Xây dựng hệ thống những bài thực nghiệm phần hóa hữu cơ huấn luyện học sinh giỏi cấp quốc gia, quốc tế

Xây dựng hệ thống những bài thực nghiệm phần hóa hữu cơ huấn luyện học sinh giỏi cấp quốc gia, quốc tế Abstract: Tổng quan các vấn đề lí luận và thực tiễn về bồi dưỡng học sinh giỏi HSG

Xây dựng hệ thống những bài thực nghiệm phần hóa hữu cơ huấn luyện học sinh giỏi cấp

quốc gia, quốc tế

Abstract: Tổng quan các vấn đề lí luận và thực tiễn về bồi dưỡng học sinh giỏi (HSG)

ở nước ta hiện nay Nghiên cứu nội dung chương trình, kiến thức hóa học chuyên; các

đề thi HSG cấp tỉnh, cấp khu vực, cấp quốc gia và quốc tế phần hóa hữu cơ Đi sâu nghiên cứu các bài thực hành hóa hữu cơ trong các bài chuẩn bị và các đề thi học sinh giỏi quốc tế qua các năm Xây dựng một số bài thực nghiệm hóa hữu cơ và hệ thống câu hỏi phù hợp với từng mức độ của các kì thi HSG quốc gia và quốc tế Làm thực

nghiệm, kiểm tra tính khả thi và hiệu quả của đề tài; xử lý kết quả thu được

Keywords: Hóa lý thuyết; Hóa hữu cơ; Bài thực nghiệm; Học sinh giỏi

Điều này cũng được thể hiện trong nghị quyết của Đảng ta: “Hoàn thiện hệ thống cơ chế, chính sách phát hiện, đào tạo, bồi dưỡng, sử dụng nhân tài đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa” và “ tạo bước chuyển căn bản trong việc phát hiện, đào tạo, bồi dưỡng, sử dụng nhân tài và đội ngũ cán bộ khoa học, chuyên gia giỏi; xây dựng Chiến lược quốc gia về nhân tài, coi đó là giải pháp rất quan trọng trong việc thực hiện chiến lược cán bộ” [35,36] Yêu cầu đó đã đặt ra cho ngành giáo dục ngoài nhiệm vụ đào tạo toàn diện còn có chức năng phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi, học sinh năng khiếu, đào tạo đội ngũ học sinh có kiến thức, có năng lực tự học, tự nghiên cứu, đạt nhiều thành tích cao góp phần quan trọng nâng cao chất lượng và hiệu quả giáo dục phổ thông; đào tạo họ thành những nhà khoa học, những chuyên gia giỏi cho từng lĩnh vực, tạo nguồn nhân lực chất lượng cao cho đất nước

Hóa học là ngành khoa học cơ bản, có vai trò trung tâm và gắn liền với sự phát triển của các ngành khoa học và các lĩnh vực khác của xã hội như năng lượng, lương thực thực phẩm, y tế, may mặc, Nhu cầu về đội ngũ cán bộ khoa học, công nghệ hóa học có trình độ cao là không thể thiếu Để có được đội ngũ này cần có sự phát hiện, bồi dưỡng, đào tạo và sử dụng các nhân tài và năng khiếu hóa học từ sớm

Mặt khác, hóa học là khoa học thực nghiệm Thí nghiệm hóa học giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình dạy học hóa học ở phổ thông Thí nghiệm hóa học là cơ sở để học tập hóa học và rèn luyện kĩ năng thực hành; thông qua thí nghiệm hóa học giúp học sinh củng

cố kiến thức, góp phần phát triển tư duy, khả năng sáng tạo, vận dụng kiến thức, liên hệ kiến thức với thực tiễn, kĩ năng lập kế hoạch và tác phong làm việc khoa học, làm tăng niềm hứng thú say mê học tập bộ môn

Tuy nhiên, ở nước ta hiện nay việc sử dụng thí nghiệm hóa học trong dạy học hóa học phổ thông còn chưa phổ biến hoặc chưa phát huy được hết vai trò của nó, vì vậy cần có sự đổi mới để khắc phục hiện tượng dùng thí nghiệm hóa học chủ yếu để minh họa kiến thức chứ chưa khai thác theo hướng tích cực Đặc biệt, trong các kì thi HSG ở nước ta, kể cả kì thi HSG quốc gia, cho tới nay phần thực nghiệm vẫn chưa nhiều Trong khi đó, kì thi HSG hóa học quốc tế (IChO – International Chemistry Olympiads) luôn gồm hai phần, phần lí thuyết (chiếm 60%) và phần thực hành (chiếm 40% tổng số điểm) Nhận thức được tính cấp thiết đó,

từ năm học 2011- 2012 lãnh đạo Bộ GD & ĐT Việt Nam đã triển khai thí điểm đưa thêm phần thực nghiệm hóa học vào kì thi HSG quốc gia nhằm phát triển và đánh giá toàn diện hơn khả năng học tập hóa học của học sinh, đồng thời bắt kịp với xu hướng của các đề thi quốc tế, chuẩn bị tốt cho kì thi HSG hóa học quốc tế năm 2014 (IChO 46) sẽ được tổ chức tại Việt Nam

Là một giáo viên THPT, qua thực tiễn công tác và từ những lý do trên, tôi chọn đề tài

“Xây dựng hệ thống những bài thực nghiệm phần hóa hữu cơ huấn luyện học sinh giỏi

cấp quốc gia, quốc tế” với mong muốn góp phần xây dựng một tư liệu dạy học, bồi dưỡng

HSG phần hóa học hữu cơ; đồng thời tạo một tài liệu học tập cho các em học sinh khi tham gia các kì thi HSG, góp phần nâng cao chất lượng dạy học

2 Đối tượng nghiên cứu

Nội dung bài tập thực hành hóa hữu cơ trong chương trình hóa phổ thông và trong kì thi Olympiad hóa học quốc tế (IChO)

3 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu xây dựng một số bài thí nghiệm thực hành hóa học hữu cơ phù hợp nhằm bồi dưỡng và rèn luyện kĩ năng thực hành hóa học cho học sinh giỏi cấp quốc gia, quốc tế

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan các vấn đề lí luận và thực tiễn về bồi dưỡng HSG ở nước ta hiện nay

- Nghiên cứu nội dung chương trình, kiến thức hóa học chuyên; các đề thi HSG cấp tỉnh, cấp khu vực, cấp quốc gia và quốc tế phần hóa hữu cơ Đi sâu nghiên cứu các bài thực hành hóa hữu cơ trong các bài chuẩn bị và các đề thi học sinh giỏi quốc tế qua các năm

- Xây dựng một số bài thực nghiệm hóa hữu cơ và hệ thống câu hỏi phù hợp với từng mức độ của các kì thi HSG quốc gia và quốc tế

- Làm thực nghiệm, kiểm tra tính khả thi và hiệu quả của đề tài; xử lý kết quả thu được

5 Phương pháp nghiên cứu

- Tổng hợp các vấn đề lí luận có liên quan đến đề tài

- Tổng hợp và nghiên cứu các kiến thức hóa học hữu cơ, hóa học phân tích, hóa lý, cần thiết để xây dựng một số bài thực hành

- Nghiên cứu các đề thi HSG hóa học quốc gia, đề thi Olympiad hóa học quốc tế

- Làm thí nghiệm, thực nghiệm sư phạm; trao đổi kinh nghiệm với các giáo viên giảng dạy hóa học ở trường chuyên

- Xử lý kết quả thí nghiệm và thực nghiệm sư phạm dựa vào phương pháp thống kê toán học

7 Cấu trúc luận văn

Luận văn gồm ba chương với nội dung chính sau:

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan về công tác bồi dưỡng HSG (vai trò, vị trí và hiện trạng), thí nghiệm thực hành hóa học trong chươg trình THPT ở nước ta và trong các kì thi IChO gần đây

Chương 2: Xây dựng và đề xuất 6 bài thực nghiệm phần hóa hữu cơ nhằm huấn luyện HSG cấp quốc gia và chuẩn bị cho kì thi IChO Mỗi bài gồm các phần: Cơ sở lý thuyết; Mục đích, yêu cầu; Hóa chất; Dụng cụ; Qui trình; Một số lưu ý để thí nghiệm thành công; Xử lý kết quả thực nghiệm; Câu hỏi kiểm tra và mở rộng

Chương 3: Kết quả và thảo luận Làm thí nghiệm thực hành ở Khoa Hóa học, trường

ĐH KHTN, ĐHQG Hà Nội đưa ra kết quả và đề xuất thang điểm đánh giá Sau đó làm TNSP tại trường THPT chuyên Thái Bình, xử lý số liệu, khảo sát đánh giá tính hiệu quả và khả thi của đề tài, điều chỉnh thang điểm

Kết luận

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Vấn đề bồi dưỡng HSG ở trường THPT

1.1.1 Vị trí, vai trò của công tác bồi dưỡng HSG ở trường THPT

Có thể nói, hầu như các quốc gia trên thế giới đều coi trọng vấn đề đào tạo và bồi dưỡng HSG trong chiến lược phát triển giáo dục phổ thông Nhiều nước ghi riêng thành một mục dành cho HSG hoặc coi đó là một dạng của giáo dục đặc biệt Mỗi nước đều có một cách tiếp cận khác nhau trong việc bồi dưỡng HSG

Ở Việt Nam, tỉ lệ HSG chủ yếu tập trung ở hệ thống các trường chuyên Tính đến năm 2012, cả nước có 76 trường và khối THPT chuyên, trong đó có 68 trường THPT chuyên

và 9 khối THPT chuyên trong các Đại học và trong trường THPT không chuyên Tổng số học sinh THPT chuyên toàn quốc là gần 50 nghìn, chiếm 1,74% số học sinh THPT tỉ lệ bình quân toàn quốc, học sinh đoạt giải trong các kì thi HSG quốc gia là 53% [31]

Hơn lúc nào hết, sự nghiệp bồi dưỡng, phát triển nhân tài cho đất nước phải được đặt lên một tầm cao mới với “yêu cầu mới, nguồn lực mới và cách làm mới” nhằm đáp ứng sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa của đất nước Điều này được khẳng định trong đề án Phát triển hệ thống trường THPT chuyên, giai đoạn 2010-2020 với tổng kinh phí đầu tư 2.300

tỷ đồng của Chính phủ [23]

1.1.2 Những phẩm chất và năng lực cần có của HSG hóa học [4, 29]

Những phẩm chất và năng lực cần có của HSG hóa học là

- Có lòng say mê học tập hóa học cao độ

- Có năng lực tư duy tốt và sáng tạo Biết phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát cao,

có khả năng sử dụng các phương pháp mới như qui nạp, diễn dịch, loại suy,…

- Có kiến thức hóa học sâu sắc, vững vàng, hệ thống Nắm vững bản chất hóa học của các hiện tượng hóa học Biết vận dụng các kiến thức hóa học đó một cách linh hoạt, sáng tạo vào những tình huống mới

- Có kĩ năng thực nghiệm tốt, có năng lực về phương pháp nghiên cứu khoa học hóa học Biết nêu ra những lí luận cho những hiện tượng hóa học xảy ra trong thực tế, biết cách dùng thực nghiệm để kiểm chứng lại những lí luận trên và biết cách dùng lí thuyết để giải thích các hiện tượng thí nghiệm được kiểm chứng

1.1.3 Kĩ năng cần có của giáo viên bồi dưỡng HSG [25, 31]

Trong việc đào tạo, bồi dưỡng HSG ở trường THPT đội ngũ giáo viên đóng vai trò hết sức quan trọng Kiến thức để bồi dưỡng HSG có tính chuyên sâu, độ khó cao, tính bao quát rộng, nên giáo viên dạy HSG phải có là người năng lực, sự đam mê, tâm huyết, có niềm tin và

là chỗ dựa tinh thần vững chắc cho học sinh Giáo viên bồi dưỡng HSG cần thường xuyên

tham khảo nhiều tài liệu, tự nâng cao trình độ để cập nhật, bổ sung và phát triển chuyên đề mà mình phụ trách; phải chủ động đi trước học sinh một bước, hướng dẫn và cùng tham gia giải bài tập với học sinh Mặt khác hiểu biết của học sinh ngày càng rộng, người giáo viên cần có trình độ hiểu biết sâu và rộng mới có sức thuyết phục với đối tượng HSG

Để làm tốt được công việc trên giáo viên cần có những kĩ năng cơ bản sau:

 Kĩ năng nhận thức:

- Đọc và nghiên cứu tài liệu, tổng hợp và tóm tắt tài liệu

- Xây dựng đề cương, soạn giáo án, lập kế hoạch bồi dưỡng

 Kĩ năng truyền đạt:

- Kĩ năng giao tiếp, ngôn ngữ

- Kĩ năng nêu vấn đề và đặt câu hỏi: câu hỏi được diễn đạt rõ ràng, ngắn gọn, xúc tích,

dễ hiểu, sử dụng ngôn ngữ phù hợp, không quá phức tạp Câu hỏi có thứ tự logic, hình thức thay đổi và không mang tính ép buộc

- Kĩ năng trình bày và chuyển tải kiến thức: các vấn đề và nội dung kiến thức đưa ra cần chính xác khoa học, đơn giản, dễ hiểu, không phức tạp hóa và cần được chuẩn bị chu đáo Nói rõ ràng và đủ âm lượng, cần bao quát tốt và chú ý thái độ phản hồi từ học sinh

 Kĩ năng tổ chức, quản lý

- Giám sát, theo dõi, động viên, khuyến khích

- Tiếp nhận, điều chỉnh thông tin phản hồi

 Kĩ năng sử dụng các phương tiện dạy học

- Sử dụng thí nghiệm, kĩ năng thực hành (thao tác, quan sát, giải thích, kết luận)

- Sử dụng các thiết bị hỗ trợ (tranh, ảnh, phương tiện nghe nhìn, )

 Nhóm kĩ năng kiểm tra, đánh giá

- Xây dựng ngân hàng câu hỏi, đề kiểm tra

- Phân loại đề kiểm tra theo đối tượng, mục tiêu, thời lượng, chương trình

1.1.4 Công tác bồi dưỡng HSG ở các trường THPT [17, 29]

Đào tạo học sinh HSG ở bậc THPT là một quá trình mang tính khoa học nghiêm túc, không thể chỉ một một thời gian ngắn mà phải có tính chiến lược dài hơi trong suốt cả ba năm học Công việc này phụ thuộc rất nhiều vào đội ngũ giáo viên hóa học ở cơ sở (các trường THCS, THPT)

Hiện nay công tác bồi dưỡng học sinh giỏi ở các trường THPT còn gặp không ít khó khăn về nội dung chương trình, tài liệu tham khảo chính thống, giới hạn kiến thức cần đạt được ứng với mỗi cấp độ (HSG tỉnh, HSG khu vực, HSG quốc gia,…), thời gian, kinh phí, chế

độ chính sách,…

1.2 Vai trò, tác dụng của thực nghiệm trong dạy học và nghiên cứu hóa học

Quan sát và thí nghiệm là các phương pháp nghiên cứu cơ bản của khoa học tự nhiên,

của các môn khoa học thực nghiệm, trong đó có môn hóa học Hóa học là một khoa học đã và

sẽ không thể phát triển được nếu không có quan sát, thí nghiệm

Thí nghiệm hóa học là phương tiện trực quan, được dùng phổ biến và giữ vai trò đặc biệt quan trọng; là cầu nối giữa lý thuyết và thực tiễn thí nghiệm giúp học sinh vận dụng các điều đã học vào thực tế cuộc sống Làm thí nghiệm hóa học giúp học sinh rèn luyện kĩ năng thực hành Qua thực hành thí nghiệm học sinh rèn luyện kĩ năng thao tác, sự khéo léo, kĩ năng lập kế hoạch thí nghiệm, phát triển kĩ năng giải quyết vấn đề Từ đó học sinh sẽ hình thành những đức tính cần thiết của người lao động mới: tác phong làm việc nghiêm túc, cẩn thận, ngăn nắp, kiên trì, trung thực, chính xác, khoa học,…

Thí nghiệm hóa học giúp học sinh phát triển tư duy, hình thành thế giới quan duy vật biện chứng Thông qua thí nghiệm hóa học học sinh nắm kiến thức một cách hứng thú, vững chắc và sâu sắc hơn Thí nghiệm hóa học giúp giờ học thêm sinh động, góp phần nâng cao chất lượng dạy học

1.3 Phần thực nghiệm hóa học hữu cơ trong chương trình phổ thông [7-10, 26]

Trong phân phối chương trình, phần hóa học hữu cơ bắt đầu từ học kì II lớp 11 và kéo dài đến hết học kì I lớp 12 Ngoài các thí nghiệm do giáo viên hoặc học sinh tự thực hiện trong quá trình học bài mới thì trong chương trình có 6 hoặc 7 bài thí nghiệm thực hành phần hữu cơ

Các thí nghiệm trong các chương trình THPT cần đảm bảo các yêu cầu:

- Đơn giản, dễ thực hiện, dễ thành công và đặc biệt là đảm bảo an toàn cho học sinh

- Các thí nghiệm có hiện tượng rõ ràng, xảy ra nhanh, đảm bảo về thời gian

- Hóa chất phổ biến, dụng cụ đơn giản

- Đảm bảo tính mỹ thuật, sư phạm và khoa học

Các bài thực hành nói chung và các bài thực hành phần hữu cơ nói riêng trong chương trình hóa học THPT là công cụ trực quan sinh động minh họa và làm sáng tỏ lí thuyết, góp phần rèn luyện những kĩ năng thực hành cơ bản, làm quen với các dụng cụ thí nghiệm và hình thành phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh Tuy nhiên, hiện nay số lượng và chất lượng thí nghiệm thực hành hóa học trong chương trình THPT chưa đáp ứng được yêu cầu của việc dạy học nói chung và đặc biệt là yêu cầu việc đổi mới dạy học nói riêng Hơn nữa các thí nghiệm hóa học trong chương trình THPT chủ yếu chỉ mang tính chất định tính

Đối với trường chuyên, lớp chuyên hóa mặc dù số tiết học môn chuyên tăng 1,5 lần so với chương trình hóa học nâng cao để học thêm phần kiến thức chuyên sâu, nhưng chủ yếu vẫn mang nặng tính lý thuyết, phần thí nghiệm thực hành vẫn chưa được quan tâm đúng mức Cho đến nay dụng cụ, hóa chất đa số trường chuyên cơ bản còn thiếu và yếu, đội ngũ giáo viên có đủ trình độ năng lực để hướng dẫn đội tuyển HSG làm các bài thực hành nâng cao còn

ít Đây cũng chính là nguyên nhân dẫn đến kết quả chưa cao trong phần thực hành của học sinh Việt Nam trong các kì thi Olympiad quốc tế

Trong các trường THPT nói chung và trường THPT chuyên tình trạng khả năng hướng dẫn thực hành yếu có thể có nhiều nguyên nhân, phần vì kinh phí cho lĩnh vực này còn hạn hẹp tuy đã có nhiều cố gắng, phần vì trách nhiệm của nhà sản xuất (dụng cụ, thiết bị còn mà không dùng được, dùng được thì cũng chóng hỏng), phần vì thiếu một sự quản lí chỉ đạo, động viên những người tốt, việc tốt trong sử dụng và cải tiến sáng tạo thí nghiệm thực hành

hóa học hiện có Và một trong những nguyên nhân sâu xa nhất của vấn đề này là do các kì thi

ở nước, ta từ kì thi tuyển sinh Đại học đến các kì thi HSG các cấp, đều nặng tính lý thuyết, ít

có nội dung thực hành vì vậy tâm lý “Thi gì, học nấy” đã làm cho việc sử dụng thí nghiệm

thực hành trong công tác giảng dạy và học tập hóa học ở THPT chưa được chú trọng và quan tâm đúng mức

1.4 Một số nội dung thực nghiệm hữu cơ được đề cập trong kì thi Olympiad Hóa học Quốc tế [6]

Các bài thực hành phần hữu cơ ở năm kì thi IChO gần đây: …

Kì thi IChO 43, năm 2011 ở Ankara, Thổ Nhĩ Kỳ bài thực hành phần hữu cơ là “Tổng

hợp, tinh chế và tách hỗn hợp đồng phân lập thể đia ”

yêu cầu:

a Tổng hợp, chạy sắc kí để xác định sự chuyển hóa của phản ứng

b Dùng sắc kí cột nhanh tách hai đồng phân lập thể (phân đoạn A và phân đoạn B)

c Phân tích sản phẩm (dựa vào sắc kí lớp mỏng, phổ UV-VIS, và độ hấp phụ quang), tính hiệu suất phản ứng

Kì thi IChO 44, năm 2012 ở Mỹ bài thực hành phần hữu cơ là “Động học, hiệu ứng

đồng vị và cơ chế phản ứng iot hóa axeton ” Nghiên cứu cơ chế phản ứng iot hóa axeton dựa

cả vào nghiên cứu động học phản ứng và hiệu ứng đồng vị

Yêu cầu

a Khảo sát tốc độ phản ứng của axeton (CH3COCH3) và axeton-d6 (CD3COCD3) bằng cách thay đổi nồng độ đầu của các chất phản ứng

b Tính bậc riêng phần và hằng số tốc độ phản ứng của mỗi phản ứng trên

c Xác định cơ chế phản ứng (theo gợi ý) dựa vào kết quả thực nghiệm

1.5 Yêu cầu về phần thực nghiệm trong kì thi Olympiad Hóa học Quốc tế [3]

Điểm tối đa của phần thi lý thuyết là 60, của phần thi thực hành là 40, thành tổng số

điểm là 100 Phần thi thực hành cần đáp ứng điều kiện sau:

- Phần thực hành cần phải chứa ít nhất hai bài thi độc lập

- Các thành viên không được đánh giá một cách chủ quan phần điểm nào

- Khi làm các bài phân tích định tính, các thí sinh phải được nhận cùng một chất

- Khi làm các bài phân tích định lượng, các thí sinh phải được nhận cùng một chất nhưng có nồng độ khác nhau

- Khi đánh giá các bài thi định lượng các giá trị xuất sắc không dựa trên các kết quả trung bình của các thí sinh

- Trong các bài thi định lượng, phải cho phần lớn điểm khi thi sinh báo cáo giá trị trung bình, trong khi đó cũng có thể cho một số điểm đối với các phương trình tương ứng, các tính toán, hoặc giải thích liên quan trực tiếp đến bài thi Không được thưởng điểm cho các phần lặp lại

Về phạm vi kiến thức trong các kì thi IChO được chia làm ba phần

- Kiến thức cơ bản có trong chương trình THPT của hầu hết các nước

- Kiến thức có trong chương trình THPT của một số nước

- Kiến thức nâng cao không có trong chương trình THPT, thường tương đương với kiến thức ở trình độ Cao đẳng hoặc Đại học chuyên ngành

Nước tổ chức có thể đưa thoải mái các câu hỏi và bài tập vào lí thuyết và thực hành dựa trên kiến thức trong phần một Còn nếu trong bài thi có các kiến thức thuộc các phần hai

và phần ba, sẽ được nêu rõ ràng vào trang đầu của bài tập chuẩn bị và giới thiệu trước ở tập bài chuẩn bị

Nội dung các bài thực hành trong các kì thi IChO đều mang tính thực tiễn và có nhiều ứng dụng, các chất tổng hợp thường là các chất thuộc lĩnh vực sinh hóa như thuốc, chất dẫn thuốc,… hoặc lĩnh vực vật liệu mới mà là thế mạnh hoặc là những công trình khoa học, công nghệ mới của nước đăng cai tổ chức

Các bài thi thực nghiệm hóa hữu cơ thường gồm hai phần Phần một, tổng hợp chất; Phần hai, tinh chế và tách chất Ở phần một, trong quá trình tổng hợp thường dùng thêm kĩ thuật sắc kí lớp mỏng để theo dõi quá trình phản ứng; hoặc nghiên cứu cơ chế và động học phản ứng bằng phương pháp chuẩn độ, sắc kí lớp mỏng, hiệu ứng đồng vị; Ở phần hai, thường yêu cầu tinh chế rồi tính hiệu suất phản ứng; kiểm tra độ tinh khiết của sản phẩm (đo chiết suất, xác định điểm nóng chảy, dựa vào sắc kí lớp mỏng,…); xác định cấu trúc của sản phẩm dựa vào phương pháp phổ (thường là phổ 1

H và 13C NMR) hoặc yêu cầu tách sản phẩm

ra khỏi hỗn hợp (tách hỗn hợp đồng phân lập thể,…)

Với học sinh tham gia kì thi IChO ngoài các kĩ năng cơ bản như

- Biết tiến hành phản ứng trong ống nghiệm

- Biết cách đun nóng trong phòng thí nghiệm, cách đun hồi lưu, chưng cất

- Biết cách chuẩn bị và pha loãng dung dịch, pha dung dịch chuẩn

- Biết xác định thể tích, chuẩn độ, dùng quả bóp hút pipet

- Biết cân khối lượng và đo thể tích (dùng cân điện tử, ống đong chia độ, dùng pipet, bình định mức)

- Biết dùng máy khuấy từ

- Biết đo pH (bằng giấy pH hoặc máy đo pH)

- Biết thử định tính các nhóm chức hợp chất hữu cơ (theo qui trình đã cho)

Và cần phải được trang bị thêm các kiến thức nâng cao cả về lý thuyết và thực hành như

- Giải trình phổ NMR đơn giản (độ chuyển dịch hóa học, độ bội của pic, …)

- Các kĩ thuật tổng hợp hữu cơ: phương pháp lọc, làm khô chất kết tủa, sắc kí lớp mỏng

- Tổng hợp ở thiết bị lượng nhỏ

- Phương pháp phân tích định lượng, chuẩn độ

- Lí thuyết và thực hành phương pháp chiết với các dung môi không trộn lẫn nhau

- Lí thuyết và thực hành về động học phản ứng,…

Qua tìm hiểu và phân tích trên chúng tôi nhận thấy rằng, chương trình thi của IChO khá rộng và có một số vấn đề khác biệt so với chương trình dạy học môn Hóa trong chương trình THPT Cơ bản, Nâng cao Việc huấn luyện HSG cho các kì thi HSG hóa học trong nước thường nặng về lí thuyết và ít có các nội dung thực nghiệm Do đó, để HS Việt Nam có kết quả thực hành cao trong các kỳ thi quốc tế, cần thúc đẩy tăng cường các nội dung Hóa học có ứng dụng và rèn luyện kỹ năng thực hành cho học sinh Đặc biệt cần có sự định hướng theo từng cấp độ để dần tiệm cận với được với chương trình chuẩn quốc tế Đi tắt đón đầu, tránh sự lãng phí và không hiệu quả trong quá trình giảng dạy, đào tạo và bồi dưỡng HSG, bồi dưỡng nhân tài cho đất nước

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI TẬP THỰC NGHIỆM

2.1 Qui trình xây dựng bài tập thực nghiệm

- Xác định nội dung và phạm vi kiến thức cần kiểm tra

- Xác định mục tiêu và mức độ yêu cầu về kiến thức và kĩ năng cần đạt được trong bài thực hành

- Nghiên cứu tài liệu, xây dựng qui trình thực hành

- Xây dựng hệ thống các câu hỏi, các yêu cầu về báo cáo kết quả thực nghiệm

- Làm thực nghiệm

- Xây dựng thang điểm đánh giá

- Làm thực nghiệm sư phạm, đánh giá và điều chỉnh thang điểm

2.2 Cơ sở lí thuyết

2.2.1 Động hóa học phản ứng đơn giản [12, 21]

Động hóa học nghiên cứu tốc độ của phản ứng trong những điều kiện nhất định và xác định các yếu tố ảnh hưởng lên tốc độ phản ứng, như nồng độ các chất tham gia phản ứng, nhiệt độ, xúc tác Từ những dữ kiện nghiên cứu động hóa học ta có thể thêm thông tin về cơ chế phản ứng cũng như về hoạt độ hóa học của chất tham gia phản ứng

dC - biến thiên nồng độ của chất

dt - biến thiên thời gian

dấu  ứng với xu hướng biến đổi nồng độ chất để đảm bảo tốc độ phản ứng luôn dương

Theo định luật tác dụng khối lượng của Gunbec - Vagơ (thực nghiệm), phản ứng chỉ

có thể xảy ra nếu có sự va chạm giữa các phân tử có đủ năng lượng, hay tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ các chất tác dụng:

W = n A n B

A B

Trong đó: k – hằng số tốc độ phản ứng (chỉ phụ thuộc nhiệt độ)

2.2.1.1 Phương pháp thế

2.2.1.2 Phương pháp đồ thị

2.2.1.3 Phương pháp chu kì bán hủy

2.2.1.4 Phương pháp tốc độ đầu (phương pháp Van’Hoff)

2.2.1.5 Qua các đại lượng vật lý

2.2.2 Sơ lược phương pháp chuẩn độ [13, 24, 41]

2.2.2.1 Một số kỹ năng và thao tác chuẩn độ cơ bản

 Cách sử dụng Pipet: dùng để lấy chính xác thể tích dung dịch Khi đọc thể tích trên

pipet chú ý lấy 02 chữ số có nghĩa sau dấu phảy

Hình 2.4 Cách lấy dung dịch bằng pipet

(c) rửa đầu buret bằng nước cất

(d) làm sạch và khô buret trước khi chuẩn độ

Hình 2.5 Các thao tác với buret trước khi chuẩn độ

 Cách lấy dung dịch để chuẩn độ: Chúng ta sử dụng pipet để lấy dung dịch chuẩn hoặc

dung dịch phân tích vào bình nón (hình 12)

(c) Để pipet thẳng đứng và nghiêng bình nón để dung dịch chảy vào

(d) Tia nước cất xung quanh bình nón để đảm bảo tất cả thể tích dung dịch đã lấy phản ứng

với chất chuẩn Hình 2.6.Các thao tác lấy dung dịch vào bình nón bằng pipet

Lưu ý: chỉ dùng nước cất để tráng bình nón, không dùng dung dịch cần lấy để tráng

 Pha dung dịch chuẩn

 Cách tiến hành chuẩn độ:

Hình 2.7 Các thao tác trong quá trình chuẩn độ

2.2.2.2 Chuẩn độ axit – bazơ

 Pha chế dung dịch chuẩn axit oxalic (H2C2O4, M = 126,066)

 Thiết lập nồng độ dung dịch NaOH theo dung dịch gốc H2C2O4

 Xác định nồng độ axit clohiđric HCl

 Xác định nồng độ axit axetic CH3COOH

2.2.3 Sơ lược về phương pháp sắc kí [37, 40 ]

2.2.3.1 Kiến thức cơ sở

Nguyên tắc của phương pháp sắc kí là dựa vào tính chất bị hấp phụ của các chất hữu

cơ trên chất hấp phụ (pha tĩnh) và tính tan của chúng trong dung môi hữu cơ (pha động) đi qua chất hấp phụ

Dựa vào sắc kí có thể theo dõi quá trình phản ứng, phân tích định tính, phân tích định lượng, phân lập và tinh chế các hợp chất hữu cơ

Trong sắc kí giấy và sắc kí lớp mỏng độ chuyển dịch sắc kí được đặc trưng bởi giá trị

Rf:

f

o

l R l



Trong đó:

l – khoảng cách từ điểm xuất phát đến trung tâm vệt

l o – khoảng cách từ điểm xuất phát đến tuyến dung môi

đo trên cùng đường đi của vết

2.2.4 Lí thuyết về phản ứng este hóa [27, 28, 32, 33, 37]

Phản ứng este hóa thực chất là sự axyl (hoặc aryl) hóa nhóm hiđroxi (thế hiđro của nhóm hiđroxi bằng nhóm axyl

Quan trọng hơn cả là phản ứng tổng hợp este từ ancol và axit cacboxylic - phản ứng

este hóa theo Fischer:

O

R O H + H - O - R'

O

R O R' + H2OAxit cacboxylic Ancol Este

H+

Cơ chế phản ứng: Phản ứng este hóa theo Fischer là một quá trình thế axyl nucleophin

(Nucleophilic Acyl Substitution, SN(CO))

Dựa vào cơ chế ta thấy phản ứng este hóa xảy ra rất chậm ở điều kiện thường và là phản ứng thuận nghịch Vì vậy bình thường khi đạt tới trạng thái cân bằng, hiệu suất phản ứng este hóa không vượt quá 66,7% Hằng số cân bằng của phản ứng:

2

[es ].[H ] [ax ].[ ]

2.2.5 Lí thuyết về phản ứng thủy phân este [27, 28, 32, 33, 37]

Phản ứng este hóa có thể xảy ra trong môi trường axit hoặc môi trường bazơ

Phản ứng thủy phân este trong môi trường axit là phản ứng thuận nghịch (là chiều nghịch của phản ứng este hóa):