Đa số các kỹ năng của HS ở mức biết nhƣng chƣa thành thạo. Số lƣợng HS thành thạo các kỹ năng là rất ít. Do đĩ cần phải chú trọng hơn nữa đến viêc rèn luyện các kỹ năng cho HS.
133 192 122 170 152 211 119 104 128 115 88 289 234 259 237 248 213 248 278 273 269 213 42 38 83 57 64 40 97 82 63 80 163 0 50 100 150 200 250 300 350 Lựa chọn dụng cụ,thiết bị phù hợp với mỗi TN Lựa chọn hĩa chất phù hợp Tháo, lắp, biết cách sử dụng các dụng cụ, thiết bị Cách lấy từng loại hĩa chất Đọc hiểu thơng số trên các thiết bị, dụng cụ Cách thu, xử lí các chất khí Tiến hành TN an tồn, thành cơng Mơ tả các hiện tượng TN Giải thích, phân tích kết quả tN Rút ra kết luận, kiến thức Vệ sinh, sắp xếp, cất dọn dụng cụ, hĩa chất sau TN
Khơng biết các kĩ năng, thao tác Biết nhưng chưa thành thạo Thành thạo các kĩ năng, thao tác
Tiểu kết chƣơng 1
Tơi đã tổng quan những nội dung cở bản về cơ sở lí luận cĩ liên quan đến đề tài, đĩ là những nội dung cơ bản về TNHH, NLTNHH và dạy học nhằm phát triển NLTNHH cho HS.
Cơ sở thực tiễn của đề tài đƣợc xây dựng trên kết quả điều tra đối với 33 GV và 464 HS của trƣờng THPT Khoa học Giáo dục và THPT Trí Đức. Kết quả điều tra cho thấy GV và HS cơng nhận sự cần thiết cần phải phát triển NLTN cho HS; việc sử dụng TN nhằm mục đích phát triển NLTN cho HS, việc HS đƣợc làm TN chƣa đƣợc thƣờng xuyên; NLTN của HS cịn nhiều hạn chế.
Đĩ là cơ sở để tơi lựa chọn, xây dựng hệ thống các TN, cụ thể trong chƣơng Este – Lipit nhằm phát triển NLTN cho HS và đƣợc trình bày trong chƣơng 2 của đề tài.
CHƢƠNG 2. BIỆN PHÁP PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM HĨA HỌC CHO HỌC SINH THƠNG QUA DẠY HỌC THÍ NGHIỆM
CHƢƠNG ESTE – LIPIT HĨA HỌC 12 2.1. Đặc điểm chung của chƣơng Este - Lipit
2.1.1. Đặc điểm, vị trí chương Este - Lipit
Chƣơng trình mơn hĩa học đƣợc chia thành các chủ đề vừa đảm bảo củng cố các mạch nội dung, phát triển kiến thức và kĩ năng HS đã đƣợc học ở lớp dƣới, vừa giúp HS cĩ thêm hiểu biết về các kiến thức cơ sở chung của hĩa học, làm cơ sở cho việc học tập và nghiên cứu. Phần hĩa học hữu cơ trong chƣơng trình hĩa học lớp 12 bao gồm các chủ đề: Este – Lipit; Cacbohiđrat; Hợp chất chứa nitơ; Polime. Trong đĩ, phần Este – Lipit là phần đầu tiên, ngay sau khi học sinh đƣợc tìm hiểu về ancol và axit cacboxylic trong chƣơng trình hĩa học lớp 11.
Dựa trên các kiến thức đã đƣợc học nhƣ: cấu tạo phân tử hợp chất hữu cơ, tính chất hĩa học của ancol, tính chất hĩa học của axit cacboxylic,… kết hợp với sự hiểu biết của HS cho phép HS nghiên cứu phần Este – Lipit một cách đầy đủ về khái niệm, tính chất, phƣơng pháp điều chế và ứng dụng của este, lipit. Nhƣ vậy, vị trí của phần Este – Lipit cho phép HS nghiên cứu, học tập thuận lợi dựa trên nền tảng kiến thức đã cĩ, đồng thời, cung cấp cho HS những hiểu biết mới về este, lipit, gĩp phần hồn thiện kiến thức về các hợp chất hữu cơ cho HS.
2.1.2. Mục tiêu dạy học của chương Este – Lipit
Các yêu cầu cần đạt đƣợc trong chƣơng Este – Lipit:
- Nêu đƣợc khái niệm về lipit, chất béo, axit béo, đặc điểm cấu tạo phân tử este.
- Viết đƣợc cơng thức cấu tạo và gọi đƣợc tên một số este đơn giản (số nguyên tử C trong phân tử ≤ 5) và thƣờng gặp.
- Trình bày đƣợc đặc điểm về tính chất vật lí và tính chất hĩa học cơ bản của este (phản ứng thủy phân) và của chất béo (phản ứng hidro hĩa chất béo lỏng, phản ứng oxi hĩa chất béo bởi oxi khơng khí).
- Trình bày đƣợc ứng dụng của chất béo và axit béo.
- Nêu đƣợc khái niệm, đặc điểm về cấu tạo và tính chất chất giặt rửa của xà phịng và chất giặt rửa tự nhiên, tổng hợp.
- Thực hiện đƣợc (quan sát video) thí nghiệm về phản ứng xà phịng hĩa chất béo.
- Nêu đƣợc cách sử dụng hợp lí, an tồn xà phịng và chất giặt rửa tổng hợp trong cuộc sống.
2.1.3. Cấu trúc nội dung chương Este - Lipit
Kiến thức về este, lipit và chất giặt rửa đƣợc cung cấp cho HS trong chƣơng Este – Lipit. Đây là các chất cĩ liên quan trực tiếp đến đời sống và rất gần gũi với HS (tinh dầu, nƣớc hoa, mỡ động vật, dầu thực vật, xà phịng, các loại bột giặt,…). Qua đĩ, HS thấy đƣợc mối liên hệ giữa hĩa học với đời sống, đồng thời làm tăng sự hứng thú với mơn học.
Nội dung của mỗi bài trong chƣơng Este – Lipit chứa đựng rất nhiều kiến thức mà học sinh đã đƣợc học trong chƣơng trình hĩa học hữu cơ lớp 11. Do đĩ, khả năng ơn tập, vận dụng kiến thức đã học vào vệc nghiên cứu kiến thức mới đƣợc huy động tối đa. Điều đĩ sẽ giúp học sinh chủ động hơn trong việc tìm kiếm, tiếp thu các kiến thức mới.
Sơ đồ 2.1. Hệ thống kiến thức chương Este - Lipit
Cĩ thể điều chề este bẳng nhiều phƣơng pháp khác nhau: ancol tác dụng với axit, ancol tác dụng với clorua axit, ancol hoặc phenol tác dụng với anhidrit axit,…Trong giới hạn kiến thức của HS, SGK chỉ đƣa ví dụ cho HS cơng nhận và từ đĩ vận dụng để nhận dạng hợp chất este.
Phản ứng thủy phân của este trong mơi trƣờng axit cĩ tính thuận nghịch, mặc dù khơng đáng kể vì nƣớc thƣờng đƣợc lấy dƣ và khả năng phản ứng của axit cacboxylic với ancol chỉ xảy ra trong điều kiện ancol và axit nguyên chất. Phản ứng thủy phân este trong mơi trƣờng kiềm, là phản ứng
Bài 1. Este
Khái niệm, danh pháp, tính chất và ứng dụng của este
Bài 2. Lipit
Khái niệm, tính chất vật lí, tính chất hĩa học, ứng dụng
Bài 3. Khái niệm về xà phịng và chất tẩy rửa tổng hợp Khái niệm, quy trình sản xuất xà phịng, chất giặt rửa tổng hợp; tác dụng tẩy rửa của xà phịng, chất giặt rửa tổng hợp
Bài 4. Luyện tập: Este và chất béo
một chiều và thƣờng xảy ra chậm, cần lắc hoặc khuấy để phản ứng xảy ra nhanh hơn.
Từ cấu tạo của este, HS cĩ thể suy luận về tính tan và nhiệt độ sơi của este so với ancol cĩ khối lƣợng phân tử gần nhau và axit cacboxylic đồng phân.
Cĩ một số este khơng no đƣợc dùng để điều chế polime (metyl metacrylat, vinyl axetat,…), GV cĩ thể hƣớng dẫn HS viết các phản ứng trùng hợp các monome này để nhấn mạnh luận điểm: cấu tạo hĩa học quyết định tính chất hĩa học của hợp chất hữu cơ.
Lipit là những hợp chất hữu cơ bao gồm dầu, mỡ và những este cĩ tính chất tƣơng tự dầu, mỡ. Lipit đƣợc chia thành lipit đơn giản và lipit phức tạp. Phần này HS đã cĩ hiểu biết ở mơn sinh học. Về cấu tạo, sáp là monoester, do đĩ tính chất hĩa học của sáp chính là tính chất của các este đơn chức đã đƣợc học ở bài trƣớc. Steroit và photpholipit là những este phức tạp nên khơng đƣợc đề cập đến trong nội dung bài Lipit.
Lipit đơn giản là các este của ancol và axit béo, bao gồm sáp, triglixerit và steroid. Sáp cĩ thành phần chính là các este của monoancol phân tử khối lớn với các axit béo cĩ phân tử khối lớn. Phân tử các axit béo cĩ số nguyên tử cacbon chẵn CH3[CH2]nCOO[CH2]mCH3 với n = 22 – 34, m = 15 – 35. Ở điều kiện thƣờng, sáp tồn tại ở thể rắn. Sáp đƣợc tìm thấy trong dịch tiết của động vật (sáp ong, sáp cá voi,…) hoặc trong các dạng dự trữ của một số thực vật. Steroit là este của axit béo cĩ phân tử khối lớn với các ancol đa vịng, đơn chức cĩ phân tử khối lớn. Steroit là chất rắn khơng màu, khơng tan trong nƣớc, cĩ trong mỡ dƣới da và trong máu.
Lipit phức tạp là các photpholipit (photphatit) gồm các đại diện:
- Glixerophotphatit là các este hỗn tạp của glixerol với các axit béo cĩ phân tử khối lớn và axit photphoric. Ví dụ: lexitin cĩ mặt trong lịng đỏ trứng gà, xephalin cĩ trong não, thận, gan, …
- Do yêu cầu của chƣơng trình chỉ giới thiệu kĩ về chất béo.
Lipit là loại thức ăn rất quan trọng đối với cơ thể ngƣời. Sự chuyển hĩa lipit trong cơ thể diễn ra theo hai quá trình: đồng hĩa và dị hĩa. Quá trình chuyển hĩa lipit thành các chất đơn giản kèm theo sự giải phĩng năng lƣợng, cung cấp năng lƣợng cho cơ thể.
Bài Lipit đƣợc học ngay sau bài Este để HS cĩ thể hiểu đƣợc tính chất của chất béo. Do đĩ, khi nắm đƣợc chất béo là trieste, HS sẽ dễ dàng hiểu đƣợc tính chất hĩa học của chất béo cũng nhƣ viết đƣợc các PTHH minh họa cho tính chất hĩa học của chất béo.
Xà phịng là hỗn hợp muối natri hoặc kali của các axit béo với một phần các chất phụ gia (chất độn, chất tạo hƣơng, chất tẩy trắng…). Hàm lƣợng quy về axit béo khoảng 60 – 70 về khối lƣợng. Nguồn axit béo lấy chủ yếu từ dầu, mỡ động, thực vật. Ngày nay, ngƣời ta sản xuất xà phịng từ dầu mỏ theo sơ đồ:
RCH2CH2R’ o2,t ,o xt RCOOH + R’COOH
Sau khi trung hịa ta đƣợc các muối để làm xà phịng.
Xà phịng cĩ hạn chế là dễ tạo thành các muối khĩ tan của canxi và magie khi giặt với nƣớc cứng. Ngày nay, ngƣời ta đã sản xuất các chất cĩ tính năng giặt rửa nhƣ xà phịng, đĩ là các muối ankylsunfat, ankylsunfonat, ankylbenzensunfonat. Sau khi chế hĩa với các phụ gia khác sẽ thu đƣợc xà phịng bột hay chất giặt rửa tổng hợp. Do yêu cầu của chƣơng trình, SGK khơng trình bày cơng nghệ sản xuất xà phịng, GV cĩ thể yêu cầu học sinh sƣu tầm, tìm hiểu.
2.2. Phân tích nội dung kiến thức trong các thí nghiệm chƣơng Este – Lipit Lipit
Các kiến thức thí nghiệm trong chƣơng Este – Lipit đƣợc khai thác ở các khía cạnh: tính chất vật lí, tính chất hĩa học của este, điều chế este; tính
chất vật lí, tính chất hĩa học của chất béo; xác định dầu ăn bị pha trộn; xác định chất béo cĩ trong thực phẩm; các hoạt động ngoại khĩa nhƣ điều chế tinh dầu, son mơi hay xà phịng,…
Este đƣợc điều chế bằng nhiều cách khác nhau: ancol tác dụng với axit, ancol tác dụng với clorua axit, ancol hoặc phenol tác dụng với anhidrit axit,… Tuy nhiên, do giới hạn chƣơng trình SGK, phản ứng điều chế este tập trung chủ yếu vào phản ứng giữa axit và ancol. Thí nghiệm điều chế este đƣợc tiến hành từ ancol và axit cacboxylic với xúc tác axit sunfuric đặc:
RCOOH + R’OH t°, H2SO4đặc RCOOR’ + H2O
Phản ứng este hĩa là phản ứng thuận nghịch, xảy ra chậm, cần sự xúc tác của axit sunfuric đậm đặc và sự gia nhiệt. Muốn cân bằng chuyển dịch theo chiều tạo thành este, cần tăng nồng độ các chất tham gia phản ứng (thƣờng tăng nồng độ ancol) hoặc tách lấy một sản phẩm ra khỏi hỗn hợp phản ứng bằng cách chƣng cất song song với việc tiến hành phản ứng.
Trong khi thực hiện phản ứng este, cĩ thể yêu cầu HS nhận xét mùi của hỗn hợp phản ứng và quan sát hiện tƣợng để rút ra nhận xét về tính chất vật lí của este.
Phản ứng thủy phân este xảy ra đƣợc trong mơi trƣờng axit và mơi trƣờng kiềm. Phản ứng thủy phân este trong mơi trƣờng axit là phản ứng thuận nghịch, trong khi đĩ phản ứng trong mơi trƣờng kiềm xảy ra một chiều:
RCOOR’ + H2O
t°, H2SO4
RCOOH + R’OH RCOOR’ + NaOH t° RCOONa + R’OH
Phản ứng thủy phân este trong mơi trƣờng kiềm xảy ra khá chậm, cần khuấy, lắc mạnh cho phản ứng xảy ra.
Một số loại este cĩ mùi đặc trƣng của hoa quả nên đƣợc ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm và mĩ phẩm, ví dụ: isoamyl axetat cĩ mùi chuối chín,
genranyl axetat cĩ mùi hoa hồng,… Các este này cĩ thể tổng hợp bằng phƣơng pháp hĩa học, ví dụ isoamyl axetat đƣợc điều chế từ ancol isoamylic và axit axetic: C H3 CH CH3 CH2 CH2 OH + CH3COOH C O CH2 CH2 O C H3 HC CH3 CH3 + H2O t°, H2SO4
Lipit là các este phức tạp, bao gồm chất béo, sáp, steroit, photpholipit,…Chƣơng trình SGK chỉ tập trung đề cập đến chất béo.
Chất béo là trieste của glixerol và axit béo. Nhƣ vậy, chất béo cũng cĩ tính chất hĩa học của một este nĩi chung: phản ứng thủy phân trong mơi trƣờng axit, phản ứng xà phịng hĩa và phản ứng ở gốc hidrocacbon:
(CH3[CH2]16COO)3C3H5 +3NaOH t° 3 CH3[CH2]16COONa + C3H5(OH)3 (CH3[CH2]16COO)3C3H5 +3H2O
H+, t°
3 CH3[CH2]16COOH + C3H5(OH)3
Phản ứng thủy phân chất béo trong mơi trƣờng kiềm đƣợc ứng dụng để sản xuất xà phịng. Cĩ thể nấu xà phịng từ mỡ thực vật, dầu thực vật, thậm chí là cả dầu ăn đã qua sử dụng. Trong quá trình nấu cĩ thể bổ sung thêm các loại tinh dầu để tạo mùi thơm và đặc biệt chú ý đến pH của xà phịng thành phẩm phải đạt đến ngƣỡng an tồn cho da.
Tất cả các loại chất béo đều nhẹ hơn nƣớc, khơng tan trong nƣớc nhƣng tan tốt trong dung mơi hữu cơ. Điều này cĩ thể dễ dàng kiểm chứng bằng thực nghiệm hoặc hiểu biết sẵn cĩ của HS.
Sử dụng dầu ăn bị pha trộn gây ra những hệ lụy khơng tốt đối với sức khỏe. Ngồi các cách nhận biết bằng màu, mùi vị của dầu ăn, cịn cĩ thể phát hiện dầu ăn bị pha trộn bằng phƣơng pháp hĩa học nhƣ sau:
- Để phát hiện dầu ăn bị pha trộn các chất cĩ nguồn gốc tinh bột: nhỏ vài giọt dung dịch iot vào mẫu dầu ăn. Nếu thấy màu xanh lam xuất hiện thì dầu ăn chứa các chất tinh bột.
- Để phát hiện dầu ăn cĩ lẫn dầu trẩu: lấy một ít dầu ăn cho vào ơng nghiệm, thêm vài giọt axit sunfuric, đun cách thủy ở 60oC. Nếu dầu ăn cĩ lẫn dầu trẩu thì hỗn hợp sẽ vảy lên nhƣ đám mây. Nếu dầu trẩu pha vao dầu ăn quá nhiều sẽ xuất hiện các mảng cục.
Cĩ thể dễ dàng tách đƣợc chất béo từ nguồn động vật, thực vật. Chất béo cĩ nguồn gốc động vật thƣờng tồn tại ở dạng rắn (mỡ lợn, mỡ bị, mỡ gà,…), đĩ chủ yếu là các chất béo bão hịa. Các chất béo cĩ nguồn gốc thực vật là các chất béo chƣa bão hịa, thƣờng tồn tại ở dạng lỏng (dầu lạc, dầu dừa, dầu cọ,…). Để xác định chất béo đã bão hịa hay chƣa bão hịa, cĩ thể dùng dung dịch iot nhỏ vào chất béo. Nếu hiện tƣợng đổi màu xảy ra thì chất béo là chất béo chƣa bão hịa, nếu dung dịch iot khơng bị đổi màu đĩ là chất béo bão hịa.
Muối panmitat và stearat của kim loại kiềm thổ thƣờng khĩ tan trong nƣớc, do đĩ làm hạn chế tính năng giặt rửa của xà phịng, vì vậy khơng nên dùng xà phịng với nƣớc cứng. Các muối của axit dodexylbenzensunfonic lại tan trong nƣớc cứng, do đĩ, chất giặt rửa tổng hợp cĩ ƣu điểm hơn là cĩ thể sử dụng đƣợc với nƣớc cứng. Cĩ thể làm thí nghiệm để so sánh sự tạo bọt của xà phịng trong nƣớc cứng và nƣớc mềm, cũng nhƣ quan sát sự tạo thành các muối khơng tan của xà phịng trong nƣớc cứng.
2.3. Lựa chọn các nội dung thí nghiệm, xây dựng hệ thống thí nghiệm nhằm phát triển năng lực thực nghiệm hĩa học cho học sinh trung học phổ thơng
2.3.1. Một số nguyên tắc khi lựa chọn – sử dụng thí nghiệm hĩa học phát triển năng lực thực nghiệmhĩa họccho học sinh trung học phổ thơng
Khi lựa chọn TN trong DHHH, GV cần phải tuân thủ một số nguyên tắc sau:
Nguyên tắc 1: Nên lựa chọn các thí nghiệm an tồn, hạn chế tối đa độc hại với HS và GV. Nếu các hĩa chất sử dụng trong TN là hĩa chất độc hại thì
cĩ thể tìm hĩa chất thay thế hoặc sử dụng video TN hoặc TN ảo đảm bảo an