HỌC SINH
Trong toán học, khi nói đến trình độ toán có nghĩa là khả năng giải bài tập toán. Hóa học không hoàn toàn nhƣ vậy, vì hóa học là một khoa học thực nghiệm. Nhƣng nói chung, trình độ hóa học cũng đƣợc thể hiện phần lớn do khả năng giải bài tập. Do đó rèn luyện năng lực giải bài tập hóa học có ý nghĩa rất lớn đối với việc nâng cao chất lƣợng học tập hóa học.
Xuất phát từ đặc điểm: Năng lực đƣợc hình thành và phát triển thông qua quá trình hoạt động; Sự hình thành và phát triển năng lực phụ thuộc vào vốn tri thức và kỹ năng thâu nhận những tri thức đó, nên bồi dƣỡng năng lực giải bài tập hóa cho học sinh không thể coi nhẹ việc cung cấp cho các em những kiến thức chính xác, sâu, rộng về hóa học và những môn khoa học khác có liên quan; cũng nhƣ rèn cho các em những kỹ năng cần thiết về hóa học. Tạo điều kiện để các em tiếp xúc làm quen và giải một hệ thống bài tập hóa thuộc đủ các loại, các dạng khác nhau.
Tất cả nhằm bồi dƣỡng, phát triển những yếu tố tƣ duy, nhân cách... tạo nên năng lực giải bài tập của học sinh.
I. Rèn tư duy chính xác, khái quát cao
Khoa học là chính xác. Tính chính xác trong hóa học còn có ý nghĩa và yêu cầu cao hơn. Bởi vì hóa học là khoa học nghiên cứu về các chất và những biến đổi của nó, là khoa học định lƣợng (từ sự thay đổi về lƣợng, dẫn đến sự thay đổi về chất), đồng thời là khoa học thực nghiệm nên sự thiếu chính xác của kiến thức khi vận dụng rất nguy hiểm, đôi khi có thể gây thiệt hại đến tính mạng (trong làm thí nghiệm). Vì thế việc rèn thói quen tìm hiểu chính xác các khái niệm, các kiến thức cho học sinh là một nội dung rất quan trọng
trong bồi dƣỡng năng lực giải bài tập hóa học.
Tìm hiểu chính xác kiến thức có liên quan và khả năng phân tích sâu sắc vấn đề, so sánh tinh vi các kiến thức với nhau để đi đến sự khái quát đầy đủ, chính xác.
Bởi vậy, rèn thói quen tìm hiểu chính xác khái niệm, kiến thức thực chất là rèn khả năng phân tích sâu sắc, so sánh thật tinh vi để từ cụ thể đi đến sự khái quát cao. Điều này có thể thực hiện qua việc dạy học một khái niệm; qua việc ra các bài tâp hóa học cho học sinh...
Dạy cho học sinh biết cách học một khái niệm là phải đi sâu phân tích từng từ, từng câu của khái niệm để nêu bật đƣợc bản chất của nó, so sánh nó với các khái niệm khác và phải tự lấy ví dụ minh họa cho những điều mình tiếp thu đƣợc từ khái niệm ấy.
Thí dụ dạy học sinh cách học khái niệm phản ứng oxi hóa - khử bằng cách nêu nhiệmvụ: Hãy biểu diễn định nghĩa phản ứng ôxi hóa - khử bằng một sơ đồ và hãy lấy ví dụ giải thích sơ đồ đó. (Bài tập 20).
Để hoàn thành nhiệm vụ này, học sinh phải phân tích kỹ từng câu, từ trong định nghĩa để làm nổi bật đƣợc mấy đặc điểm:
Chất nhƣờng điện tử (chất khử) → Chất thu điện tử (chất ôxi hóa) (gồm nguyên tử, ion) (gồm nguyên tử, ion) và lập đƣợc sơ đồ (2) Nguyên tử ion ne (1) ne ne (3) ne Nguyên tử ion (4)
Mũi tên chỉ chiều điện tử chuyển dịch điện tử. Ví dụ giải thích sơ đồ (1) ne Nguyên tử Nguyên tử 2.e 2Na + S = Na2S 2e H2 + Cl2 = 2 HCl
(2) ne Nguyên tử Ion 2e Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 ↑ 2e Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+ Bao gồm các phản ứng thay thế 3) ne Ion 10.e 16HCl + 2KMnO4 = 2 MnCl2 + 5 Cl2 + 8H2O + 2 KCl 3.2e to 2KClO3 2 KCl + 3 O2 xt 2.2e to 2HgO 2 Hg + O2 xt
Các phản ứng hợp chất có tạo ra đơn chất là thuộc loại này.
4) -ne Ion Nguyên tử 2.e 2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3 4.e 4Fe(OH)2 + O2 + 2 H2O = 4 Fe(OH)3
Với cách học nhƣ thế này: tƣ duy của học sinh luôn luôn đƣợc thay đổi. Một số thao tác tƣ duy nhƣ: phân tích, so sánh, tổng hợp, khái quát hóa đƣợc vận dụng nhuần nhuyễn.
Sau khi tự nêu đƣợc sơ đồ định nghĩa, tự lấy đƣợc đầy đủ các ví dụ minh họa cho từng trƣờng hợp, khu biệt đƣợc những phạm vi ứng dụng của từng trƣờng hợp... thì kiến thức sách đã có thể coi là của bản thân học sinh, và đó là kiến thức chính xác, có giá trị khái quát cao.
Cũng với ý nghĩa nhƣ trên, không nên ra bài tập mà kiến thức ở dạng cô lập vì khi đó kiến thức không bị chi phối lấn át bởi những yếu tố khác, do đó không phản ánh đúng độ chính xác trong kiến thức của các em. Cần đặt đối tƣợng xen kẽ với nhiều đối tƣợng khác.
Đặt cặp CuO + H2O sau hai cặp chất có phản ứng là: Na2 O + H2O = 2NaOH
CaO + H2O = Ca(OH)2
làm cho học sinh bị lừa, lãng quên mất CuO không tan trong nƣớc, và cũng viết: CuO + H2O = Cu(OH)2
Có thể kiểm tra mức độ nắm chính xác kiến thức bằng Bài tập 21: Viết phƣơng trình các phản ứng có thể có:
1) Fe + d.d CuSO4
2) Mg + Pb(NO3)2 (dung dịch) 3) Pb + FeCl2 (dung dịch) 4) Na + d.d. AlCl3
Phân tích: Vì Pb đứng sau sắt trong dãy điện thế nên phản ứng (3) không có. Fe + d.d. CuSO4 = FeSO4 + Cu
Mg + d.d. Pb(NO3)2 = Mg(NO3)2 + Pb
Na đứng trƣớc Al, nhƣng nó hoạt động rất mạnh, nên tác dụng ngay với H2O tạo ra NaOH. Tùy theo lƣợng Na mà sản phẩm có thể là Al(OH)3 hoặc NaAlO3. Vì các quá trình diễn ra nhƣ sau:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
AlCl3 + 3NaOH = 3NaCl + Al(OH)3↓ Al(OH)3 + NaOH dƣ = NaAlO2 + 2H2O
Nếu không nắm chính xác kiến thức về dãy điện thế, về nhôm thì học sinh sẽ tƣơng tự các phƣơng trình trên mà viết phƣơng trình 4 sai.
3Na + d.d AlCl3 = 3NaCl + Al.
Phần C ta đã thấy học sinh hiện nay rất yếu về khả năng giải các bài toán khái quát, với dữ kiện bằng chữ, mà một trong những nguyên nhân là các em không đƣợc tập luyện bằng loại bài toán này. Vì thế cần phải bổ sung loại bài này vào hệ thống bài tập của các em. Ý nghĩa của loại bài tập này đã đƣợc nêu ở trang 27.
phức tạp trên cơ sở một kiến thức cơ bản.
Chẳng hạn, có thể xây dựng một số bài tập trên cơ sở phản ứng kim loại với axit: 2Me + 2nH+ = 2Men+ + n H2
- Đơn giản nhất: Cho khối lƣợng của kim loại tham gia phản ứng, hỏi lƣợng H2 hoặc lƣợng muối.
Bài tập 23: Cho tác dụng hoàn toàn a(g) Fe với dung dịch axit HCl. Tính lƣợng muối tạo thành.
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 56(g) 56 + 71(g)
a(g) m = 127
56 .a (g)
- Cho ở dạng kim loại tổng quát với nguyên tử lƣợng, hóa trị đều bằng chữ cả. Thí dụ: Bài tập 8 (trang 29).
- Xây dựng thành bài toán dạng vô định.
Bài tập 23:
Cho 3 gam một kim loại tác dụng với dung dịch axit HCl, thoát ra 0,25 g khí H2. Xác định kim loại.
Phân tích
Kí hiệu kim loại là Me, hóa trị n. Phƣơng trình phản ứng: 2Me + 2nHCl = 2MeCln + nH2 2.A(g) 2.n(g) 3 (g) 025 Có tỉ lệ thức: 2 3 A = 2 0.25 n
Vì n là hóa trị của kim loại nên chỉ nhận các giá trị n = 1m 2, 3... Ứng với mỗi giá trị của n ta sẽ tính đƣợc giá trị tƣơng ứng của A
n 1 2 3
A 12 24 36
Đối chiếu với nguyên tử lƣợng của các nguyên tố trong hệ thống tuần hoàn ta thấy kim loại đó là Mg.
Dạng bài toán xác định công thức hợp chất hữu cơ cũng có thể ra tổng quát
Bài tập 24
Đốt cháy hoàn toàn a(g) một chất hữu cơ thuộc dãy đồng đẳng rƣợu êtylic, thu đƣợc b(gam) CO2 và c(g) nƣớc. Xác định công thức phân tử của hợp chất.
Phân tích: - Hợp chất thuộc dãy đồng đẳng rƣợu êtylic nên phân tử chứa 1 nguyên tử ôxi. Nếu gọi số nguyên tử cácbon và hyđrô trong hợp chất là x và y thì ta có công thức phân tử của nó là CxHyO.-
Lƣợng cácbon có trong a(g) hợp chất là: mC = 12b
44 = 3b 11
- Lƣợng hyđrô trong a(g) hợp chất là: mH = 2 18 c = c 9 - Lƣợng ôxy : mO = a - 3b 11 - c 9 - 99a - 27b - 11c 99
Trong 1 phân tử gam hợp chất có 12 (g) C; 16 (g) ôxi và y (g) hyđrô. Do đó ta lập đƣợc tỉ lệ: Rút ra: 12x . 99a-27b - 11c 99 = 16. 3b 11
Biến đổi, cuối cùng ta đƣợc: x = 36b
99a - 27b - 11c Tƣơng tự: y = 16c 9 . 99 99a - 27b - 11c = 176c 99a - 27b - 11c Vậy công thức phân tử của hợp chất là CxHyO
với x = 36b
99a - 27b - 11c y = 176c
99a - 27b - 11c Bỏ qua = 2x + 2
Rèn tƣ duy chính xác và khái quát của học sinh còn có thể thực hiện có hiệu quả bằng cách cho các em giải những bài tập có sử dụng hình vẽ.
Thí dụ: Nhƣ bài tập 17 trang 43.
Khi giải đòi hỏi phải phân tích kỹ đặc tính của từng chất (cụ thể), sau đó khái quát chung: những chất có thể là A; những chất có thể là B (khái quát). Tiếp đến là vận dụng điều vừa khái quát để tìm những chất cụ thể. Trong toàn bộ quá trình tƣ duy theo hƣớng:
Cụ thể → Khái quát → cụ thể Học sinh phải nắm vững kiến thức, nhớ kiến thức thật chính xác.
Cần tăng cƣờng cho học sinh làm những bài tập khái quát đòi hỏi sự phân tích thật tỉ mỉ, sâu và tinh vi mới giải đƣợc. Làm một bài nhƣ vậy có tác dụng nhiều mặt hơn, đặc biệt là rèn thói quen tốt hơn.
Bài tập 25.
Có một đơn chất A rắn, có ánh bạc, khi cho tác dụng với dung dịch axit hay kiềm đều thoát ra cùng một lƣợng khí B không màu không mùi, đồng thời trong dung dịch tạo ra các chất C và D. Khi tác dụng lên chất C một lƣợng kiềm tƣơng đƣơng thì có tạo ra kết tủa trắng, tan đƣợc trong kiềm dƣ tạo ra chất D. Hãy xác định các chất A, B, C, D.
Phân tích
- Với những biểu hiện của tính chất lý học → A là kim loại
- Kim loại A {
Al H2
Nhƣ vậy C là muối nhôm, D là aluminat + vừa đủ Al(OH)3↓trắng + OH dƣ
Các thao tác tƣ duy so sánh, phân tích tổng hợp đƣợc phát triển mạnh khi đã đƣợc giải nhiều bài tập loại này.
Bài tậph 26
Cho axit B tác dụng lên chất A làm thoát ra chất khí C không màu, có mùi khó chịu. Chất khí này làm mất màu đỏ của phenoltalein trong dung dịch nào đó, trong khí đó tạo ra chất A. Nếu chất khí C cho tác dụng với chất khí D không màu, không mùi có trong không khí ở điều kiện xác định thì sẽ thu đƣợc một chất mà khi hòa tan nó vào nƣớc sẽ tạo ra axit B. Xác định A, B là chất gì? Viết phƣơng trình phản ứng.
Phân tích:
Cũng nhƣ bài 25, đây là một loại bài tập xác định một chất dựa vào những tính chất đặc trƣng của nó. Nhƣng những chất cần xác định lại đƣợc biến đổi qua một loạt quá trình, lại bị đặt trong mối tác động qua lại với nhiều đối tƣợng khác nhau. Do vậy một nguyên tắc đảm bảo giải có kết quả bài này là phải phân tích thật sâu nhƣng phải phát hiện tinh những dấu hiệu điển hình của từng chất. Liên hệ thƣờng xuyên với vốn kiến thức của mình để kết luận chính xác.
+ Có thể cụ thể hóa từng chất A, C và khái quát toàn bộ đầu bài bằng sơ đồ
- Kim loại H2
A - Muối của axit ôxi yếu + B C oxit axit
- Muối của axit hydric hydrua của á kim
+ OH-
+ vì C có mùi, tác dụng đƣợc với kiềm tạo ra muối A nên C không thể là hyđrô, chỉ có thể là khí hoặc hyđrua của á kim.
Nhƣng N2 H2O
C + axit B
O2 H2O
N2 không phản ứng với oxit axit cũng nhƣ hyđrua nên C chỉ tác dụng với O2, sản phẩm sinh ra phải là một ôxit axit.
+ Nếu C là ôxit axit thì chỉ có SO2 mới thỏa mãn đầu bài. Nếu C là hyđratxit thì chỉ có H2S mới cháy tạo ra oxit axit (SO2). Nhƣng khi đó axit B là H2SO4 và A là sunphua. H2SO3
không đẩy đƣợc H2S khỏi muối, vậy C phải là SO2. Từ đó suy ra A là sunphít, B là H2SO4. Các quá trình phản ứng đã diễn ra:
H2SO4 + NaSO3 = Na2SO4 + SO2 + H2O SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O
2SO2 + O2 →to, xt 2SO3 SO3 + H2O = H2SO4
Chỉ một bài tập, nhƣng phải đụng chạm đến rất nhiều kiến thức khác nhau và đòi hỏi phải có kỹ năng phân tích sâu sắc, so sánh tỉ mỉ, kết hợp với trừu tƣợng hóa những dấu hiệu không bản chất để khái quát đủ, chính xác những đặc điểm căn bản để nhận ra từng chất.
Ở sách phổ thông còn thiếu những bài tập loại này, do đó học sinh chƣa đƣợc làm quen nhiều. Cần bổ sung thiếu sót này.
Đồng thời những bài tập trắc nghiệm, điều chế cũng có tác dụng rèn luyện tƣ duy chính xác và năng lực khái quát rất nhiều.
Tóm lại: Thƣờng xuyên phải vận dụng kiến thức trong mối quan hệ với nhiều kiến thức khác; Học một khái niệm, một kiến thức luôn so sánh với các kiến thức khác để nắm một cách hệ thống là những phƣơng pháp học tập phải tăng cƣờng dạy cho học sinh để hình thành thói quen.
- Tăng cƣờng ra những bài tập có nội dung khái quát. Những bài tập đòi hỏi suy nghĩ sâu sắc, phân tích kỹ (bài toán dữ kiện bằng chữ, bài tập hình vẽ, trắc nghiệm, tìm phƣơng pháp điều chế một chất...) cũng là một trong những phƣơng pháp rèn luyện thói quen nắm chính xác kiến thức cho học sinh đồng thời phát triển tƣ duy khái quát.
II. Rèn tư duy linh hoạt và sáng tạo
Kết quả điều tra ở phần trên đủ cho phép ta kết luận sơ bộ rằng đại đa số học sinh phổ thông hiện nay rất kém linh hoạt trong tƣ duy; tƣ duy theo một khuôn mẫu máy móc, khả năng suy luận rất yếu.
Thiếu sót này do nhiều nguyên nhân nhƣng một trong những nguyên nhân đó là các em ít đƣợc tập luyện về khả năng này.
Tính linh hoạt và sáng tạo của tƣ duy có thể rèn luyện đƣợc thông qua giải các bài tập gồm nhiều loại:
- Bài tập điều chế. - Bài tập nhận biết
- Bài toán có nhiều lời giải - Bài toán dạng đặc biệt... Có thể nêu một số thí dụ:
Bài tập 27: (bài thi nghiệp vụ Hóa 4 tháng 4-1975)
Có 7 hợp chất sau đây của sắt: Fe2O3; FeO, Fe3O4, FeS2, FeS; FeSO4; FéO3. Hãy sắp xếp các hợp chất theo thứ tự từ hợp chất giàu sắt nhất đến hợp chất nghèo sắt nhất.
Nhận xét: Bài tập có thể giải theo phƣơng pháp quen thuộc: Tính cụ thể lƣợng sắt ở từng hợp chất sau đó so sánh và xếp theo yêu cầu của bài.
- Nhƣng do có đặc điểm khá đặc biệt: nguyên tử lƣợng của S = 2 nguyên tử lƣợng của ôxy. Các hợp chất trên thành phần lại chỉ gồm có Fe, S, O nên có thể coi một nguyên tử S là 2 nguyên tử ôxy để tiện so sánh. Kết quả ta nhìn thấy ngay hàm lƣợng của Fe giảm dần từ trái sang phải theo trình tự sau: FeO, Fe3O4, Fe2O3, FeS, FeS2, FeSO3, FeSO4.
Bài tập 28
Nêu các phƣơng pháp điều chế H2 từ kim loại.
Phân tích: Điều chế H2 là thực hiện quá trình khử H+ → H2. Kim loại luôn đóng vai trò chất khử nên ta chỉ còn đi
xác định xem H+ có thể lấy đƣợc từ đâu? Và kim loại khử nó là những kim loại nào?