(67) và Mục VI. Điều chế (69)
-GV hướng dẫn HS tự đọc thêm Tiết 24 Hợp chất của cacbon
Tiết 25 Silic và hợp chất của silic Tiết 26,27
Luyện tập: Tính chất của
cacbon, silic và các hợp chất của chúng
2.2. Thiết kế hệ thống bài tập theo hướng tiếp cận PISA trong dạy học Hóa học phần phi kim 11
2.2.1. Mục tiêu và nguyên tắc thiết kế bài tập tiếp cận PISA
2.2.1.1.Mục tiêu [3]
Mục tiêu tổng quát của chương trình PISA nhằm kiểm tra xem khi đến độ tuổi kết thúc giai đoạn giáo dục bắt buộc, học sinh đã được chuẩn bị để đáp ứng các thách thức của cuộc sống sau này ở mức độ nào.
PISA tập trung vào đánh giá 3 mảng năng lực chính: Năng lực toán học phổ thông; Năng lực đọc hiểu phổ thông (Reading literacy); Năng lực khoa học phổ thông (Science literacy) - Đó là những kiến thức và kỹ năng tối cần thiết cho một học sinh bước vào cuộc sống trưởng thành. Và đó cũng là những kỹ năng và kiến thức nền tảng không thể thiếu cho quá trình học tập suốt đời của mỗi người.
2.2.1.2. Nguyên tắc thiết kế bài tập hóa học tiếp cận PISA
Bài tập hóa học tiếp cận PISA cần đáp ứng các nguyên tắc sau:
(1) Ngữ cảnh: Xác định được các bối cảnh, tình huống trong cuộc sống có liên quan đến khoa học và công nghệ.
(2) Kiến thức: Hiểu được thế giới tự nhiên, bao gồm cả công nghệ, trên nền tảng của kiến thức khoa học, bao hàm cả kiến thức về thế giới tự nhiên và kiến thức về bản thân các ngành khoa học.
(3) Thái độ: Ứng đáp trước các vấn đề trong khoa học với một thái độ thích thú, ủng hộ nghiên cứu khoa học và động lực để hành động một cách có trách nhiệm đối với môi trường và các tài nguyên thiên nhiên.
(4) Năng lực: Các năng lực biểu đạt bao gồm xác định các câu hỏi khoa học, giải thích hiện tượng một cách khoa học và đưa ra các kết luận dựa trên những căn
cứ và lí lẽ mang tính thuyết phục. Những năng lực các bài tập hóa học tiếp cận PISA hướng đến bao gồm các năng lực chung và năng lực chuyên biệt của Hóa học.
(5) Đánh giá: Đáp án câu trả lời theo các mức đầy đủ, chưa đầy đủ và Mức không đạt.
2.2.2. Quy trình thiết kế hệ thống bài tập theo hướng tiếp cận PISA [18] [20]
2.2.2.1. Lựa chọn đơn vị kiến thức
Với những định hướng đổi mới trong kiểm tra đánh giá môn Hóa học ở trường THPT và phát huy những điểm tích cực của PISA, khi xây dựng hệ thống bài tập Hóa học lớp 11 phần phi kim hướng tiếp cận PISA, cần lựa chọn những đơn vị kiến thức không chỉ có ý nghĩa về mặt hóa học mà còn gắn liền với thực tiễn, với đời sống của cá nhân và cộng đồng (như: mưa axit, phân bón hóa học, công nghệ silicat, ô nhiễm môi trường...), phát huy được năng lực khoa học, năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề... của học sinh nhưng không quá khó, quá trừu tượng, làm mất đi bản chất hóa học. [22]
2.2.2.2. Xác định mục tiêu giáo dục của đơn vị kiến thức
Đơn vị kiến thức lựa chọn khi thiết kế bài tập theo hướng tiếp cận PISA cần thực hiện được mục tiêu giáo dục (về kiến thức, kĩ năng, thái độ - tình cảm) của môn Hóa học nói riêng và mục tiêu giáo dục ở trường THPT nói chung.
2.2.2.3. Thiết kế hệ thống bài tập theo mục tiêu
Từ các bài tập Hóa học và các bài tập của PISA đã có, cũng như các ý tưởng, nội dung kiến thức Hóa học, thiết kế hệ thống bài tập Hóa học theo các hướng như:
• Xây dựng các bài tập tương tự các bài tập đã có
Khi một bài tập có nhiều tác dụng đối với học sinh, ta có thể dựa vào bài tập đó để tạo ra những bài tập khác tương tự theo các cách như:
- Giữ nguyên hiện tượng và chất tham gia phản ứng, chỉ thay đổi lượng chất. - Giữ nguyên hiện tượng và thay đổi chất tham gia phản ứng.
- Thay đổi các hiện tượng phản ứng và chất phản ứng, chỉ giữ lại những dạng phương trình hóa học cơ bản.
- Từ một bài toán ban đầu, ta có thể đảo cách hỏi giá trị của các đại lượng đã cho như: khối lượng, số mol, thể tích, nồng độ...
- Thay các số liệu bằng chữ để tính tổng tổng quát. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Chọn những chi tiết hay ở các bài tập để phối hợp lại thành bài mới. • Xây dựng bài tập hoàn toàn mới
- Dựa vào tính chất hóa học và các quy luật tương tác giữa các chất để đặt ra bài tập mới.
- Lấy những ý tưởng, nội dung, những tình huống thực tiễn hay và quan trọng ở nhiều bài, thay đổi nội dung, cách hỏi, số liệu... để phối hợp lại thành bài mới.
2.2.2.4. Kiểm tra thử
Thử nghiệm áp dụng bài tập Hóa học đã thiết kế trên đối tượng học sinh thực nghiệm để kiểm tra hệ thống bài tập đã thiết kế về tính chính xác, khoa học, thực tế của kiến thức Hóa học, Toán học cũng như độ khó, độ phân biệt,... cũng như tính khả thi, khả năng áp dụng của bài tập.
2.2.2.5. Chỉnh sửa
Thay đổi, chỉnh sửa nội dung, số liệu, tình huống... trong bài tập sau khi đã cho kiểm tra thử sao cho hệ thống bài tập có tính chính xác, khoa học về mặt kiến thức, kĩ năng, có giá trị về mặt thực tế và phù hợp với đối tượng học sinh, với mục tiêu kiểm tra - đánh giá, mục tiêu giáo dục của môn Hóa học ở trường THPT.
2.2.2.6. Hoàn thiện hệ thống bài tập
Sắp xếp, hoàn thiện hệ thống bài tập một cách khoa học.
2.3. Hệ thống bài tập phần phi kim 11 theo hướng tiếp cận PISA Chương 2: Nitơ - Photpho
Bài 1: Chu trình nitơ
Nitơ được sinh vật hấp thụ và đồng hoá rồi được chu chuyển qua các nhóm sinh vật tiêu thụ, cuối cùng bị sinh vật phân huỷ trả lại nitơ phân tử cho môi trường. Do tính chất phức tạp của chu trình nitơ bao gồm nhiều công đoạn: sự cố định đạm, sự amoni hoá, nitrit hoá, nitrat hoá và phản nitrat cho nên liên quan đến rất nhiều hợp chất của nitơ.
1/ Trong chu trình trên đã nhắc đến những chất hay ion nào của nitơ? Đáp án
•Mức đầy đủ: N2, NO2− , NO3−
, NH4+ .
•Mức Mức không đạt: Trả lời đúng 1 chất (ion), trả lời sai hoặc không trả lời.
2/ Nitơ (N2) chiếm 78% thể tích của không khí. Tuy nhiên, đa số thực vật không thể chuyển hóa nitơ tự do thành đạm được. Dựa vào cấu tạo phân tử của nitơ để giải thích.
Đáp án
•Mức đầy đủ
- Nitơ có liên kết 3 rất bền vững, do đó rất khó tạo thành các hợp chất của nitơ như đạm amon, đạm nitrat,…
- Chỉ có vi sinh vật ở nốt sần của cây họ đậu có thể cố định đạm từ nitơ không khí.
•Chưa đầy đủ: Trả lời được một trong hai ý trên. •Mức không đạt: không trả lời, hoặc trả lời sai.
3/ Nitơ thiên nhiên là hỗn hợp của 2 đồng vị 14N và 15N với tỉ lệ 272:1. Tính nguyên tử khối trung bình của nitơ.
Đáp án •Mức đầy đủ NTKTB (N) = 14,0037 273 1 15 272 14 ) (N = × + × ≈ NTKTB
•Mức chưa đầy đủ: CT tính đúng, kết quả sai.
•Mức Mức không đạt: Tính sai kết quả hoặc không trả lời. 4/ N2 không duy trì sự hô hấp. Vậy theo em N2 độc hay không? •Mức đầy đủ: trả lời N2 không độc.
Bài 2: Ứng dụng của nitơ trong công nghiệp và sản xuất
Nitơ phân tử sử dụng nhiều trong công nghệ bảo quản chống lại sự oxi hóa và là chất làm lạnh phổ biến.
Nitơ cũng được sử dụng trong sản xuất các linh kiện điện tử, sản xuất thép không gỉ, bơm vào lốp ô tô và máy bay, sử dụng trong các thiết bị làm lạnh, sử dụng làm nguồn làm mát để tăng tốc CPU, GPU hay các dạng phần cứng khác…
Máy tạo khí nitơ được sử dụng cho ngành công nghiệp thực phẩm như đóng gói sản phẩm, đóng chai, lưu trữ rượu, nước, sữa, dầu; cho ngành y tế và công nghệ hóa chất, công nghệ cắt laze, hàn đặc biệt là trong các ứng dụng mà có yếu tố cháy nổ, khí oxi sẽ được thay thế bằng nitơ. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1/ Dựa vào tính chất vật lí nào của nitơ để người ta sử dụng bơm vào các lốp máy bay?
Đáp án
• Mức đầy đủ: N2 là khí khô và không duy trì sự cháy. • Mức Mức không đạt: Trả lời sai hoặc không trả lời.
2/ Vì sao nitơ lỏng được dùng làm lạnh trong công nghiệp và trong phòng thí nghiệm?
Đáp án
• Mức đầy đủ
- N2 có nhiệt độ sôi thấp (-195,80C, nitơ chuyển sang trạng thái lỏng). - Giá thành rẻ.
• Mức Mức không đạt: trả lời sai hoặc không trả lời.
3/ Nitơ được sử dụng rất rộng rãi trong việc bảo quản sản phẩm khỏi quá trình oxy hóa, enzim hóa và phản ứng của các vi sinh vật. Hãy nêu một số tính chất vật lí vận dụng trong trường hợp này của nitơ.
Đáp án
• Mức đầy đủ
- N2 là chất khí không màu, không mùi, không hòa tan và không độc. - Nitơ là một khí “trơ” ở điều kiện thường.
• Mức chưa đầy đủ: trả lời được 1 trong 2 ý trên. • Mức Mức không đạt: trả lời sai hoặc không trả lời.
4/ Trong viện bảo tàng, người ta thường để tranh ảnh quý trong những ống chứa chất khí gì để tránh sự rỉ màu?
Đáp án
• Mức đầy đủ: ống chứa nitơ.
• Mức Mức không đạt: trả lời sai hoặc không trả lời.
Bài 3: Nitơ - kẻ thù của thợ lặn
“Khí nitơ không duy trì sự hô hấp nhưng trong thực tế cuộc sống nếu không có nitơ thì Trái đất không có sự sống. Nhưng đối với một số ngành thì nitơ quả là kẻ thù. Những người thợ lặn kinh nghiệm có thể ước lượng chiều sâu bằng cảm giác. Khi lặn sâu người ta có cảm giác bàng hoàng, cử động mất tự nhiên như say rượu vậy. Trạng thái đó được gọi là "say nitơ" ”.
1/ Tại sao người ta gọi là “say nitơ”? Đáp án
• Mức đầy đủ
Bởi thủ phạm chính là nitơ. Khi thợ lặn càng xuống sâu thì không khí họ thở càng bị nén mạnh. Độ tan của nitơ trong máu tăng lên gây trạng thái say nitơ.
• Mức không đạt
Trả lời sai hay không trả lời.
2/ Khi thợ lặn nhô lên mặt nước họ phải ngoi lên từ từ hay càng nhanh càng tốt? Giải thích.
Đáp án
• Mức đầy đủ
Khi thợ lặn nhô lên mặt nước họ phải ngoi lên từ từ để cho nitơ thoát dần ra ngoài nếu không những bong bóng do nitơ tạo thành sẽ làm tắc mao quản và chết.
• Mức chưa đầy đủ
Trả lời đúng, chưa giải thích. • Mức không đạt (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trả lời sai hay không trả lời.
Bài 4: Tổng hợp amoniac
“Trước đây trong thời kỳ Chiến tranh Thế giới thứ II, NH3 lỏng từng được thiết kế sử dụng làm thuốc phóng tên lửa.
Hiện nay NH3 được sử dụng nhiều nhất trong sản xuất phân bón và một số hoá chất cơ bản. Trong đó lượng sử dụng cho sản xuất phân bón (cả dạng rắn và lỏng) chiếm phần lớn, đến trên 80% sản lượng NH3 toàn thế giới và tương đương với khoảng 1% tổng công suất phát năng lượng của thế giới. Bên cạnh đó NH3 vẫn
được sử dụng trong công nghiệp đông lạnh (sản xuất nước đá, bảo quản thực phẩm,...), trong các phòng thí nghiệm, trong tổng hợp hữu cơ và hóa dược, y tế và cho các mục đích dân dụng khác. Ngoài ra trong công nghệ môi trường, NH3 còn được dùng để loại bỏ khí SO2 trong khí thải của các nhà máy có quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch (than, dầu) và sản phẩm amoni sunfat thu hồi của các quá trình này có thể được sử dụng làm phân bón. NH3 cũng được dùng theo công nghệ khử chọn lọc (selective catalytic reduction - SCR) với xúc tác chứa vanađi để loại chất ô nhiễm NOx trong khói động cơ.
Vì những lí do trên mà trong công nghiệp có những mối quan tâm nhất định đến quy trình tổng hợp NH3 sao cho đạt hiệu suất cao nhất và hạn chế chi phí một cách tối đa”.
Câu hỏi này có liên quan đến tính hiệu quả và kinh tế của phương pháp Haber tổng hợp amoniac, được biểu diễn bằng phương trình:
N2(k) + 3H2(k) € 2NH3(k); ∆H = - 92 kJ mol-1.
Nguyên lí Le Chatelier dự đoán rằng nồng độ cân bằng của amoniac sẽ lớn hơn ở áp suất cao và nhiệt độ thấp. Các thông số được sử dụng trong công nghiệp là 500oC và 200atm, cho khoảng 15% nguyên liệu chuyển hoá thành amoniac trong tại cân bằng.
1/ Giải thích tại sao người ta không sử dụng nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ nói trên?
Đáp án
• Mức đầy đủ
Vì ở nhiệt độ thấp hơn phản ứng xảy ra rất chậm hoặc không xảy ra do nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng.
• Mức không đạt
Giải thích sai hoặc không trả lời.
2/ Giải thích tại sao áp suất cao hơn áp suất nói trên không thường xuyên
được sử dụng? Đáp án
• Mức đầy đủ
Vì áp suất cao đòi hỏi thiết bị đắt tiền, cồng kềnh và phức tạp, ảnh hưởng đến lợi ích kinh tế.
• Mức không đạt
Giải thích sai hoặc không trả lời.
Giải thích ảnh hưởng của bột sắt tới:
(a) tốc độ tạo sản phẩm amoniac. (b) lượng amoniac trong hỗn hợp tại cân bằng. Đáp án
• Mức đầy đủ
Chất xúc tác chỉ có tác dụng làm cho cân bằng được thiết lập nhanh hơn mà không làm chuyển dịch cân bằng nên:
a) tốc độ tạo sản phẩm amoniac nhanh hơn.
b) không ảnh hưởng lượng amoniac trong hỗn hợp tại cân bằng. • Mức chưa đầy đủ
Trả lời đúng 1 ý. • Mức không đạt
Trả lời sai hoặc không trả lời.
4/ Hỗn hợp cân bằng được đi qua tháp làm lạnh. Giải thích tại sao phải làm như vậy. Hãy cho biết quá trình tiếp theo là gì? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đáp án
• Mức đầy đủ
- Hỗn hợp cân bằng được đi qua tháp làm lạnh để hóa lỏng khí NH3 và tách riêng ra.
- Quá trình tiếp theo, hỗn hợp khí N2, H2 chưa phản ứng được đưa lại tháp tổng hợp.
• Mức chưa đầy đủ
Giải thích đúng, chưa nêu được quá trình tiếp theo hoặc ngược lại. • Mức không đạt
Trả lời sai hoặc không trả lời.
5/ Phản ứng: N2 (k) + 3H2 (k) ¬ → 2NH3 (k); ∆H = -92 kJ/mol. Hai biện pháp đều làm cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận là
A. giảm nhiệt độ và giảm áp suất. B. tăng nhiệt độ và tăng áp suất.
C. giảm nhiệt độ và tăng áp suất. D. tăng nhiệt độ và giảm áp suất. Đáp án
• Mức đầy đủ: Chọn C.
• Mức không đạt: Chọn đáp án khác hoặc không trả lời.
6/ Hiđro tinh khiết để tổng hợp amoniac được sản xuất từ sự chuyển hóa có xúc tác một hỗn hợp gồm không khí, hơi nước và khí thiên nhiên (có thành phần chính là metan).
PƯ điều chế hiđro: CH4 + 2H2O → CO2 + 4H2 (1) PƯ khử oxi để thu nitơ trong không khí: CH4 + 2O2→ CO2 + 2H2O (2) PƯ tổng hợp amoniac: N2(k) + 3H2(k) € 2NH3(k) (3) Để sản xuất một tấn khí amoniac cần lấy 841,7 m3 không khí (chứa 21,03% O2; 78,02% N2; còn lại là các khí hiếm). Hỏi cần phải lấy bao nhiêu m3 khí metan để có đủ lượng nitơ và hiđro theo tỉ lệ 1:3 về thể tích dùng cho phản ứng tổng hợp amoniac.
Giả thiết PƯ (1) và (2) đều xảy ra hoàn toàn và các khí xét ở cùng điều kiện. Đáp án • Mức đầy đủ - Tính trong 841,7 m3 không khí có: 3 3 656,7 100 02 , 78 7 , 841 ; 01 , 177 100 03 , 21 7 , 841 2