Xây dựng hệ thống lý thuyết và bài tập phần cơ sở lý thuyết các quá trình hóa học dùng bồi dưỡng học sinh giỏi trung học phổ thông.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA ------ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN SƯ PHẠM Đề tài: XÂY DỰNG HỆ THỐNG LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP PHẦN CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA HÓA - -

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

CỬ NHÂN SƯ PHẠM

Đề tài:

XÂY DỰNG HỆ THỐNG LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP PHẦN CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trương Thiện Vũ Lớp: 10SHH

Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Thị Lan Anh

Đà Nẵng, 05/2014

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA HÓA - -

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

CỬ NHÂN SƯ PHẠM

Đề tài:

XÂY DỰNG HỆ THỐNG LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP PHẦN CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trương Thiện Vũ Lớp: 10SHH

Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Thị Lan Anh

Đà Nẵng, 05/2014

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Trương Thiện Vũ

Hiện đang học lớp: 10SHH

1 Tên đề tài khóa luận

“Xây dựng hệ thống lý thuyết và bài tập phần cơ sở lý thuyết các quá trình hóa học dùng bồi dưỡng học sinh giỏi trung học phổ thông”

2 Nguyên liệu, dụng cụ và thiết bị

- Giáo trình Đại học của các học phần Nhiệt động hóa học, Động hóa học, Điện hóa

học, Hóa học phân tích

- Đề thi học sinh giỏi môn Hóa học cấp thành phố, cấp quốc gia và cấp quốc tế

3 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn về vấn đề học sinh giỏi, tầm quan trọng của

việc phát hiện, bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở trường trung học phổ thông

- Xây dựng hệ thống lí thuyết của 5 chuyên đề: Nhiệt động hóa học, Động hóa học, Cân bằng hóa học, Dung dịch, Điện hóa học

- Xây dựng hệ thống và phân dạng bài tập có lời giải, hệ thống bài tập tự giải, hệ thống

đề kiểm tra của các chuyên đề dựa trên nền tảng lý thuyết đã xây dựng

- Khảo sát ý kiến của các thầy cô dạy chuyên Hóa học về hệ thống lý thuyết và bài tập xây dựng Từ đó, triển khai đề tài góp phần nâng cao năng lực bồi dưỡng học sinh giỏi

4 Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thị Lan Anh

5 Ngày giao đề tài: 15/1/2014

6 Ngày hoàn thành đề tài: 10/5/2014

PGS.TS Lê Tự Hải ThS Nguyễn Thị Lan Anh

Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho khoa ngày … tháng … năm 2014

Kết quả điểm đánh giá Ngày … tháng … năm 2014 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

Trường Đại học Sư phạm

Khoa Hóa

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn cô giáo – Thạc sĩ Nguyễn Thị Lan Anh đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Hóa – trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng đã dìu dắt, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu tại trường

Và cuối cùng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến các thầy cô đang công tác tại các trường trung học phổ thông đã đóng góp ý kiến, đưa ra những góp ý bổ ích để

em hoàn thiện luận văn

Do hạn chế về thời gian nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót nhất định

Em kính mong được sự góp ý từ các thầy cô Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày … tháng … năm 2014

Sinh viên

Nguyễn Trương Thiện Vũ

STT Tên Trang

STT Kí hiệu Tên đầy đủ

MỞ ĐẦU  1 

1. Lí do chọn đề tài   1 

2. Mục đích nghiên cứu   2 

3. Đối tượng nghiên cứu   2 

4. Nhiệm vụ nghiên cứu   2 

5. Phương pháp nghiên cứu   2 

6. Phạm vi nghiên cứu   2 

7. Đóng góp của đề tài   2 

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN   3 

1.1. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC PHÁT HIỆN VÀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 3  1.1.1. Quan niệm về nhân tài ở nước ta   3 

1.1.2. Tầm quan trọng của việc bồi dưỡng học sinh giỏi   4 

1.2.  THỰC  TRẠNG  VIỆC  PHÁT  HIỆN  VÀ  BỒI  DƯỠNG  HỌC  SINH GIỎI MÔN  HÓA HỌC Ở TRƯỜNG THPT   4 

1.3. HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC   6 

1.3.1. Khái niệm học sinh giỏi hóa học   6 

1.3.2. Vai trò của bộ môn Hóa học ở trường phổ thông   6 

1.3.3. Những phẩm chất và năng lực cần có của một học sinh giỏi hóa học   6 

1.4. MỘT SỐ BIỆN PHÁP BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC Ở BẬC THPT . 8 

1.4.1. Một số biện pháp phát hiện học sinh giỏi Hóa học ở bậc THPT   8 

1.4.2.  Một  số  biện  pháp  nâng  cao  công  tác  bồi  dưỡng  học  sinh  giỏi  Hóa  học  ở  bậc  THPT   8 

1.4.2.1. Đối với đội ngũ giáo viên tham gia bồi dưỡng   8 

1.4.2.2. Về lượng kiến thức   9 

1.4.2.3. Về phương pháp giảng dạy và đánh giá   9 

1.5. BÀI TẬP HÓA HỌC  11 

1.5.1. Khái niệm bài tập hóa học  11 

1.5.2. Tầm quan trọng của bài tập hóa học  11 

1.5.3. Tác dụng của bài tập hóa học 12 

1.5.4. Phân loại bài tập hóa học  12 

HÓA HỌC TRONG CHƯƠNG  TRÌNH BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Ở  TRUNG 

HỌC PHỔ THÔNG  14 

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CÁC CHUYÊN ĐỀ LÍ THUYẾT PHẦN CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC QUÁ TRÌNH QUÁ HỌC DÙNG ĐỂ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC  16 

2.1. CHUYÊN ĐỀ 1: NHIỆT ĐỘNG HÓA HỌC  16 

2.1.1. Một số khái niệm cơ bản  16 

2.1.1.1. Hệ và môi trường  16 

2.1.1.2. Trạng thái, thông số trạng thái  16 

2.1.1.3. Biến đổi  16 

2.1.2. Nguyên lí 1 của nhiệt động học  17 

2.1.2.1. Khái niệm nội năng  17 

2.1.2.2. Phát biểu nguyên lí  17 

2.1.2.3. Nhiệt đẳng tích, nhiệt đẳng áp  18 

2.1.2.4. Nhiệt dung mol đẳng tích và nhiệt dung mol đẳng áp.  18 

2.1.3. Hiệu ứng nhiệt của quá trình hóa học, nhiệt hóa học  19 

2.1.3.1. Hiệu ứng nhiệt  19 

2.1.3.2. Các loại hiệu ứng nhiệt  19 

2.1.3.3. Định luật Hess và các hệ quả  20 

2.1.3.4. Sự biến đổi năng lượng của các quá trình hóa học  20 

2.1.3.5. Năng lượng liên kết  21 

2.1.4. Nhiệt của một số quá trình  21 

2.1.4.1. Nhiệt chuyển pha  21 

2.1.4.2. Nhiệt hydrat hóa và nhiệt hòa tan  22 

2.1.5. Nguyên lí 2 của nhiệt động học  23 

2.1.5.1. Phát biểu nguyên lí  23 

2.1.5.2. Entropi  23 

2.1.5.3. Sự  biến  đổi  entropi  trong  phản  ứng  hóa  học  và  trong  một  số  quá trình  thông  dụng  24 

2.1.5.4. Sự phụ thuộc của entropy phản ứng vào nhiệt độ  24 

2.1.6. Thế đẳng nhiệt - đẳng áp và chiều hướng diễn biến của quá trình  24 

2.1.6.3.  Mối  quan  hệ  giữa  nồng  độ,  áp  suất,  hằng  số  cân  bằng  của  phản  ứng  và  thế  đẳng áp  25 

2.2. CHUYÊN ĐỀ 2: ĐỘNG HÓA HỌC  26 

2.2.1. Một số khái niệm  26 

2.2.1.1. Tốc độ phản ứng  26 

2.2.1.2. Tốc độ trung bình, tốc độ tức thời  26 

2.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ các chất phản ứng đến tốc độ phản ứng  27 

2.2.2.1. Định luật tác dụng khối lượng  27 

2.2.2.2. Bậc của phản ứng, phân tử số  28 

2.2.3. Xác định hằng số tốc độ và bậc phản ứng  29 

2.2.3.1. Phương trình động học của một số phản ứng một chiều đơn giản  29 

2.2.3.2. Sơ lược về phương pháp xác định bậc phản ứng  30 

2.2.4. Ảnh hưởng của áp suất đến tốc độ phản ứng  32 

2.2.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng  32 

2.2.5.1. Quy tắc Van’t Hoff  32 

2.2.5.2. Phương trình Arrhenius  33 

2.2.6. Ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc đến tốc độ phản ứng  33 

2.2.7. Ảnh hưởng của chất xúc tác đến tốc độ phản ứng  34 

2.3. CHUYÊN ĐỀ 3 : CÂN BẰNG HÓA HỌC  34 

2.3.1. Khái niệm về cân bằng hóa học  34 

2.3.1.1. Phản ứng một chiều và phản ứng thuận nghịch  34 

2.3.1.2. Cân bằng hóa học  34 

2.3.2. Hằng số cân bằng  35 

2.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học. Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le  Chatelier  36 

2.3.3.1. Sự chuyển dịch cân bằng và các yếu tố ảnh hưởng  36 

2.3.3.2. Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier  37 

2.3.4. Hằng số cân bằng và các đại lượng nhiệt động  37 

2.3.4.1. Quan hệ giữa hằng số cân bằng và thể đẳng áp  37 

2.3.4.2. Quan hệ của hằng số cân bằng với nhiệt độ và nhiệt phản ứng  38 

2.4.1.1. Khái niệm  38 

2.4.1.2. Độ tan 38 

2.4.1.3. Dung dịch chưa bão hòa, dung dịch bão hòa và dung dịch quá bão hòa  39 

2.4.1.4. Nồng độ dung dịch  39 

2.4.1.5. Sự tăng nhiệt độ sôi, sự giảm nhiệt độ đông đặc. Định luật Raoult.  40 

2.4.2. Dung dịch điện li  41 

2.4.2.1. Sự điện li  41 

2.4.2.2. Phân loại chất điện li  41 

2.4.2.3. Độ điện li  42 

2.4.2.4. Hằng số điện li  42 

2.4.2.5. Thuyết axit – bazơ  43 

2.4.2.6. Muối  44 

2.4.2.7. Tích số ion của nước  45 

2.4.2.8. pH của dung dịch  45 

2.4.2.9. Dung dịch đệm  49 

2.4.2.10. Tích số tan  50 

2.4.2.11. Cân bằng khi tạo phức trong dung dịch  50 

2.5. CHUYÊN ĐỀ 5: ĐIỆN HÓA HỌC  51 

2.5.1. Phản ứng oxi hóa – khử  51 

2.5.1.1. Định nghĩa  51 

2.5.1.2. Cân bằng phản ứng oxi hóa khử  51 

2.5.2. Thế điện cực  54 

2.5.2.1. Điện cực và thế điện cực  54 

2.5.2.2. Các loại điện cực  54 

2.5.3. Pin điện hóa  55 

2.5.3.1. Cấu tạo và hoạt động của pin  55 

2.5.3.2. Suất điện động của pin  56 

2.5.3.3. Năng lượng Gip và suất điện động của pin  56 

2.5.4. Phương pháp xác định thế điện cực. Thế điện cực chuẩn  56 

2.5.4.1. Ðiện cực chuẩn  57 

2.5.5. Ứng dụng của thế điện cực chuẩn  58 

2.5.5.1. So sánh lực tương đối của các chất oxi hóa và chất khử  58 

2.5.5.2. Dự đoán chiều của phản ứng oxi hóa khử  58 

2.5.5.3. Dãy điện thế của kim loại  59 

2.5.6. Ảnh hưởng của nồng độ đến thế điện cực và sức điện động của pin  59 

2.5.7. Hằng số cân bằng của phản ứng oxi hóa khử  60 

2.5.8. Điện phân  61 

2.5.8.1. Khái niệm  61 

2.5.8.2. Các trường hợp điện phân  61 

2.5.8.3. Định luật Faraday  64 

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG CÁC CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP PHẦN CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC DÙNG ĐỂ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC  65 

3.1. BÀI TẬP CHUYÊN ĐỀ 1: NHIỆT ĐỘNG HÓA HỌC  65 

3.1.1. Dạng 1: Bài tập về công, nhiệt, nội năng  65 

3.1.2.  Dạng  2:  Áp dụng  định  luật  Hess  để  tính  hiệu  ứng  nhiệt  ∆H  của  phản  ứng  hóa  học và năng lượng của một số quá trình (năng lượng liên kết, nhiệt chuyển pha, nhiệt  hiđrat hóa, năng lượng mạng lưới tinh thể)  69 

3.1.3. Dạng 3: Sự phụ thuộc của hiệu ứng nhiệt vào nhiệt độ. Định luật Kirchoff 76 

3.1.4. Dạng 4: Tính biến thiên entropi ∆S của một số quá trình  79 

3.1.5. Dạng 5: Tính biến thiên thế đẳng nhiệt đẳng áp ∆G và xác định chiều của phản  ứng hóa học  82 

3.1.6. Bài tập tự giải của chuyên đề “Nhiệt động hóa học”  85 

3.1.7. Đề kiểm tra chuyên đề “Nhiệt động hóa học”  90 

3.2. BÀI TẬP CHUYÊN ĐỀ 2: ĐỘNG HÓA HỌC  91 

3.2.1. Dạng 1:  Tính  tốc  độ  phản ứng,  viết  phương  trình  động  học  mô  tả  tốc  độ  phản  ứng từ cơ chế phản ứng  91 

3.2.2. Dạng 2: Xác định hằng số tốc độ phản ứng k, chu kì bán hủy và thời gian chất A  biến đổi thành chất B  94 

3.2.3. Dạng 3: Xác định bậc phản ứng  98 

3.2.6. Đề kiểm tra chuyên đề “Động hóa học”   106 

3.3. CHUYÊN ĐỀ 3: CÂN BẰNG HÓA HỌC   107 

3.3.1. Dạng 1: Xác định hằng số cân bằng và nồng độ, áp suất các chất ở trạng thái cân  bằng   107 

3.3.2. Dạng 2: Sự chuyển dịch cân bằng   110 

3.3.3. Dạng 3: Sự phụ thuộc của hằng số cân bằng theo nhiệt độ   113 

3.3.4. Bài tập tự giải của chuyên đề “Cân bằng hóa học”  117 

3.3.5. Đề kiểm tra chuyên đề “Cân bằng hóa học”   119 

3.4. BÀI TẬP CHUYÊN ĐỀ 4: DUNG DỊCH   119 

3.4.1. Dạng 1: Tính chất của dung dịch loãng không điện ly, không bay hơi   119 

3.4.2. Dạng 2: Cân bằng axit – bazơ   122 

3.4.3. Dạng 3: Cân bằng tạo kết tủa   129 

3.4.4. Bài tập tự giải của chuyên đề “Dung dịch”   136 

3.4.5. Đề kiểm tra chuyên đề “Dung dịch”   137 

3.5. BÀI TẬP CHUYÊN ĐỀ 5: ĐIỆN HÓA HỌC   138 

3.5.1. Dạng 1: Hoàn thành các phản ứng oxi hóa khử   138 

3.5.2. Dạng 2: Bài toán dùng định luật bảo toàn electron để giải   141 

3.5.3. Dạng 3: Thế điện cực – Pin điện hóa   146 

3.5.4. Dạng 4: Xác định hằng số cân bằng của phản ứng oxi hóa – khử   150 

3.5.5. Dạng 5: Ảnh hưởng của pH, sự tạo thành hợp chất ít tan, sự tạo thành phức chất  đến cân bằng oxi hóa – khử   155 

3.5.6. Dạng 6: Điện phân  165 

3.5.7. Bài tập tự giải của chuyên đề “Điện hóa học”   170 

3.5.8. Đề kiểm tra chuyên đề Điện hóa học   174 

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ   176 

1. Kết luận   176 

2. Kiến nghị   177 

TÀI LIỆU THAM KHẢO   178

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Một  đất  nước  muốn  vững  mạnh  và  phồn  thịnh  thì  điều  ắt  phải  cần  là  nguồn nhân lực để xây dựng và phát triển. Nguồn nhân tài hoàn toàn phụ thuộc vào nền giáo dục  -  đào  tạo  của  mỗi  quốc  gia.  Do  đó,  “nâng  cao  dân  trí  -  đào  tạo  nhân  lực  -  bồi dưỡng  nhân  tài”  luôn  là  nhiệm  vụ  trung  tâm,  công  tác  mũi  nhọn  đóng  vai  trò  quan trọng trong công tác giáo dục của nhà trường. Trong đó, việc phát hiện và bồi dưỡng những học sinh có năng khiếu về các môn học ở bậc học phổ thông chính là bước khởi đầu quan trọng để góp phần đào tạo các em thành những người đi đầu trong các lĩnh vực của khoa học và đời sống. 

Ở nước ta, từ những năm 60 của thế kỉ XX, các trường THPT chuyên đã được thành lập với nhiệm vụ bồi dưỡng nhân tài cho đất nước. Đối với học sinh lớp chuyên, ngoài  việc  học  các  nội  dung  theo  chương  trình  qui  định,  các  em  còn  phải  học  các chuyên đề đặc biệt, những nội dung kiến thức chuyên sâu và được tiếp cận với những thí nghiệm hiện đại. Hóa học – môn khoa học thực nghiệm có ứng dụng vô cùng to lớn trong cuộc sống. Ngành hóa với bàn tay thần kì của mình đã từng bước làm thay đổi cuộc  sống trong  tất  cả  các lĩnh  vực: sản xuất  công  nghiệp,  nông nghiệp, y  học,  nghệ thuật  Những phát minh kì diệu của hóa học đã thúc đẩy sự phát triển nền văn minh nhân  loại.  Vì  vậy,  phát  hiện  và  bồi  dưỡng  học  sinh  giỏi  môn  hóa  học  ở  trường  phổ thông chiếm một vị trí đặc biệt quan trọng.  

Từ  thực  trạng  của  việc  dạy  và  học  ở  các  lớp  chuyên  hóa  cũng  như  việc  bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học phần cơ sở lý thuyết các quá trình hóa học đang gặp một 

số  khó  khăn  như:  giáo  viên  chưa  chuẩn  bị  tốt  hệ  thống  lý  thuyết  và  chưa  xây  dựng được hệ thống bài tập chuyên sâu trong quá trình giảng dạy, học sinh không có nhiều tài liệu tham khảo, nội dung giảng dạy chưa sát so với nội dung thi học sinh giỏi cấp thành phố, cấp khu vực và cấp quốc gia. 

Xuất phát từ thực tế đó, tôi chọn nghiên cứu đề tài “XÂY DỰNG HỆ THỐNG

LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP PHẦN CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI TRUNG HỌC PHỔ THÔNG” với  mong  muốn góp phần nâng cao  chất  lượng bồi  dưỡng học sinh giỏi ở 

trường phổ thông

2 Mục đích nghiên cứu

Tìm hiểu,  xây  dựng các  chuyên đề,  hệ  thống  bài  tập phần  cơ  sở  lý  thuyết  các quá trình  hóa  học  ở  chương trình  phổ  thông  nhằm  nâng cao  năng  lực  bồi  dưỡng học sinh giỏi hóa học. 

3 Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu phần cơ sở lý thuyết các quá trình hóa học bồi dưỡng học sinh giỏi hóa ở trường phổ thông. 

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn về việc bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học. 

- Nghiên cứu các chuyên đề, phương pháp bồi dưỡng học sinh giỏi và xây dựng 

hệ  thống  lý  thuyết  và  bài  tập  phần  cơ  sở  lý  thuyết  các  quá  trình  hóa  học  trong  bồi dưỡng học sinh giỏi hóa ở phổ thông. 

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phân  tích,  tổng  hợp,  hệ  thống  hóa,  khái  quát  hóa  các  nguồn  tài  liệu  để  xây 

dựng cơ sở lý luận có liên quan đến đề tài

- Nghiên cứu chương trình chuyên hóa học. 

- Sưu tầm, phân tích các đề thi học sinh giỏi hóa học các cấp. 

- Căn cứ vào tài liệu hướng dẫn nội dung thi chọn học sinh giỏi quốc gia của Bộ Giáo dục và Đào tạo.  

Nội dung luận văn là tư liệu bổ ích cho giáo viên trong việc giảng dạy các lớp chuyên và bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi hóa học trung học phổ thông phần cơ sở 

lý thuyết các quá trình hóa học.  

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1 CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC PHÁT HIỆN VÀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1.1.1 Quan niệm về nhân tài ở nước ta [17]

“Hiền tài là nguyên khí của quốc gia, nguyên khí thịnh thì thế nước mạnh, rồi lên cao, nguyên khí suy thì thế nước yếu, rồi xuống thấp”. Câu nói với tinh thần ngợi 

ca, tôn vinh và tự hào những bậc hiền tài của đất nước đồng thời lưu ý việc bồi dưỡng 

và trọng dụng hiền tài để xây dựng và phát triển đất nước. Ngoài ra, nó còn khẳng định vai trò quan trọng của hiền tài đối với vận mệnh dân tộc. 

Nhân tài là người có năng lực đặc biệt xuất sắc, có khả năng phát hiện ra vấn đề 

mà những người khác không thấy, có thể làm rất tốt công việc với tinh thần sáng tạo cao  mà  người  bình  thường  trong  những  điều  kiện  tương  tự  không  thể  làm  được  như vậy. Sự bộc lộ của tài năng cũng rất khác nhau ở mỗi một nhân tài, vào những lứa tuổi khác nhau và trong những hoàn cảnh, môi trường khác nhau. Sự bộc lộ tài năng sớm ở lứa tuổi trẻ em dưới dạng "năng khiếu" hoặc "thần đồng" là khá phổ biến và dễ thấy. Song, cũng có không ít trường hợp tài năng "chìm", được phát hiện muộn và bất ngờ. 

Nhân  tài nào cũng đều gắn với  sự nỗ lực, sự đam  mê,  một bản lĩnh, một nghị lực phi thường đối với công việc mình làm. Tầm quan trọng đặc biệt của những yếu tố này đối với sự phát triển của nhân tài đã được Ê-đi-xơn nâng lên thành công thức: “Tài năng: 99%  là  do lao  động  mà  có”. Tuy  nhiên,  cũng  cần  phải  nhấn mạnh đến  tư  chất thông minh ở mỗi nhân tài. Một người, dù có nỗ lực đến mấy, mà thiếu tư chất thông minh thì cũng không thể trở thành người tài được. Tư chất thông minh là điều kiện cần 

để con người có thể trở thành người tài. Việc nhìn thấy, hoặc cao hơn nữa là việc phát hiện được tư chất thông minh trong mỗi nhân tài cũng là việc không dễ dàng gì, và đôi khi xảy ra  rất tình cờ. Ấy là chưa  kể người có tài  hay có  tật, rất  dễ bị thành  kiến,  bị đánh giá sai. Điều này đã và sẽ còn dẫn đến việc bỏ sót hoặc lãng phí nhân tài. 

Nói tóm lại, người tài phải là người có tư chất thông minh, đồng thời có sự nỗ lực  cá nhân,  tự học, tự rèn luyện, sự đam  mê, nghị lực phi thường đối với công việc của mình làm, lại được sống trong một môi trường và điều kiện thuận lợi cho việc phát triển tài năng.  

Đặc  biệt, trong  thế  kỷ mà  tri thức,  kĩ  năng  của  con  người  được  xem  là yếu  tố quyết định sự phát triển của xã hội thì nhiệm vụ của ngành giáo dục là phải đào tạo ra những  con  người  có  trí  tuệ  phát  triển  thông  minh  và  sáng  tạo.  Điều  này  buộc  nhà trường phổ  thông phải  trang  bị  đầy  đủ cho  học  sinh hệ  thống kiến  thức  cơ  bản,  hiện đại, phù hợp với thực tiễn Việt Nam và năng lực suy nghĩ sáng tạo. Và nhiệm vụ cấp thiết đặt ra là phải đổi mới phương pháp dạy học, áp dụng những phương pháp dạy học hiện đại để bồi dưỡng cho học sinh năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn 

đề. Chính vì vậy, có thể nói bồi dưỡng HSG là một trong những nhiệm vụ quan trọng hàng đầu của sự nghiệp giáo dục. 

1.2 THỰC TRẠNG VIỆC PHÁT HIỆN VÀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN HÓA HỌC Ở TRƯỜNG THPT [2]

Điểm nhấn của các trường chuyên chính là chất lượng giáo dục. Việc bồi dưỡng học sinh giỏi được duy trì thường xuyên, liên tục và có chất lượng. Đảng ta quan niệm 

“ Hiền tài là nguyên khí của quốc gia” và rất coi trọng việc bồi dưỡng nhân tài cho đất nước. Bộ Giáo dục và  Đào tạo có những chủ trương  mới về công tác bồi  dưỡng học sinh giỏi. Đó là tiếp tục chú trọng xây dựng hệ thống các trường chuyên một cách hoàn thiện hơn, khuyến khích và tôn vinh các học sinh xuất sắc đạt thành tích cao. Chính vì vậy mà những năm gần đây các Hội nghị toàn quốc các trường THPT chuyên đều đặn được tổ chức “nhằm xây dựng, phát triển các trường THPT chuyên thành hệ thống các trường THPT chuyên chất lượng cao làm nhiệm vụ phát hiện, bồi dưỡng tài năng trẻ, 

Theo  Bộ  trưởng,  hệ  thống  các  trường  THPT  chuyên  đã  đóng  góp  quan  trọng trong việc phát hiện, bồi dưỡng học sinh năng khiếu, tạo nguồn lực chất lượng cao cho đất nước, 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. 

Tham dự hội nghị các trường chuyên tổ chức vào tháng 7/2011 tại Đà Nẵng, qua tiếp xúc và trao đổi với hơn 60 giáo viên trường chuyên giàu kinh nghiệm trong giảng dạy học  sinh  chuyên,  bồi  dưỡng  HSG  hóa  học,  chúng  tôi  rút  ra  nhận  xét  công  tác  bồi dưỡng HSG của hệ thống các trường THPT chuyên trong toàn quốc vẫn có những hạn chế, khó khăn nhất định, cụ thể: 

- Hầu như trong thư viện các trường đều không có tài liệu dạy bồi dưỡng HSG. 

- Trong các loại sách mà Công ty thiết bị Giáo dục cấp cho các trường THPT, không có sách dành cho giáo viên và học sinh trường chuyên. 

- Phân phối chương trình chuyên và quy mô giờ dạy mà bộ Giáo dục và Đào tạo đưa ra có nhiều bất hợp lý và chưa được tháo gỡ. 

- Đa số các giáo viên không nhiệt tình tham gia bồi dưỡng HS chuyên, HSG với các lý do: không có tài liệu, sức ép phải có HSG luôn đè nặng trên vai và tâm trí của người  thầy  khi  tham  gia  dạy  chuyên  và  bồi  dưỡng  HSG,  sự  đầu  tư  chuyên  môn  và công sức bỏ ra rất tốn kém thời gian và trí lực. 

-  Việc  phát  hiện  năng  khiếu  ở lứa  tuổi  bậc  THPT  là  quá chậm trong  công tác đào tạo bồi dưỡng và bồi dưỡng HS chuyên, HSG. 

- Học sinh không muốn tham gia vào các đội tuyển HSG vì học tập vất vả, tốn kém rất nhiều thời gian mà hầu như không được một quyền lợi nào về học tập khi đạt một giải nào đó trong các kỳ thi HSG. Tâm lý của các em HSG là học để thi vào một trường đại học nào đó mà các em và gia đình lựa chọn. 

- Kinh phí đầu tư cho công tác bồi dưỡng HSG còn nhiều bất cập đáng phải suy nghĩ  

Nhưng  dù  có  khó khăn  thế  nào  thì việc  bồi  dưỡng  HSG  – với  ý  nghĩa  và  tầm quan trọng của nó – cũng cần được phát triển. Hiện nay, công việc ấy đang được thực 

hiện bởi những giáo viên đầy tâm huyết, những HS có năng khiếu và có niềm đam mê thực sự, rất cần được sự cổ vũ mạnh mẽ từ phía gia đình, nhà trường và cộng đồng. 

1.3 HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

1.3.1 Khái niệm học sinh giỏi Hóa học

HSG hóa học là những HS có năng lực nổi trội, có biểu hiện về khả năng hoàn thành  xuất  sắc  các  hoạt  động  về  các  lĩnh  vực  trí  tuệ,  sự  sáng  tạo,  đặc  biệt  là  có  khả năng chuyên biệt trong học tập và nghiên cứu hóa học. Như vậy HSG hóa học có kiến thức hóa học cơ bản, vững vàng, sâu sắc và hệ thống, biết vận dụng linh hoạt và sáng tạo kiến thức hóa học vào tình huống mới, có năng lực tư duy khái quát và sáng tạo, đồng thời còn có kĩ năng thực nghiệm thành thạo và có năng lực nghiên cứu khoa học hóa học 

1.3.2 Vai trò của bộ môn Hóa học ở trường phổ thông [1]

-  Ở  trường  phổ  thông,  Hóa  học  được  coi  là  môn  học  then  chốt,  và  có  vai  trò quan trọng trong việc đào tạo nguồn nhân lực. 

- Đào tạo nghề có chuyên môn về hóa học phục vụ cho đời sống, sản xuất, khoa học xã hội hiện đại, phát triển xã hội, đặc biệt cho công cuộc Hóa học hóa đất nước. 

- Góp phần đào tạo nguồn nhân lực phục vụ cho sự nghiệp phát triển kinh tế của đất nước và coi nền học vấn Hóa học như một bộ phận hỗ trợ. 

- Góp  phần phát  triển  nhân cách, bồi dưỡng  nhân sinh quan xã hội  chủ nghĩa, hình thành các giá trị tư tưởng đạo đức và lối sống phù hợp với mục tiêu giáo dục nói 

chung và thích hợp với trình độ lứa tuổi học sinh. 

1.3.3 Những phẩm chất và năng lực cần có của một học sinh giỏi Hóa học [1]

Thế nào là một học sinh giỏi hóa học? Câu hỏi này được phó giáo sư Bùi Long Biên (Trường Đại học Bách Khoa) trả lời: “Học sinh giỏi hóa học phải là người nắm vững bản chất hiện tượng hóa học, nắm vững các kiến thức cơ bản đã được học, vận dụng tối ưu các kiến thức cơ bản đã được học để giải quyết một hay nhiều vấn đề mới (do  chưa  được  học  hay  chưa  thấy  bao  giờ)  trong  các  kì  thi  đưa  ra”.  Như  vậy  có  thể khái quát những phẩm chất và năng lực cần có của một học sinh giỏi hóa học:  

- Có kiến thức hóa học cơ bản vững vàng, sâu sắc, hệ thống. Để có được phẩm chất này đòi hỏi học sinh phải có năng lực tiếp thu kiến thức, tức là có khả năng nhận thức vấn nhanh, rõ ràng; có ý thức bổ sung, hoàn chỉnh kiến thức.   

- Có trình độ tư duy hóa học phát triển, tức là biết phân tích, tổng hợp, so sánh, 

khái  quát  hóa,  có khả  năng  sử  dụng  phương  pháp  đoán  mới: qui  nạp,  diễn  dịch,  loại suy.  Để  có  được  những  phẩm  chất  này  đòi  hỏi  người  học  sinh  phải  có  năng  lực  suy luận logic, năng lực kiểm chứng, năng lực diễn đạt…  

- Có khả năng quan sát, nhận thức, nhận xét các hiện tượng tự nhiên. Phẩm chất này được hình thành từ năng lực quan sát sắc sảo, mô tả, giải thích hiện tượng các quá trình hóa học; năng lực thực hành của học sinh.  

- Có năng lực thực hành thí nghiệm tốt, khả năng quan sát, mô tả, nhận xét, giải thích các hiện tượng; vận dụng lý thuyết để điều khiển thực nghiệm và từ thực nghiệm kiểm tra các vấn đề lý thuyết.  

- Có khả năng hợp tác và nghiên cứu khoa học.  

- Có  năng  lực  ghi  nhớ,  tư  duy  tốt  và  sáng  tạo,  khả  năng  suy  luận  logic.  Biết phân tích, so sánh, tổng hợp, khái quát hóa các sự vật hiện tượng. Sử dụng thành thạo các phương pháp quy nạp, diễn dịch, loại suy. 

- Vận  dụng  sắc  bén  có  sáng  tạo  các  kiến  thức  cơ  bản  trên.  Phần  này  chiếm khoảng 40% toàn bài. 

- Tiếp thu hoặc dùng được ngay một số vấn đề mới nảy sinh do đề thi đưa ra. 

Số điểm phần này chiếm 6% toàn bài.  

- Bài làm trình bày sạch đẹp, rõ ràng. Phần này chiếm 4% toàn bài.  

Ngoài những bài thi lý thuyết, học sinh còn bắt gặp các bài thi thực hành. Đối với các bài thi loại này, yêu cầu người học sinh phải có kĩ năng thực hành tốt, khuyến khích  các  tài  năng  thực  hành  như  sự  khéo  léo,  có  sự  quan  sát  hiện  tượng  tốt  và  giải thích được bản chất các hiện tượng đó.  

1.4 MỘT SỐ BIỆN PHÁP BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC Ở BẬC THPT

1.4.1 Một số biện pháp phát hiện học sinh giỏi Hóa học ở bậc THPT [3]

Giáo  viên  bồi  dưỡng  HSG  cần  phải  phát  hiện  được  HSG  thông  qua  các  dấu hiệu: 

1.4.2 Một số biện pháp nâng cao công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học ở bậc THPT

1.4.2.1 Đối với đội ngũ giáo viên tham gia bồi dưỡng

Phẩm chất, uy tín, năng lực của người giáo viên có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình học tập và rèn luyện của học sinh. Thầy cô là yếu tố hàng đầu đóng vai trò quyết định trong  việc  bồi  dưỡng năng  lực  học  tập,  truyền  dạy hứng thú,  niềm  say  mê  môn học  cho  các  em.  Để  dạy  được  học  sinh  có  khả  năng  và  phương  pháp  tự  học  thì  bản thân  thầy  cô  cũng  phải  tự  đào  tạo,  cố  gắng  hoàn  thiện  về  phẩm  chất  và  năng  lực chuyên môn,  tâm  huyết với  công việc, yêu thương học  trò, giúp đỡ  đồng nghiệp.  Để đạt  hiệu  quả  như  mong  muốn,  người  thầy  phải  không  ngừng  rèn  luyện  để  trở  thành 

“thầy giỏi” ở góc độ tâm huyết và năng lực, ở sự am hiểu về đối tượng học trò và kiến thức chuyên sâu, ở phương pháp truyền đạt khoa học, sáng tạo và logic. Các phương pháp dạy học truyền thống và hiện đại phải được sử dụng linh hoạt và nhuần nhuyễn, phải nhằm vào việc phát huy được khả năng tự học, tự nghiên cứu của học trò, tích cực trong  lĩnh  hội  kiến  thức.  Coi  đây  chỉ  là  vấn  đề  lý  thuyết  sẽ  không  thành  công.  Giáo 

Để thực hiện được quá trình nêu trên rất cần một đội ngũ giáo viên ổn định. Tất 

cả giáo viên tham gia dạy đội tuyển phải có khả năng soạn, dạy chuyên đề chuyên sâu. Đội ngũ này cần có sự đồng bộ nhất định về chuyên môn, khi tiến hành công việc phải được phân công cụ thể, rõ ràng để khả năng và thế mạnh của từng người đều được phát huy.  

1.4.2.2 Về lượng kiến thức [16]

Kiến thức nền tảng cho các kì thi chọn HSG cấp thành phố, cấp quốc gia, cấp quốc tế là học sinh phải nắm vững kiến thức cơ bản và xuyên suốt chương trình. Trong quá trình ôn luyện, giáo viên giúp học sinh củng cố kiến thức cơ bản, nhấn mạnh kiến thức trọng tâm, kiến thức được vận dụng cho việc giải quyết các vân đề mới. Nội dung kiến thức của các kì thi HSG quốc gia môn Hóa học trải đều cho các chuyên đề sau: 

a Trên lớp

- Tiến hành bồi dưỡng học sinh trong giờ học trên lớp, trang bị cho học sinh có những kiến thức, kỹ nâng cơ bản, cần thiết của bộ môn. 

-  Trên  cơ  sở  kiến  thức  kỹ  năng  nền  giáo  viên  lồng  ghép  chương  trình  nâng  cao,  mở rộng thêm kiến thức kỹ năng ngay trong các giờ học trên lớp, để học sinh phát huy tốt khả năng của mình trong các bài học. 

- Giáo viên không ngừng cải tiến phương pháp học tập, vân dụng linh hoạt, sáng tạo các phương pháp dạy học, hướng dẫn học sinh khai thác triệt để kênh hình kênh chữ sách  giáo  khoa.  Chú  ý  rèn  kỹ  năng  quan  sát  và  giải  thích  hiện  tượng  thí  nghiệm,  kĩ năng giải quyết các vấn đề hóa học mới liên quan đến thực tiễn đời sống. Đây là nội dung mới của các đề thi chọn HSG Hóa học trong các năm gần đây 

-  Cung  cấp  cho  học  sinh  những  thông  tin  cập  nhật  hàng  ngày  liên  quan  đến  bộ  môn như nhiên liệu sạch, xác định nồng độ cồn trong hơi thở, ứng dụng của hóa học trong y dược, nông nghiệp, công nghiệp, … 

- Hệ thống câu hỏi trong các bài học phải phù hợp và phát huy tính tích cực chủ động sáng tạo của học sinh, phát triển trí thông minh cho học sinh. 

b Bồi dưỡng học sinh theo đội ngũ

- Giáo viên phải lựa chọn, xây dựng kế hoạch và chương trình cụ thể đảm bảo tính hệ thống. 

-  Chuẩn  bị  tốt  giáo  án  bồi  dưỡng  -  đảm  bảo  kiến  thức  cơ  bản,  trọng  tâm  và  có  hệ thống. Vì chương trình bồi dưỡng môn Hóa học là chương trình đồng tâm nên khi bồi dưỡng  học  sinh  qua  mỗi  chuyên  đề  giáo  viên  phải  chú  ý  tính  logic  và  hệ  thống  của kiến thức trong từng chuyên đề. 

- Giáo viên bồi dưỡng đội tuyển không những trang bị cho mình về kiến thức, phương pháp giảng dạy mà còn phải biết sưu tầm tích lũy tư liệu dạy học, tích cực đọc nghiên cứu tài liệu tham khảo, nâng cao tích luỹ kinh nghiệm, các bộ đề để rèn luyện cho học sinh. 

- Trong quá trình bồi dưỡng giáo viên phải kết hợp giữa việc trang bị kiến thức cơ bản, cần thiết với việc nâng cao mở rộng kiến thức. 

- Trong từng chuyên đề giáo viên phải có sưu tầm dạng đề tiêu biểu về kiến thức kỹ năng để rèn luyện cho học sinh giúp học sinh làm quen củng cố kiến thức, kỹ năng đã học. 

- Sau mỗi chuyên đề cần khảo sát, đánh giá để rèn kỹ năng tư duy, trình bày cho học sinh,  từ  đó  kiểm  tra,  đánh  giá,  nắm  bắt  tình  hình  nhận  thức  của  học  sinh  để  có  biện pháp khắc phục. 

- Đánh giá phân loại đối tượng học sinh, nắm được các điểm mạnh điểm yếu của từng học sinh từ đó có biện pháp bồi dưỡng cho phù hợp. 

- Trong công tác bồi dưỡng ngoài việc giáo viên cung cấp cho học sinh kiến thức và kỹ năng  cơ  bản  và  cần  thiết  thì  việc  hướng  dẫn  cho  học  sinh  phương  pháp  tự  học,  tự nghiên cứu, tự giải quyết vấn đề, từ đó phát triển óc tư duy sáng tạo độc lập của học sinh  là  rất  quan  trọng,  đó  cũng  là  một  trong  những  nội  dung  cơ  bản  của  đổi  mới phương pháp dạy học nói chung và môn Hóa học nói riêng hiện nay. 

1.5 BÀI TẬP HÓA HỌC

1.5.1 Khái niệm bài tập hóa học

Bài  tập  hóa  học  là  một  dạng  bài  làm  gồm những  bài  toán,  những câu hỏi  hay đồng thời cả bài toán và câu hỏi thuộc về hóa học mà trong khi hoàn thành chúng, học 

sinh nắm được một tri thức hay kĩ năng nhất định

Các  bài  tập  Hóa  học  gồm  bài  toán  hay  câu  hỏi,  là  phương  tiện  cực  kỳ  quan trọng để phát triển tư duy học sinh. Người ta thường lựa chọn những bài toán và câu hỏi đưa vào một bài tập là có tính toán đến một mục đích dạy học nhất định, là nắm hay hoàn thiện một dạng tri thức hay kỹ năng nào đó. Việc hoàn thành và phát triển kỹ năng giải các bài toán Hóa học cho phép thực hiện những mối liên hệ qua lại mới giữa các tri thức thuộc  cùng một  trình  độ của cùng một năm  học và thuộc  những trình  độ khác nhau của những năm học khác nhau cũng như giữa tri thức và kỹ năng. 

1.5.2 Tầm quan trọng của bài tập hóa học [4]

Bài tập Hóa học giữ vai trò rất quan trọng trong việc thực hiện mục tiêu đào tạo chung và mục tiêu riêng của môn Hóa học. 

Bài tập Hóa học vừa là mục đích, vừa là nội dung, lại vừa là phương pháp dạy học  hiệu  nghiệm.  Lý  luận  dạy  học  coi  bài  tập  là  một  phương  pháp  dạy  học  cụ  thể, đưuợc áp dụng phổ biến và thường xuyên ở các cấp học và các loại trường khác nhau, được sử dụng ở tất cả các khâu của quá trình dạy học : nghiên cứu tài liệu mới, củng 

cố, vận dụng, khái quát hóa – hệ thống hóa và kiểm tra, đánh giá kiến thức, kỹ năng, 

kỹ xảo của học sinh. Nó  cung cấp cho học sinh cả kiến thức, cả con đường dành lấy kiến thức, mà còn mang lại niềm vui sướng của sự phát hiện, của việc tìm ra đáp số. 

Bài  tập Hóa  học  có  nhiều  ứng dụng  trong dạy  học  với  tư cách  là một  phương pháp dạy học phổ biến, quan trọng và hiệu nghiệm. Như vậy, bài tập Hóa học có công dụng  rộng  rãi,  có  hiệu quả  sâu sắc  trong  việc  thực  hiện  mục  tiêu  đào  tạo,  trong  việc hình thành phương pháp chung của việc tự học hợp lý, trong việc rèn luyện kỹ năng tự lực, sáng tạo. 

Bài tập Hóa học là phương tiện cơ bản để dạy học sinh tập vận dụng các kiến thức đã học vào thực tế đời sống, sản xuất và tập nghiên cứu khoa học. Kiến thức học sinh tiếp thu được chỉ có ích khi sử dụng nó. Phương pháp luyện tập thông qua việc sử dụng  bài  tập  là  một  trong  các  phương  pháp  quan  trọng  nhất  để  nâng  cao  chất  lượng dạy học bộ môn. Đối với học sinh, việc giải bài tập là một phương pháp dạy học tích cực. 

1.5.3 Tác dụng của bài tập hóa học [4]

- Bài tập Hóa học có tác dụng làm cho học sinh hiểu sâu hơn và làm chính xác hóa các khái niệm đã học. 

- Bài tập Hóa học đào sâu mở rộng sự hiểu biết một cách sinh động phong phú không làm nặng nề khối lượng kiến thức của học sinh. 

- Bài tập Hóa học củng cố kiến thức cũ một cách thường xuyên và hệ thống hóa các kiến thức đã học. 

- Bài tập Hóa học thúc đẩy thường xuyên sự rèn luyện các kỹ năng kỹ xảo về hóa học. 

1.6 TẦM QUAN TRỌNG CỦA PHẦN CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC TRONG CHƯƠNG TRÌNH BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Ở TRUNG HỌC PHỔ THÔNG [5]

Hóa học ngày nay đang ở vào thời kì phát triển mạnh mẽ. Các vấn đề lí thuyết được  hoàn  thiện,  mở  rộng  và  đổi  mới.  Các  thành  tựu  trong  nghiên  cứu  và  trong  sản xuất ngày càng đa dạng, phong phú. Các phương pháp thực nghiệm ngày càng tinh vi 

và hữu hiệu đã làm cho kho tàng kiến thức hóa học  ngày càng  đồ sộ hơn. Trước bối cảnh đó,  cả  người học, người dạy và  người  nghiên cứu càng  phải  nắm vững  cơ sở lí thuyết của những biến đổi hóa học, trước hết là của các phản ứng hóa học 

Trong chương trình bồi dưỡng HSG hóa học ở THPT, phần cơ sở lí thuyết của các quá  trình  hóa học  chiếm  một  khối  lượng  khá  lớn.  Thực  tế  cho  thấy,  ở các  đề  thi chọn học sinh khá, giỏi và các đề thi olympic, phần này chiếm khoảng 40% khối lượng bài tập thông qua các vấn đề: 

- Nhiệt động hóa học:  hệ  và  môi  trường,  năng  lượng,  nhiệt  và  công,  liên  hệ  giữa 

entanpi và năng lượng, nhiệt dung, định luật Hess, entanpi sinh, nhiệt hòa tan và nhiệt pha  loãng,  năng  lượng  liên  kết,  chu  trình  Born  –  Haber  cho  các  hợp  chất  ion,  năng lượng mạng lưới, chiều và giới hạn tự diễn biến của các quá trình: entropi, entropi và 

sự mất trật tự, năng lượng tự do Gibbs. 

- Động hóa học: tốc độ phản ứng, bậc phản ứng, phân tử số phản ứng; phương trình 

động học của các phản ứng một chiều bậc 0, bậc 1, bậc 2; liên hệ giữa chu kì bán hủy với hằng số tốc độ, phương pháp xác định bậc phản ứng, các yếu tố ảnh hưởng đến tốc 

độ phản ứng, tính năng lượng hoạt hóa từ số liệu thực nghiệm, cơ chế phản ứng 

- Cân bằng hóa học: hằng số cân bằng theo nồng độ, theo áp suất, phần mol; quan hệ 

giữa hằng số cân bằng và năng lượng tự do Gibbs; các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học (nhiệt độ, nồng độ, áp suất) 

-  Dung dịch: các  loại  nồng  độ;  tính  chất  của  dung  dịch  loãng  không  điện  ly,  không 

bay hơi: sự tăng nhiệt độ sôi, sự giảm nhiệt độ đông đặc so với dung môi nguyên chất; các cân bằng trong dung dịch điện li: cân bằng axit – bazơ, cân bằng tạo kết tủa, cân bằng tạo phức chất. 

- Điện hóa học: cách lập phản ứng oxi hóa khử; cân bằng phản ứng oxi hóa khử, vận 

dụng định luật bảo toàn electron để giải nhanh một số bài tập, xác định chiều của phản ứng  oxi  hóa  khử,  pin  điện,  các  loại  điện  cực,  phương  trình  Nernst,  điện  phân  nóng chảy và điện phân dung dịch, định luật Faraday. 

Với tầm quan trọng về kiến thức, việc bồi dưỡng phần cơ sở lí thuyết của các quá trình hóa học sẽ giúp học sinh có thể hoàn thành tốt bài tập trong các bài kiểm tra cũng  như  khắc  sâu  kiến  thức,  làm  hành  trang  để  tiếp  tục  nghiên  cứu  các  vấn  đề  hóa học nâng cao. Tuy nhiên, những nội dung này tương đối khó và trừu tượng, học sinh gặp nhiều khó khăn trong vấn đề tiếp thu và  tìm tài liệu tham khảo. Vì vậy việc xây dựng một hệ thống lí thuyết, bài tập logic, rõ ràng là cần thiết, sẽ giúp học sinh lĩnh hội 

kiến thức dễ dàng hơn

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CÁC CHUYÊN ĐỀ LÍ THUYẾT

PHẦN CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC QUÁ TRÌNH QUÁ HỌC

DÙNG ĐỂ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC 2.1 CHUYÊN ĐỀ 1: NHIỆT ĐỘNG HÓA HỌC [6]

2.1.1 Một số khái niệm cơ bản

- Hệ kín là hệ chỉ có thể trao đổi năng lượng với môi trường ngoài mà không trao đổi chất. Ví dụ: các phản ứng xảy ra trong bình kín. 

- Hệ cô lập là hệ không trao đổi cả năng lượng và vật chất với môi trường ngoài. Vũ trụ là một hệ cô lập. 

2.1.1.2 Trạng thái, thông số trạng thái

Mỗi hệ có một trạng thái xác định nhờ các thông số (biến số) được xác định, gọi 

là thông số trạng thái. Các thông số trạng thái của hệ có thể là khối lượng vật chất, có thể là áp suất, thể tích, nhiệt độ,   

Một hệ được gọi là cân bằng nhiệt động học khi hệ không trao đổi với bất cứ gì với môi trường bên ngoài và những biến số trạng thái chỉ có một giá trị duy nhất ở mọi thời điểm và không phụ thuộc vào thời gian. 

2.1.1.3 Biến đổi

Biến đổi là sự thay đổi trạng thái nhiệt động của hệ. Biến đổi chỉ được xác định khi biết trạng thái đầu và trạng thái cuối.  

- Biến đổi hở: là biến đổi mà trạng thái đầu và trạng thái cuối khác nhau. 

- Biến đổi kín: là biến đổi khi trạng thái đầu và trạng thái cuối giống nhau – còn gọi là một chu trình. 

- Biến đổi đẳng áp: biến đổi thực hiện trong điều kiện áp suất không đổi. 

- Biến đổi đẳng nhiệt: biến đổi thực hiện trong điều kiện nhiệt độ không đổi. 

2.1.2 Nguyên lí 1 của nhiệt động học

2.1.2.1 Khái niệm nội năng

Để công thức hóa nguyên lý 1, ta có thể phát biểu : Có một hệ biến đổi từ trạng thái đầu (1) sang trạng thái cuối (2) theo nhiều đường biến đổi a, b, c, d  và nếu gọi nhiệt (nhiệt lượng) và công trao đổi với môi trường ngoài trong mỗi đường biến đổi là 

Qa, Aa, Qb, Ab,   Qi, Ai. Thì Qi, Ai thay đổi phụ thuộc vào đường biến đổi, nhưng tổng đại số Qi + Ai luôn luôn là một hằng số. 

Qi + Ai = Qa + Aa =   = hằng số. 

Hằng số đó là U : được gọi là biến thiên nội năng của hệ  

Vậy U = Q + A  

2 1dV



Hay: dU = n.CVdT  Hay  U = n

2 V 1

C dT

Nhiệt dung mol đẳng áp (CP) là nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt độ của 1 mol chất nguyên chất lên 1 K ở điều kiện áp suất không đổi và trong khoảng nhiệt độ đó không 

2.1.3.2 Các loại hiệu ứng nhiệt

-  Sinh  nhiệt  (còn  gọi  là  nhiệt  sinh  hay  nhiệt  tạo  thành):  sinh  nhiệt  của  một  chất  là 

lượng  nhiệt  thoát  ra  hay  thu  vào  khi  tạo  thành  1mol  chất  đó  đi  từ  các  đơn  chất  bền vững ở điều kiện đó. 

2.1.3.3 Định luật Hess và các hệ quả

Dựa trên định luật bảo toàn năng  lượng, nhà  hóa  học Gecmain  Henri  Hess đã đưa ra định luật mang tên ông, áp dụng cho các phản ứng hóa học như sau: 

“Nhiệt của một phản ứng hóa học chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu của các chất phản  ứng  và  trạng  thái  cuối  của  sản  phẩm  phản  ứng,  không  phụ  thuộc  vào  các  giai  đoạn  trung gian, nghĩa là không phụ thuộc vào đường cong tiến hành phản ứng”. 

Ví dụ:     

 Theo Hess : Ho298K = Ho1 + Ho2 + Ho3 

Hệ quả 1: Entanpi của phản ứng thuận bằng entanpi của phản ứng nghịch nhưng ngược dấu  

∆Ht = - ∆Hn 

Hệ quả 2: Entanpi của phản ứng bằng tổng entanpi sinh chuẩn của các sản phẩm trừ đi tổng entanpi sinh chuẩn của các chất tham gia phản ứng. 

0 pu

 = n 0 (sản phẩm) - m 0 (tham gia phản ứng) 

2.1.3.4 Sự biến đổi năng lượng của các quá trình hóa học

Sự biến đổi hóa học xảy ra do có sự phân bố lại các electron hóa trị, có sự phá 

vỡ các liên kết cũ, tạo thành các liên kết mới; năng lượng liên kết giữa các tiểu phân thay đổi. Điều đó thể hiện ở chỗ trong các phản ứng hóa học có sự hình thành chất mới 

và kèm theo sự biến đổi năng lượng. 

Biểu hiện  của sự biến  đổi này trong đại đa số các phản ứng hóa  học là sự tỏa nhiệt hay sự thu nhiệt. 

-  Phản  ứng  tỏa  nhiệt  là  phản  ứng  nhường  nhiệt  cho  môi  trường,  có  nghĩa  là  hệ  mất nhiệt → ∆H < 0. 

- Phản ứng thu nhiệt là phản ứng nhận nhiệt của môi trường, có nghĩa là hệ thu nhiệt 

→ ∆H > 0. 

2.1.3.5 Năng lượng liên kết

Phản ứng hóa học là một quá trình trong đó có sự phá vỡ liên kết cũ (của chất tham gia phản ứng) và tạo thành liên kết mới (của các sản phẩm phản ứng). 

Năng lượng cần thiết  hấp  thụ vào  để  phá  vỡ  một  liên  kết  hóa học  gọi  là năng lượng  liên  kết  (kJ/mol).  Năng  lượng  giải  phóng  ra  khi  hình  thành  liên  kết  có  trị  số bằng năng lượng liên kết nhưng ngược dấu. Một phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt tùy thuộc vào độ bền của các liên kết trong các chất tham gia phản ứng và chất tạo thành. Biểu  thức  toán  học  của  định  luật  Hess  để  tính  o

2.1.3.6 Sự phụ thuộc của hiệu ứng nhiệt vào nhiệt độ

  Hiệu  ứng  nhiệt  của  một  phản  ứng  phụ  thuộc  vào  nhiệt  độ.  Sự  phụ  thuộc  của hiệu ứng nhiệt vào nhiệt độ do Kirchoff tìm ra. 

HT2 = HT1 +

T p T 2

1

C dT



2.1.4 Nhiệt của một số quá trình

2.1.4.1 Nhiệt chuyển pha

Chuyển pha là quá trình một chất biến đổi từ trạng thái này sang trạng thái khác 

mà không làm thay đổi chất. Đó là các quá trình biến đổi từ trạng thái rắn sang lỏng, từ trạng  thái  lỏng  sang  rắn,  từ  trạng  thái  lỏng  sang  hơi,  từ  trạng  thái  hơi  sang  lỏng,  từ trạng thái  rắn  sang  hơi,  chuyển dạng  thù  hình.  Lượng nhiệt  thoát  ra  hay thu vào  của quá trình đó gọi là nhiệt chuyển pha. Quá trình chuyển pha thường là đẳng nhiệt. 

Ví dụ : Tính nhiệt hóa hơi của H2O. Biết :    

HoH2O(l) = -285,58kJ.mol-1 và HoH2O(h) = -241,6kJ.mol-1 

Ta có quá trình: H2O(l)  Ho

Theo hệ quả của Hess: Ho = HoH2O(h) - HoH2O(l) = -285,58- (-241,6)= -43,97 kJ.mol-1 

2.1.4.2 Nhiệt hydrat hóa và nhiệt hòa tan

Khi  hòa  tan  một  chất  tan  được  vào  một  dung  môi  xác  định,  thường  quá  trình này cũng thu hoặc phát nhiệt - Lượng nhiệt này gọi là nhiệt hòa tan. 

Thật ra sự hoà tan gồm 2 quá trình: 

- Quá trình vật lý: quá trình phá vỡ mạng tinh thể để lôi kéo chất tan ta khỏi mạng (do dung môi chuyển động không ngừng, lúc ấy dung môi lôi kéo ion ra khỏi mạng bằng lực tĩnh điện. Quá trình này thường thu nhiệt: H1 > 0 

một ion có nhiều phần tử dung môi và đầu âm của phân tử dung  môi hướng vào ion (+) và ngược lại đầu dương của phân tử dung môi hướng vào ion (-) : quá trình này gọi 

là  solvat  hóa  (nếu  dung  môi  là  H2O  gọi  là  hydrat  hóa).  Thường  quá  trình  này  phát nhiệt: H2 < 0.  

Vậy nhiệt hòa tan : H = H1 + H2 

Vì H1 thường lớn hơn 0 và H2 thường nhỏ hơn 0 nên có quá trình hòa tan thu nhiệt, lại có quá trình hoà tan phát nhiệt do H1 so với H2 

Sự tính toán về nhiệt hoà tan hay nhiệt hydrat hóa cũng dựa vào định luật Hess hoặc hệ quả của Hess. 

Ví dụ : Xác định nhiệt hòa tan của quá trình hòa tan NaCl trong H2O 

Quá trình hòa tan : NaCl(r) + (m+n) H2O   H ?o

 Na+.mH2O + Cl-.nH2O Theo Hess : Ho = HoNa+m.H2O + HoCl-.nH2O - HoNaCl(r) 

Tra bảng nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của ion hydrat hóa ta có: 

HoCl-.mH2O = -240,22kJ.mol-1 ;   HoCl-.nH2O = -167,2kJ.mol- 

Tra bảng nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của chất : HoNaCl = -412,15kJ.mol-1 

Nhiệt  tạo thành  của  các  ion  không  thể  xác  định bằng  thực  nghiệm  vì  không  thể  tách được các ion (+) và (-) riêng lẻ được. Vì vậy nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của ion chỉ có thể  xác  định  bằng  tính  toán  nhiệt  hóa.  Và  chọn  sinh  nhiệt  chuẩn  của  H+.nH2O  bằng không. Tức là: 1/2H2(k) + nH20  H+.nH2O có 

Sinh  nhiệt  tiêu  chuẩn  của  ion  hydrat  hóa  là  lượng  nhiệt  phát  ra  (hay  thu  vào)  để  tạo thành một mol ion hydrat hóa đi từ các đơn chất ở trạng thái bền vững. 

2.1.5 Nguyên lí 2 của nhiệt động học

2.1.5.1 Phát biểu nguyên lí

Nhiệt không thể tự truyền từ vật lạnh sang vật nóng hơn. 

2.1.5.2 Entropi

Trong tự nhiên các quá trình tự xảy ra theo chiều xác định. Các quá trình ngược lại không xảy ra. 

Entropi (kí hiệu S) là thước đo độ mất trật tự của một chất hay một hệ. Entropi càng lớn hệ càng mất trật tự. 

-  Khi  hệ  chịu  một  biến đổi  thuận  nghịch  và  trao  đổi  với  môi  trường  ngoài  một  nhiệt 

Người  ta  quy  ước  rằng  entropi  S  của  một  chất  nguyên  chất  dưới  dạng  tinh  thể  hoàn chỉnh ở 0 độ tuyệt đối (0K) có giá trị bằng không: S0K = 0. 

Giá trị entropi S của một chất xác định ở áp suất 1atm và nhiệt độ 298K (25oC) gọi là entropi chuẩn của chất đó và được kí hiệu( 0

298

S ) J.K-1.mol-1. 

2.1.5.3 Sự biến đổi entropi trong phản ứng hóa học và trong một số quá trình thông dụng

a Quá trình thuận nghịch đẳng nhiệt

Quá  trình  này  áp  dụng  cho  những  loại  chuyển  pha  (T  =  const)  :  bốc  hơi,  hóa lỏng, đông đặc, thăng hoa, đó là những quá trình thuận nghịch nên:  

QT

dTnC

C dT T

Đơn vị: ∆H là J.mol-1, ∆S là J.K-1mol-1 → đơn vị của ∆G là J.mol-1 

2.1.6.2 Chiều diễn biến của quá trình

Tốc độ phản ứng là sự biến thiên nồng độ của một trong các chất tham gia hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian. 

Tốc độ phản ứng tính theo (1), (2) được gọi là tốc độ trung bình của phản ứng và có 

thể viết một cách tổng quát:

C v

 -  Tốc  độ  của  phản  ứng  hóa  học  phụ  thuộc  vào  bản  chất  của  các  chất  tham gia  phản ứng, nồng độ của chúng và điều kiện lúc thực hiện phản ứng. 

- Đối với phản ứng nhiều giai đoạn thì giai đoạn chậm sẽ quyết định tốc độ phản ứng. 

- Muốn  một  phản  ứng  hóa học  xảy ra  trước hết phải có  sự va  chạm  của các hạt  chất phản ứng. Tuy nhiên, va chạm đó phải là va chạm có hiệu quả, nghĩa là chỉ những va chạm giữa các hạt có năng lượng đủ lớn, ít nhất cũng phải trội hơn các hạt khác một năng lượng tối thiểu nào đó. Năng lượng tối thiểu cần cho một phản ứng hóa học xảy 

ra gọi là năng lượng hoạt hóa, kí hiệu là Ea. Khi đó: 

+ Nếu năng lượng hoạt hóa lớn thì chỉ có một ít hạt chất phản ứng có đủ năng lượng để phản ứng → tốc đô phản ứng xảy ra chậm. 

Năm  1864,  Guldbert  và  Waage  (C.Gudlbert  và  P.Waage  người  Nauy)  đưa  ra một định đề được gọi là định luật tác dụng khối lượng. Theo định đề này, vận tốc của phản ứng tỉ lệ thuận với tích số nồng độ các chất tham gia. 

 n, m được xác định bằng thực nghiệm và n  a, m  b. Chỉ trong một số trường hợp mới trùng với hệ số tỉ lượng a và b.  

Tổng n + m được gọi là bậc của phản ứng. Còn m và n lần lượt là bậc theo A và 

B, chúng có thể nguyên hoặc là phân số. 

 k: hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào bản chất của các chất tham gia và vào nhiệt độ. Đối với một phản ứng đã cho và ở nhiệt độ không đổi, nó là một hằng số và được gọi là hằng số tốc độ phản ứng. 

Nếu CA = CB = 1 mol.l-1 thì v = k. Vậy hằng số tốc độ về giá trị bằng tốc độ của phản ứng khi nồng độ các chất bằng 1 mol.l-1. Do đó, nó còn được gọi là tốc độ riêng của phản ứng. 

Phương  trình  (3)  biểu  diễn  sự  phụ  thuộc  của  tốc  độ  phản  ứng  vào  nồng  độ  các  chất tham gia phản ứng và được gọi là phương trình động học của phản ứng. Nó được xác định bằng thực nghiệm và là phương trình cơ bản của động học hình thức. 

b Phản ứng dị thể

Xét phản ứng dị thể giữa chất khí và chất rắn hoặc chất hoà tan và chất rắn. 

Ví dụ đối với phản ứng: C(gr)  + O2(k)  CO2(k) 

v = k[O2] Vậy trong trường hợp có chất rắn tham gia thì nồng độ của nó không có mặt trong biểu thức toán học của định luật tác dụng khối lượng. 

Phản ứng ba phân tử hiếm hơn.