CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
2.3. Các bước thiết kế các thí nghiệm gắn kết cuộc sống đã thiết kế và cách sử dụng
Qua quá trình thực hiện khi tìm hiểu, thiết kế các thí nghiệm Hóa học gắn kết cuộc sống, tôi đã tham khảo xuất quy trình thiết kế thí nghiệm như sau:
Bước 1: Chọn nội dung bài học phù hợp để sử dụng thí nghiệm khi giảng dạy. Bước 2: Xác định mục tiêu, chuẩn bị kiến thức, kĩ năng của nội dung đã chọn. Bước 3: Lựa chọn thí nghiệm Hóa học, các hiện tượng trong cuộc sống gắn kết
với nội dung bài học sao cho phù hợp với mục tiêu, chuẩn kiến thức, kĩ năng của nội dung bài học đã chọn.
Bước 4: Tìm kiếm các nguyên vật liệu, dụng cụ trong cuộc sống, trong phòng
thí nghiệm phù hợp với nội dung bài dạy đã chọn, đề xuất cách tiến hành thí nghiệm. Đối với các thí nghiệm cải tiến, đề xuất cách cải tiến thí nghiệm theo hướng mới.
Bước 5: Tiến hành thí nghiệm, kiếm chứng hiện tượng, đối chứng với các thí
nghiệm truyền thống đang được sử dụng và các hiện tượng xảy ra trong cuộc sống.
Bước 6: Điều chỉnh cách tiến hành thí nghiệm, rút ra một số lưu ý khi thực hiện
thí nghiệm, thiết kế các hình thức biểu diễn phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng.
Bước 7: Soạn câu hỏi liên quan đến thí nghiệm và gợi ý lời giải phù hợp. 2.4. Giới thiệu các thí nghiệm gắn kết cuộc sống đã thiết kế và cách sử dụng các thí nghiệm này vào quá trình học Phần Hóa học Vô cơ ở trường THPT
Bảng 2. 2. Danh sách các thí nghiệm hóa học gắn kết cuộc sống đã thiết kế
STT Tên thí nghiệm Lớp
1 Điều chế nước Javen tại nhà và thử tính chất của nước Javen
Lớp 10 2 Thử tính chất của Iodine và hồ tinh bột
3 Điều chế O2 từ nước oxi già
4 Thí nghiệm mô phỏng ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng 5 Thí nghiệm mô phỏng ảnh hưởng diện tích tiếp xúc đến tốc độ
phản ứng
6 Thử phản ứng giữa muối hidrocacbonat và acid
Lớp 11 7 Làm sạch nước bẩn tại nhà bằng than hoạt tính và cát
8 Sự hủy hoại mưa acid đối với đồ vật từ đá khô 9 Tạo khói kì diệu từ đá khô
10 Viên sáp tự rơi
Lớp 12 11 Dây thép đổi màu
12 Thí nghiệm mô phỏng tốc độ hóa học và tốc độ điện hóa 13 Điện phân dung dịch phèn xanh tại nhà
14 Núi lửa phun trào
15 Thí nghiệm mô phỏng muối hydrocarbonate tác dụng với acid và base
16 Nhôm tác dụng với dung dịch phèn xanh Các thí nghiệm được giới thiệu sẽ bao gồm:
- Phân loại thí nghiệm (thí nghiệm trong đời sống, thí nghiệm mô phỏng hiện tượng).
- Mục đích của thí nghiệm. - Dụng cụ, hóa chất.
- Hiện tượng.
- Giải thích và phương trình phản ứng.
- Vị trí bài học có thể áp dụng thí nghiệm và cách sử dụng thí nghiệm. - Câu hỏi liên quan đến thí nghiệm và lời giải.
2.4.1. Điều chế nước Javen tại nhà và thử tính chất của nước Javen
Phân loại thí nghiệm: - Thí nghiệm đời sống,
- Thí nghiệm mô phỏng bộ điện phân dung dịch. Mục đích của thí nghiệm:
- HS trình bày được phương pháp điều chế Cl2 bằng cách điện phân dung dịch NaCl.
- HS giải thích được điện phân dung dịch NaOH có màng ngăn và không có màng ngăn.
- HS trình bày tính tẩy màu của nước Javen. Dụng cụ, hóa chất: Dụng cụ Hóa chất - Dây điện: 2 - Lõi bút chì: 2 - Pin 9V: 1 - Ly thủy tinh: 1 - Băng keo - Muối ăn - Nước - Nước pha mực Cách tiến hành thí nghiệm:
- Chuẩn bị dung dịch muối ăn: hòa tan hoàn toàn 20 gam muối ăn vào 200 ml nước trong ly thủy tinh.
- Tách vỏ 2 đầu dây điện xuất hiện lõi dây đồng, một đầu quấn vào lõi bút chì, một đầu gắn vào nguồn điện (pin).
- Cho 2 lõi bút chì ngập vào dung dịch chứa trong ly thủy tinh. Quan sát hiện tượng xảy ra trên bề mặt 2 lõi bút chì.
- Sau 5 phút, lấy dung dịch sau điện phân ở trong ly thủy tinh đổ từ từ vào cốc đựng nước mực pha loãng. Quan sát hiện tượng.
Lưu ý khi tiến hành thí nghiệm:
- Đối với lõi dây đồng cũ, nên dùng giấy nhám làm sạch bề mặt dây đồng. - Không cho 2 lõi bút chì tiếp xúc vào nhau.
- Nên pha loãng mực để dễ quan sát hiện tượng. Hiện tượng xảy ra:
- Trên bề mặt 2 lõi bút chì xuất hiện bọt khí không màu nhỏ li ti
- Đổ từ từ dung dịch sau khi điện phân vào cốc nước mực pha loãng, nước mực pha loãng bị nhạt màu.
Giải thích hiện tượng:
- Khi nhúng 2 lõi bút chì vào nước muối, phản ứng điện phân nước muối (không có màng ngăn) xảy ra theo phương trình phản ứng
2NaCl + 2H2O đ𝑝𝑑𝑑→ 2NaOH + Cl2 + H2
- Khi không có màng ngăn, NaOH và Cl2 được tạo ra, tiếp tục tác dụng với nhau tạo thành dung dịch nước Javen, theo phản ứng sau :
NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O
- Dung dịch sau điện phân là dung dịch nước Javen (có thành phần chính là NaCl, NaClO). Vì NaClO là chất có tính oxi hóa mạnh, có khả năng tẩy màu nên dung dịch này đã làm nhạt màu của dung dịch trong cốc mực loãng.
Vị trí bài học có thể áp dụng thí nghiệm và cách sử dụng thí nghiệm: - Vị trí bài học có thể áp dụng thí nghiệm trong chương trình hiện hành:
+ Hóa học 10, Chương 5: Bài 22: Clo;
+ Hóa học 10, Chương 5: Bài 24: Sơ lược về hợp chất có chứa oxi của clo. - Vị trí bài học có thể áp dụng thí nghiệm trong chương trình GDPT mới: Hóa học 10, Chủ đề: Nguyên tố nhóm VIIA; Nội dung: Tính chất vật lí và hóa học các đơn chất nhóm VIIA.
- Cách sử dụng: Thí nghiệm đời sống, thí nghiệm mô phỏng.
+ Phương pháp tổ chức cho học sinh nghiên cứu điều chế Cl2 trong công nghiệp và nghiên cứu tính chất nước Javen.
+ Phương pháp đối chứng: GV giới thiệu cho học sinh tính chất của nước Javen. GV hướng dẫn học sinh tiến hành thí nghiệm kiểm chứng.
Các câu hỏi liên quan đến thí nghiệm và lời giải:
1. Viết các phương trình hóa học xảy ra trong thí nghiệm trên. Cho biết khí thoát
ra trên bề mặt hai điện cực là khí gì?
→ Lời giải: 2NaCl + 2H2O đ𝑝𝑑𝑑→ 2NaOH + 2Cl2 + H2
2NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O Trên bề mặt hai điện cực có khí H2 và Cl2 thoát ra.
Hình 2. 2. Nước Javen làm nhạt màu dung dịch trong cốc mực loãng dung dịch trong cốc mực loãng
2. Trong cuộc sống người ta thường dùng nước tẩy Javen được dùng để loại bỏ
các vết ố bám trên vải và quần áo. Bằng sự hiểu biết của em, hãy giải thích trường hợp trên dưới góc độ hóa học.
→ Lời giải: Thành phần nước Javen gồm: NaCl, NaClO, H2O. Trong đó chất
hóa học NaClO có tính oxi hóa mạnh có thể loại bỏ các vết ố bám trên vải và quần áo hiệu quả.
3. Có thể thay điện cực làm từ lõi bút chì bằng vật dụng nào quen thuộc trong
cuộc sống.
→ Lời giải: Dùng những vật dụng khác có độ dẫn điện tốt như: đinh sắt, dây
kẽm, dây đồng,…
2.3.2. Thử tính chất của Iodine và hồ tinh bột
Phân loại thí nghiệm: Thí nghiệm mô phỏng hiện tượng Mục đích của thí nghiệm:
- HS trình bày được tính chất hóa học của Iodine (I2).
- HS trình bày được thành phần chính của thuốc đỏ được sử dụng trong ngành y tế.
- HS trình bày được thành phần chính của gạo. Dụng cụ, hóa chất:
Dụng cụ Hóa chất
- Cốc thủy tinh: 1 - Thuốc đỏ - Gạo - Nước Cách tiến hành thí nghiệm:
- Cho một ít gạo vào cốc thủy tinh. Cho 15 ml nước vào cốc trên, khuấy đều trong 2 phút sẽ thu được nước vo gạo.
- Nhỏ vài giọt thuốc đỏ vào cốc nước vo gạo trên. Tiến hành và quan sát hiện tượng thí nghiệm.
Lưu ý khi tiến hành thí nghiệm:
- Có thể dùng nước nóng vo gạo để phản ứng xảy ra nhanh hơn. Hiện tượng xảy ra:
- Nước vo gạo có màu trắng đục. Khi nhỏ vài giọt dung dịch thuốc đỏ vào nước vo gạo thấy dung dịch từ màu trắng đục chuyển sang màu tím xanh.
Giải thích hiện tượng:
- Trong nước vo gạo có chứa thành phần hồ tinh bột. Trong thuốc đỏ có chứa thành phần Iodine (I2). Lúc này, Iodine (I2) làm hồ tinh bột trong nước vo gạo từ màu trắng đục chuyển sang màu tím xanh.
Vị trí bài học có thể áp dụng thí nghiệm và cách sử dụng thí nghiệm:
- Vị trí bài học có thể áp dụng thí nghiệm trong chương trình hiện hành: Hóa học 10, Chương 5: Bài 25: Flo – Brôm – Iốt.
- Vị trí bài học có thể áp dụng thí nghiệm trong chương trình GDPT mới: Hóa học 10, Chủ đề: Nguyên tố nhóm VIIA; Nội dung: Tính chất vật lí và hóa học các đơn chất nhóm VIIA.
- Cách sử dụng: Thí nghiệm mô phỏng hiện tượng.
+ Phương pháp tổ chức cho học sinh nghiên cứu tính chất của các chất: Nghiên cứu tính chất của Iodine (I2).
Hình 2. 4. Nước vo gạo trước khi nhỏ thuốc đỏ
Hình 2. 3. Nước vo gạo sau khi nhỏ thuốc đỏ
+ Phương pháp đối chứng: Giáo viên giới thiệu cho học sinh tính chất của Iodine (I2). Giáo viên hướng dẫn học sinh tiến hành thí nghiệm kiểm chứng.
Các câu hỏi liên quan đến thí nghiệm và lời giải:
1. Có thể thay thế nước vo gạo và thuốc đỏ được sử dụng trong thí nghiệm trên
bằng các chất quen thuộc nào trong cuộc sống?
→ Lời giải: Có thể sử dụng vỏ chuối xanh thay thế nước vo gạo và muối Iodine
thay thế thuốc đỏ.
2.3.3. Điều chế O2 từ nước oxi già
Phân loại thí nghiệm: Thí nghiệm mô phỏng hiện tượng Mục đích của thí nghiệm:
- HS trình bày được tính oxi hóa, tính khử của một chất. - HS trình bày được cách điều chế khí oxi.
Dụng cụ, hóa chất:
Dụng cụ Hóa chất
- Bình tam giác: 1 - Hộp diêm: 1
- Chai oxi già: 1
- Gói thuốc tím rửa rau: 1 - Nước
Cách tiến hành thí nghiệm:
- Cho nước oxi già vào bình tam giác. - Chuẩn bị que đốm đỏ.
- Cho một lượng thuốc tím rửa rau vào bình tam giác chứa dung dịch oxi già. - Nhanh chóng đưa que đóm đỏ vào bình tam giác chứa hỗn hợp dung dịch oxi già và thuốc tím rửa rau.
Tiến hành và quan sát hiện tượng thí nghiệm. Lưu ý khi tiến hành thí nghiệm:
- Khi đưa que đốm đỏ vào bình tam giác chứa hỗn hợp dung dịch oxi già và thuốc tím rửa rau, que đốm bùng cháy sáng.
- Chất rắn từ màu tím chuyển sang màu đen
Giải thích hiện tượng:
- Thành phần chính của thuốc tím rửa rau là KMnO4 là một chất oxi hóa, nước oxi già có thành phần chính H2O2 là một chất tính khử. Dung dịch H2O2 tác dụng với KMnO4 sinh ra khí oxygen theo phản ứng sau :
2KMnO4 + 3H2O2 → 2KOH + 2MnO2↓ + 3O2 + 2H2O
- Khí oxygen sinh ra làm que đốm bùng cháy và chất rắn màu đen là do sản phẩm tạo thành MnO2.
Vị trí bài học có thể áp dụng thí nghiệm và cách sử dụng thí nghiệm: - Vị trí bài học có thể áp dụng thí nghiệm trong chương trình hiện hành:
+ Hóa học 10, Chương 4: Bài 17: Phản ứng oxi hóa – khử. + Hóa học 10, Chương 6: Bài 29: Oxi - Ozôn
- Vị trí bài học có thể áp dụng thí nghiệm trong chương trình GDPT mới: Hóa học 10, Chủ đề: Phản ứng oxi hóa – khử; Nội dung: Phản ứng oxi hóa – khử.
- Cách sử dụng: Thí nghiệm mô phỏng hiện tượng.
+ Phương pháp tổ chức cho học sinh nghiên cứu tính oxi hóa, tính khử. Nghiên cứu duy trì sự cháy của oxygen.
Hình 2. 5. Que đóm bùng cháy trong bình chứa hỗn hợp dung dịch oxi già và thuốc tím
+ Phương pháp đối chứng: Giáo viên giới thiệu cho học sinh tính oxi hóa, tính khử, duy trì sự cháy của oxygen. Giáo viên hướng dẫn học sinh tiến hành thí nghiệm kiểm chứng.
Các câu hỏi liên quan đến thí nghiệm và lời giải:
1. Phương pháp nào giúp em kiểm chứng khí sinh ra trong thí nghiệm có phải
là khí oxygen hay không?
→ Lời giải: Khí oxygen là chất duy trì sự cháy, cho que đốm vào bình tam giác
thấy ngọn lửa sáng rực rõ nên có thể kết luận khí sinh ra trong thí nghiệm trên là khí oxygen.
2. Từ thí nghiệm trên, hãy giải thích vì sao có thể dùng nước oxi già để rửa vết
thương.
→ Lời giải: Tương tự như MnO2, các enzim trong máu sẽ xúc tác phản ứng
phân hủy H2O2 trong nước oxi già thành nước và khí oxygen. Khí oxygen có tính oxi hóa mạnh sẽ oxi hóa các tế bào vi khuẩn trong vết thương vì vật có thể dùng nước oxi già để rửa vết thương.
2.4.4. Thí nghiệm mô phỏng ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng
Phân loại thí nghiệm: Thí nghiệm mô phòng hiện tượng Mục đích của thí nghiệm:
- HS trình bày được ảnh hưởng của nhiệt độ đối với tốc độ phản ứng. Dụng cụ, hóa chất: Dụng cụ Hóa chất - Cốc thủy tinh: 2 - Vỏ trứng vụn - Giấm ăn - Nước lạnh - Nước nóng Cách tiến hành thí nghiệm:
- Cốc 2: Cho 20 ml nước nóng vào cốc, sau đó thêm 30 ml giấm. - Cho vỏ trứng vào 2 cốc trên cùng lúc.
Tiến hành và quan sát hiện tượng ở 2 cốc TN. Cốc nào xuất hiện bọt khí nhiều hơn?
Lưu ý khi tiến hành thí nghiệm: - Cẩn thận khi sử dụng nước nóng. Hiện tượng xảy ra:
- Hai cốc xuất hiện bọt khí không màu li ti. Cốc 2 xuất hiện nhiều bọt khí hơn cốc 1.
Giải thích hiện tượng:
- Bọt khí không màu chính là khí CO2 sinh ra trong phản ứng. Trong vỏ trứng có chứa thành phần hóa học CaCO3 và giấm có chưa thành phần CH3COOH. Khi hai chất này tác dụng với nhau sinh ra khí CO2, theo phản ứng :
CaCO3 + CH3COOH → (CH3COO)2Ca + CO2↑ + H2O
- Khi tăng nhiệt độ phản ứng thì tốc độ phản ứng tăng. Vì vậy cốc 2 phản ứng xảy ra nhanh hơn, xuất hiện nhiều bọt khí hơn cốc 1.
Vị trí bài học có thể áp dụng thí nghiệm và cách sử dụng thí nghiệm:
- Vị trí bài học có thể áp dụng thí nghiệm trong chương trình hiện hành: Hóa học 10, Chương 7: Bài 39: Tốc độ phản ứng.
- Vị trí bài học có thể áp dụng thí nghiệm trong chương trình GDPT mới: Chủ đề: Tốc độ phản ứng hóa học; Nội dung: Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng.
Hình 2. 6. Vỏ trứng ở trong cốc nước lạnh và cốc nước nóng cốc nước nóng
- Cách sử dụng: Thí nghiệm mô phỏng hiện tượng.
+ Phương pháp tổ chức cho học sinh nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng.
+ Phương pháp đối chứng: Giáo viên giới thiệu cho học sinh ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng. Giáo viên hướng dẫn học sinh tiến hành thí nghiệm kiểm chứng.
2.4.5. Thí nghiệm mô phỏng ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc đến tốc độ phản ứng
Phân loại thí nghiệm: Thí nghiệm mô phòng hiện tượng