8. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
2.1.1.3.Phương pháp dạy học
- Rèn luyện thao tác diễn dịch
Trong SGK hóa học lớp 10 nâng cao, chương “Nhóm Halogen” là nhóm nguyên tố đầu tiên được nghiên cứu sau khi HS đã được học các chương về lí thuyết chủ đạo như nguyên tử; bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học, định luật tuần hoàn; liên kết hoá học và phản ứng hoá học. Vì vậy cần dùng phép suy diễn hay diễn dịch (đi từ cái chung đến cái riêng) để dự đoán tính chất xuất phát từ định luật tuần hoàn và vị trí của nguyên tố trong bảng tuần hoàn theo sơ đồ: Vị trí → cấu tạo nguyên tử → tính chất → ứng dụng → điều chế.
- Rèn luyện thao tác loại suy
Trong nhóm halogen thì nguyên tố clo có nhiều ứng dụng trong đời sống và sản xuất hóa học nên được chọn làm đại diện cho cả nhóm để nghiên cứu kỹ. Sau đó dùng phép loại suy để xem xét
các nguyên tố còn lại là flo, brom, iot. Cần chú ý là kết luận đi tới được bằng phép loại suy bao giờ cũng gần đúng, có tính chất giả thiết, phải kiểm chứng bằng thực nghiệm hay thực tiễn.
Ví dụ: Khi nghiên cứu bài clo ta có thể dựa vào sự giống nhau về một số tính chất đã được học kỹ ở bài clo để suy ra tính chất tương tự sẽ có ở F, Br, I, nhưng cuối chương GV phải tổng kết lại để kết luận về tính chất đặc trưng của các nguyên tố halogen.
Trong dạy học hóa học, phép loại suy có tác dụng rất lớn vì thời gian học tập hạn chế, chúng ta chỉ có thể nghiên cứu kỹ một số chất mà chương trình đã lựa chọn, nhưng nhờ đó ta có thể dẫn HS đi tới những kết luận xác thực về tính chất của những chất không có điều kiện nghiên cứu.
- Sử dụng thí nghiệm để minh họa và kiểm chứng
Các thí nghiệm biểu diễn của GV trong chương này chủ yếu được tiến hành theo phương pháp minh họa, kiểm chứng để khẳng định những dự đoán về tính chất dựa trên cấu tạo của đơn chất hoặc hợp chất của halogen là đúng đắn.
Ví dụ: Xét phản ứng của clo với natri:
+ Clo là phi kim có độ âm điện lớn nên là chất oxi hoá mạnh. + Natri là kim loại kiềm có tính khử mạnh .
Phản ứng giữa clo và natri phải xảy ra mãnh liệt và toả nhiều nhiệt.
- Tìm ra tính quy luật trong sự biến đổi tính chất của dãy đơn chất và hợp chất
Việc dạy học nhóm halogen quan trọng nhất là chỉ ra tính quy luật trong sự biến đổi tính chất
của các dãy đơn chất và hợp chất của chúng, giải thích sự biến đổi đó dựa vào độ âm điện, năng lượng ion hóa và cấu tạo nguyên tử.
Đơn chất halogen
Nguyên tử của các nguyên tố halogen đã có 7 electron ở lớp ngoài cùng, chỉ còn thiếu 1 electron là đạt được cấu hình electron bền vững của khí hiếm. Vì vậy 2 nguyên tử góp chung một đôi electron để tạo ra phân tử có một liên kết đơn. Liên kết đơn không bền nên phân tử dễ bị phân cắt liên kết tạo ra nguyên tử có khả năng hút electron mạnh, do đó là chất oxi hóa mạnh.
Các đơn chất halogen có tính oxi hóa mạnh nhưng yếu hơn nguyên tử halogen tương ứng vì cần phải tốn một năng lượng để bẽ gãy liên kết X – X.
Khi đi từ Flo đến Iot, bán kính nguyên tử tăng dần, lực hút của hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng giảm dần nên tính oxi hóa giảm dần.
F2 Cl2 Br2 I2 Tính oxi hóa giảm
Ví dụ 1: Khả năng phản ứng với nước của các halogen giảm, F2 oxi hóa được nước, các halogen khác không oxi hóa được nước.
2F2 + 2H2O → 4HF + O2
Ví dụ 2: Khả năng phản ứng với H2 của các halogen giảm, F2 oxi hóa H2 ngay trong bóng tối, ở nhiệt độ thấy và gây nổ. Cl2 oxi hóa mạnh H2 và gây nổ khi có chiếu sáng hoặc đun nóng. Br2 chỉ oxi hóa H2 khi đun nóng nhưng không gây nổ còn iot chỉ oxi hóa H2 khi đun nóng mạnh và phản ứng xảy ra thuận nghịch.
H2 + F2 → 2HF H2 + Cl2 as 2HCl H2 + Br2 to 2HBr
H2 + I2 ‡ ˆ ˆˆˆ ˆ ˆ†to 2HI
Ở đây GV có thể cho HS tự giải thích được quy luật biến đổi tính oxi hóa của các đơn chất halogen dựa vào cấu tạo nguyên tử, độ âm điện, bán kính nguyên tử mà các em đã được học ở các chương trước.
Hợp chất halogen
Hiđro halogenua và axit halogenhiđric (HX)
HF HCl HBr HI
Tính axit tăng Tính khử tăng
(1) Giải thích tính axit tăng: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
HS khó có thể giải thích chính xác quy luật biến đổi tính axit của HX do đó GV cần hướng dẫn, lưu ý các em rằng mặc dù độ phân cực của liên kết HX giảm dần từ HF → HI nhưng yếu tố quan trọng hơn là kích thước của anion. Kích thước các anion tăng dần theo thứ tự sau: F- → Cl- → Br- → I-
Mật độ điện tích âm ở anion I- bé nhất nên lực hút giảm dần theo thứ tự: HF > HCl > HBr > HI
Nên trong dung dịch HI phân ly mạnh nhất, sau đó đến HBr, HCl, HF.
Ngoài ra axit HF là axit yếu, trong khi các axit còn lại trong dãy trên đều là các axit mạnh là do HF có liên kết hiđro giữa các phân tử.
(2) Giải thích tính khử tăng từ HF → HI
HS có thể giải thích được quy luật biến đổi tính khử từ HF đến HI là do bán kính của các anion tăng dần nên khả năng nhường electron tăng dần.
Chứng minh tính khử tăng dần từ HF → HI: dung dịch HBr không màu để lâu chuyển màu vàng có ánh nâu do bị oxi không khí oxi hóa, nhưng HCl không có phản ứng này. Chứng tỏ tính khử của HBr mạnh hơn HCl.
4HBr + O2 → 2Br2 + 2H2O Axit có oxi của clo
HClO HClO2 HClO3 HClO4
Tính bền và tính axit tăng Tính oxi hóa giảm
Đây là phần kiến thức nâng cao mà ban cơ bản không có.
(1) Giải thích tính bền và tính axit tăng:
Bảng 2.1. Độ dài liên kết Cl – O trong các ion
Ion - ClO - 2 ClO - 3 ClO - 4 ClO dCl – O (Ao) 1,70 1,64 1,57 1,45
Khi đi từ HClO đến HClO4, số liên kết xung quanh nguyên tử clo tăng, độ dài liên kết Cl – O giảm nên độ bền phân tử tăng. Số oxi hóa của nguyên tử trung tâm Cl tăng từ +1 đến +7, đồng thời số nguyên tử oxi không ở nhóm OH tăng dần làm cho mật độ electron chuyển dịch về phía nguyên tử oxi, kéo theo sự phân cực của liên kết O – H, dẫn đến tính axit tăng dần.
(2) Giải thích tính oxi hóa giảm dần:
Khi đi từ HClO đến HClO4, độ bền phân tử tăng nên tính oxi hóa giảm. - Rèn luyện thao tác so sánh khi ôn tập
Trong bài luyện tập chương 5 GV cần so sánh để thấy sự giống nhau và khác nhau giữa các halogen về cấu hình electron của nguyên tử, độ âm điện, tính chất vật lý và hóa học của các đơn chất và hợp chất quan trọng của chúng. So sánh có tác dụng khắc sâu, hệ thống hoá kiến thức và nêu bật sự biến đổi có quy luật tính chất vật lý và hóa học của các halogen.
- Lồng ghép giáo dục môi trường vào nội dung bài học
Trong chương này có rất nhiều nội dung giáo dục môi trường như bài Clo (tính độc của clo, các biện pháp xử lý ô nhiễm khí clo), Axit clohiđric và muối clorua (axit clohiđric dễ bay hơi, KCl làm phân bón, BaCl2 làm thuốc trừ sâu), bài Một số hợp chất chứa oxi của clo (KClO3 dùng sản xuất diêm; nước Javen, clorua vôi dùng tẩy trắng vải, giấy, tẩy uế), … do đó GV có thể khéo léo lồng ghép vào bài dạy những lợi ích cũng như tác hại của các chất để nâng cao ý thức bảo vệ môi trường cho các em.
Tóm lại, chương Halogen thuộc phần phi kim, được xây dựng trên nguyên tắc đồng tâm. HS đã được nghiên cứu ở THCS, lên THPT được nghiên cứu sâu hơn, cụ thể hơn và có thể nói dưới một góc độ khác; nếu như ở THCS phần tính chất hóa học có thể sử dụng thí nghiệm nghiên cứu để rút ra kết luận về tính chất hóa học của các phi kim thì lên THPT đi theo tiến trình ngược lại từ vị trí suy ra cấu hình electron, từ cấu hình suy ra CTCT, CTPT của phân tử halogen và cũng từ cấu hình
suy ra tính chất vật lí, tính chất hóa học của các halogen và sử dụng thí nghiệm để kiểm chứng tính chất hóa học.
Chương halogen không khó dạy, được học ngay sau phần lí thuyết chủ đạo vì vậy GV nên khai thác tích cực lý thuyết chủ đạo, khắc sâu lý thuyết chủ đạo để HS không những nắm chắc kiến thức mà còn hiểu bài thật cặn kẽ. Chương này cũng có một lợi thế là có thể làm được nhiều thí nghiệm, làm cho HS hứng thú học tập hơn khi các em được tự tay làm thí nghiệm.