Quy trỡnh xõy dựng bài tập húa học để phỏt triển năng lực vận dụng kiến thức

CHƢƠNG 2 .SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP HểA HỌC THỰC TIỄN

2.2.2. Quy trỡnh xõy dựng bài tập húa học để phỏt triển năng lực vận dụng kiến thức

thức cho học sinh

2.2.2.1. Các bước xõy dựng bài tập hoá học thực tiễn

Bƣớc 1: Xỏc định mục tiờu, chọn nội dung kiến thức hiện tượng tỡnh huống thực

tiễn để xõy dựng bài tập húa học

Bƣớc 2: Xỏc định kiến thức HS đó cú, kiến thức, kĩ năng, năng lực cần hỡnh thành

trong nội dung học tập, giải quyết tỡnh huống liờn quan đến thực tiễn đó chọn.

Bƣớc 3: Xõy dựng mõu thuẫn nhận thức từ nội dung học tập, xõy dựng mõu thuẫn

cơ bản giữa kiến thức đó biết và kiến thức liờn quan đến kiến thức cuộc sống và cỏc mõu thuẫn này cú thể giải quyết trờn cơ sở cỏc tri thức đó cú sẵn của HS.

Bƣớc 4:Viết đề bài tập và diễn đạt: Chọn cỏc dữ liệu xuất phỏt hoặc cỏc tỡnh huống

(kiến thức đó cú, hỡnh ảnh, cỏc nguồn thụng tin liờn quan đến kiến thức thưc tiễn cuộc sống hàng ngày...). Trờn cơ sở đú xõy dựng cỏc giả thiết, kết luận phải tỡm của bài toỏn. BTHH phải được diễn đạt mạch lạc, dễ hiểu, ngắn gọn, sỳc tớch.

Bƣớc 5: Xõy dựng đỏp ỏn, lời giải, kiểm tra tớnh chớnh xỏc, khoa học theo tiờu chớ

BT định hướng phỏt triển NLVDKT húa học vào thực tiễn cho HS.

Bƣớc 6: Thử nghiệm, tham khảo ý kiến của đồng nghiệp, chỉnh sửa, hoàn thiện hệ

thống bài tập. Đưa bài tập đó xõy dựng để thiết kế cỏc hoạt động DH nhằm hỡnh thành và phỏt triển cỏc NL cho HS, để kiểm tra tớnh đỳng đắn và phự hợp, hiệu quả của cỏc bài tập, cỏc tỡnh huống phỏt sinh trong quỏ trỡnh giải bài tập. Trao đổi với cỏc đồng nghiệp, cú thể cho HS tham gia xõy dựng và chỉnh sửa hệ thống BTHHTT, tiếp thu cỏc ý kiến đúng gúp để hoàn thiện cỏc BTHH cho đảm bảo cỏc nguyờn tắc chung và phự hợp với thực tiễn dạy học.

2.2.2.2. Vớ dụ minh họa

Xõy dựng bài tập thực tiễn cho phần “Chống ăn mũn kim loại bằng phương phỏp điện húa” (Bài 20: Sự ăn mũn kim loại – Húa học 12 cơ bản).

-Bước 1:

+ Mục tiờu: Trỡnh bày được khỏi niệm ăn mũn kim loại, cỏc dạng ăn mũn kim loại và cỏch chống ăn mũn kim loại.

+ Nội dung kiến thức thực tế để xõy dựng bài tập: Sử dụng tấm kẽm để bảo vệ vỏ tàu biển bằng sắt.

-Bước 2:

+ Học sinh đó biết về dóy điện húa kim loại, tớnh chất chung của kim loại, cơ chế của quỏ trỡnh ăn mũn điện húa.

+ Kiến thức, năng lực được hỡnh thành: Khi giải quyết được bài tập này học sinh sẽ hỡnh thành được năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sỏng tạo, năng lực vận dụng kiến thức.

-Bước 3:

+ Trong quan điểm tư duy của học sinh: Kim loại bị ăn mũn là do khụng khớ (khớ O2) vỡ vậy cỏc kim loại đều bị ăn mũn, một số trường hợp người ta phủ kớn kim loại khỏc (Ni, Cr, Zn, Sn…) lờn trờn vật bằng sắt là do cỏc kim loại phủ ngoài cú lớp

oxit bảo vệ điều đú mõu thuẫn với việc bảo vệ vỏ tàu bằng tấm kẽm người ta chỉ gắn tấm kẽm lờn phần vỏ tàu chỡm trong nước biển.

+ Mõu thuẫn này cú thể giải quyết trờn cơ sở cỏc tri thức đó cú sẵn của học sinh sau khi học bài “Ăn mũn kim loại”.

-Bước 4

+ Viết đề bài tập và diễn đạt:

Hỡnh ảnh 2.1: Bảo dưỡng tàu biển tại cụng ty đóng tàu Hoàng Anh (Nam Định)

Trong mụi trường nước biển, vỏ thộp của tàu bị ăn mũn rất nhanh. Để hạn chế sự ăn mũn, khi đúng tàu người ta sơn phủ bề mặt của vỏ tàu và đặc biệt khi vận hành họ đó gắn vào vỏ tàu những tấm kim loại R. Trong cỏc kim loại Na, Al, Zn, Cu, Kim loại R là kim loại nào? Giải thớch?

-Bước 5: Xõy dựng bài tõp:

+Xõy dựng đỏp ỏn, lời giải, kiểm tra tớnh chớnh xỏc, khoa học theo tiờu chớ BT định hướng phỏt triền năng lực VDKT húa học vào thực tiễn cho HS.

+ Dự kiến cõu trả lời: Trong cỏc kim loại Na, Al, Zn, Cu. Kim loại R là Zn.

+ Giải thớch:Theo cơ chế của ăn mũn điện húa học, kim loại mạnh sẽ đúng vai trũ là anot, ở đú nú bị oxi húa:R → Rn+ + ne

Như vậy R khụng thể là Cu.

Nếu R là Na: Khi cho vào nước, Na sẽ nhanh chúng hũa tan hoàn toàn trong nước (cú thể gõy chỏy, nổ với một lượng Na lớn)

Nếu R là Al: Trờn bề mặt của Al luụn cú một lớp oxit bảo vệ Al, vỡ thế khả năng Al bị ăn mũn sẽ hạn chế (khú bảo vệ cho vỏ tàu)

Trong cõu hỏi này, tựy mức độ trả lời của HS ta cú thể đỏnh giỏ mức độ vận dụng kiến thức của HS.

Từ cỏc nguyờn tắc và quy trỡnh xõy dựng ở trờn, chỳng tụi đó đề xuất được hệ thống BTHH thực tiễn dưới đõy.

2.3. Hệ thống bài tập phần kim loại- húa học 12 trƣờng trung học phổ thụng

2.3.1. Hệ thống bài tập trắc nghiệm tự luận

2.3.1.1. Bài tập trắc nghiệm tự luận về đại cương kim loại

Cõu 1. Đồng dẫn điện tốt hơn nhụm, vỡ sao nhụm được dựng làm dõy dẫn điện cao

thế, cũn dõy đồng lại được dựng làm dõy dẫn điện trong nhà?

Hƣớng dẫn

Do nhụm cú khối lượng riờng (2,7 g/cm3) nhỏ hơn khối lượng riờng của đồng (8,7 g/cm3) nờn dự dẫn điện kộm hơn đồng nhưng nhụm vẫn được sử dụng làm dõy dẫn ngoài trời vỡ cũn tớnh đến yếu tố trọng lực của dõy dẫn. Cũn trong nhà do hầu như khụng cú yếu tố trọng lực, đồng thời tiết diện dõy nhỏ (điện trở lớn) nờn chủ yếu là sử dụng dõy dẫn điện bằng đồng.

Cõu 2. Những hỡnh ảnh mụ tả dưới đõy về kim loại giỳp cỏc em liờn tưởng đến tớnh

chất vật lý nào của chỳng?

Đồ dựng bằng nhụm Nhiệt kế thủy ngõn Đồ trang sức bằng vàng

Hƣớng dẫn

- Tớnh dẫn nhiệt tốt của Al.

- Nhiệt độ nóng chảy thấp của thủy ngõn. - Tớnh ánh kim của vàng

Cõu 3. Trong mụi trường nước biển, vỏ thộp của tàu bị ăn mũn rất nhanh. Để hạn chế sự ăn mũn, khi đúng tàu người ta sơn phủ bề mặt của vỏ tàu và đặc biệt khi vận hành họ đó gắn vào vỏ tàu những tấm kim loại R. Trong cỏc kim loại Na, Al, Zn, Cu, Kim loại R là kim loại nào? Giải thớch?

Cõu 4. Cho lỏ kẽm vào dung dịch axit clohiđric, lỏ kẽm bị ăn mũn chậm. Nếu cho

thờm vào dung dịch trờn vài giọt đồng sunfat nhận thấy lỏ kẽm bị ăn mũn nhanh hơn, bọt khớ thoỏt ra nhiều hơn. Hóy giải thớch hiện tượng quan sỏt được và viết cỏc phương trỡnh phản ứng dưới dạng ion rỳt gọn.

Hƣớng dẫn

- Khi cho Zn vào dung dịch HCl xảy ra phản ứng: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 Bọt khớ H2 sinh ra bao phủ bề mặt của lỏ sắt làm giảm diện tớch tiếp xỳc giữa lỏ sắt và dung dịch axit nờn tốc độ ăn mũn lỏ kẽm chậm.

- Khi cho vào dung dịch trờn vài giọt CuSO4, xảy ra phản ứng: Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu.

Cỏc tinh thể đồng sinh ra bỏm vào lỏ sắt làm xuất hiện ăn mũn điện húa: + Fe là cực õm bị ăn mũn: Zn → Zn2+ + 2e

+ Cu là cực dương, ở đú xảy ra sự oxi húa H+: 2H+ + 2e → H2

Khớ H2 thoỏt ra ở cỏc tinh thể Cu sẽ khụng ảnh hưởng đến quỏ trỡnh tan của Zn, nờn tốc độ ăn mũn diễn ra nhanh hơn.

Cõu 5. So sỏnh tốc độ bị gỉ (ăn mũn) củamột vật bằng tụn (sắt trỏng kẽm) và một vật bằng sắt tõy (sắt trỏng thiếc) cú những vết xước sõu tới lớp kim loại bờn trong trong khụng khớ ẩm? Giải thớch?

Hƣớng dẫn

- Vật làm bằng sắt tõy bị ăn mũn nhanh hơn. - Giải thớch:

+ Vật làm bằng tụn (sắt trỏng kẽm), kẽm đúng vai trũ là cực õm và bị ăn mũn: Zn → Zn2+ + 2e. Sắt được bảo vệ.

+ Vật làm bằng sắt tõy (sắt trỏng thiếc), sắt đúng vai trũ là cực õm và bị ăn mũn: Fe → Fe2+ + 2e

Cõu 6 . Hóy giải thớch cỏc hiện tượng thực tế duới đõy.

a. Tại sao cỏc vật dụng làm bằng sắt thường bị gỉ?

b. Một vật làm bằng sắt tõy (sắt trỏng thiếc) bị ăn mũn nhanh hơn vật làm bằng tụn (sắt trỏng kẽm).

Cõu 7. Để làm tinh khiết một loại bột đồng cú lẫn bột cỏc kim loại thiếc, kẽm, chỡ,

a. Hóy giải thớch việc làm này và viết cỏc phương trỡnh phản ứng xảy ra dưới dạng ion thu gọn.

b. Nờu phương phỏp để tinh chế kim loại bạc bị lẫn cỏc kim loại núi trờn? Viết phương trỡnh húa học dạng ion thu gọn.

Hƣớng dẫn

a.Vỡ cỏc kim loại tạp chất sẽ phản ứng hết với Cu(NO3)2 và đẩy ra Cu kim loại: Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu

Sn + Cu2+ → Sn2+ + Cu Pb + Cu2+ → Pb2+ + Cu

b. Nếu Ag cú lẫn cỏc kim loại núi trờn ta cú thể sử dụng dung dịch AgNO3 dư hoặc Fe(NO3)3 dư:

- Với dung dịch AgNO3 (làm cho khối lượng Ag tăng lờn so với ban đầu) Zn + 2Ag+ → Zn2+ + 2Ag

Sn + 2Ag+ → Sn2+ + 2Ag+ Pb + 2Ag+ → Pb2+ + 2Ag+

- Với dung dịch Fe(NO3)3 (khối lượng Ag khụng đổi so với ban đầu) Zn + 2Fe3+ → Zn2+ + 2Fe2+

Sn + 2Fe3+ → Sn2+ + 2Fe2+ Pb + 2Fe3+ → Pb2+ + 2Fe2+

Cõu 8.Ngày nay, đụ̀ng là mụ ̣t kim loa ̣i màu quan tro ̣ng nhṍt đụ́i với cụng nghiờ ̣p và kĩ thuật . Đồng và hợp kim được dựng trong cụng nghiệp điện , chờ́ ta ̣o chi tiờ́t mỏy...Từ mụ ̣t loa ̣i quă ̣ng đồng trong tự nhiờn người ta tỏch được hợp chất Cu (OH)2. Nờu phương pháp điờ̀u chờ́ Cu kim loa ̣i từ Cu(OH)2, viờ́t phương trình húa học.

Hƣớng dẫn

- Phương phỏp 1: Nung Cu(OH)2 ở nhiệt độ cao, sau đú sử dụng H2 để khử CuO ta

thu được Cu.

Cu(OH)2to CuO + H2O CuO + H2to Cu + H2O

- Phương phỏp 2: Hũa tan Cu(OH)2 trong dung dịch H2SO4 sau đú điện phõn dung dịch sau phản ứng ta thu được Cu.

Cu(OH)2 + H2SO4 → CuSO4 + H2O 2CuSO4 + 2H2O dpdd2Cu + 2H2SO4 + O2

Cõu 9. Để làm huõn, huy chương người ta thường đỳc chỳng bằng sắt sau đú phủ lờn một lớp mạ bằng kim loại như đồng, bạc, vàng. Để lớp mạ bạc bỏm chắc, mịn, búng người ta sử dụng phương phỏp xianua tức là điện phõn dung dịch phức xianua của bạc với quỏ trỡnh xảy ra ở cỏc điện cực như sau:

Anot: Ag(CN)2- + 1e → Ag + 2CN-. Catot: 2H2O → 4H+ + O2 + 4e Theo em :

a. Vật để mạ phải treo ở catot hay anot?

b. Viết phương trỡnh phản ứng điện phõn tổng quỏt.

Mạ bạc Mạ vàng Mạ đồng

Hƣớng dẫn

a. Vật để mạ phải treo ở cực õm (catot). b. Phương trỡnh điện phõn tổng quỏt:

4R(CN)2- + H2O → 4R + O2 + 4HCN

Cõu 10. Vàng là một trong những kim loại dẻo nhất, từ kim loại vàng được dỏt mỏng thành những lỏ vàng cú chiều dày 1.10-4 mmlà chất liệu làm lờn vẻ đẹp kỡ ảo của tranh sơn mài (hỡnh bờn). Nếu dỏt mỏng 1 chỉ

vàng (cú khối lượng là 3,75g Au và cú d = 19,32g/cm3) tới chiều dày 1.10-4mm thỡ diện tớch lỏ vàng thu được là bao nhiờu?

Hƣớng dẫn

- Thể tớch của một chỉ vàng là: V = 3, 75

19,32 = 0,194 (cm3) - Diện tớch lỏ vàng thu được là:

S = 0,1945

2.3.1.2. Bài tập trắc nghiệm tự luận về kim loại kiềm, kiềm thổ và nhụm.

Cõu 11. Tiến hành thớ nghiệm sau: Cho một mẩu nhỏ kim loại Na vào ống nghiệm

đựng nước (cú nhỏ vài giọt phenolphthalein). Quan sỏt hiện tượng và giải thớch?

Hƣớng dẫn

- Hiện tượng: Mẩu Na nổi trờn mặt nước, sau đú chạy trờn mặt nước rồi tan dần đồng thời cú khớ thoỏt ra. Dung dịch chuyển sang màu hồng.

- Giải thớch:

+ Na nhẹ hơn nước nờn nổi trờn mặt nước, sau đú xảy ra phản ứng:

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

+ Phản ứng tỏa nhiệt làm mẩu Na núng chảy (tạo hỡnh cầu), khớ H2 sinh ra đẩy mẩu Na chạy trờn mặt nước.

+ NaOH sinh ra làm phenolphthalein chuyển sang màu hồng.

Cõu 12.Dựng dao cắt một mẩu Na thấy mặt cắt cú ỏnh kim nhưng sau một thời gian

ỏnh kim này biến mất. Giải thớch và viết cỏc phương trỡnh húa học xảy ra.

Hƣớng dẫn

- Na là kim loại cú ỏnh kim. Khi mới cắt đú là ỏnh kim của Na kim loại.

- Khi để Na trong khụng khớ, Na bị oxi húa: 4Na + O2 → 2Na2O

2Na + O2 → Na2O2

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

- Cỏc oxit sinh ra sau đú phản ứng với hơi nước.

Na2O + 2H2O → 2NaOH 2Na2O2 + 2H2O → 4NaOH + O2 - Hidroxit sinh ra sẽ hấp thụ khớ CO2 trong khụng khớ:

2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O

- Cỏc hợp chất sinh ra phủ trờn bề mặt của mẩu Na làm mất tớnh ỏnh kim.

Cõu 13.Trong nụng nghiệp, người nụng dõn sử dụng tro bếp như một loại phõn bún.

Em hóy giải thớch việc làm trờn?

Hƣớng dẫn

- Tro bếp cú chứa đến 30 nguyờn tố khỏc nhau (K, Ca, Mg, Fe, Mn, P, C, B…), trong 100 gam tro cú 3-6 gam photpho, 8 – 16 gam kali, 20 – 25 gam Ca…. Vỡ thế tro bếp được coi là một loại phõn bún cung cấp K và P cho cõy trồng.

- Kali trong tro bếp tồn tại ở dạng K2CO3 vỡ thế tro bếp rất phự hợp với loại đất chua đồng thời cũng là một cỏch để chống rột cho cõy trồng.

Cõu 14. Viờn nộn Canxinol của Phỏp cú thành phần gồm canxi cacbonat và axit citric (C3H4OH(COOH)3). Khi thả vào nước thấy viờn nộn tan nhanh và sủi bọt. a. Giải thớch hiện tượng đú.

b. Nước ở đõy cú vai trũ gỡ? Từ đú suy ra cỏch bảo quản viờn thuốc trờn?

Hƣớng dẫn:

a.Ban đầu axit citric tan trong nước tạo dung dịch cú mụi trường axit dễ dàng hũa tan CaCO3 tạo bọt khớ CO2:

CaCO3 + 2H+ → Ca2+ + CO2 + H2O

b. Nước đúng vai trũ dung mụi, để axit citric điện li tạo thành ion H+

- Để bảo quản viờn thuốc trờn ta cần để ở nơi khụ rỏo, để trong hộp kớn cú chất hỳt ẩm.

Cõu 15. Ấm đun nước lõu ngày thường cú một lớp cặn vụi dưới đỏy. Để khử cặn,

bạn cú thể dựng giấm pha vào nước trong ấm ngõm vài tiếng rồi sỳc sạch. Em hóy giải thớch cỏch làm đú và viết phương trỡnh phản ứng xảy ra nếu cú?

Hƣớng dẫn:

- Nước tự nhiờn hoặc nước trong bể chứa thường cú chứa một lượng muối Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2 nhất định.

- Khi đun núng sẽ sinh ra cỏc chất kết tủa (CaCO3 và MgCO3), lõu ngày sẽ hỡnh thành nờn một lớp cặn:

Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + CO2 + H2O Mg(HCO3)2 → MgCO3↓ + CO2 + H2O

- Để khử cặn, ta dựng giấm pha vào nước vỡ giấm (cú chứa axit axetic) cú thể hũa tan hết cỏc loại kết tủa đú:

CaCO3↓ + 2CH3COOH → (CH3COO)2Ca + CO2 + H2O MgCO3↓ + 2CH3COOH → (CH3COO)2Mg + CO2 + H2O

Cõu 16.Hóy giải thớch cõu tục ngữ: “Nước chảy đá mòn” bằng phản ứng húa học.

Hƣớng dẫn

Do trong nước tự nhiờn cú hũa tan một lượng khớ CO2, vỡ vậy nước cú khả năng ăn mũn đỏ vụi theo phản ứng:

CaCO3 + CO2 + H2O  Ca(HCO3)2

Cõu 17. Trong cỏc hang động của nỳi đỏ vụi nhiều chỗ nhũ đỏ tạo thành bức rốm đỏ

lộng lẫy nhiều chỗ lại tạo thành rừng măng đỏ, cú chỗ lại tạo thành cỏc cõy cột đỏ vĩ đại (do nhũ đỏ và măng đỏ nối với nhau) trụng rất đẹp. Bằng sự hiểu biết của mỡnh em hóy giải thớch sự tạo thành nhũ đỏ, măng đỏ. Viết phương trỡnh húa học của phản ứng (nếu cú).

Sự tạo thành thạch nhũ Thạch nhũ trong hang động

Hƣớng dẫn:

- Trờn đỉnh cỏc hang động, nỳi đỏ vụi cú cỏc kẽ nứt rất nhỏ khiến nước mưa thấm dần xuống kết hợp với đỏ vụi và khớ cacbonic trong khụng khớ tạo thành muối canxi hiđrocacbonat tan chảy xuống:CaCO3 + CO2 + H2O  Ca(HCO3)2

- Một phần muối canxi hiđrocacbonat chuyển lại thành đỏ vụi, ngày qua ngày tạo thành nhũ đỏ. Một phần muối canxi hiđrocacbonat rơi xuống đất rồi mới chuyển thành đỏ vụi, qua nhiều ngày tạo thành măng đỏ.

Ca(HCO3)2  CaCO3 + CO2 + H2O

Cõu 18. Để khử chua cho đất, người nụng dõn thường dựng vụi toả để bún ruộng.

Cỏch làm vụi toả như sau: để những cục vụi sống vào chỗ rõm mỏt trong vài ngày,