1.5.3 .Tiến hành điều tra
2.4.2. Sử dụng bài tập hóa học tạo tình huống có vấn đề trong bài dạy
cứu tài liệu mới
Bài tập thực tiễn được sử dụng trong bài dạy nghiên cứu tài liệu mới thường là những bài tập được sử dụng để các tình huống có vấn đề. Yêu cầu HS vận dụng các kiến thức đã có để GQVĐ. Với những kiến thức đã có, người học thường chưa giải được hoặc mới chỉ giải được một phần của bài tập.
Thí dụ 1: Khi dạy phần tính chất vật lí chung của kim loại, GV có thể bắt đầu bằng
câu hỏi: Ở điều kiện thường, trừ thủy ngân ở thể lỏng, các kim loại khác đều ở thể rắn, có tính dẻo dẫn điện, dẫn nhiệt và có ánh kim. Tại sao các nguyên tố kim loại khác nhau nhưng lại đều có chung những tính chất vật lí này?
- Mâu thuẫn nhận thức: Tại sao các nguyên tố kim loại khác nhau nhưng lại có một số tính chất vật lí chung?
- Kiến thức mới cần hình thành: Sự ảnh hưởng của cấu tạo nguyên tử, cấu tạo đơn chất đến tính chất vật lí của kim loại.
- Kiến thức HS đã có: Ở điều kiện thường, các kim loại đều ở thể rắn (trừ Hg) và đều có cấu tạo mạng tinh thể. Trong mạng tinh thể, các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử và chuyển động tự do, còn các ion và nguyên tử kim loại dao động quạnh các vị trí xác định gọi là nút mạng.
- Giải quyết vấn đề: Dựa trên cấu tạo của tinh thể kim loại
+ Tính dẻo: Trên cơ sở nghiên cứu sách giáo khoa, quan sát hình vẽ 5.4 (SGK Hóa học 12):
Hình 2.6. Các lớp mạng tinh thể kim loại trước khi biến dạng (a) và sau khi biến dạng (b)
Các kim loại có tính dẻo (dễ rèn, dát mỏng, kéo sợi) là do khi có lực tác dụng, các ion dương trong mạng tinh thể kim loại có thể trượt lên nhau nhưng khơng tách ra khỏi nhau nhờ có các electron tự do chuyển động dính kết chúng lại với nhau.
+ Tính dẫn điện: Dịng điện trong kim loại là dịng chuyển dời có hướng của các electron tự do trong mạng tinh thể kim loại.
+ Tính dẫn nhiệt: Tại các vùng có nhiệt độ cao, các electron tự do tại đó có động năng lớn, chuyển động nhanh sang các vùng có nhiệt độ thấp hơn và truyền năng lượng cho các ion dương tại đó. Do vậy kim loại có tính dẫn nhiệt.
+ Ánh kim: Các electron tự do trong mạng tinh thể kim loại có thể phản xạ hầu hết các tia sáng nhìn thấy được, vì vậy nó thường có ánh kim.
Từ đó HS sẽ kết luận các tính chất vật lí chung của kim loại là do các electron tự do trong mạng tinh thể kim loại gây ra.
Thí dụ 2: Ngồi những tính chất vật lí chung, chúng ta lại thấy có những kim loại
được xếp thành kim loại nặng, có kim loại là kim loại nhẹ, có những kim loại rất cứng, lại có những kim loại rất mềm, có những kim loại rất khó nóng chảy (W), nhưng có những kim loại nóng chảy ở nhiệt độ âm (Hg). Tại sao lại như vậy?
- Mâu thuẫn nhận thức: Một số tính chất vật lý chung thì do các electron tự do trong mạng tinh thể kim loại gây ra, vậy những sự khác biệt lớn về những tính chất vật lý khác thì do nguyên nhân gì?
- Kiến thức mới cần hình thành: Ngồi ngun nhân gây ra một số tính chất vật lý chung cho kim loại thì các yếu tố cấu tạo khác: Nguyên tử khối, mật độ
Electron tự do Ion dương kim loại
(a )
(b )
electron tự do, kiểu cấu trúc mạng tinh thể của các kim loại khác nhau,... cũng sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến tính chất của kim loại.
- Giải quyết vấn đề:
+ Khối lượng riêng: Những kim loại có ngun tử khối lớn, bán kính ngun tử nhỏ, mạng tinh thể đặc khít hơn ... thì khối lượng riêng sẽ lớn và ngược lại. Kim loại có D>5 g/cm3
là kim loại nặng (Au, Ag, Pb,...), những kim loại có D<5 g/cm3 là kim loại nhẹ (Li, Na,...).
+ Tương tự, nhiệt độ nóng chảy cao hay thấp, kim loại cứng hay mềm lại do độ bền của liên kết kim loại quyết định.
Thí dụ 3: Khi nghiên cứu về phần ăn mịn điện hóa học ( Bài 20: Sự ăn mịn kim
loại), GV có thể sử dụng thí nghiệm về sự ăn mịn điện hóa là một BTNT rèn NL
GQVĐ cho HS.
GV nêu vấn đề:
- Hai thanh Zn và Cu cùng nhúng vào một cốc đựng dung dịch H2SO4 loãng - Nối hai thanh Zn và Cu với nhau bằng dây dẫn, sau đó cùng nhúng vào dung dịch H2SO4 loãng.
Em hãy dự đốn hiện tượng xảy ra trong hai thí nghiệm?
HS dự đốn hiện tượng, sau đó GV tiến hành thí nghiệm, HS quan sát, mô tả hiện tượng và phát hiện vấn đề cần giải quyết.
- Phát hiện vấn đề: Tại sao lại có bọt khí thốt ra mạnh ở lá Cu (mà Cu không tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng)
- Giải quyết vấn đề:
Cực âm (thanh Zn): Zn là kim loại mạnh sẽ nhường e theo phản ứng : Zn → Zn2+
+ 2e
Ion Zn2+ đi vào dung dịch, còn electron theo dây dẫn chuyển động sang thanh Cu tạo nên dòng điện.
Cực dương (thanh Cu): Ion H+ của dung dịch đến nhận electron tạo thành khí H2 thốt ra:
2H+ + 2e → H2↑
Như vậy thanh Zn bị ăn mịn dần, người ta nói rằng thanh Zn bị ăn mịn theo kiểu điện hóa học.
Trên cơ sở đó GV đưa ra kết luận: Thanh Zn bị ăn mịn theo kiểu điện hóa học, yêu cầu HS thảo luận nhóm, nghiên cứu khái niệm ăn mịn điện hóa học (SGK) phân tích thí nghiệm để rút ra những đặc điểm cơ bản của ăn mịn điện hóa học