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

HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP TÍCH CỰC CHO HỌC SINH LỚP 11 THPT

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

Thí nghiệm hĩa học cĩ ý nghĩa to lớn trong quá trình dạy học, song khơng phải tự thân nĩ cĩ tồn bộ ý nghĩa đĩ. Nĩi cách khác là khơng phải cứ sử dụng thí nghiệm là cĩ tác dụng dạy học - giáo dục mà cịn phụ thuộc rất nhiều vào việc người GV sử dụng nĩ như thế nào, vào cách nghiên cứu, chế biến tài liệu dạy học với việc sử dụng thí nghiệm mà họ sẽ tiến hành.

2.4.1.1. Sử dụng thí nghiệm nêu vấn đề

GV sử dụng thí nghiệm tạo tình huống cĩ vấn đề để tổ chức hoạt động học tập cho HS theo trình tự sau:

- GV nhắc lại kiến thức cĩ liên quan.

- Dự đốn hiện tượng thí nghiệm sẽ xảy ra theo lí thuyết (trên cơ sở kiến thức HS đã cĩ). - GV tiến hành thí nghiệm hoặc hướng dẫn HS tiến hành thí nghiệm.

- HS quan sát hiện tượng xảy ra khơng đúng như đa số HS dự đốn, gây ra mâu thuẫn nhận thức, xuất hiện vấn đề nghiên cứu.

- GV hoặc tổ chức cho HS phát biểu vấn đề cần nghiên cứu dưới dạng bài tốn nhận thức, kích thích HS tìm tịi giải quyết vấn đề.

- Tổ chức cho HS giải quyết vấn đề (GV hướng dẫn HS tham gia hoặc độc lập giải quyết vấn đề).

- Kết luận về kiến thức và con đường tìm kiếm, thu nhận kiến thức.

Khi giải quyết vấn đề cĩ thể tổ chức cho HS thảo luận nhĩm, dùng kĩ thuật dạy học thu thập những dự đốn, câu hỏi, cách giải quyết vấn đề.

Ví dụ 1: Sử dụng thí nghiệm để tổ chức hoạt động tìm hiểu khái niệm axit-bazơ theo Bron-stêt

(Bài 3-NC) Mục tiêu:

- Biết khái niệm axit, bazơ theo thuyết Bron-stêt.

- Vận dụng lý thuyết axit, bazơ của A-rê-ni-ut và Bron-stêt để phân biệt được axit, bazơ, lưỡng tính và trung tính.

- Biết viết phương trình điện li của các axit, bazơ.

Thí nghiệm: nhúng một mẫu quỳ tím vào dd NH4Cl, dd NH3 (hoặc nhỏ 1 giọt phenolphtalein vào dd NH3).

HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS

- GV cho HS nhắc lại định nghĩa về axit, bazơ theo thuyết A-rê-ni-ut. Cho ví dụ.

- GV đặt câu hỏi: Theo định nghĩa đĩ thì dd NH3 cĩ phải là 1 bazơ, ion NH4

+

cĩ phải là 1 axit khơng?

- Axit là chất khi tan trong nước phân li ra ion H⁺. Ví dụ: HNO₃, HCl

Bazơ là chất khi tan trong nước phân li ra ion OH^-. Ví dụ: NaOH, Ba(OH)₂

- Theo thuyết A-rê-ni-ut thì NH3 khơng thể là một bazơ vì khơng cĩ nhĩm OH trong phân tử nên khi tan trong nước khơng thể phân li ra

- Làm xuất hiện mâu thuẫn bằng cách tiến hành thí

nghiệm: nhúng một mẫu quỳ tím vào dd NH4Cl, dd NH3 (hoặc nhỏ 1 giọt phenolphtalein vào dd NH3). HS quan sát, nhận xét.

- GV phát biểu vấn đề: Qua thí nghiệm đã chứng minh NH₄⁺ là 1 axit, NH₃ là 1 bazơ. Như vậy phải giải thích như thế nào? Và định nghĩa như trên cĩ áp dụng cho trường hợp này được khơng? Thuyết A-rê- ni-ut khơng giải thích được, điều này chỉ được giải thích theo thuyết Bron-stêt.

- GV hướng dẫn HS lần lượt giải quyết vấn đề: dd NH₃ cĩ mơi trường bazơ → dd phải cĩ ion OH^-, vậy ion OH^- do đâu mà cĩ?

- Tương tự như vậy đối với ion NH₄⁺.

GV bổ sung NH₃/NH₄⁺ là cặp axit/bazơ liên hợp. - Vậy theo Bron-stêt, thế nào là axit, bazơ? - Theo thuyết Bron-stêt, vai trị của nước là gì?

- GV cho HS vận dụng: Theo thuyết Bron-stêt, các chất và ion sau là axit, bazơ hay lưỡng tính: CH₃CHOOH, HCO₃^-, CO₃^2- ?

- GV lưu ý: Axit và bazơ cĩ thể là phân tử hoặc ion. - Vậy thuyết Bron-stêt cĩ những ưu điểm gì so với thuyết A-rê-ni-ut? OH^-. Tương tự, NH4 + khơng thể là 1 axit. - Nhận xét: Dd NH4Cl làm quỳ tím hĩa đỏ → NH4⁺ là 1 axit.

Dd NH3 làm quỳ tím hĩa xanh → NH3 là 1 bazơ.

- HS nghiên cứu SGK: theo thuyết Bron-stêt, khi tan trong nước phân tử NH3 tác dụng với phân tử nước sinh ra ion OH^-.

NH3 + H2O NH4⁺ + OH^- Bazơ axit axit bazơ

NH4⁺ + H2O H3O⁺+ NH3 Axit bazơ axit bazơ

- Axit là những chất nhường proton (H⁺). Bazơ là

những chất nhận proton (H⁺).

- Nước vừa cĩ khả năng cho proton vừa cĩ khả năng nhận proton H⁺. Nước là chất lưỡng tính.

Ưu điểm: Thuyết Bron-stêt tổng quát hơn, nĩ

áp dụng cho bất kỳ dung mơi nào kể cả khơng cĩ dung mơi.

Ví dụ 2: Sử dụng thí nghiệm để tổ chức hoạt động hình thành khái niệm “Phản ứng thủy phân

của muối” (Bài 6-NC) Mục tiêu:

- Hiểu được khái niệm phản ứng thuỷ phân của muối .

- Rèn luyện kĩ năng quan sát, mơ tả, giải thích hiện tượng thí nghiệm. - Viết phản ứng thủy phân của muối, xác định mơi trường của dd muối.

Thí nghiệm: nhúng một mẫu quỳ tím vào dd muối NaCl, Na₂CO₃ (hoặc nhỏ 1 giọt phenolphtalein vào dd Na2CO3).

HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS

- GV cho HS nhắc lại định nghĩa về muối.

Cho biết NaCl, Na₂CO₃ thuộc loại muối nào?

- GV đặt câu hỏi: Theo các em, khi hịa tan 2 muối trên vào nước thì dd thu được cĩ mơi trường gì?

- Làm xuất hiện mâu thuẫn bằng cách tiến hành thí

nghiệm: nhúng một mẫu quỳ tím vào dd NaCl, dd

Na2CO3. HS quan sát, nhận xét.

- GV phát biểu vấn đề: Tại sao dd NaCl cĩ mơi trường trung tính, cịn dd Na₂CO₃ lại cĩ mơi trường bazơ? Phải giải thích điều này như thế nào?

- GV hướng dẫn HS giải quyết vấn đề: dd Na2CO3 cĩ mơi trường bazơ → phải chăng trong dd đã xảy ra phản ứng hĩa học làm mơi trường dd xuất hiện ion OH^-, làm pH dd thay đổi. Phản ứng hĩa học đĩ gọi là gì?

- GV kết luận lần nữa về phản ứng thủy phân, đồng thời đặt ra vấn đề tiếp để HS suy nghĩ.

- Muối là hợp chất khi tan trong nước phân li ra cation kim loại ( hoặc NH4⁺) và anion gốc axit.

NaCl, Na₂CO₃ thuộc loại muối trung hịa. - HS dự đốn: mơi trường trung tính.

- Nhận xét:

Dd NaCl làm khơng làm đổi màu quỳ tím → mơi trường trung tính.

Dd Na₂CO₃ làm quỳ tím hĩa xanh → mơi trường bazơ.

- HS nghiên cứu SGK: một số muối khi tan trong nước làm pH biến đổi, do muối đã tham gia phản ứng trao đổi ion với nước

Vậy những muối nào tham gia phản ứng thủy phân? Mơi trường dd sẽ thay đổi như thế nào? Chúng ta sẽ nghiên cứu từng trường hợp cụ thể.

làm cho [H⁺] trong nước biến đổi. Phản ứng trao đổi ion giữa muối và nước là phản ứng thủy phân của muối.

Ví dụ 3: Sử dụng thí nghiệm để tổ chức hoạt động nghiên cứu “Phản ứng thủy phân của muối tạo

bởi axit mạnh-bazơ yếu” (bài 6-NC) Mục tiêu:

- Hiểu được các truờng hợp xảy ra phản ứng thuỷ phân của muối . - Rèn luyện kĩ năng quan sát, mơ tả, giải thích hiện tượng thí nghiệm. - Viết phản ứng thủy phân của muối, xác định mơi trường của dd muối. Thí nghiệm : xác định mơi trường của dd muối AlCl₃, NH₄Cl bằng quỳ tím.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS

-GV làm thí nghiệm: hịa tan muối AlCl₃ vào nước, thử mơi trường dd bằng quì tím.

-GV nêu vấn đề: Dd cĩ mơi trường gì ? Tại sao dd AlCl3 cĩ mơi trường axit ?

- GV hướng dẫn HS giải quyết vấn đề

+ Hãy xét thành phần của muối được tạo nên từ axit, bazơ mạnh hay yếu ?

+ Khi hịa tan AlCl₃ vào nước, trong dd sẽ cĩ các ion nào ?

+ Trong dd cĩ quá trình tương tác nào xảy ra để dd xuất hiện H⁺? Ion nào sẽ phản ứng với nước ? Phản ứng xảy ra như thế nào ?

- Kết luận: Qua thí nghiệm, em rút ra kết luận gì về khả năng bị thủy phân và mơi trường của dd muối trung hịa tạo bởi axit mạnh và bazơ yếu ?

- Vận dụng: Em hãy dự đốn mơi trường và pH của dd

- Muối AlCl₃ được tạo nên bởi cation gốc bazơ yếu và anion gốc axit mạnh.

- Dung dịch AlCl₃ cĩ mơi trường axit là do: AlCl3  Al³⁺ + 3Cl^-

- Ion Al³⁺ bị thuỷ phân:

Al³⁺ + HOH Al(OH)²⁺ + H⁺

→ Các ion H⁺ được giải phĩng nên mơi trường cĩ pH > 7.

-Kết luận: Muối trung hồ tạo bởi gốc bazơ yếu và gốc axit mạnh khi tan trong

nước thì gốc bazơ yếu bị thuỷ phân, mơi trường của dd cĩ tính axit (pH < 7).

CH3COONa? Giải thích. - HS làm việc theo nhĩm, trả lời câu hỏi vận dụng kiến thức.

Ví dụ 4: Sử dụng thí nghiệm để tổ chức hoạt động tìm hiểu “Phản ứng nhiệt phân muối amoni”

(Bài 11-NC) Mục tiêu:

- HS hiểu các muối amoni dễ bị nhiệt phân, tạo thành những sản phẩm khác nhau. - Rèn luyện kĩ năng quan sát, mơ tả, giải thích hiện tượng thí nghiệm. - Viết phản ứng nhiệt phân của muối amoni.

Thí nghiệm: nhiệt phân các muối: NH4Cl, NH4NO2.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS

- Trước tiên GV xây dựng kiến thức cho HS từ thí nghiệm trong SGK.

- GV làm thí nghiệm: nhiệt phân muối NH4Cl, (NH₄)₂CO₃.

- GV yêu cầu HS nhận xét, nêu hiện tượng, viết ptpư.

+ Tại sao NH₄Cl ở dưới đáy ống nghiệm sau khi đun lại thấy xuất hiện ở miệng ống nghiệm?

+ Nhận biết khí sinh ra bằng cách nào?

+ NH4HCO3 thường gọi là bột nở. Giải thích tại sao bánh bao thường cĩ mùi khai và cĩ những lỗ nhỏ?

- Yêu cầu HS rút ra kết luận.

- GV nêu vấn đề: nhiệt phân muối NH4NO3, NH4NO2 sinh ra sản phẩm gì?

- HS quan sát thí nghiệm.

- HS nêu hiện tượng:

+ Tinh thể NH₄Cl biến mất ở đáy ống nghiệm và xuất hiện ở miệng ống nghiệm do

NH₄Cl_{(r )}

0

t

 NH_3(k) + HCl_(k) . HCl + NH₃ NH₄Cl

+ Nhận biết khí NH3 sinh ra cĩ mùi khai.

+ Muối (NH4)2CO3 phân hủy giải phĩng khí NH₃ và CO₂. (NH4)2CO3 0 t  NH3 +NH4HCO3 NH4HCO3 0 t NH3 +CO2 + H2O

- HS rút ra kết luận: nhiệt phân muối amoni tạo ra axit và amoniac.(nhận xét này chưa hồn chỉnh)

- HS dự đốn sinh ra NH3 và HNO3, HNO2. - HS nhận xét: khi nhiệt phân muối NH₄NO₃ thì

- GV làm xuất hiện mâu thuẫn bằng cách tiến hành thí nghiệm nhiệt phân muối NH4NO2. HS quan sát, nêu hiện tượng.

- GV nêu vấn đề: Vì sao cũng nhiệt phân muối amoni nhưng sản phẩm lại khơng phù hợp với kết luận rút ra ở trên? Những muối amoni này khác với những muối trên như thế nào?

-GV hướng dẫn HS giải quyết vấn đề + Vì sao khơng cĩ khí mùi khai bay ra?

+ Muối NH4NO2 khác với các muối trên như thế nào?

+ Viết phương trình nhiệt phân NH4NO3, NH₄NO₂.

- GV giới thiệu thêm về khí N2O (khí vui, khí cười), lưu ý cẩn thận khi nhiệt phân muối NH4NO3 (dễ nổ).

- Kết luận: Qua thí nghiệm, em rút ra kết luận gì về khả năng bị nhiệt phân của muối amoni?

- Vận dụng: viết phương trình nhiệt phân các muối amoni: (NH₄)₂S, (NH₄)₃PO₄, (NH₄)₂SO₄.

khơng sinh ra khí cĩ mùi khai.

- HS giải quyết vấn đề:

+ Khơng cĩ khí NH3 bay ra vì axit sinh ra sẽ oxi hĩa ngay NH3 vốn cĩ tính khử.

+ Muối NH₄NO₂ cĩ chứa gốc axit cĩ tính oxi hĩa mạnh. NH₄NO₂ 0 t  N₂ + 2H₂O. NH₄NO₃ 0 t  N₂O + 2H₂O . - Kết luận:

+ Muối amoni chứa gốc axít khơng cĩ tính

oxi hĩa

0

t

 axit + NH₃.

+ Muối amoni chứa gốc axít cĩ tính oxi hĩa

0

t

 tuỳ thuộc vào axit tạo thành mà NH₃ cĩ thể bị oxi hố thành các sản phẩm khác nhau. - HS làm bài tập vận dụng.

2.4.1.2. Sử dụng thí nghiệm so sánh, đối chứng

Khi hình thành một khái niệm, một qui tắc, một qui luật, để giúp HS hiểu và tự nêu ra được những kết luận đầy đủ, chính xác về dấu hiệu bản chất của khái niệm, nội dung của qui tắc, qui luật, GV sử dụng thí nghiệm so sánh, đối chứng để tổ chức hoạt động học tập cho HS theo trình tự sau:

- GV nêu mục đích thí nghiệm. - Tiến hành thí nghiệm.

- HS quan sát, so sánh để tìm ra những điểm giống và khác nhau hoặc tìm ra yếu tố thay đổi, giữ nguyên trong thí nghiệm đối chứng

- Giải thích, kết luận về kiến thức thu nhận được. - Vận dụng kiến thức.

Ví dụ 1: Sử dụng thí nghiệm để tổ chức hoạt động tìm hiểu khái niệm chất điện li, sự điện li (Bài

1-NC, bài 1-CB). Mục tiêu:

- Biết được các khái niệm về chất điện li, chất khơng điện li, sự điện li. - Rèn luyện kĩ năng quan sát, mơ tả, so sánh, giải thích hiện tượng thí nghiệm. - Viết phương trình điện li.

Thí nghiệm: xác định khả năng dẫn điện của một số chất: NaCl rắn, dd NaCl, dd HCl, nước cất, dd NaOH, dd saccarozơ.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS

-GV làm thí nghiệm thử tính dẫn điện một số chất.

- Tiến hành: dùng dụng cụ thử tính dẫn điện nhúng lần lượt vào 6 chất đựng

trong 6 cốc: NaCl rắn, khan, dd NaCl, dd NaOH, dd HCl, dd saccarozơ, nước cất.

(1) (2) (3) (4) (5) (6)

- GV yêu cầu HS nhận xét hiện tượng, so sánh những điểm giống và khác nhau ở từng nhĩm. Nhĩm 1: (1) NaCl rắn, khan, (2) dd NaCl.

Nhĩm 2: (2) ddNaCl, (3) dd NaOH, (4) dd HCl. Nhĩm 3: (5) dd saccarozơ, (6) nước cất. - HS nắm mục đích thí nghiệm. - HS quan sát thí nghiệm. - Nhận xét: + Nhĩm 1: Hai cốc đựng cùng 1 chất nhưng ở trạng thái khác nhau. Cốc (1) đèn sáng, cốc 2 đèn khơng sáng → NaCl rắn khan khơng dẫn điện, dd NaCl dẫn điện.

+ Nhĩm 2: 3 chất đều ở trạng thái dd, đều làm bĩng đèn sáng → dd NaCl, dd NaOH, dd HCl dẫn điện.

Ví dụ 2: Sử dụng thí nghiệm để tổ chức hoạt động tìm hiểu khái niệm độ điện li (Bài 2-NC).

Mục tiêu:

- Biết được các khái niệm về độ điện li, chất điện li mạnh, yếu.

- Rèn luyện kĩ năng quan sát, mơ tả, so sánh, giải thích hiện tượng thí nghiệm. - GV yêu cầu HS rút ra kết luận từ hiện tượng

quan sát được.

- GV đặt vấn đề: Tại sao các dd axit, bazơ, muối dẫn điện?

- GV gợi ý HS giải quyết vấn đề: + Hãy cho biết khái niệm dịng điện.

+ Các dung dịch axit, bazơ, muối dẫn điện được chứng tỏ điều gì? Vậy trong dung dịch của chúng cĩ các tiểu phân mang điện nào?

+ GV hướng dẫn HS viết phương trình điện li.

- GV hướng dẫn HS hình thành khái niệm: Người ta gọi quá trình phân li của các chất trên trong dung dịch thành ion là sự điện li. Vậy sự điện li là gì? Thế nào là chất điện li? Những chất nào thuộc loại chất điện li?

- Vận dụng: Chất nào sau đây là chất điện li? Hãy viết phương trình điện li của các chất đĩ: HNO₃, Ba(OH)₂, Na₂SO₄, KMnO₄, C₂H₅OH, Na₂O.

làm bĩng đèn sáng → dd saccarozơ, nước cất khơng dẫn điện.

- Kết luận:

+ Dd axit, bazơ, muối dẫn điện.

+ NaCl rắn, khan, nước cất, đường saccarozơ khơng dẫn điện.

- HS trả lời câu hỏi:

+ Dịng điện là dịng chuyển dời cĩ hướng của các hạt mang điện tích.

+ Các dd axit, bazơ, muối dẫn điện chứng tỏ trong

dd của chúng cĩ các hạt mang điện, đĩ là các ion do

các chất hịa tan vào nước điện li. VD: HCl → H⁺ + Cl^-

NaOH → Na⁺ + OH^- NaCl → Na⁺ + Cl^- - HS nêu các khái niệm

+ Quá trình phân li các chất trong nước ra ion gọi

là sự điện li.

+ Những chất tan trong nước phân li ra ion gọi là