8. Những đóng góp mới của đề tài
2.1. Nguyên tắc xây dựng [24]
SGK Hóa học được coi là một trong những nguồn cung cấp tri thức cơ bản cho HS và là phương tiện để GV tổ chức các hoạt động dạy học nhằm nâng cao chất lượng kiến thức, rèn luyện khả năng tự học, tự lĩnh hội kiến thức cho HS. SGK Hóa học ở nước ta hiện nay là tài liệu được văn bản hóa có chứa đựng mục tiêu, nội dung và phương pháp dạy học,... nhưng tất nhiên là nặng về nội dung bài học. Với mong muốn hỗ trợ HS tự học nhằm nâng cao kết quả học tập, khi xây dựng HTBT chúng tôi đặc biệt chú ý các nguyên tắc sau:
2.1.1. Đảm bảo tính khoa học
Đảm bảo tính khoa học là nguyên tắc chủ yếu của việc lựa chọn nội dung. Theo nguyên tắc này, bảo đảm tính cơ bản là phải đưa vào hệ thống BTHH những kiến thức cơ bản về hoá học. Bảo đảm tính hiện đại tức là phải đưa trình độ của môn học đến gần trình độ của khoa học, đưa vào hệ thống BTHH những quan điểm cơ bản của kiến thức hoá học, đảm bảo tính đúng đắn và tính hiện đại của các sự kiện được lựa chọn.
Điều kiện quan trọng để thực hiện nguyên tắc này là tính hệ thống của kiến thức, thiết lập mối liên hệ giữa các kiến thức, kĩ năng; dùng phương pháp khái quát hoá để diễn đạt kiến thức; tập trung vào kiến thức trọng tâm,...
2.1.2. Đảm bảo tính logic
Tính logic được hiểu một cách đơn giản chính là hợp lí. Hợp lí trong cả việc chọn nội dung kiến thức phù hợp với đối tượng sử dụng HTBT (ở đây là những HS học chương trình nâng cao) và hợp lí trong việc trình bày các kiến thức đó. HTBT phải được trình bày tinh gọn, dễ hiểu, cấu trúc rõ ràng.
2.1.3. Đảm bảo tính đầy đủ, đa dạng
- Thông qua HTBT, HS tái hiện hầu hết các kiến thức cần nhớ. - Đầy đủ các dạng bài tập thường gặp.
2.1.4. Đảm bảo tính hệ thống của các dạng bài tập
Sắp xếp các dạng bài tập một cách có quy củ và có sự liên tục để người sử dụng thấy được chúng là những bộ phận có liên hệ chặt chẽ với nhau.
2.1.5. Đảm bảo tính vừa sức
Tính vừa sức cần hiểu theo 2 khía cạnh:
(1) Vừa sức về độ khó: Bài tập cao hơn khả năng của HS một chút là rất tốt. Nếu dễ thì HS dễ ỷ lại, còn nếu khó quá thì HS lại bỏ giữa chừng. GV cần chú ý đưa những bài tập có thể hệ thống và củng cố lý thuyết kèm theo phương hướng giải quyết để HS không nản chí (hướng dẫn cách giải cho từng dạng bài tập, có kèm theo đáp số).
(2) Vừa sức về số lượng: Nếu nhiều bài tập quá thì HS không giải hết, ngán ngẫm, chán nản và gây ảnh hưởng đến các môn học khác. Nếu ít quá thì không phủ kín chương trình và không đủ để hỗ trợ HS tự học.
2.1.6. Phù hợp với điều kiện thực tế
Chúng tôi đang đề cập đến điều kiện học tập của trường, địa phương cũng như điều kiện của bản thân mỗi HS sử dụng HTBT. Đối với địa bàn TN thì điều kiện kinh tế còn khó khăn nên số lượng HS có máy vi tính và số lượng HS sử dụng máy vi tính có nối mạng internet chưa nhiều. Vì thế GV photo HTBT hỗ trợ tự học và phát cho HS sử dụng là phù hợp nhất.
2.1.7. Tạo điều kiện thuận lợi cho HS tự học
Để HS tự học một cách thuận lợi, HS cần được hướng dẫn học tập cụ thể và có thông tin phản hồi (đáp án các câu hỏi trắc nghiệm và bài tập giúp HS tự kiểm tra kết quả tự học). Vậy HTBT hỗ trợ tự học cần phải:
- Có bài tập sau mỗi bài học cụ thể và hướng dẫn cách giải từng dạng - Có bài giải mẫu (do GV hướng dẫn khi HS ko làm được)
- Có các bài tập tương tự để HS tự giải - Có đáp số cho bài tập
- Sắp xếp các bài tập từ dễ đến khó, bài trước làm nền tảng cho bài sau, bài sau kế thừa bài trước.
- Có câu hỏi nhỏ (có thể là câu hỏi trắc nghiệm) kiểm tra kiến thức cơ bản kèm theo đáp án.
- Có các câu hỏi tổng hợp để kiểm tra kiến thức sau khi HS học xong một số bài học, chương nào đó.
Việc tự học thuận lợi giúp HS tiếp thu kiến thức cần nắm và say mê học tập hơn, kết quả học tập nâng cao.
2.1.8. Bám sát nội dung dạy học
Theo ông Nguyễn Hải Châu - Phó Vụ trưởng Vụ Giáo dục Trung học, Bộ Giáo dục và Đào tạo: Về mặt nội dung, có thể xem hướng dẫn dạy học theo chuẩn kiến thức, kỹ năng mà Bộ Giáo dục và Đào tạo đã ban hành là tài liệu giúp HS ôn tập, chuẩn bị cho các kỳ thi. Đề thi tốt nghiệp, thi đầu cấp, hay thi tuyển sinh ĐH đều phải đảm bảo nguyên tắc “căn cứ vào chuẩn kiến thức, kỹ năng”, nhưng cùng một nội dung, tùy mục tiêu của mỗi kỳ thi sẽ có cách hỏi khác nhau, kể cả trong một đề thi cũng có những câu hỏi để kiểm tra các mức độ: thông hiểu, vận dụng, sáng tạo...
Chúng tôi đã vào căn cứ vào hướng dẫn thực hiện chuẩn kiến thức, kỹ năng môn hoá học lớp 11 chương trình nâng cao của Bộ Giáo dục và Đào tạo để xây dựng HTBT.
2.1.9. Chú trọng kiến thức trọng tâm
HTBT cần xoáy vào kiến thức trọng tâm giúp cho mọi đối tượng HS (kể cả trung bình và yếu) đều nắm được những kiến thức cơ bản cần nắm, kết quả học tâp được nâng cao. Kết quả học tâp được nâng cao chính là động lực thôi thúc các HS chưa chăm, chưa học tốt cố gắng hơn nữa để học tốt hơn.
2.1.10. Gây hứng thú cho người học
- BTHH gắn liền với các kiến thức khoa học về hoá học hoặc các môn học khác, gắn với thực tiễn sản xuất hoặc đời sống,…
- HTBT chứa dựng các bài tập có thể giải theo nhiều cách, trong đó cách giải ngắn gọn nhưng đòi hỏi HS phải thông minh hoặc có sự suy luận cần thiết thì mới giải được.
2.2. Các phương pháp giải các dạng bài tập cơ bản
Dạng 1: Xác định một nguyên tố dựa vào các loại hạt trong nguyên tử của nguyên tố đó
Phương pháp: Nguyên tử của mỗi nguyên tố có một số Z đặc trưng nên để xác định nguyên tố ta cần xác định Z thông qua việc lập và giải phương trình về số hạt.
Cần nhớ:
- Trong nguyên tử: số proton trong hạt nhân = số electron trong phần vỏ nguyên tử: P = E = Z.
- Tổng số hạt trong nguyên tử S = P + E + N = 2Z + N. Trong đó: Số hạt mang điện là: P + E = 2Z
Và số hạt không mang điện là: N - Thông thường: Nếu Z ≤ 20 thì Z ≤ N ≤ 1,2Z hay 3S,2 ≤ Z ≤ 3 S Nếu Z ≤ 82 thì Z ≤ N ≤ 1,5 hay 5 , 3 S ≤ Z ≤ 3 S
Ví dụ 1: Cho nguyên tử X có tổng số hạt là 34 trong đó số hạt mang điện gấp 1,8333 lần số hạt không mang điện. Tìm điện tích hạt nhân và số khối của X ?
Bài giải:
Ta có tổng số hạt trong nguyên tử: P + N + E = 34. Mà P = E = Z ⇒ 2Z + N = 34
Mặt khác số hạt mang điện gấp 1,8333 lần số hạt không mang điện nên: 2Z = 1,8333N ⇒ 1,8333N + N = 34 ⇒ N = 12 ⇒ Z = 11
Vậy X có Z = 11 nên điện tích hạt nhân là 11+ Số khối của X: A = Z + N = 23
Ví dụ 2: Một nguyên tố A có tổng số hạt proton, nơtron, eletron là 52. Tìm nguyên tố A?
Bài giải:
Ta có 2Z + N = 52
Do bài toán có 2 ẩn nhưng chỉ có 1 dữ kiện để lập phương trình nên nên ta sử dụng thêm giới hạn: 1 ≤ Z N ≤ 1,222 hay 3,52222 ≤ Z ≤ 3 52 ⇒ 16,1 ≤ Z ≤ 17,3 Chọn Z = 17 ⇒ N = 18 ⇒ A = 35 (Nguyên tố Clo) Kí hiệu nguyên tử A: 35Cl 17
Dạng 2. Bài tập về đồng vị
- Xác định nguyên tử khối trung bình M khi biết thành phần của các đồng vị và ngược lại
- Xác định số khối của các đồng vị khi biết M và thành phần của các đồng vị
Phương pháp:
Áp dụng công thức tính nguyên tử khối (NTK) trung bình
M = xn x x xn Mn x M x M + + + + + + ... 2 1 . ... 2 . 2 1 . 1
Với: M1, M2,…, Mn: là nguyên tử khối (hay số khối) của các đồng vị.
x1, x2,…, xn là số nguyên tử hay thành phần số nguyên tử của các đồng vị.
Ví dụ 1: Nguyên tố clo có 2 đồng vị bền 35Cl
17 chiếm 75,77% và 37Cl
17 chiếm 24,23%. Tính nguyên tử khối trung bình của clo?
Bài giải:
Nguyên tử khối trung bình của clo là ACl= 35 100 77 , 75 + 37 100 23 , 24 Ví dụ 2: Một nguyên tố X gồm hai đồng vị là X1 và X2. Đồng vị X1 có tổng số hạt là 18. Đồng vị X2 có tổng số hạt là 20. Biết rằng % các đồng vị trong X bằng nhau và các loại hạt trong X1 cũng bằng nhau. Xác định nguyên tử khối trung bình của X?
Bài giải:
Các hạt trong đồng vị X1 là bằng nhau nên: P = N= E = 3 18 = 6 ⇒ Số khối của đồng vị X1 là 12 ⇒ Số khối của đồng vị X2 là 20 - 6 = 14 ⇒ M = 100 50 . 14 50 . 12 + = 13.
Dạng 3. Bài tập về kích thước, khối lượng riêng, bán kính nguyên tử
Cần nhớ:
- 1u = 1,6605. 10-27 kg - 1 A0
= 10-8 cm = 10-10 m
- Nguyên tử có dạng hình cầu nên Vnguyên tử = 3 4 πR3
(với R là bán kính nguyên tử)
- 1 mol nguyên tử chứa N = 6,02. 1023 nguyên tử
- Do me bé hơn nhiều so với mp, mn nên khối lượng nguyên tử chủ yếu tập trung ở hạt nhân.
Ví dụ 1: Nguyên tử khối của neon là 20,179đvC. Hãy tính khối lượng của một nguyên tử neon theo kg?
Bài giải:
Khối lượng của một nguyên tử neon theo kg M = 20,179. 1,6605. 10-27 kg ≈33,498. 10-27 kg
Ví dụ 2: Nguyên tử Fe ở 200C có khối lượng riêng là 7,87g/cm3, Fe là những hình cầu chiếm 75% thể tích tinh thể, phần còn lại là khe rỗng giữa các quả cầu. Cho khối lượng nguyên tử của Fe là 55,847. Tính bán kính nguyên tử gần đúng của Fe?
Bài giải:
Ta có thể tích 1 mol của nguyên tử Fe: V = 557,,87847 = 7,096 (cm3) Vậy thể tích của một nguyên tử sắt là:
V = 23 10 . 6 096 , 7 . 100 75 = 0,887. 10-23 = 8,87. 10-24 (cm3) Mà ta có: Vnguyên tử Fe = 3 4 πR3 Bán kính nguyên tử gần đúng của Fe R = 3 . 4 3 π V = 3 24 14 , 3 10 . 87 , 8 . 4 3 − = 1,2843. 10−8 (cm) = 1,2843 (A0)
Ví dụ 3: Cho nguyên tử kali có 19 proton, 20 nơtron và 19 electron. a) Tính khối lượng tuyệt đối của một nguyên tử K?
b) Tính số nguyên tử K có trong 0,975 gam kali? Bài giải :
a) Khối lượng 19p:
1,6726.10-27 kg. 19 = 31,794.10-27 kg Khối lượng 19e:
Khối lượng 20n:
1,6748.10-27 kg. 20 = 33,496.10-27 kg Khối lượng tuyệt đối của 1 nguyên tử K là:
31,7794.10-27 + 0,0173.10-27 + 33,496.10-27 = 65,2927.10-27 kg b) Số mol kali: nK = 39 975 , 0 = 0,025 (mol)
Số nguyên tử kali = 0,025. 6. 1023 = 0,15.1023 (nguyên tử).
Dạng 4: Bài tập về cấu hình electron nguyên tử và ion tương ứng. Mối quan hệ giữa cấu hình electron và tính chất của nguyên tử
Phương pháp:
- Nắm kỹ cách viết cấu hình electron nguyên tử dựa vào nguyên lý vững bền; Nguyên lý Pauli và quy tắc Hund.
- Dựa vào số electron ở lớp ngoài cùng để suy ra tính chất của nguyên tố hóa học.
Lưu ý:
- Dạng (n-1)d4ns2 chuyển thành (n - 1)d5ns1 (n-1)d9ns2 chuyển thành (n - 1)d10ns1
- Căn cứ vào số electron ở lớp ngoài cùng để xác định tính chất nguyên tố (là kim loại, phi kim hay khí hiếm).
* Khi nguyên tử kim loại nhường electron trở thành cation thì ưu tiên eletron ở lớp ngoài cùng nhường.
* Sơ đồ hình thành ion từ nguyên tử:
M → Mn+ + ne X + me → Xm-
Ví dụ 1: Hãy viết cấu hình electron của các nguyên tử có Z = 20,
Z = 21, Z = 22, Z = 24, Z = 29 và cho nhận xét cấu hình electron của các nguyên tử đó khác nhau thế nào?
Bài giải:
Cấu hình electron:
Z = 20: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 Z = 21: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 4s2
Z = 22: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2 Z = 24: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1 Z = 29: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1 Nhận xét:
Cấu hình Z = 20 khác với cấu hình còn lại ở chỗ không có phân lớp 3d. Cấu hình Z = 24, Z = 29 có 1 electron ở phân lớp 4s (phân lớp 4s chưa bão hòa nhưng đã có electron điền vào 3d).
Ví dụ 2: Nguyên tử Fe có Z = 26. Hãy viết cấu hình electron của Fe. Nếu nguyên tử Fe bị mất hai electron, mất ba electron thì các cấu hình electron tương ứng sẽ như thế nào?
Bài giải:
Fe (Z = 26): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 - Fe mất 2e biến thành ion Fe2+
Cấu hình electron của ion Fe2+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 - Fe mất 3e biến thành ion Fe3+
Cấu hình electron của ion Fe3+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5
Dạng 5: Xác định số công thức phân tử hợp chất tạo nên từ các đồng vị của các loại nguyên tố
Phương pháp: Khi viết công thức phân tử các hợp chất, ta cố định đồng vị của một loại nguyên tố (A), cho kết hợp với các đồng vị của nguyên tố khác, giả sử được n công thức phân tử.
Như vậy nếu nguyên tố (A) có x đồng vị thì suy ra có n.x công thức phân tử hợp chất.
Ví dụ 1: Trong tự nhiên oxi có 3 đồng vị 16O
8 , 17O
8 , 18O
8 Cacbon có 2 đồng vị là 12C
6 , 13C
6 . Hỏi có thể tạo thành bao nhiêu phân tử khí CO2? Tính phân tử khối của chúng (lấy giá trị NTK) bằng số khối.
Bài giải: Kí hiệu đồng vị 12C là C và đồng vị 13C là C’. Kí hiệu đồng vị 16O là O; 17O là O’ và 18O là O’’. Với 12C
Sau đó tương tự ta thay 12C
bằng 13C
ta được 6 phân tử ⇒ Có 12 loại phân tử CO2 và phân tử khối như sau:
CO2 C’O2 CO’2 C’O’2 CO’’2 C’O’’2 COO’ 44 45 46 47 48 49 45 C’O’’ C’OO’ C’OO’’ CO’O’’ C’O’O’’ 46 46 47 47 48
Dạng 6: Từ cấu hình electron nguyên tử suy ra vị trí của nguyên tố trong bảng tuần hoàn và ngược lại, từ vị trí suy ra cấu hình electron
Phương pháp: Viết đúng cấu hình electron, từ đó suy ra vị trí của 1 nguyên tố theo 3 ý:
- Số thứ tự ô nguyên tố = Z (tức cũng bằng số proton trong hạt nhân và bằng số electron ở phần vỏ)
- Số thứ tự của chu kì = số lớp electron - Nhóm
* Nếu electron cuối cùng điền vào phân lớp s hoặc p thì thuộc nhóm A. Lúc đó: Số thứ tự của nhóm A = số electron ở lớp ngoài cùng (đó cũng là số electron hóa trị)
* Nếu electron cuối cùng điền vào phân lớp d hoặc f thì thuộc nhóm B. Lúc đó: Số thứ tự của nhóm B = số electron ở lớp ngoài cùng cộng với số electron ở phân lớp d chưa bão hòa sát lớp ngoài cùng (đó cũng là số electron hóa trị).
Ví dụ 1: Viết cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố selen
(Z = 34), kripton (Z = 36) và xác định vị trí của chúng trong bảng tuần hoàn.
Bài giải:
Se (Z = 34): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p4 Ô nguyên tố: 34
Có 4 lớp electron nên tuộc chu kì 4.
Có electron cuối cùng điền vào phân lớp p nên thuộc nhóm A, đồng thời có 6 electron ở lớp ngoài cùng nên thuộc nhóm VIA