Viết phương trình phản ứng.

* Thí nghiệm: C2H4 tác dụng với dung dịch brom.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS - Nêu vấn đề: C2H4 có tác dụng được

với dung dịch brom không? Nếu có thì phản ứng xảy ra như thế nào?

- GV yêu cầu HS dự đoán hiện tượng xảy ra. Nêu hiện tượng xảy ra, dấu hiệu nhận biết đối với mỗi dự đoán

GV tiến hành thí nghiệm cho C2H4 tác dụng với dung dịch Br2.

GV yêu cầu HS quan sát hiện tượng, sản phẩm của phản ứng.

GV yêu cầu HS xác nhận dự đoán, rút ra kết luận.

- HS lắng nghe, nắm được vấn đề.

- Dự đoán:

+ Không phản ứng.

+ Có phản ứng theo hướng:

C2H4 tác dụng với dung dịch Br2 tạo ra C2H4Br2.

Hiện tượng: Dung dịch Br2 màu nâu đỏ biến thành không màu.

HS quan sát và nêu hiện tượng: Màu nâu đỏ của dung dịch Br2 nhạt dần.

- Xác nhận dự đoán đúng: C2H4 tác dụng với dung dịch Br2 tạo ra C2H4Br2, màu nâu đỏ của dung dịch Br2 nhạt dần.

CH2 = CH2 + Br2(dd) →

81

GV mở rộng kiến thức: Ngoài phản ứng cộng, anken còn tham gia phản ứng nào không?

CH2Br – CH2Br Kết luận: tính chất hóa học đặc trưng của anken: dễ dàng tham gia phản ứng cộng tạo thành hợp chất no tương ứng.