PHẦN HÓA PHI KIM LỚP 10 – NÂNG CAO
2.3.1. Xây dựng tình huống có vấn đề và hƣớng GQVĐ khi dạy học chƣơng halogen
chƣơng halogen
Với nguyên tắc trên những nội dung kiến thức trong chƣơng Halogen có thể sử dụng để hình thành và phát triển ở HS năng lực phát hiện vấn đề và GQVĐ trong việc tổ chức hoạt động học tập chủ động, độc lập cho HS gồm: Mối quan hệ giữa điện tích hạt nhân, cấu hình electron, bán kính nguyên tử
với giá trị độ âm điện, năng lƣợng liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử của các nguyên tố bằng các bài tập nhận thức nhƣ sau:
Tình huống 1: Vì sao các halogen có tính oxi hoá mạnh và độ âm điện giảm dần từ F đến I?
Khi giải quyết vấn đề cần hƣớng HS:
- Xem xét cấu tạo nguyên tử của các nguyên tố halogen (Cấu hình electron, bán kính nguyên tử, khả năng thu electron).
- Quy luật biến đổi tính chất của các nguyên tố trong nhóm.
Tình huống 2: Vì sao năng lượng liên kết của phân tử Cl2 lớn hơn nhiều so với năng lượng liên kết của các nguyên tố khác trong nhóm?
Để GQVĐ cần hƣớng dẫn HS suy nghĩ:
- Nếu dựa vào cấu tạo nguyên tử thì giá trị năng lƣợng liên kết sẽ theo quy luật nào? (F2 và Cl2 phân tử nào bền hơn?).
- Ngoài liên kết cộng hoá trị thì phân tử Cl2 còn có khả năng tạo dạng liên kết nào nữa? (Tạo liên kết cho nhận do còn obitan d trống).
- Vì sao năng lƣợng liên kết Br2 và I2 không cao hơn Cl2 trong khi chúng cũng có những obitan trống? (Đặc điểm của liên kết cho nhận biến đổi nhƣ thế nào khi bán kính nguyên tử tăng?).
Từ đây HS thu nhận đƣợc nội dung kiến thức mới sau khi GQVĐ: - Năng lƣợng liên kết trong phân tử Clo tăng là do có thêm liên kết cho nhận giữa 2 nguyên tử Cl.
- Khả năng tạo liên kết cho nhận Br2, I2 giảm nhanh do độ bền liên kết cho nhận phụ thuộc vào khoảng cách. Nguyên tử Br, I có bán kính nguyên tử lớn hơn nguyên tử Cl rất nhiều.
Tình huống 3: Các halogen có tính oxi hoá mạnh. Vậy chúng có tính khử không?
- Các trạng thái oxi hoá có thể có của các halogen cho ta biết điều gì? - Độ âm điện của các halogen có phải đều là lớn nhất so với các nguyên tố khác không?
- Khả năng tạo hợp chất của các hợp chất của các halogen với các nguyên tố khác có độ âm điện lớn hơn?
Nội dung kiến thức mới tiếp thu đƣợc: Trừ F2, các halogen khác còn có tính khử. Các halogen tạo ra các hợp chất với oxi trong đó halogen có số oxi hoá dƣơng. (Ví dụ:
Cl2 + H2O HCl + HClO )
0 -1 +1
Tình huống 4: Tính chất của clo khô và clo ẩm có giống nhau không? Vì sao clo ẩm và dung dịch nước clo có tính tẩy màu?
GV làm 3 thí nghiệm:
Thí nghiệm 1: Cho giấy màu vào ống nghiệm chứa dung dịch nƣớc Clo. Thí nghiệm 2: Cho giấy màu vào ống nghiệm chứa clo khô.
Thí nghiệm 3: Cho giấy màu ẩm vào ống nghiệm chứa clo khô. Học sinh quan sát, so sánh sự biến đổi màu của tấm giấy màu.
Hiện tƣợng HS quan sát đƣợc là: ống nghiệm chứa dung dịch nƣớc clo và ống nghiệm có giấy màu ẩm thì giấy màu đều bị nhạt màu nhanh.
Để GQVĐ cần hƣớng HS tƣ duy:
- Clo phản ứng với nƣớc tạo ra chất gì? (HCl và HClO).
- Chất nào trong chất tạo thành có khả năng làm mất màu tờ giấy màu? (HCl+1O kém bền và có tính oxi hoá mạnh nên có tính tẩy màu).
Tình huống 5: Clo là khí độc, vậy vì sao lại được dùng để khử trùng trong nước máy (nước sạch) dùng trong sinh hoạt?
Để GQVĐ này cần hƣớng dẫn HS chú ý đến tính chất:
- Liều lƣợng Clo dùng trong nƣớc máy đƣợc cho phép. (Số lƣợng giáo viên cung cấp thêm hoặc yêu cầu học sinh tự sƣu tầm).
- Nồng độ loãng của HCl trong nƣớc đối với cơ thể con ngƣời. Từ đó phát triển vấn đề thực tế:
- Vì sao dùng nƣớc máy để pha chè thì không ngon? (Làm mất mùi chè). Cách khắc phục? (Lấy nƣớc để 2-3 giờ mới đun nƣớc để pha chè)
- Vì sao dùng nƣớc máy để tƣới cây cảnh thì dễ bị đốm trắng trên lá còn nếu lấy nƣớc ra xô để qua đêm mới tƣới thì không có hiện tƣợng này?
Tình huống 6: Từ thí nghiệm HS xác định đƣợc khí HCl tan mạnh trong nƣớc và tạo ra dung dịch axit, GV nêu vấn đề: Vì sao khí HCl lại hoà tan mạnh trong nước còn các khí khác như: H2, O2, N2 lại rất ít tan trong nước?
Để GQVĐ cần hƣớng dẫn HS phân tích:
- Dạng liên kết trong phân tử HCl và trong các phân tử H2, O2 , N2 có gì khác nhau?
- Dạng liên kết trong phân tử nƣớc có giống và khác liên kết trong các phân tử: HCl, H2, O2, N2 ?
Từ đó HS rút ra kiến thức mới:
- HCl dễ tan trong nƣớc vì liên kết trong HCl và H2O đều là liên kết cộng hoá trị phân cực.
- Các chất có liên kết cộng hoá trị phân cực có phân tử phân cực dễ tan trong các dung môi phân cực (H2O), các chất có liên kết không phân cực thì khó tan trong dung môi phân cực nhƣng dễ tan trong dung môi không phân cực.
Tình huống 7: Dung dịch HCl vừa có tính oxi hoá vừa có tính khử, đúng hay sai?
Khi GQVĐ này HS phải lựa chọn nội dung kết luận đúng hay sai và tìm dẫn chứng minh họa.
Cần hƣớng HS tƣ duy theo nội dung:
- Xác định số oxi hoá của các nguyên tử trong phân tử HCl.
- Nhận xét xu hƣớng tham gia phản ứng hoá học của HCl và khả năng tham gia phản ứng của chúng.
- Nêu các dẫn chứng minh họa: HCl có tính oxi hoá gây ra bởi ion H+ khi tác dụng với các kim loại hoạt động, giải phóng H2. HCl có tính khử (khi đặc) gây ra bởi ion Cl-
khi tác dụng với các chất oxi hoá nhƣ: KClO3, MnO2, KMnO4...
Tình huống 8: Khí clo là một khí độc, vậy cần xử lí thế nào khi bị ngộ độc Clo?
GV đƣa ra các phƣơng án lựa chọn sau: A. Cho ngửi rƣợu.
B. Nhỏ dung dịch nƣớc vôi trong vào trong mũi. C. Ngửi hỗn hợp rƣợu và NH3.
D. Nhỏ nƣớc vào trong mũi.
Để tìm ra phƣơng án đúng, HS cần GQVĐ sau:
- Để xử lí ngộ độc Clo cần chọn những chất có tính chất nào thì phù hợp? (Chất tác dụng đƣợc với Cl2 tạo ra sản phẩm không độc hoặc ít độc với cơ thể)
- Sản phẩm của phản ứng xảy ra khi giải độc Clo cần thoả mãn điều kiện nào?
- Trong các trƣờng hợp trên thì trƣờng hợp nào thoả mãn? (Đáp án: C)
Tình huống 9: Tại sao lọ đựng thuốc tẩy để lâu trong không khí lại mất tác dụng tẩy rửa?
- Trong không khí có khí CO2, H2O. - Thành phần thuốc tẩy, nƣớc giaven.
- Phản ứng của NaClO với CO2, H2O tạo ra HClO có tính oxi hoá mạnh.
- HCl dễ bị phân huỷ trong không khí ẩm, ánh sáng, nhiệt độ.
Tình huống 10:Vì sao dung dịch nước muối có tính sát trùng?
GV có thể xây dựng tình huống lựa chọn nhƣ sau nhằm hƣớng cho HS tìm ra phƣơng án trả lời:
A. Nƣớc muối rất độc.
B. Nƣớc muối có tính hút nƣớc trong tế bào vi khuẩn. C. Nƣớc muối có vị mặn.
D. Nƣớc muối làm đông tụ protein.
Phƣơng án lựa chọn đúng là phƣơng án B.
Tình huống 11:Hãy tìm một phản ứng cháy có giải phóng ra oxi?
Thƣờng thì các phản ứng cháy tiêu thụ oxi, và các quá trình phân huỷ giải phóng ra oxi thì không gây ra cháy. Do vậy khi GQVĐ này đòi hỏi mức độ tƣ duy cao ở HS.
Hƣớng dẫn HS GQVĐ dựa trên:
- Trong phi kim thì phi kim nào có tính oxi hoá mạnh hơn oxi? (F) - Khi cho phi kim đó vào trong hơi nƣớc thì có phản ứng xảy ra không? Sản phẩm phản ứng là gì?
Tình huống 12: Sau khi học xong bài Flo, GV có thể đƣa ra một câu hỏi chứa đựng tính mâu thuẫn: Em có nhận thấy điều gì mâu thuẫn giữa tính chất hoá học và thiết bị dùng để điều chế Flo trong công nghiệp?
HS nhận ra mâu thuẫn: F2 có tính oxi hoá mạnh tác dụng với tất cả các kim loại và hầu hết các phi kim nhƣng trong điều chế ngƣời ta lại dùng thùng
điện phân và điện cực làm bằng các kim loại nhƣ: Cu, Fe, Ni. Vì sao các thiết bị này không bị phá huỷ bởi F2 tạo ra?
GV hƣớng dẫn HS GQVĐ:
- Bề mặt thùng điện phân và các điện cực bằng Cu, Fe có tác dụng với F2 không? (tạo ra muối florua).
- Muối tạo ra có tính chất gì để đảm bảo thùng và điện cực không bị Flo phá huỷ? (ít tan trong dung dịch điện phân và bám chắc vào bề mặt kim loại).
- Những kim loại nào thì có tính chất này?
Tình huống 13: Tại sao không dùng bình thủy tinh đựng dung dịch HF?
GV hƣớng dẫn HS GQVĐ:
- Thành phần chính của thủy tinh là gì? (SiO2) - Dung dịch HF có phản ứng với SiO2 không?
Từ đó hƣớng HS phát triển vấn đề nhƣ sau: Làm thế nào có thể khắc thủy tinh?
Tình huống 14: Tại sao Iôt có hiện tượng thăng hoa mà người lại vẫn có thể xác định được chính xác nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi: t 0
s = 185,5 ; t0nc = 113,6?
Để GQVĐ cần hƣớng HS chú ý tới:
- Điều kiện ta tiến hành thí nghiệm về sự thăng hoa của I2.
- Muốn đo nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thì có thể tiến hành ở điều kiện đó đƣợc không?
- Ở điều kiện nào thì có thể đo đƣợc các giá trị trên?
Tình huống 15: Tại sao trong phòng thí nghiệm không có sẵn các dung dịch HBr và HI mà khi muốn sử dụng người ta phải điều chế?
Cần hƣớng HS chú ý đến:
- Trong không khí có chất nào có thể tác dụng đƣợc với HI, HBr?
Tình huống 16:Tác dụng sát trùng của cồn Iot là do đâu?
Để GQVĐ này HS cần nhớ kiến thức:
- Cồn có thể hoà tan đƣợc iot và cũng có tính sát trùng. - Iot có tính oxi hoá mạnh nên có tác dụng trùng khử.
Tình huống 17: Dung dịch axit vô cơ nào không đựng được bằng bình thuỷ tinh mà phải chứa trong bình bằng thép?
GV hƣớng dẫn HS GQVĐ:
- Bình bằng thép có thể chứa đƣợc những axit nào? Vì sao?
(HNO3 đặc nguội, H2SO4 đặc nguội có tính thụ động, HF tạo muối khó tan, bám trên bề mặt).
- Trong các axit trên axit nào phá huỷ thuỷ tinh? (HF) Sản phẩm tạo ra là gì?
Tình huống 18: Tại sao khi điện phân dung dịch NaCl để điều chế Cl2 lại phải có màng ngăn?
Để GQVĐ, HS cần vận dụng kiến thức sau:
- Sản phẩm của quá trình điện phân dung dịch NaCl gồm những chất nào?
- Các chất tạo ra có tác dụng đƣợc với nhau không? Sản phẩm của phản ứng là gì?
- Màng ngăn có tác dụng gì?
Tình huống 19: (Vận dụng giải nhanh các bài toán hóa học) Cho 20g hỗn hợp Mg và Fe tác dụng hết với dung dịch HCl thu được 1g khí H2. Tính khối lượng muối tạo ra trong dung dịch.
Phát hiện vấn đề: Từ công thức HCl ta thấy có 1mol nguyên tử H thoát ra thì cũng phải có 1mol nguyên tử Cl (gốc axit) tạo muối.
GQVĐ: Muốn tìm khối lƣợng muối thì lấy khối lƣợng kim loại cộng với khối lƣợng gốc axit:
mmuối = mkim loại + mgốc axit = 20 + 35,5.1 = 55,5(g)