CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
2.1.2. Mục tiêu của chương Oxi Lưu huỳnh
2.1.2.1. Về kiến thức
- Viết được cấu hình electron lớp ngồi cùng của các nguyên tố điển hình oxi, lưu huỳnh; số OXH có thể có và số OXH đặc trưng của các ngun tố; từ đó dự đốn tính chất hóa học (TCHH) đặc trưng của các nguyên tố.
- Nêu được trạng thái tự nhiên, tính chất vật lí và TCHH đặc trưng của các đơn chất và một số hợp chất của các nguyên tố oxi và lưu huỳnh.
- Nêu được ứng dụng, cách điều chế các đơn chất và một số hợp chất của chúng.
- Giải thích được tính OXH mạnh của oxi dựa vào độ âm điện, lưu huỳnh ngồi tính OXH cịn có tính khử.
- Giải thích nguyên nhân của sự giống nhau và khác nhau về tính chất đơn chất và hợp chất của oxi và lưu huỳnh.
2.1.2.2. Về kĩ năng
- Viết và cân bằng các phương trình hóa học (PTHH) minh họa cho tính chất hóa học (TCHH) của nguyên tố nhóm oxi.
- Tiến hành quan sát, mơ tả, giải thích các hiện tượng TN để nghiên cứu TCHH của nguyên tố và hợp chất.
- Tiến hành thành công các TN về oxi, lưu huỳnh và hợp chất của chúng. - Giải các bài tập liên quan đến oxi, lưu huỳnh và hợp chất của chúng.
- Giải thích các hiện tượng, các vấn đề xảy ra trong đời sống hàng ngày như: tại sao lại dùng bạc để đánh gió, tại sao khi ở trong rừng thông hay các vùng biển ta lại thấy khơng khí trong lành…
2.1.2.3. Về thái độ
- Giáo dục HS tình cảm, thái độ, ý thức bảo vệ môi trường, đặc biệt như mơi trường khơng khí, mơi trường đất, mơi trường nước. Giúp HS có thái độ đúng đắn với các nguyên nhân gây ơ nhiễm mơi trường bầu khí quyển, bảo vệ Trái đất.
2.1.2.4. Phát triển NL
- Phát triển NL chung và các NL đặc thù mơn hóa học: NL THHH cho HS, NLGQVĐ, NL vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn, NL tính tốn hóa học…
2.1.3. Nội dung kiến thức phần Oxi - Lƣu huỳnh trong chƣơng trình hóa học trung học cơ sở
Chương trình hóa học trung học cơ sở (THCS) là chương trình mở đầu cho mơn hóa học có nhiệm vụ hình thành các kiến thức, kĩ năng cơ bản quan trọng đầu tiên giúp cho HS nghiên cứu hệ thống kiến thức hóa học trong tồn bộ chương trình hóa học phổ thơng.
Về phần Oxi - Lưu huỳnh được đưa vào nghiên cứu ở lớp 8 và 9 THCS. Tuy nhiên chỉ nghiên cứu tính chất của oxi, tính chất của axit sunfuric loãng, đặc với mức độ kiến thức chưa sâu. Oxi đã được nghiên cứu khá đầy đủ trong chương 4: Oxi - Khơng khí - Hóa học 8. Trong chương này đã nghiên cứu về cơng thức, tính chất vật lý và hóa học, ứng dụng phương pháp điều chế oxi trong PTN. Tuy nhiên, do chưa hình thành rõ ràng và đầy đủ khái niệm về chất OXH, chất khử nên việc nghiên cứu về tính chất của oxi cũng chưa hồn thiện.
Axit sunfuric được đưa vào nghiên cứu trong phần chương 1 - Hóa học 9, bài 3: Tính chất hóa học của axit; bài 4: Một số axit quan trọng. Trong 2 bài này chú trọng đến tính axit của axit sunfuric lỗng và đưa ra các phản ứng hóa học chứng minh tính axit. Bài học cũng nêu tính chất riêng của axit sunfuric đặc, nhưng chỉ dừng lại ở mức giới thiệu, chưa đi sâu nghiên cứu và giải thích tính chất riêng đó.
Lưu huỳnh đioxit cũng được đưa vào nghiên cứu trong chương 1 - Hóa học 9, bài 2: Một số oxit quan trọng. Tuy nhiên, trong phần này HS chỉ biết đến SO2 là một oxit axit và đưa ra những phản ứng minh họa cho tính chất của một oxit axit, chưa nghiên cứu đi sâu về tính khử, oxi hóa của SO2 như trong phần Hóa học 10.
Trong phần hóa học lớp 8, lớp 9, cũng đã đề cập đến các TNHH để nghiên cứu TCHH của các chất, để minh họa, kiểm chứng các dự đoán lý thuyết, giúp cho HS nắm vững kiến thức và hứng thú hơn.
+ Các TN: O2 tác dụng với C, P, S, Fe, Al đã được đề cập trong bài 24, 30 - Hóa học 8, bài 16, 23, 27 - Hóa học 9. Tuy nhiên, các TN này cũng chỉ dừng lại ở mức sử dụng hình vẽ TN, hoặc nếu có sử dụng TN thì chủ yếu do GV thực hiện dưới dạng TN minh họa, HS chưa đủ khả năng để tự tiến hành TN nghiên cứu tính chất. Khi tiến hành TN: S tác dụng với O2, với HS lớp 8 GV chủ yếu dừng lại ở mức độ cho HS quan sát, mô tả được hiện tượng của TN. Cịn đối với HS lớp 10, HS có thể làm TN nghiên cứu, kiểm chứng tính chất của S, đưa ra cách để chứng minh sản phẩm tạo ra: sử dụng giấy quỳ ẩm, cánh hoa hồng, thuốc tím, dd nước brom để nhận biết sản phẩm tạo ra là SO2.
+ TN điều chế khí oxi (bài 27 - Hóa học 8) đã đề cập khá đầy đủ về lí thuyết phương pháp điều chế khí oxi. Nhưng trong bài thực hành (bài 30 - Hóa học 8) khi thu khí oxi chỉ dùng bằng phương pháp đẩy khơng khí. Trong chương trình Hóa học 10, TN điều chế khí oxi được nêu rõ về nguyên tắc, cơ sở sử dụng nguyên liệu để điều chế, cách thu khí, vì vậy HS có thể chủ động lựa chọn hóa chất, dụng cụ; dễ dàng lắp đặt dụng cụ TN; tiến hành thành công các TNHH.
+ TN tính axit của H2SO4, trong bài 3, 4 - Hóa 9, đã đề cập đến các TNHH: axit H2SO4 loãng tác dụng với kim loại, oxit axit, bazơ, muối. Tuy nhiên, HS chưa có khả năng lựa chọn những hóa chất đơn giản để thay thế như khi học lớp 10. TN của axit H2SO4 đặc tác dụng với Cu, đường được nêu trong bài 4 - Hóa học 9, nhưng vẫn chỉ ở mức quan sát, mô tả hiện tượng. Với HS lớp 10, HS có thể dự đốn và dùng hóa chất khác để chứng minh sản phẩm tạo thành. Từ TN suy luận, viết được các PTHH, kết luận được TCHH của chất. Với các TNHH về hợp chất khác như H2S, SO2… chưa được đề cập.
Như vậy, trong chương trình hóa học THCS cũng đã đề cập đến những TNHH liên quan đến phần Oxi - Lưu huỳnh nhưng mới chỉ dừng lại ở các TNHH đơn giản, và hầu hết sử dụng để minh họa trong quá trình giảng dạy. Chưa thể đi sâu cho HS tự tiến hành TN theo theo các phương pháp kiểm chứng, nghiên cứu, GQVĐ… Vì vậy, HS chưa hình thành và phát triển nhiều về NL THHH.
2.1.4. Nội dung kiến thức chƣơng Oxi - Lƣu huỳnh - Hóa học 10 THPT
Phần hố học vơ cơ lớp 10 có nhiệm vụ phát triển những kiến thức hố học vơ cơ ở cấp THCS và ở lớp 10 THPT trên cơ sở các lí thuyết chủ đạo của chương trình. Nội dung kiến thức chương Oxi - Lưu huỳnh - hóa học lớp 10 liên quan đến các đơn chất cũng như các hợp chất tương ứng của hai nguyên tố phi kim trong nhóm VIA là oxi và lưu huỳnh, cụ thể gồm những bài sau:
Bảng 2.1. Bảng cấu trúc nội dung chương Oxi - Lưu huỳnh
STT Tên bài Số tiết
1 Bài 29: Oxi - Ozon. 2
2 Bài 30: Lưu huỳnh. 1
3 Bài 31: Bài thực hành số 4. Tính chất của oxi, lưu huỳnh. 1
4 Bài 32: Hiđrosunfua – Lưu huỳnh đioxit - Lưu huỳnh trioxit. 2
5 Bài 33: Axit sunfuric. Muối sunfat. 2
6 Bài 34: Luyện tập: Oxi và lưu huỳnh. 2
7 Bài 35: Bài thực hành số 5. Tính chất các hợp chất của lưu huỳnh. 1
2.1.5. Những nội dung kiến thức cần chú ý để phát triển năng lực thực hành cho học sinh THPT trong chương Oxi - Lưu huỳnh học sinh THPT trong chương Oxi - Lưu huỳnh
Trong chương Oxi - Lưu huỳnh có rất nhiều bài học về đơn chất oxi, lưu huỳnh và các hợp chất của chúng có chứa phần kiến thức liên quan đến TNHH. Tuy nhiên khơng phải bất kì bài học nào và khơng phải bất kì phần kiến thức nào trong một bài cũng chứa đựng những nội dung kiến thức có thể phát triển được NLTH cho HS phổ thơng. Do đó trong q trình giảng dạy GV cần phải biết thiết kế và soạn thảo những nội dung kiến thức hóa học trọng tâm trong bài có gắn với thực nghiệm như là nguồn kiến thức mà HS cần thu nhận. Hệ thống TN phát triển NLTH cho HS thường gắn với phần kiến thức liên quan đến tất cả các bài thực hành trong chương và phần kiến thức điều chế các chất trong PTN hoặc trong cơng nghiệp. Ngày nay gắn với PPDH tích cực các TN được sử dụng rộng rãi hơn trong phần nghiên cứu TCHH của các chất theo phương pháp giải quyết vấn đề hoặc kiểm chứng minh họa.
- Trong bài 29: Oxi - Ozon, GV có thể cho HS nghiên cứu phương pháp điều chế O2 trong PTN có gắn với TNTH của HS. GV hướng dẫn HS lựa chọn dụng cụ - hóa chất, các bước tiến hành TN và yêu cầu HS nêu hiện tượng thu được. GV có thể định hướng qua một số câu hỏi sau:
+ Nêu nguyên tắc điều chế khí oxi trong PTN? + Viết PTHH điều chế khí oxi từ KMnO4? + Khí oxi được thu như thế nào?
+ Trình bày cách lắp bộ dụng cụ TN điều chế khí oxi từ KMnO4. + Bộ dụng cụ này có thể sử dụng để điều chế các khí nào ?
GV yêu cầu HS làm TN dựa trên những câu hỏi định hướng ở trên và đưa ra những đề xuất để TN thành cơng và an tồn.
- Trong bài 33: Axit sunfuric và muối sunfat, đây là bài chứa đựng kiến thức trọng tâm và khó của chương nên GV cần chú trọng nhiều đến việc sử dụng TN để phát triển NLTHHH cho HS. Đặc biệt là trong phần kiến thức mới về tính OXH mạnh của axit sunfuric đặc và tính háo nước của axit sunfuric đặc.
+ Phần kiến thức liên quan đến tính OXH mạnh của axit sunfuric nên sử dụng TN theo phương pháp nghiên cứu giải quyết vấn đề, PP BTNB và hoạt động nhóm theo kĩ thuật khăn trải bàn.
Axit H2SO4 đặc tác dụng với kim loại Cu Axit H2SO4 loãng tác dụng với kim loại Cu Axit H2SO4 đặc tác dụng với lưu huỳnh
+ Phần kiến thức liên quan đến tính háo nước của axit H2SO4 đặc, GV nên hướng dẫn TN để cho HS tự làm và yêu cầu đề xuất một số lưu ý để TN thành cơng và an tồn.
Phần kiến thức liên quan đến điều chế axit H2SO4 trong cơng nghiệp thì GV có
thể hướng dẫn HS tham khảo video mô phỏng quá trình sản xuất axit H2SO4 theo
những câu hỏi định hướng sau:
+ Nguồn nguyên liệu để sản xuất axit H2SO4 trong cơng nghiệp là gì ?
+ Q trình sản xuất axit H2SO4 trong công nghiệp gồm mấy giai đoạn? Viết PTPƯ? + Mô tả các giai đoạn sản xuất axit H2SO4?
+ Phần kiến thức về nhận biết ion sunfat SO42-
GV có thể cho HS tự nghiên cứu và làm TN với ion sunfat trong các loại môi trường khác nhau (axit, bazơ, trung tính ). Từ đó HS có thể tự rút ra kết luận về phương pháp nhận biết ion sunfat (thuốc thử , PTHH, vai trò của các chất, ion).
- Trong bài 31 và bài 35: Đây là hai bài thực hành của chương 6, hầu hết các TN đều liên quan đến các tính chất vật lí, hóa học của các hợp chất đã học nên GV có thể phân chia theo nhóm và sử dụng TN để kiểm chứng, minh họa kiến thức và phát triển NLTH cho HS.
2.2. Xây dựng thí nghiệm phát triển năng lực thực hành cho học sinh trung học phổ thông phổ thông
2.2.1. Nguyên tắc xây dựng nội dung thí nghiệm nhằm phát triển năng lực thực hành cho học sinh trung học phổ thông hành cho học sinh trung học phổ thông
Nguyên tắc 1: GV khi xây dựng các TN THHH cần đáp ứng mục tiêu bài học,
chọn lựa những TN trọng tâm, trọng điểm gắn liền với nội dung kiến thức chính yếu của tiết học, bài học tránh lựa chọn tràn lan. Số lượng TN trong một bài không nên quá nhiều, khoảng từ 3 đến 5 TN là phù hợp.
Nguyên tắc 2: GV phải lựa chọn những TN có tính trực quan cao, hiện tượng TN rõ ràng, có tính thuyết phục cao. Do đó GV phải lựa chọn các TN có hiện tượng quan sát được dễ dàng bằng mắt thường. Đó là các TN có màu sắc biến đổi, phản ứng tạo thành chất kết tủa, chất khí bay lên khỏi dd, phản ứng có kèm theo sự tỏa nhiệt hay thu nhiệt hoặc phát quang.
Nguyên tắc 3: GV cần lựa chọn những TN hấp dẫn, kích thích hứng thú học tập
cho người dạy và người học.
Nguyên tắc 4: GV phải xây dựng các TN mà hóa chất dễ kiếm, dụng cụ đơn
giản, dễ làm nhưng phải mang tính khoa học cao.
Nguyên tắc 5: GV phải chú ý xây dựng cácTN sao cho việc thực hiện TN không mất quá nhiều thời gian, phải nhanh chóng và gọn gàng trong thời gian một tiết học.
Nguyên tắc 6: GV cần lựa chọn các TN đảm bảo được tính an tồn và khơng
độc hại đối với GV và HS trong quá trình làm TN.
Nguyên tắc 7: TN được GV lựa chọn cần được làm thử và điều chỉnh về dụng
cụ và hóa chất thay thế. Các TN được sắp xếp thành hệ thống đảm bảo tính logic của sự phát triển kiến thức và thể hiện rõ các biểu hiện của NL THHH cho HS.
2.2.2. Quy trình xây dựng thí nghiệm phát triển năng lực thực hành cho học sinh trung học phổ thông trung học phổ thông
Bƣớc 1: Xác định mục tiêu, lựa chọn kiến thức hóa học có liên quan
đến các TN.
- Đầu tiên chúng ta xác định các mục tiêu về kiến thức, kĩ năng, thái độ và các NL có thể hình thành và phát triển thơng qua các TNHH.
- Sau đó, ta lựa chọn kiến thức liên quan đến các TNHH. GV sẽ chú ý tới mục tiêu về kiến thức và kĩ năng, phát triển NL .
VD: Trong dạy học bài 33: Axit sunfuric - Muối sunfat. GV nên chú trọng tới mục tiêu:
+ Trình bày và giải thích được ngun tắc pha lỗng dd axit H2SO4 đặc.
+ So sánh được tính chất của dd axit H2SO4 lỗng và đặc; H2SO4 đặc
nóng và đặc nguội.
+ Mơ tả, giải thích được hiện tượng TN, viết được các PTHH về tính axit của dd H2SO4 lỗng, tính OXH, tính háo nước của H2SO4 đặc.
+ Phát triển NLTHHH, NLGQVĐ.
Bƣớc 2: Lựa chọn các TN đáp ứng được các tiêu chí phát triển NLTHHH
cho HS.
GV cần chọn TNHH vừa đáp ứng tiêu chí phát triển NL THHH vừa đáp ứng những yêu cầu sư phạm khi sử dụng TNHH.
VD: Trong dạy học bài 33: Axit sunfuric - Muối sunfat, tập trung phát triển NL tiến hành TN, sử dụng TN an tồn; quan sát mơ tả, giải thích các hiện tượng TN và rút ra các kết luận. Nên chọn TN:
- Chứng minh tính axit của H2SO4 lỗng.
- Nghiên cứu tính OXH của axit H2SO4 đặc: H2SO4 đặc, loãng tác dụng với kim loại Cu, Fe.
- Nghiên cứu mực bí ẩn.
- Nghiên cứu H2SO4 đặc tác dụng với đường,
- Nghiên cứu tính OXH của axit H2SO4 đặc: tác dụng với KBr, HI. - Kiểm chứng nhận biết 3 dd HCl, H2SO4, Na2SO4.
Trong đó 4 phần TN đầu tiên được biểu diễn trên lớp và 2 phần TN sau được được sử dụng dưới dạng video giúp HS ôn tập, khắc sâu kiến thức. Và quan trọng nhất là giúp rèn luyện, phát triển NLTHHH cho HS.
Bƣớc 3: Tiến hành làm thử các TN đã lựa chọn để xác định những hướng
dẫn cụ thể về dụng cụ, hóa chất trong điều kiện TN của nhà trường, các dụng cụ hóa chất thay thế, bổ sung, các điều kiện TN thành cơng, an tồn.
GV cần chú ý thiết kế và làm thử các TNHH để đưa ra được cách thức sử dụng TN phù hợp nhất trong quá trình DHHH.
VD: Trong dạy học bài 33: Axit sunfuric - Muối sunfat, nghiên cứu tính axit của H2SO4 lỗng.
- Thơng thường GV sẽ chỉ tiến hành hoặc cho HS tiến hành TN các chất oxit, muối... phản ứng với axit. GV cần suy nghĩ để tìm các hóa chất gần gũi với đời