Kết quả quan sỏt là những dữ kiện cú ý nghĩa để nghiờn cứu cỏc chất, phản ứng, hiện tượng húa học, dữ kiện quan sỏt càng đầy đủ, rừ ràng sẽ là cơ sở tốt cho hoạt động tư duy chớnh xỏc. Đối tượng quan sỏt trong húa học cú thể là cỏc chất, cụng thức, thớ nghiệm, hiện tượng tự nhiờn, phương trỡnh phản ứng, bài tập thực nghiệm hay một bài toỏn bất kỡ.
● Quan sỏt một chất.
Với mục đớch là mụ tả chất đú, nội dung là những đặc điểm của chất theo trỡnh tự mụ tả trạng thỏi, màu sắc, mựi vị, tớnh tan, nhiệt độ sụi, nhiệt dộ núng chảy …Chẳng hạn khi quan sỏt thấy rằng vẻ sỏng đặc biệt và một số kim loại cú màu đặc trưng như Cu màu đỏ, Au màu vàng, ….Tại sao ? Cơ sở để giải thớch điều này là gỡ ? Hoặc khi nhỡn một sợi dõy đồng bờn ngồi cú vẻ nú là vật vụ tri vụ giỏc nhưng thực ra bờn trong nú như nào ? Tại sao nú lại cú độ dẫn điện cao đến thế cao hơn cả cỏc kim loại kiềm ? Trong khi đú cỏc kim loại kiềm cú hoạt tớnh húa học rất mạnh. Vậy cỏi gỡ quyết định hoạt tớnh húa học và cỏi gỡ quyết định độ dẫn điện ? Nếu xem xột lý giải được học sinh mới nắm được "chiếc chỡa khúa" và học sinh cũn dễ dàng chấp nhận học thuộc một cỏch mỏy múc mỗi khi chưa lý giải được.
● Quan sỏt một cụng thức.
Chẳng hạn, khi nhỡn vào hai cụng thức C3H6 và C4H8 đều cú cụng thức chung là CnH2n nhưng cú phải là đồng đẳng của nhau hay khụng thỡ khụng thể khẳng định ngay được, mà phải dựa vào cấu tạo cụ thể của nú: Chỳng chỉ là đồng đẳng của nhau nếu chỳng cú cựng dạng mạch hở hay dạng mạch vũng ? Từ đú
càng chớnh xỏc húa khỏi niệm đồng đẳng. Hoặc khi nhỡn vào cụng thức cấu tạo của phenol phải tỏch ra được hai phần: phần giống rượu và giống benzen. Giống rượu, vỡ sao ? Do đú cú phản ứng nào ? Giống benzen, vỡ sao ? Do đú cú tớnh chất gỡ ? Vậy phản ứng của nhúm OH gồm những phản ứng nào ? Phản ứng của gốc phờnyl gồm những phản ứng nào ? Cú sự ảnh hưởng qua lại giữa nhúm OH và gốc phenyl khụng ? Nếu cú thỡ được minh họa bằng phản ứng nào ? …. Như vậy chỉ cần nhỡn và xem xột kỹ trờn cụng thức cấu tạo của cỏc chất, học sinh đĩ thấu suốt được gần như tồn bộ tớnh chất của một chất rồi. Chứ khụng phải ghi nhớ rập khuụn theo từng phản ứng của bài giảng.
● Quan sỏt một thớ nghiệm.
Mục đớch là xỏc định dấu hiệu phản ứng, biểu hiện ở sự thay đổi màu sắc, mựi vị của chất phản ứng, sự tạo thành kết tủa, bay hơi, tỏa nhiệt, hay thu nhiệt, …trỡnh tự quan sỏt là đặc điểm của phản ứng, điều kiện phản ứng và đặc điểm của sản phẩm tạo thành. Phải liờn hệ chặt chẽ giữa hiện tượng bờn ngồi và bản chất bờn trong của hiện tượng - sự biến đổi nội tại của cỏc chất.
Vớ dụ : Để cho học sinh hiểu được tớnh chất của ion NO−3, giỏo viờn cú thể cho học sinh quan sỏt hai thớ nghiệm sau:
Thớ nghiệm 1: Thả một mẩu Cu vào dung dịch NaNO3 thỡ khụng thấy cú hiện tượng gỡ xảy ra. Nhưng nếu ta thờm tiếp vào vài giọt dung dịch HCl thỡ Cu tan dần tạo thành dung dịch màu xanh lam và đồng thời cú sủi bọt khớ thoỏt ra húa nõu trong khụng khớ. Vỡ sao lại như vậy ? Phải chăng Cu tan được trong dung dịch HCl ? Rừ ràng là khụng vỡ Cu đứng sau H2. Vậy giải thớch hiện tượng trờn như nào ? Bản chất của phản ứng xảy ra là gỡ ? Vai trũ của ion NO−3 trong mụi trường axit như thế nào ? ….
Thớ nghiệm 2: Cho một mẩu Al vào dung dịch NaNO3 thỡ cũng khụng thấy cú hiện tượng gỡ xảy ra. Nhưng nếu thờm tiếp vào hỗn hợp này một ớt dung dịch NaOH thỡ thấy nhụm tan và dung dịch cú sủi bọt khớ mựi khai thoỏt ra. Tại sao khớ thoỏt ra lại cú mựi khai ? Cú phải NH3 khụng ? Điều này mõu thuẫn với những điều đĩ học trước đú nhụm tan trong dung dịch NaOH tạo ra khớ H2 khụng mựi ? Vai trũ của ion NO−3 trong phản ứng trờn là gỡ ? ….
Từ những hiện tượng quan sỏt được, giỏo viờn lần lượt dẫn dắt học sinh đi tỡm lời giải thớch và viết phương trỡnh phản ứng minh họa để thấy được vai trũ của ion NO3− trong cỏc phản ứng đú là gỡ ? Sau đú yờu cầu học sinh khỏi quỏt húa thành sơ đồ sau:
mụi trường axit(H+) Cú tớnh oxi hoỏ mạnh như HNO3.
mụi trường trung tớnh(H2O) Khụng cú tớnh o xi hoỏ. mụi trường bazơ(OH-) Bị Al, Zn khử đến NH3
● Quan sỏt hiện tượng tự nhiờn.
- Một tấm sắt trỏng kẽm (tụn) khi đĩ bị một vết xước thỡ tấm tụn sẽ bị phỏ hủy nhanh. Tại sao như vậy ? ở đõy diễn ra những quỏ trỡnh húa học nào ? Cơ sở của nú là gỡ ? ứng dụng điều này trong thực tiễn để bảo vệ vỏ tàu viễn dương người ta đĩ làm như thế nào ?
● Quan sỏt cỏc hiện tượng viết phương trỡnh phản ứng húa học.
Vớ dụ: Hỗn hợp A gồm Ag, Cu, Al. Thổi oxi dư qua A nung núng được chất rắn A1. Cho H2 dư qua A1 nung núng được chất rắn A2. Hồ tan A2 trong HNO3 giải phúng khớ khụng màu hoỏ thành đỏ nõu trong khụng khớ và dung dịch A3. Chia A3 thành 2 phần:
Phần 1 cho tỏc dụng với dung dịch NaOH dư được kết tủa A4. Phần 2 cho tỏc dụng với dung dịch NH3 dư được kết tủa A5.
Viết phương trỡnh phản ứng và cho biết A1, A2,A3, A4, A5 gồm những chất gỡ.
Những bài tập này đũi hỏi học sinh phải quan sỏt cỏc hiện tượng của phản ứng và nắm bắt đầy đủ tớch chất vật lý và hoỏ học mới viết được cỏc phương trỡnh của phản ứng từ đú mới xỏc định được cỏc sản phẩm tạo thành.
Khi thổi khi O2 dư qua A nung núng thỡ cú những phản ứng xảy ra là: 4 Al + 3O2 →t 2Al2O3
2 Cu + O2 →t 2CuO A1 gồm: Al2O3 , CuO, Ag
Cho dũng khớ H2 qua A1 nung núng cú phản ứng: CuO + H2 →t Cu + H2O
A2 gồm Al2O3 , Cu, Ag
A2 tỏc dụng với HNO3 tạo khớ khụng màu hoỏ nõu đỏ trong khụng khớ đú là khớ NO cỏc phản ứng: Al2O3 + 6HNO3 → 2 Al(NO3)3 + 3H2O
NO−3 3
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO ↑ + 4H2O 3Ag + 4 HNO3 → 3 AgNO3 + NO ↑ + 2H2O 2NO + O2 → 2NO2 ( nõu đỏ)
A3 gồm cỏc chất sau: Al(NO3)3, Cu(NO3)2 , AgNO3 cú thể cú HNO3 dư A3 tỏc dụng với dung dịch NaOH cú cỏc phản ứng sau:
Al(NO3)3 + 3NaOH → Al(OH)3 ↓ + 3NaNO3 Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2 H2O
Cu(NO3)2 + 2 NaOH → Cu(OH)2↓ + 2 NaNO3 2 AgNO3 + 2NaOH → Ag2O ↓ + H2O + 2 NaNO3 A4 gồm Cu(OH)2 , Ag2O
A3 tỏc dụng với dung dụch NH3 gồm cú cỏc phản ứng sau:
Al(NO3)3 + 3NH3 + H2O → Al(OH)3 ↓ + 3NH4NO3 Cu(NO3)2 + 2NH3 + H2O → Cu(OH)2↓ + 2NH4NO3 Cu(OH)2 + NH3 → Cu(NH3)4(OH)2 dd màu xanh lam AgNO3 + NH3 + H2O → AgOH ↓ + NaNO3
AgOH + NH3 → Ag(NH3)2OH A5 là Al(OH)3
• Quan sỏt sơ đồ chuổi để viết tỡm cỏc chất cú liờn quan và viết cỏc phản ứng.
Vi dụ1: Hồn thành sơ đồ và viết phương trỡnh phản ứng sau: Cho cỏc sơ đồ phản ứng :
Zn + HCl → Khớ A + ... KMnO4 + HCl → Khớ B + ... KMnO4 →t0 Khớ C + ...
Cỏc khớ sinh ra (A, B, C) cú khả năng phản ứng với nhau là : A. A và B, B và C.
B. A và B, A và C. C. A và C, B và C.
D. A và B, B và C, A và C
Học sinh phải xỏc định được cỏc khớ A, B, C từ đú dựa vào tớnh chất hoỏ học để xỏc biết được cỏc cặp khớ phải ứng với nhau.
ĐS: B
Vi du 2: Cho sơ đồ chuyển hoỏ sau:
NaCl → A1 → A2 → A3 → A4→ AgCl. Cỏc chất A1, A2, A3, A4 lần lượt là
A. HCl, Cl2, CaOCl2, CaCl2 B. Cl2, CaOCl2,CaCl2,NaCl. C. CaCl2, Cl2, NaClO, HCl D. Cả A và B.
ĐS: D
● Quan sỏt một bài tập thực nghiệm.
Vớ dụ 1: Cú 4 ống nghiệm đựng đầy 4 khớ riờng biệt sau : SO2, O2, O3, H2S. Úp cỏc ống nghiệm này vào chậu nước, sau một thời gian cú kết quả :
X Y Z W - - - -- - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - H2O H2O Xỏc định cỏc khớ X, Y, Z, W. X Y Z W A. SO2 O2 O3 H2S B. O2 O3 H2S SO2 C. O2 O3 SO2 H2S D. O3 O2 H2S SO2 Đỏp số: D
Vớ dụ 2: Cú ba cỏch thu khớ dưới đõy, cỏch nào cú thể dựng để thu khớ clo ?
Cỏch 1 Cỏch 2 Cỏch 3 A. Cỏch 1. B. Cỏch 2. C. Cỏch 3. D. Cỏch 1 hoặc cỏch 3. Đỏp số: A
● Quan sỏt một bài toỏn bất kỡ.
- Phải nhỡn lụgic nội dung của bài toỏn, tỡm hiểu từ ngữ, hiểu sơ bộ ý đồ cả tỏc giả. - Tỡm hiểu giả thiết và yờu cầu của đề bài.
- Hỡnh dung tiến trỡnh luận giải và biết phải bắt đầu từ đõu ? - Đõu là chỗ cú vấn đề của bài toỏn.
- Cú cỏch nào hay hơn khụng (thụng qua tớnh đặc biệt của đề bài …)
Vớ dụ 1: Cho hỗn hợp bột Fe và Cu vào bỡnh chứa 200ml dung dịch H2SO4 loĩng dư thu được 2,24 lớt khớ H2 (đktc), dung dịch A và chất khụng tan B. Để oxi hoỏ hỗn hợp sản phẩm sau phản ứng người ta cho thờm vào đú 10,1 gam KNO3, sau khi phản ứng xảy ra người ta thu được một khớ khụng màu hoỏ nõu trong khụng khớ và một dung dịch C. Để trung hồ lượng axit dư trong C cần dựng 200ml dung dịch NaOH 1M.
1. Tớnh Khối lượng của cỏc kim loại.
2. Tớnh nồng độ mol/lớt của dung dịch H2SO4 và thể tớch khớ khụng màu (đktc ).
Phõn tớch
Đối với bài toỏn này nhiều học sinh cho rằng khi cho KNO3 vào hỗn hợp sản phẩm sau phản ứng thỡ chỉ cú phản ứng: Cu phản ứng với KNO3 trong mụi trường axit mà khụng tớnh đến phản ứng của muối Fe2+ cũng cú phản ứng.
1. Fe + H2SO4 →FeSO4 + H2 (1) p: 0,1 → 0,1 → 0,1 → 0,1mol
ncu ← 6 6 4 , 0 → 3 4 , 0 → 6 4 , 0 mol
6FeSO4 + 2KNO3 + 4H2SO4 →3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2NO + 4H2O (3) p: 0,1 → 06,2 → 03,2 → 06,2 mol
2NO + O2 → 2NO2 ( nõu đỏ) (4) H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O (5) 0,1 mol ← 0,2 mol nH2 SO4 = 22,4 24 , 2 = 0,1 mol nKNO3=10101,1 = 0,1 mol nFe = 0,1 mol , nCu = 4 9 , 0 =0,225 mFe=0,1. 56=5,6 gam ; mCu = 0,225. 64 = 14,4 gam 2. khớ khụng màu là NO nNO = nKNO3= 0,1 mol; VNO=2,24 lớt
nNaOH= 0,2.1= 0,2 mol; nH2SO4 = 0,1+0,1+0,1 =0,3 mol CM= , 02 3 , 0 = 1,5 M
Vớ dụ 2: Cho 0,4 mol Cu và 0,1 mol Fe3O4 phản ứng với 400 ml dung dịch HCl 2M cho đến khi phản ứng xảy ra hồn tồn thu được dung dịch A và chất rắn B. Cho dung dịch A tỏc dụng với dung dịch NaOH dư được kết tủa. Nung kết tủa trong khụng khớ đến khối lượng khụng đổi thu được m gam chất rắn. Tớnh giỏ trị của m ?[6]
Phõn tớch
Sau khi xem xột nhiều học sinh cho rằng B là Cu khụng tan, dung dịch A gồm FeCl2 và FeCl3, chất rắn thu được là Fe2O3. Bài toỏn thật đơn giản. Một số học sinh khỏc nhanh hơn nhận ra rằng số mol Fe2O3 bằng 3/2 số mol Fe3O4 và tớnh ngay lượng Fe2O3 - bài toỏn thừa dữ kiện! Nhưng với học sinh thụng minh, bài toỏn tuy đơn giản nhưng cũng dễ mắc sai lầm. Sau khi phõn tớch kĩ thỡ B khụng phải là lượng Cu ban đầu vỡ cú phản ứng:
Fe3O4 + 8HCl 2FeCl3 + FeCl2 bđ: 0,1 0,4
pư: 0,05 → 0,4 → 0,1 → 0,1
dư: 0,05 0
Cu + 2FeCl3 2FeCl2 + CuCl2 bđ: 0,4 0,1
pư: 0,05 → 0.1 → 0,1 → 0,05
dư: 0,35 0
Như vậy, dung dịch A gồm FeCl2 và CuCl2. Chất rắn B chứa Fe3O4 , Cu.
2FeCl2 →NaOH 2Fe(OH)2 O2+H O2 → 2Fe(OH)3 →to Fe2O3 0,1 → 0,1 → 0,1 → 0,05 CuCl2 Cu(OH)2 CuO
0,05 → 0,05 → 0,05
⇒ moxit = mFe O3 + mCuO = 160 x 0,05 + 80 x 0,05 = 12 gam.