C. Tiến trình dạy học
IV. ỨNG DỤNG VÀ ĐIỀU CHẾ 1. Ứng dụng của kim loại kiềm
2. Điều chế kim loại kiềm
2.3. Xây dựng hệ thống bài tập phần kim loại hóa học 12 THPT theo hướng phân hóa – nêu vấn đề
2.3.1. Nguyên tắc chung
Thông thường từ một nội dung của bài tập, chúng ta có thể thiết kế thành ba vấn đề theo ba mức độ với mục đích hướng đến việc tư duy tài liệu mới và cụ thể hóa mức độ kiến thức của cả lớp:
- Vấn đề thứ nhất (mức độ 1): Cần hướng HS nêu ra được các tính chất riêng biệt của các chất, các hiện tượng, cách lý giải những nguyên nhân đơn giản nhất, trình bày lại kiến thức cơ bản dựa vào trí nhớ.
- Vấn đề thứ hai (mức độ 2): HS biết vận dụng kiến thức vào điều kiện mới, sử dụng kiến thức vào thực tế. Để hoàn thành vấn đề này, HS cần có sự phân tích, so sánh để nêu ra được các điều kiện cơ bản đối với các chất, các hiện tượng.
- Vấn đề thứ ba (mức độ 3): Là mức độ cao nhất trong ba mức độ, mức độ này yêu cầu không chỉ phân tích, so sánh mà còn phải khái quát hóa các số liệu thu được, sử dụng chúng trong điều kiện mới phức tạp hơn.
2.3.2. Các kiểu phân hóa cụ thể đối với bài tập hóa học
Hóa học là một môn khoa học TN có lập luận. Tức là lý thuyết và TN gắn bó với nhau làm sáng tỏ và sâu sắc bản chất, hiện tượng của các quá trình hóa học. Vì vậy, việc phân hóa các BTHH có thể theo nguyên tắc khác nhau, theo đặc thù nguyên tắc khoa học.
2.3.2.1. Bài tập lý thuyết
Là những bài tập chỉ dựa vào kiến thức lý thuyết được phân hóa thành 3 mức độ:
- Mức độ 1: Tái hiện kiến thức lý thuyết.
- Mức độ 2: Tái hiện và giải thích.
- Mức độ 3: Vận dụng sáng tạo và suy luận linh hoạt kiến thức trong điều kiện mới.
Ví dụ:
* Nội dung bài tập: Từ cấu hình electron của sắt, cho biết sắt thường thể hiện các số oxi hóa nào trong hợp chất? Giải thích sự hình thành số oxi hóa đó.
* Thiết kế theo kiểu phân hóa – nêu vấn đề:
- Mức độ 1: Viết cấu hình electron của sắt (Z = 26)?
- Mức độ 2: Bài tập gốc.
73
- Mức độ 3: Viết cấu hình electron của nguyên tố có Z = 26. Giải thích số oxi hóa có thể có của nguyên tố đó và cho biết khuynh hướng chính của nó trong các phản ứng hóa học?
* Nhận xét về mức độ phân hóa và tính chất phức tạp của vấn đề nghiên cứu:
- Mức độ 1: HS chỉ cần nhớ lại cách viết cấu hình electron đã gặp trong bài sắt. Như vậy để hoàn thành mức độ 1, HS chỉ cần tái hiện kiến thức cũ.
- Mức độ 2: Yêu cầu cao hơn, trên cơ sở gợi ý trong đề ra, HS tự nêu số oxi hóa thường gặp của sắt và giải thích sự hình thành các số oxi hóa đó.
- Mức độ 3: HS phải nêu được số oxi hóa có thể có của sắt và giải thích sự hình thành số oxi hóa này. Từ đó dự đoán được khi tham gia phản ứng hóa học thì sắt thể hiện tính oxi hóa hay tính khử (mạnh, trung bình, yếu). Mức độ trên đòi hỏi HS khả năng suy luận cao hơn mức độ 1 và 2.
2.3.2.2. Bài tập lý thuyết – thực nghiệm
Là những bài tập có nội dung đòi hỏi HS cần có kĩ năng quan sát, giải thích hiện tượng, thực hiện các thao tác thực hành tốt, ... Loại bài tập này có thể phân hóa theo 3 mức độ:
- Mức độ 1: Tái hiện các công đoạn thực hành, giải thích các thao tác thực hành, hiện tượng quan sát được.
- Mức độ 2: Vạch ra các công đoạn thực hành (có sự chỉ dẫn nhất định của GV), dự đoán hiện tượng xảy ra và giải thích.
- Mức độ 3: Tự vạch ra các công đoạn thực hành, dự đoán hiện tượng và giải thích.
Ví dụ:
* Nội dung bài tập: Có 3 ống nghiệm đựng muối NaCl, NaBr, NaI. Hãy đề xuất phương pháp phân biệt số muối trên bằng cách tách các halogen ở dạng khí?
* Thiết kế theo kiểu phân hóa – nêu vấn đề:
- Mức độ 1: Có 3 ống nghiệm đựng các muối NaCl, NaBr, NaI. Hãy dùng phản ứng trao đổi để phân biệt 3 chất này? Biết rằng AgCl kết tủa trắng, AgBr kết tủa vàng nhạt, AgI kết tủa màu vàng.
- Mức độ 2: Bài tập gốc.
- Mức độ 3: Có 3 ống nghiệm đựng muối NaCl, NaBr, NaI. Hãy nêu các phương pháp nhận biết số muối trên? Đề xuất quy trình nhận biết?
* Nhận xét về mức độ phân hóa và tính phức tạp của vấn đề nghiên cứu:
- Mức độ 1: HS chỉ cần nhớ lại các phản ứng trao đổi đã gặp trong bài. Một số hợp chất quan trọng của kim loại kiềm. Như vậy, để hoàn thành mức độ 1, HS chỉ cần tái hiện kiến thức cũ.
- Mức độ 2: HS vận dụng những kiến thức đã học về tính chất hóa học của các hợp chất ở kim loại kiềm như phản ứng tách các halogen ở dạng khí, từ đó tìm ra các hóa chất cần thiết để nhận biết ba muối trên.
- Mức độ 3: HS tự vận dụng những kiến thức đã học và biết cách lựa chọn những hóa chất thích hợp, đồng thời thiết kế các bước tiến hành thành quy trình để nhận biết từng muối đã cho.
2.3.2.3. Bài tập tổng hợp
Loại bài tập này có thể phân hóa theo các mức độ:
- Tăng hoặc giảm sự phức tạp điều kiện bài toán.
- Tăng hoặc giảm sự phức tạp yêu cầu bài toán.
- Tăng hoặc giảm sự phức tạp cả điều kiện và yêu cầu của bài toán.
Ví dụ:
* Bài toán gốc: Hòa tan hỗn hợp NaI và NaBr vào nước. Cho Br2 dư vào dung dịch. Sau khi pư thực hiện xong, làm khô sản phẩm thì thấy khối lượng sản phẩm nhỏ hơn khối lượng hỗn hợp 2 muối ban đầu là m gam. Hòa tan sản phẩm trong nước và cho khí Cl2 lội qua đến dư. Lại làm bay hơi dung dịch và làm khô chất còn lại, ta thấy khối lượng chất thu được nhỏ hơn khối lượng muối phản ứng là m gam. Xác định thành phần % về khối lượng của NaBr trong hỗn hợp đầu.
* Thiết kế theo kiểu phân hóa – nêu vấn đề:
- Mức độ 1: Cho 4,59 gam hỗn hợp NaBr và NaI tác dụng với lượng dư dung dịch Br2, cô cạn dung dịch thu được 4,12 gam muối khan. Tính thành phần % về khối lượng của NaBr trong hỗn hợp ban đầu.
- Mức độ 2: Cho hỗn hợp gồm NaBr và NaI tác dụng với lượng dư dung dịch Br2, làm bay hơi dung dịch sau phản ứng và làm khô sản phẩm được chất rắn A.
Hòa tan A vào nước rồi sục khí Cl2 vào cho đến dư. Cô cạn dung dịch sau phản ứng
75
thấy khối lượng sản phẩm cuối cùng giảm 61,76% so với khối lượng hỗn hợp ban đầu. Xác định thành phần % về khối lượng của NaBr trong hỗn hợp.
- Mức độ 3: Hỗn hợp A gồm có 3 muối: NaCl, NaBr, NaI. Cho 5,76 gam A tác dụng với lượng dư dung dịch Br2, cô cạn sản phẩm thu được 5,29 gam muối khan. Mặt khác, hòa tan 5,76 gam A vào nước, cho tác dụng với dung dịch Br2 dư, làm bay hơi dung dịch sau phản ứng, làm khô sản phẩm được hỗn hợp B. Hòa tan B vào nước rồi sục khí Cl2 vào dung dịch, sau đó cô cạn dung dịch thu được 3,955 gam muối khan, trong đó chứa 0,05 mol ion clorua.
a) Viết các phương trình phản ứng.
b) Tính % về khối lượng của mỗi muối trong A.
* Nhận xét về mức độ phân hóa và tính phức tạp của vấn đề nghiên cứu:
- Mức độ 1: Giảm sự phức tạp về điều kiện của bài tập gốc bằng cách cho cụ thể khối lượng hỗn hợp (NaBr, NaI) và khối lượng chất rắn A.
- Mức độ 2: Tăng sự phức tạp về điều kiện của bài tập bằng cách không cho khối lượng hỗn hợp (NaBr, NaI) và khối lượng chất rắn A mà cho tỉ lệ khối lượng giữa sản phẩm tạo thành khi sục khí Cl2 dư qua dung dịch A và hỗn hợp (NaBr, NaI).
- Mức độ 3: Phức tạp hơn bài tập gốc nhiều vì hỗn hợp ban đầu có thêm muối thứ ba là NaCl. Trước hết phải tìm ra số mol của muối NaI dựa vào số liệu là 5,76 gam A (NaCl, NaBr, NaI) và 5,29 gam muối khan (NaCl, NaBr). Sau đó phân tích từ 5,76 gam A (NaCl, NaBr, NaI) và 3,955 gam muối khan (NaCl, NaBr dư) với 0,5 mol ion clorua lập được hệ 3 phương trình để suy ra số mol của hai muối còn lại. Sau đó tính % khối lượng từng muối [19,21,27,33,35,39,44].
2.3.3. Hệ thống các bài tập phân hóa – nêu vấn đề phần kim loại hóa học 12 THPT
2.3.3.1. Thiết kế các bài tập phân hóa – nêu vấn đề khác nhau từ một bài tập gốc a) Bài tập lý thuyết
Chương Đại cương về kim loại
* Bài tập tự luận:
Bài tập 1:
1. R có cấu hình electron là 1s22s22p63s1. Tìm tên nguyên tử R và giải thích.
2. R có cấu hình electron ở phân lớp ngoài cùng là 3s1. Tìm tên nguyên tử R và giải thích.
3. Cation R+ có cấu hình electron ở phân lớp ngoài cùng là 2p6. Tìm tên nguyên tử R và giải thích?
Bài tập 2:
1. Cho Cu tác dụng với dd Fe2(SO4)3 thu được dd hh FeSO4 và CuSO4. Viết pthh của pư xảy ra dưới dạng phân tử và ion thu gọn.
2. Cho Cu tác dụng với dd Fe2(SO4)3 thu được dd hh FeSO4 và CuSO4. Viết pthh của pư xảy ra dưới dạng phân tử và ion thu gọn. So sánh tính OXH của các ion kim loại và giải thích.
3. Cho Cu tác dụng với dd Fe2(SO4)3 thu được dd hh FeSO4 và CuSO4. Thêm một ít bột sắt vào dd hh, nhận thấy bột sắt bị hòa tan. Viết các pthh của pư xảy ra dưới dạng phân tử và ion thu gọn. So sánh tính khử của các đơn chất kim loại và tính OXH của các ion kim loại, giải thích.
Bài tập 3:
1. Viết ptpư thực hiện các dãy chuyển hóa sau: CuSO4 → Cu(OH)2 → CuO
→ Cu.
2. Trình bày cách điều chế Cu từ CuSO4. Giải thích và viết pthh của các pư xảy ra.
3. Trình bày cách điều chế Cu từ CuSO4 bằng các PP điện phân dd, thủy luyện, nhiệt luyện. Giải thích và viết pthh của các pư xảy ra.
Bài tập 4: