Phương phỏp sử dụng hệ thống lớ thuyết và bài tập phần nguyờn tử, phõn tử và

10. Cấu trỳc của luận văn

2.1. Phương phỏp sử dụng hệ thống lớ thuyết và bài tập phần nguyờn tử, phõn tử và

phõn tử và liờn kết để bồi dưỡng học sinh giỏi

Cỏc phần kiến thức được trỡnh này trong luận văn hầu hết là kiến thức nõng cao, khú và mới đối với học sinh trường THPT khụng chuyờn. Thời lượng chớnh khúa trờn lớp khụng cho phộp truyền đạt cỏc nội dung kiến thức trờn. Hỡnh thức sử dụng chủ yếu là biờn soạn tài liệu cho học sinh tự đọc ở nhà và giảng dạy vào cỏc buổi bồi dưỡng học sinh giỏi. Kết hợp với việc kiểm tra đỏnh giỏ thường xuyờn để điều chỉnh cỏch dạy, cỏch học.

2.1.1. Biờn soạn tài liệu giỳp học sinh tự học ở nhà

Với lượng kiến thức nhiều và khú như phần nguyờn tử, phõn tử và liờn kết thỡ việc chuẩn bị tài liệu cho học sinh tự nghiờn cứu đúng vai trũ then chốt quyết định hiệu quả quỏ trỡnh dạy học. Giỏo viờn phải là đạo diễn để định hướng, tổ chức cho học sinh tự mỡnh khỏm phỏ ra những qui luật, thuộc tớnh mới của cỏc vấn đề khoa học, giỳp học sinh khụng chỉ nắm bắt được tri thức mà cũn biết cỏch tỡm đến những tri thức ấy. Thụng qua đú phỏt huy được tối đa ở mỗi cỏ nhõn tớnh tớch cực, sự chủ động và sỏng tạo trong mọi hoàn cảnh.

Vỡ vậy, vấn đề quan trọng là làm sao để giỳp cho học sinh cú khả năng tự phỏt hiện và giải quyết vấn đề, đồng thời khơi dậy niềm ham mờ tỡm tũi, nghiờn cứu khoa học. Biến quỏ trỡnh học tập trở thành quỏ trỡnh tự học, tự lĩnh hội kiến thức. Trờn cơ sở cỏc nội dung đó nghiờn cứu, chỳng tụi biờn soạn cỏc tài liệu tự học cho học sinh theo từng chuyờn đề cụ thể. Cỏc tài liệu được phỏt cho học sinh tỡm hiểu và nghiờn cứu trước 01 tuần.

Với đối tượng học sinh THPT, cỏc phần kiến thức khú, mới, chỉ cho học sinh đọc tham khảo, ỏp dụng một vài vớ dụ đơn giản để biết vấn đề.

+ Mục tiờu cần đạt của học sinh. + Nội dung trọng tõm.

+ Túm tắt lớ thuyết xoanh quanh vấn đề; đi sõu vào cỏc vấn đề khú, cần vận dụng tư duy cao, cỏc vấn đề thường cú trong cỏc đề thi.

+ Cỏc tài liệu học sinh cần nghiờn cứu, tham khảo

+ Hệ thống bài tập, gồm cỏc bài tập vớ dụ để phõn tớch cho lớ thuyết

chủ đạo, bài tập dựng để kiểm tra; bài tập giao cho HS tự làm ...

2.1.2. Tổ chức hoạt động dạy học ở trờn lớp

Vỡ thời gian khụng cho phộp, nờn giỏo viờn cựng học sinh thực hiện việc trao đổi với cỏc phần kiến thức đó cung cấp trước, khụng giảng lại lớ thuyết. Ở đõy hầu hết là đối tượng học sinh ngoan, cú ý thức tự học cao nờn giỏo viờn sử dụng phương phỏp nhúm, và phương phỏp nghiờn cứu, phõn chia HS vào từng nhúm 05 người để HS được trao đổi với nhau trước khi đưa ra vấn đề trao đổi cựng giỏo viờn.

Khi cú vấn đề cần trao đổi, giỏo viờn dẫn dắt qua từng cõu hỏi nhỏ, cho từng nhúm trỡnh bày, gúp ý, sau khi học sinh bỏo cỏo xong giỏo viờn tổng kết nội dung cần nắm vững và đỏnh giỏ cụng tỏc chuẩn bị, mức độ nắm kiến thức của học sinh. Thụng qua đú HS sẽ nắm được hệ thống kiến thức của chuyờn đề đồng thời giỏo viờn cũng đỏnh giỏ được khả năng tự học, mức độ nắm vững kiến thức của HS từ đú giỏo viờn cú thể điều chỉnh khối lượng kiến thức, mức độ yờu cầu HS tự nghiờn cứu ở nhà cũng như thời lượng dành cho cỏc chuyờn đề và điều chỉnh PPDH cho phự hợp ở cỏc chuyờn đề sau.

Với phần bài tập: Cỏc bài tập dễ giỏo viờn tổ chức cho HS giải cỏc bài tập ở nhà và trỡnh bày cỏc cỏch giải cú thể cú, đối với cỏc bài tập khú HS chưa giải được giỏo viờn đưa ra gợi ý cho cỏc nhúm thảo luận để tỡm cõu trả lời. Giỏo viờn cho học sinh tự nhận xột đỏnh giỏ giữa cỏc nhúm, rỳt kinh nghiệm và đề xuất cỏch giải tối ưu.

chuẩn bị được nguồn tài liệu tham khảo đủ cho học sinh đọc và tiếp cận dễ dàng. Một trong những cụng cụ khụng thể thiếu được đú là sử dụng mạng inernet, vừa là cụng cụ để khai thỏc thụng tin, vừa là cụng cụ để trao đổi thụng tin giữa học sinh với nhau và với giỏo viờn.

Giỏo viờn cũng cần bố trớ thời gian hợp lớ, thụng thường xếp lịch bồi dưỡng 02 buổi/tuần; mời giỏo viờn cú kinh nghiệm tham gia quản lớ lớp và cho ý kiến trong cỏc giờ giảng. Bờn cạnh đú cần tham khảo ý kiến của giỏo viờn bộ mụn khỏc, đặc biệt trong phần nguyờn tử, cần cú sự phối hợp chặt chẽ với giỏo viờn mụn Vật lớ.

2.1.3. Kiểm tra, đỏnh giỏ

Kiểm tra đỏnh giỏ là khõu rất quan trọng trong quỏ trỡnh dạy học. Thụng qua kiểm tra đỏnh giỏ, giỳp giỏo viờn và cả HS kiểm tra được mức độ nắm vững kiến thức của cỏc học sinh.

Đối với cỏc vấn đề đơn giản, thụng qua vấn đỏp trực tiếp, giỏo viờn cú thể nắm bắt được mức độ hiểu bài của học sinh. Giỏo viờn cũng tổ chức cho HS làm bài trắc nghiệm nhanh (khoảng 5ư10 cõu trắc nghiệm khỏch quan) và 1ư2 cõu trắc nghiệm tự luận. Nhất thiết giỏo viờn phải ghi nhận được mức độ tiến bộ của học sinh sau mỗi bài học, bởi đõy là đối tượng học sinh giỏi, cần sự quan tõm đặc biệt, cần tạo cho cỏc em hứng thỳ và động lực trong quỏ trỡnh học tập.

Sau một thời lượng kiến thức lớn nhất định, giỏo viờn cho HS làm cỏc bài kiểm tra lớn, đũi hỏi nhiều mức độ kiến thức, từ biết, ghi nhớ đến vận dụng, vận dụng cao. Qua đú giỳp giỏo viờn phỏt hiện ra HS cú năng khiếu húa học, rốn luyện cho HS trở thành HSG húa học.

Bờn cạnh đú giỏo viờn cũng xõy dựng hệ thống cõu hỏi trắc nghiệm khỏch quan và hệ thống cõu hỏi, bài tập tự luận cho HS tự luyện ở nhà, qua đú tự đỏnh giỏ mức độ nắm kiến thức của mỡnh. Giỏo viờn cũng cú thể tận dụng bài làm đú cho HS tự chấm chộo lẫn nhau để học tập từ cỏch trỡnh bày, diễn đạt, khả năng sỏng tạo, tạo sự ganh đua nhau trong học tập. Thực tế đó

chứng minh biện phỏp này thu được hiệu quả khỏ cao. 2.2. Bồi dưỡng học sinh giỏi phần nguyờn tử

Trong phần này chỳng tụi sử dụng một số tài liệu tham khảo sau: [1]; [2]; [3]; [4]; [8]; [9]; [13]; [14]; [15]; [16]; [18]; [19]; [20]

2.2.1. Chuyờn đề thành phần cấu tạo, kớch thước, khối lượng nguyờn tử 2.2.1.1. Nội dung chuyờn đề 2.2.1.1. Nội dung chuyờn đề

I. Mục tiờu

1. Kiến thức: HS biết được thành phần cấu tạo, kớch thước khối lượng nguyờn tử

2. Kĩ năng: Cú kĩ năng tớnh toỏn, làm việc với cỏc bài toỏn khối lượng, kớch thước.

II. Kiến thức trọng tõm: Kiến thức về cấu tạo nguyờn tử; bài tập về tớnh

khối lượng riờng, bỏn kớnh

III. Thời lượng: 3 tiết (1 tiết lớ thuyết; 2 tiết bài tập) IV. Hệ thống lớ thuyết

Nguyờn tử gồm hạt nhõn mang điện tớch dương và lớp vỏ nguyờn tử mang điện tớch õm.

1. Lớp vỏ: Bao gồm cỏc electron mang điện tớch õm. ư Điện tớch: qe = ư1,602.10ư19C = 1ư

ư Khối lượng: me = 9,1095.10ư31 kg

2. Hạt nhõn: Bao gồm cỏc proton và cỏc nơtron a. Proton

ư Điện tớch: qp = +1,602.10ư19C = 1+;

ư Khối lượng: mp = 1,6726.10ư27 kg  1u (đvC) b. Nơtron

ư Điện tớch: qn = 0

Khối lượng nguyờn tử : mNT me mp mn. Do khối lượng của cỏc hạt e rất nhỏ, nờn coi khối lượng nguyờn tử mNT mp mn.

Khối lượng riờng của một chất :

V m D . Thể tớch khối cầu : 3 3 4 r

V   ; r là bỏn kớnh của khối cầu. Liờn hệ giữa D vỏ V ta cú cụng thức : 3 . 14 , 3 . 3 4 r m D

Nguyờn tử cú cấu tạo rỗng: nguyờn tử được xem như một khối cầu cú đường kớnh d=10ư10m = 1A0 trong khi hạt nhõn nguyờn tử cũng được xem như là một khối cầu cú đường kớnh d = 10ư4A0 nghĩa là bộ hơn đường kớnh nguyờn tử 10.000 lần. Đường kớnh của proton và electron cũn nhỏ hơn nhiều: khoảng 10ư7A0 .

Nhận xột:

ư Hạt nhõn mang điện dương, cũn lớp vỏ mang điện õm ư Tổng số proton = tổng số electron trong nguyờn tử ư Khối lượng của electron rất nhỏ so với proton và nơtron

V. Hệ thống bài tập

1. Xỏc định bỏn kớnh gần đỳng của Ca. Cho dCa =1,55g/cm3 và MCa = 40,08g/mol. Biết rằng trong tinh thể cỏc nguyờn tử trờn chỉ chiếm 74% thể tớch, cũn lại là cỏc khe trống. Cho N =6.1023

2. Vỡ sao từ những ý tưởng đầu tiờn về nguyờn tử, cỏch đõy 2500 năm của Democrit, mói đến cuối thế kỉ XIX người ta mới chỳng minh được nguyờn tử là cú thật và cú cấu tạo phức tạp ? Mụ tả thớ nghiệm tỡm ra electron.

3. Coi nguyờn tử flo (19

9F) là một hỡnh cầu cú đường kớnh 10ư10m và hạt nhõn cũng là một hỡnh cầu cú đường kớnh 10ư14m.

a) Số hiệu của nguyờn tử flo là bao nhiờu ? Số khối là bao nhiờu? b) Khối lượng của một nguyờn tử flo tớnh theo gam là bao nhiờu?

c) Tỉ khối của hạt nhõn nguyờn tử flo ?

d) Tớnh tỉ số thể tớch của toàn nguyờn tử flo so với thể tớch của hạt nhõn nguyờn tử

4. Ở 200C DAu = 19,32 g/cm3. Giả thiết trong tinh thể cỏc nguyờn tử Au là những hỡnh cầu chiếm 75% thể tớch tinh thể. Biết khối lượng nguyờn tử của Au là 196,97. Tớnh bỏn kớnh nguyờn tử của Au?

5. Tớnh bỏn kớnh nguyờn tử Mg. Biết rằng khối lượng riờng của Mg là

1,74g/cm3, thể tớch cỏc quả cầu chiếm 74% thể tớch của toàn mạng tinh thể và Mg = 24,31

VI. Hướng dẫn giải bài tập

1. V M d thể tớch 1 mol Ca là 3 86 , 25 55 , 1 08 , 40 cm D M V   

Do cỏc nguyờn tử chỉ chiếm 74% nờn thể tớch thực của chỳng là 3 19,14cm 100 74 x 25,86   thể tớch của 1 nguyờn tử Ca là 3 23 6.10 19,14 cm V 

Nếu coi như nguyờn tử Ca hỡnh cầu thỡ 3 r π 3 4 V , Từ đú cú r = 1,96.10ư8cm

2. Trong một thời kỡ dài, người ta khụng cú đủ cỏc thiết bị khoa học để kiểm chứng ý tưởng về nguyờn tử. Sự phỏt triển của khoa học và kĩ thuật cuối thế kỉ XIX cho phộp chế tạo được thiết bị cú độ chõn khụng cao (p = 0,001mmHg), cú màn huỳnh quang để quan sỏt đường đi của cỏc tia khụng nhỡn thấy bằng mắt thường và nguồn điện cú thế hiệu rất cao (15000V).

Thớ nghiệm phỏt minh electron của Tomưxơn (1897) (SGK Húa học 10) 3 HD: a) Z = 9 ; A = 19

b) Khối lượng của một nguyờn tử 19

9F bằng: 23 23 19 3,16.10 6, 02.10   g/ nguyờn tử

c) Tỉ khối hạt nhõn nguyờn tử flo:

26 16 3 14 3 3,16.10 10 4 4 1 . ( .10 ) 3 3 2 m m V r          (kg/m3) = 1013 (g/cm3) (một con số vụ cựng lớn)

d) 3 14 3 12 10 3 3 4 . (10 ) 3 10 . 4 (10 ) . 3 hn hn nt hn r V V R        

4. Thể tớch của 1 mol Au: 3

195 , 10 32 , 19 97 , 196 cm VAu  

Thề tớch của 1 nguyờn tử Au: 24 3

23 12,7.10 10 . 023 , 6 1 . 100 75 . 195 , 10   cm Bỏn kớnh của Au: r V 3 8cm 24 3 1,44.10 14 , 3 . 4 10 . 7 , 12 . 3 . 4 3       5. Vtt ( 1 mol Mg) = M 74. d 100 = 24, 31 74. 1, 74 100 V ( 1 nguyờn tử Mg ) = Vtt 23 6, 023.10 = 24,31.7423 1, 74.6, 023.10 .100 Từ VMg = 4 3 R3  R = 1,6.10ư8cm = 1,6Ao

2.2.1.2. Phương phỏp sử dụng của chuyờn đề

Đõy là chuyờn đề tương đối dễ nắm với HS nờn GV chủ yếu cho HS tự làm ở nhà sau đú hoạt động nhúm và trỡnh bày giữa cỏc nhúm.

Cú thể sử dụng ngay bài tập để làm bài kiểm tra tại lớp.

2.2.2. Chuyờn đề hạt nhõn nguyờn tử, nguyờn tố húa học, đồng vị 2.2.2.1. Nội dung chuyờn đề 2.2.2.1. Nội dung chuyờn đề

I. Mục tiờu

1. Kiến thức: HS hiểu cỏc khỏi niệm nguyờn tử, nguyờn tố, đồng vị 2. Kĩ năng: tớnh toỏn liờn quan đến đồng vị

II. Kiến thức trọng tõm: bài toỏn về số hạt; tớnh đồng vị III. Thời lượng: 6 tiết (2 tiết lớ thuyết; 4 tiết bài tập) IV. Hệ thống lớ thuyết

IV.1. Hạt nhõn nguyờn tử

Hạt nhõn mang điện tớch dương, được cấu tạo bởi cỏc proton (Z) và nơtron (N). Số điện tớch hạt nhõn Z = số hạt proton (p) = số hạt electron (e)

ư Đối với 82 nguyờn tố đầu bảng tuần hoàn (hay cỏc nguyờn tố cú Z 82) ta cú: 1 N 1, 5

Z

  (trừ nguyờn tố H).

IV.2. Nguyờn tố húa học: Là tập hợp cỏc nguyờn tử cú cựng điện tớch hạt nhõn.

ư Số hiệu nguyờn tử (Z): Z = P = E ư Kớ hiệu nguyờn tử:

A

ZX Trong đú A là số khối nguyờn tử, Z là số hiệu nguyờn tử. Vớ dụ: 35

17Cl cho biết nguyờn tử Cl cú 17p, 18n, 17e và Z = 17+, khối lượng nguyờn tử của clo là 35 đv.C, nằm ở ụ thứ 17 trong bảng tuần hoàn.

IV.3. Đồng vị

ư Là tập hợp cỏc nguyờn tử cú cựng số proton nhưng khỏc nhau số nơtron (khỏc nhau số khối A).

Vớ dụ: Cl cú hai đồng vị là 35

17Cl và 37

17Cl, cả hai đồng vị đều cú 17 proton trong hạt nhõn ( và 17 electron trong lớp vỏ) nhưng số nơtron lại là 18 và 20.

IV.4. Khối lượng nguyờn tử tương đối, khối lượng nguyờn tử trung

bỡnh của cỏc nguyờn tố húa học [14]

a) Năm 1962 tổ chức I.U.P.A.C (International Union of Pure and

Applied Chemistry) quy định: Một đơn vị khối lượng nguyờn tử bằng 1/12 khối lượng của một nguyờn tử cacbon - 12.

1đv.C = 1 12MCư12 = 1 12. 12( ) 23 6, 022.10 g = 1,6606.10ư24g = 1 amu = 1u

b) Khối lượng nguyờn tử trung bỡnh (A) của cỏc nguyờn tố húa học.

Vỡ hầu hết cỏc nguyờn tố húa học trong tự nhiờn là hỗn hợp của nhiều đồng vị nờn khối lượng nguyờn tử của cỏc nguyờn tố đú là khối lượng nguyờn tử trung bỡnh của hỗn hợp cỏc đồng vị cú tớnh đến tỉ lệ phần trăm của mỗi đồng vị.

a.A1b.A2.... A

100

a, b, …, là % số lượng đồng vị thứ 1, 2, ...(hoặc là số nguyờn tử tương ứng)

Vớ dụ: Trong thiờn nhiờn Clo cú hai đồng vị là 35

17Cl chiếm 75% và 37 17Cl

chiếm 25% về số lượng. Tớnh khối lượng của nguyờn tử Clo ? Khối lượng nguyờn tử Clo = 35. 75 37. 25

100 100 = 35,5

V. Hệ thống bài tập

V.1. Bài tập số hạt trong nguyờn tử

1. Hợp chất X cú cụng thức RAB3. Trong hạt nhõn của R, A, B đều cú số proton bằng số nơtron. Tổng số proton trong 1 phõn tử X là 50.Tỡm cụng thức phõn tử của X.

2. Một hợp chất cú cụng thức MX3. Biết tổng số hạt (p,n,e) của MX3 là 196, trong đú số hạt mang điện nhiều hơn số hạt khụng mang điện là 60. Số khối của X lớn hơn số khối của M là 8. Tổng số cỏc loại hạt trong ion Xư

nhiều hơn trong ion M3+ là 16. Xỏc định MX3. 3. Hợp chất A cú cụng thức MXa trong đú M chiếm 140/3 % về khối lượng,

X là phi kim ở chu kỳ 3, trong hạt nhõn của M cú số proton ớt hơn số nơtron là 4; trong hạt nhõn của X cú số proton bằng số nơtron. Tổng số proton trong

một phõn tử A là 58. Xỏc định M. 4. Nguyờn tử của một nguyờn tố cú cấu tạo bởi 115 hạt. Hạt mang điện nhiều

hơn hạt khụng mang điện là 25 hạt. Xỏc định A; N của nguyờn tử trờn.

5. Xỏc định cấu tạo hạt (tỡm số e, số p, số n), viết kớ hiệu nguyờn tử của cỏc

nguyờn tử sau, biết: Tổng số hạt cơ bản là 13.