NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
I.1 Vài nét cơ bản về chương trình giáo dục phổ thông 2018
Ngày 26-12-2018, Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo đã ký Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT ban hành Chương trình Giáo dục phổ thông (còn gọi là Chương trình GDPT 2018)
I.1.1 Chương trình giáo dục phổ thông 2018 là gì?
Theo Thông tư này, Chương trình GDPT 2018 xác định mục tiêu giáo dục phổ thông và quy định các yêu cầu về phẩm chất, năng lực học sinh, nội dung, phương pháp giáo dục và đánh giá kết quả giáo dục Đây là cơ sở để quản lý chất lượng giáo dục phổ thông và cam kết của Nhà nước trong việc đảm bảo chất lượng cho toàn bộ hệ thống và từng cơ sở giáo dục Chương trình GDPT 2018 bao gồm chương trình tổng thể, các chương trình môn học và hoạt động giáo dục.
Chương trình giáo dục phổ thông được xây dựng theo hướng mở, cụ thể là:
Chương trình giáo dục quốc gia đảm bảo định hướng thống nhất với nội dung cốt lõi bắt buộc cho học sinh, đồng thời trao quyền cho địa phương và nhà trường trong việc lựa chọn và bổ sung nội dung giáo dục phù hợp Chương trình chỉ quy định nguyên tắc và định hướng chung về phẩm chất, năng lực học sinh, phương pháp giáo dục và đánh giá kết quả, nhằm khuyến khích sự sáng tạo của giáo viên và tác giả sách giáo khoa Ngoài ra, chương trình cũng đảm bảo tính ổn định và khả năng phát triển để thích ứng với tiến bộ khoa học - công nghệ và yêu cầu thực tiễn.
I.1.2 Sách giáo khoa trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018
Sách giáo khoa cụ thể hóa yêu cầu của chương trình giáo dục phổ thông về nội dung, phẩm chất và năng lực học sinh, đồng thời định hướng phương pháp giáo dục và cách thức kiểm tra, đánh giá chất lượng giáo dục Việc xã hội hóa biên soạn sách giáo khoa được thực hiện, với nhiều lựa chọn sách giáo khoa cho mỗi môn học.
Sách giáo khoa đóng vai trò định hướng trong phương pháp giáo dục và kiểm tra chất lượng giáo dục Mỗi môn học trong một lớp học có thể sử dụng nhiều bộ sách giáo khoa khác nhau Các trường và giáo viên có thể lựa chọn bộ sách phù hợp theo hướng dẫn của Bộ GD&ĐT và UBND tỉnh, nhằm đảm bảo đạt được các yêu cầu về phẩm chất và năng lực của học sinh.
4 nội dung giáo dục, phương pháp giáo dục và phương pháp đánh giá kết quả giáo dục theo quy định của Chương trình GDPT 2018
Theo Thông tư 32, Chương trình GDPT 2018 thực hiện từ năm học 2020-
2021 đối với lớp 1; từ năm học 2021-2022 đối với lớp 2 và lớp 6; từ năm học 2022-2023 đối với lớp 3, lớp 7 và lớp 10; từ năm học 2023-2024 đối với lớp 4, lớp
8 và lớp 11 và từ năm học 2024-2025 đối với lớp 5, lớp 9 và lớp 12
I.1.4 Mục tiêu Chương trình giáo dục phổ thông 2018
Chương trình GDPT 2018 định hướng mục tiêu giáo dục phổ thông, giúp học sinh làm chủ kiến thức và vận dụng hiệu quả vào cuộc sống Học sinh được khuyến khích tự học suốt đời, lựa chọn nghề nghiệp phù hợp, và xây dựng các mối quan hệ xã hội hài hòa Qua đó, chương trình góp phần phát triển cá tính, nhân cách và đời sống tâm hồn phong phú, từ đó tạo ra cuộc sống có ý nghĩa và đóng góp tích cực cho sự phát triển của đất nước và nhân loại.
I.1.5 Yêu cầu cần đạt về phẩm chất và năng lực người học
Về phẩm chất: Chương trình GDPT 2018 hình thành và phát triển cho học sinh 5 phẩm chất chủ yếu sau: (1) yêu nước, (2) nhân ái, (3) chăm chỉ, (4) trung thực, (5) trách nhiệm
Chương trình GDPT 2018 nhằm hình thành và phát triển cho học sinh 10 năng lực cốt lõi, trong đó có 3 năng lực chung được phát triển qua tất cả các môn học và hoạt động giáo dục, bao gồm năng lực tự chủ và tự học.
(2) năng lực giao tiếp và hợp tác, (3) năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo; và có
Bảy năng lực đặc thù được hình thành và phát triển chủ yếu thông qua một số môn học và hoạt động giáo dục nhất định bao gồm: năng lực ngôn ngữ, năng lực tính toán, năng lực khoa học, năng lực công nghệ, năng lực tin học, năng lực thẩm mỹ và năng lực thể chất Chương trình giáo dục phổ thông không chỉ tập trung vào việc phát triển các năng lực cốt lõi mà còn góp phần phát hiện và bồi dưỡng năng khiếu của học sinh.
I.1.6 Chương trình giáo dục phổ thông 2018 hình thành và phát triển năng lực của người học theo con đường nào?
Năng lực được hình thành và phát triển theo thời gian, từ cấp độ thấp đến cao Để nâng cao năng lực của người học, Chương trình GDPT 2018 đã áp dụng kinh nghiệm từ các quốc gia có nền giáo dục tiên tiến, đồng thời đổi mới nội dung và phương pháp giáo dục.
Dạy học phân hoá trong giai đoạn giáo dục cơ bản theo Chương trình GDPT 2018 không chỉ thực hiện giáo dục toàn diện và tích hợp mà còn thiết kế một số môn học và hoạt động giáo dục theo các chủ đề Điều này tạo điều kiện cho học sinh lựa chọn những chủ đề phù hợp với sở thích và năng lực của bản thân.
Trong giai đoạn giáo dục định hướng nghề nghiệp, học sinh có cơ hội lựa chọn các môn học, chủ đề và chuyên đề học tập phù hợp với sở thích và định hướng nghề nghiệp cá nhân, bên cạnh những môn học và hoạt động giáo dục bắt buộc.
Dạy học tích hợp là phương pháp giáo dục kết hợp các yếu tố từ nhiều lĩnh vực và ngành khoa học để giải quyết hiệu quả các vấn đề thực tiễn, với mục tiêu cao nhất là hình thành các môn học tích hợp Đây là xu thế chung trong Chương trình Giáo dục phổ thông (GDPT) của nhiều quốc gia, bao gồm cả Việt Nam Chương trình GDPT 2018 đã điều chỉnh một số điểm so với chương trình hiện hành, như tăng cường tích hợp nội dung trong cùng một môn học và xây dựng các môn học tích hợp mới ở cấp trung học cơ sở Mục tiêu tích hợp được thể hiện rõ trong nội dung, phương pháp giáo dục và đánh giá kết quả học tập.
Dạy học thông qua hoạt động tích cực của người học là một đặc điểm quan trọng trong Chương trình GDPT 2018, nơi giáo viên đóng vai trò tổ chức và hướng dẫn, tạo ra môi trường học tập thân thiện Học sinh được khuyến khích tham gia vào các hoạt động học tập, tự phát hiện năng lực và nguyện vọng của bản thân, rèn luyện thói quen tự học Các hoạt động học tập bao gồm khám phá vấn đề, luyện tập và thực hành, được tổ chức cả trong và ngoài trường học thông qua nhiều hình thức như học lý thuyết, thực hiện bài tập, thí nghiệm, trò chơi, dự án nghiên cứu, và tham gia các hoạt động cộng đồng Học sinh có thể làm việc độc lập, theo nhóm hoặc cả lớp, nhưng đều cần được tạo điều kiện để thực hiện nhiệm vụ học tập và trải nghiệm thực tế.
I.1.7 Đặc điểm của môn Hóa học
I.1.7.1 Vị trí và tên môn học trong chương trình Giáo dục phổ thông
Hóa học là một ngành khoa học tự nhiên nghiên cứu về thành phần, cấu trúc, tính chất và sự biến đổi của các đơn chất và hợp chất Ngành này kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết và thực nghiệm, đóng vai trò cầu nối với các lĩnh vực khoa học tự nhiên khác như vật lý, sinh học, y dược và địa chất học Những tiến bộ trong hóa học thường gắn liền với các phát hiện mới trong sinh học, y học và vật lý Hóa học có vai trò quan trọng trong cuộc sống và sản xuất, góp phần vào sự phát triển kinh tế - xã hội.
Hóa học được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như vật liệu, năng lượng, y dược, công nghệ sinh học, nông - lâm - ngư nghiệp và nhiều ngành khác Trong Chương trình Giáo dục phổ thông, môn Hóa học đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn giáo dục định hướng nghề nghiệp ở cấp Trung học phổ thông, cho phép học sinh lựa chọn theo sở thích và năng lực cá nhân.
I.1.7.2 Vai trò và tính chất nổi bật của môn Hóa học trong giai đoạn giáo dục định hướng nghề nghiệp
CƠ SỞ THỰC TIỄN
Năm học 2022-2023, học sinh lớp 10 bắt đầu học theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018, với môn hóa học 10 chứa nhiều kiến thức mới và sâu sắc hơn Điều này mang lại thách thức không chỉ cho học sinh mà còn cho giáo viên, đặc biệt là trong việc hiểu phần liên kết hóa học, xác định kiểu lai hóa và cấu trúc phân tử của chất.
Sáng kiến kinh nghiệm này sẽ là tài liệu tham khảo quý giá cho giáo viên và học sinh, hỗ trợ trong quá trình dạy và học, đồng thời góp phần nâng cao phẩm chất và năng lực của học sinh, hướng tới thành công trong sự nghiệp đổi mới giáo dục.
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
III.1 Vận dụng mô hình VSEPR xác định kiểu lai hóa, dạng hình học phân tử
Xét phân tử AX E với các giá trị m + n khác nhau, ta có các hình dạng phân tử như sau: khi m + n = 2, phân tử là thẳng; khi m + n = 3, phân tử là phẳng tam giác; khi m + n = 4, phân tử là tứ diện; khi m + n = 5, phân tử là tháp đôi đáy tam giác; và khi m + n = 6, phân tử là tháp đôi đáy vuông (bát diện) Để giúp học sinh hình dung rõ hơn về các dạng hình học phân tử, chúng tôi đã chuẩn bị các quả cầu bằng xốp và thanh nối để các em có thể lắp ghép.
Ví dụ 1: Sử dụng mô hình VSEPR để dự đoán hình học phân tử của CS 2
(Trích phần luyện tập-Sách Chuyên đề học tập Hóa học 10 – Chân trời sáng tạo)
Mô hình VSEPR: AX E m n Trong đó: A là C; X là S; m=2; n=0 m n 2
Ví dụ 2: Viết công thức VSEPR và dự đoán hình học của các phân tử sau: a HCN b SO 3 c PH3
(Bài tập số 2 – Tr 12 -Sách Chuyên đề học tập Hóa học 10 – Chân trời sáng tạo)
Công thức VSEPR: AX E m n Trong đó: A là C; X là H và N; m=2; n=0 m n 2
Phân tử dạng thẳng b SO3
Công thức VSEPR: AX E m n Trong đó: A là S; X là O; m=3; n=0 m n 3
Phân tử tam giác phẳng c PH 3
Công thức VSEPR: AX E m n Trong đó: A là P; X là H; m=3; n=1 m n 4
Phân tử dạng chóp đáy tam giác
Ví dụ 3: Dự đoán trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm trong các phân tử sau: a PCl3 b CS 2 c SO2
(Bài tập số 4 – Tr 12 -Sách Chuyên đề học tập Hóa học 10 – Chân trời sáng tạo)
Công thức VSEPR: AX E m n Trong đó: A là P; X là H; m=3; n=1 m n 4
Nguyên tử trung tâm P lai hóa sp 3 b CS2
Mô hình VSEPR: AX E m n Trong đó: A là C; X là S; m=2; n=0 m n 2
Nguyên tử trung tâm C lai hóa sp c SO2
Công thức VSEPR: AX E m n Trong đó: A là S; X là O; m=2; n=1 m n 3
Nguyên tử trung tâm S lai hóa sp 2
Hợp chất có dạng AX E m n, với A là nguyên tố trung tâm, X là phối tử liên kết đơn với A, và E là cặp electron tự do của A, có tổng số m+n=5 Cần phân tích khả năng lai hóa của A và hình dạng phân tử dựa trên các giá trị của n và m.
* m=1 n=4 AXE4: nguyên tử A lai hoá sp 3 d, phân tử có cấu trúc thẳng
* m=2 n=3 AX2E3: A lai hoá sp 3 d, phân tử có cấu trúc thẳng
* m=3 n=2 AX3E2: A lai hoá sp 3 d, phân tử có cấu trúc chữ T
* m=4 n=1 AX4E: A lai hoá sp 3 d, phân tử có cấu trúc cái bập bênh.
* m=5 n=0 AX5: A lai hoá sp 3 d, phân tử có cấu trúc lƣỡng chóp tam giác.
Ví dụ 5: Có các phân tử sau: SCl2, PCl3, CCl4 Xác định kiểu lai hóa và dạng hình học của các phân tử trên
+) Phân tử SCl 2 : Nguyên tử S ở trạng thái lai hóa sp 3 , có hai phối tử
Hình dạng phân tử: Dạng góc (chữ V)
+) Phân tử PCl 3 : nguyên tử P lai hóa sp 3 , có 3 phối tử
Hình dạng phân tử: tháp đáy tam giác, đỉnh là nguyên tử P
+) Phân tử CCl4: nguyên tử C lai hóa sp 3 , có 4 phối tử
Hình dạng phân tử: tứ diện đều, nguyên tử C là tâm của tứ diện
Ví dụ 6: Có các phân tử sau: ICl 3 , XeF 4 , BrF 5 Xác định kiểu lai hóa và dạng hình học của các phân tử trên
+) Phân tử ICl3 : I ở trạng thái lai hóa sp 3 d, xung quanh nguyên tử trung tâm I có 3 phối tử, 2 cặp e hóa trị nên phân tử ICl 3 có hình chữ T
Phân tử XeF₄ có cấu trúc hình vuông phẳng do nguyên tử trung tâm xenon (Xe) ở trạng thái lai hóa sp³d², với 4 phối tử fluor (F) xung quanh và 2 cặp electron hóa trị.
Phân tử BrF\(_5\) có nguyên tử trung tâm là brom (Br) với lai hóa sp\(^3\)d\(^2\) Xung quanh nguyên tử Br có 5 phối tử và 1 cặp electron hóa trị, tạo nên hình dạng tháp đáy vuông với đỉnh là nguyên tử Br.
Khi học sinh nắm vững kiến thức và thực hành các ví dụ, điều này không chỉ giúp các em hiểu bài tốt hơn mà còn phát triển phẩm chất và năng lực của bản thân.
- Trung thực, tỉ mỉ, cẩn thận, kiên nhẫn khi viết công thức VSEPR và tìm hiểu hình học một số phân tử hoặc ion
- Có niềm say mê, hứng thú với việc khám phá và học tập môn Hóa học
- Tự chủ và tự học: Chủ động tích cực tìm hiểu mối tương quan giữa sự hình thành liên kết hóa học với hình học phân tử một chất
- Giao tiếp và hợp tác:
Sự hình thành các liên kết hóa học được diễn đạt qua ngôn ngữ khoa học, bao gồm cặp electron hóa trị chung và cặp electron hóa trị riêng Mô hình VSEPR giúp dự đoán hình dạng của phân tử dựa trên sự sắp xếp của các cặp electron, trong khi thuyết lai hóa giải thích cách các orbital nguyên tử kết hợp để tạo ra các liên kết mạnh mẽ.
Hoạt động nhóm hiệu quả theo yêu cầu của giáo viên là rất quan trọng, đảm bảo rằng tất cả các thành viên trong nhóm đều có cơ hội tham gia thảo luận và thuyết trình.
- Hiểu đƣợc mô hình VSEPR và xác định đƣợc hình học của các phân tử, ion
Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hoá học
Hóa học cho phép con người khám phá và hiểu biết những bí ẩn của tự nhiên, chẳng hạn như hình dạng phân tử nước có dạng góc, phân tử metan (CH₄) có hình dạng tứ diện đều, và phân tử carbon dioxide (CO₂) có cấu trúc đường thẳng.
Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học
Giải thích hình học phân tử các chất xung quanh
III.2 Dựa vào cấu trúc xác định các thuộc tính của các phân tử vô cơ
- Sự phân cực của phân tử
1 Dựa vào thuyết liên kết hoá trị, thuyết lai hoá và mô hình VSEPR dạng hình học phân tử
2 Từ dạng hình học phân tử, giải thích các tính chất phân tử nhƣ góc liên kết, độ dài liên kết, độ phân cực của phân tử, độ bội liên kết, độ bền liên kết, nhiệt độ sôi
Ví dụ 1: So sánh và giải thích trị số khác nhau của mỗi đại lượng dưới đây
Góc liên kết: 110 0 103 0 Độ phân cực phân tử: 0,78D 0,03D
Trong hai phân tử, O đều có trạng thái lai hoá sp 3 với cấu tạo nhƣ sau:
Liên kết O - Cl có tính phân cực hướng về phía nguyên tử O, trong khi liên kết O - F lại phân cực về phía nguyên tử F Khoảng cách giữa hai cặp electron liên kết trong phân tử Cl₂O nhỏ hơn, dẫn đến lực đẩy tĩnh điện mạnh hơn, do đó góc liên kết trong phân tử này lớn hơn.
Trong phân tử Cl2O, momen lƣỡng cực của liên kết và của cặp electron tự do là cùng chiều còn trong phân tử F2O là ngƣợc chiều Do vậy μ(Cl O)>μ(F O) 2 2
Ví dụ 2: So sánh và giải thích trị số khác nhau của mỗi đại lƣợng sau
Momen lƣỡng cực: 1,46D 0,24D Nhiệt độ sôi: -33 0 C -129 0 C
Bài giải: Cấu tạo phân tử NH3 và NF3
Trong phân tử NH₃, liên kết N-H và cặp electron tự do phân cực cùng chiều, trong khi đó, trong NF₃, liên kết N-F và cặp electron tự do phân cực ngược chiều Do đó, độ phân cực của NH₃ lớn hơn NF₃, dẫn đến nhiệt độ sôi của NH₃ cao hơn NF₃ Sự phân cực của NH₃ cho phép nó tạo ra liên kết hydro giữa các phân tử.
Ví dụ 3: Cho biết trạng thái lai hoá của nguyên tử trung tâm và dạng hình học của các phân tử sau: H2O , H2S , H2Se , H2Te
Hãy sắp xếp theo chiều tăng dần độ lớn góc liên kết và giải thích sự sắp xếp đó
Trong các phân tử H 2 O, H2S, H2Se, H2Te; O, S, Se, Te (R) ở trạng thái lai hóa sp 3 , phân tử có cấu tạo dạng góc :
Độ âm điện của oxy lớn nhất, dẫn đến việc các cặp electron liên kết bị hút về phía oxy mạnh mẽ Điều này làm giảm khoảng cách giữa hai cặp electron liên kết trong phân tử H₂O, tạo ra lực đẩy tĩnh điện mạnh nhất và góc liên kết lớn nhất.
Thứ tự tăng dần góc liên kết là: HTeH HSeH HSH HOH
Ví dụ 4: So sánh, có giải thích độ lớn góc liên kết của các phân tử: CH4; NH3;
Ta có thứ tự giảm dần góc liên kết HCH HNH HOH
Trong các phân tử, các nguyên tử trung tâm đều có lai hóa sp³, tạo thành hình tứ diện với góc liên kết chuẩn là 109° 28' Đối với phân tử CH₄, góc liên kết HCH đạt 109° 28' Trong phân tử NH₃, nguyên tử N có một cặp electron hóa trị chưa tham gia liên kết, dẫn đến sự đẩy giữa cặp electron không liên kết và cặp electron liên kết, làm giảm góc liên kết Tương tự, trong phân tử H₂O, nguyên tử O có hai cặp electron hóa trị chưa tham gia liên kết, gây ra sự đẩy lớn hơn giữa các cặp electron không liên kết và cặp electron liên kết, làm giảm góc liên kết nhiều hơn.
Ví dụ 5: Hãy sắp xếp các phân tử sau theo chiều tăng dần góc liên kết từ trái qua phải: CH 4 ; NH3; H2O; SO2; SO3; CO2
Ta chia 6 phân tử trên thành 3 nhóm:
Nhóm 1: CH 4 ; NH 3 ; H 2 O Gồm các phân tử mà nguyên tử trung tâm lai hóa sp 3 (tứ diện) Góc liên kết chuẩn đối với tứ diện đều là 109 0 28 ’ Ở nhóm này góc liên kết sẽ là 109 0 28 ’ đối với CH 4 hoặc nhỏ hơn 109 0 28 ’ đối với NH 3 , H 2 O
Nhóm 2: SO2; SO3 Gồm các phân tử mà nguyên tử trung tâm lai hóa sp 2 (tam giác phẳng) Trong đó phân tử SO 3 có hình tam giác đều, nguyên tử S ở tâm nên góc liên kết là 120 0 , còn đối với phân tử SO 2 trên nguyên tử S có 1 cặp electron hóa trị chƣa tham gia liên kết nên có sự đẩy giữa cặp electron không liên kết với cặp electron liên kết làm giảm góc liên kết so với SO3
Nhóm 3: CO 2 Nguyên tử C lai hóa sp (dạng thẳng) nên góc liên kết là 180 0
Từ đó ta có sự sắp xếp các phân tử sau theo chiều tăng dần góc liên kết từ trái qua phải:
H2O; NH3; CH4; SO2; SO3; CO2
