HUONG DAN CROCODILE CHEMISTRY ThS. Nguy n Văn Tr c Phó trư ng phòng GD & ðT huy n pdf

Năm học 2008-2009 là năm học ñẩy mạnh việc ứng dụng CNTT trong giáo dục, ñể giúp các thầy cô làm quen và sử dụng một số phần mềm hoá học và ứng dụng chúng trong công tác dạy học và nghiê

HƯỚNG DẪN PHẦN MỀM CROCODILE CHEMISTRY

ThS Nguyễn Văn Trực Phó trưởng phòng GD & ðT huyện Châu ðức, BR-VT

Email: nguyen3691@gmail.com Trong thập niên cuối thế kỷ 20 và những năm ñầu thế kỷ 21, với sự tiến bộ vượt bậc của kỹ thuật máy tính, nhiều phần mềm ứng dụng hỗ trợ cho việc nghiên cứu, tính toán, mô phỏng trong nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật trong ñó

có bộ môn hoá học Hiện nay phần mềm hoá học có nhiều và rất ña dạng ñược viết với mục ñích khác nhau, từ những phần mềm hoá lượng tử cao cấp 40-50

MB ñến các phần mềm ñơn giản như chuẩn ñộ chỉ vài trăm KB Tất cả các phần mềm này ñều là của nước ngoài và du nhập vào Việt Nam bằng nhiều con ñường Chính vì vậy mà việc nghiên cứu, ứng dụng chúng trong giảng dạy, học tập còn gặp nhiều trở ngại và hạn chế

Năm học 2008-2009 là năm học ñẩy mạnh việc ứng dụng CNTT trong giáo dục, ñể giúp các thầy cô làm quen và sử dụng một số phần mềm hoá học và ứng dụng chúng trong công tác dạy học và nghiên cứu Xin giới thiệu:

Phần mềm mô phỏng các thí nghiệm chủ yếu cho các phản ứng vô cơ ñó là phần mềm Crocodile Chemistry

Phần mềm mô phỏng (simulation) Crocodile Chemistry

H×nh 1 Giao diÖn phÇn mÒm Crocodile Chemistry

ðây là phần mềm mô phỏng về các thí nghiệm hoá học rất ña dạng Phần mềm sẵn hơn một trăm thí nghiệm ñã ñược thiết kế ñể tham khảo về mười chủ ñề chung của hoá học phổ thông và một chủ ñề mở rộng Các thiết kế này dễ dàng cho bạn trong việc tham khảo ñể tự thiết kế các thí nghiệm mô phỏng trong chương trình hoá học phổ thông

I- Giới thiệu các công cụ và cách sử dụng

Thanh Tools bar gồm có 16 nút ñể thiết kế các TN mô phỏng khác nhau gồm có:

Xoá ñối tượng ñã chọn Tìm chất chỉ thị

Tìm các kim loại Tìm một số chất khí

Tìm các axit, bazơ Tìm các dụng cụ thuỷ tinh

Tìm các muối clorua và

sunfit

Một số dụng cụ ño

Tìm các muối cacbonat và

nitrat

Vòi nước

Tìm muối sunfat và một số

muối khác

Thiết kế ñồ thị

Tìm một số chất khác Thực hiện và tạm dừng

chương trình II- Hoá chất( Chemicals)

Theo thứ tự từ trái sang phải là các nút tìm hoá chất: Kim loại, axit và kiềm, oxit, muối halogen và sunphit , Muối các bonat và nitrat, Muối photphat, sunphat, crom mat, một số chất khác, chất chỉ thị và cuối cùng là các khí

Hoá chất có thể là dạng thỏi (Solid:rod), dạng hạt (Solid:medium powder), dạng bột mịn (Solid:fine powder), bột thô (Solid: coarse powder), dạng lỏng (liquid), dạng khí (gas), dạng dung dịch (solution) và các thuốc thử

Sau ñây là bảng hoá chất và trạng thái vật lý của các chất có trong phần mềm 1- Kim loại :

STT Kim loại Ký hiệu dạng thỏi Dạng bột mịn, thô Dạng lỏng

5- Zinc Zn x x

2-Axit và kiềm ở dạng dung dịch(solution):

Sulphuric Acid H2SO4 Potassium Hydroxide KOH

Hydrochloric Acid HCl Barium Hydroxide Ba(OH)2

Nitric Acid HNO3 Calcium Hydroxide Ca(OH)2

Phosphoric Acid H3PO4 Sodium Hydroxide NaOH

Ethanoic Acid CH3COOH Ammonia Solution Nước amoniac

3- Các oxit

4- Muối halogen và sun phua

7 Ammonium chloride NH4Cl x x

5-Muối cacbonat và nitrat:

3- Magnesium carbonate MgCO3 x

5- Sodium

hydrogencarbonate

10- Ammonium nitrate Al(NO3)3 x

6-Muối photphat, sun phat, crom mat

TT

Dạng dd

6- Hydrated Copper sulphate CuSO4.5H2O x

8- Sodium thiosulphate Na2S2O3 x x

11- Hydrated Sodium phosphate Na3PO4 nH2O x

12- Potassium permanganate K2MnO4 x x

14- Potassium dichromate K2Cr2O7 x x

15- Ammonium dichromate (NH4)2Cr2O7 x

7-Một số hợp chất khác:

Stt Tên hợp chất CTHH Thỏi Dạng bét, TT Lỏng, dd

8- Chất chỉ thị màu:

1 Universal indicator Chất chỉ thị vạn năng

9- Các chất khí:

4 Hydrogen Khi Hydro

10-Cách lấy hóa chất:

B1: Nhắp vào nút công cụ tìm hoá chất cần tìm trên Tools bar

B2: Chọn trạng thái hoặc nồng ựộ chất cần lấy trong ô

B3: Chọn khối lượng hoặc thể tắch cần lấy trong ô

B4: Chọn chất cần lấy và L- Drag ra màn hình

* Chú ý khi lấy hoá chất trên menu tên một số chất bị mờ là do không chọn ựúng trạng thái vật lý hoặc nồng ựộ của nó Thực hiện lại bước 2 khi nào tên hoá chất hiện rõ trên menu mới lấy ựược

III- Các dụng cụ và thiết bị thắ nghiệm

1-Các dụng cụ thuỷ tinh: gồm có base, chậu thuỷ tinh, bình thót cổ, ống

nghiệm, ống vuốt, ựĩa bay hơi, buret có dung lượng tối ựa 50 ml, pipet 5ml, giấy lọc và phiễu lọc

2-Một số dụng cụ khác:

đèn khắ (25o Ờ 450o) Bếp ựiện (25o - 530o) ống sinh hàn

Giá bếp

Nút cao su có ống dẫn

nguy hiểm Cầu muối

3-Các dụng cụ ño và khảo cứu:

ñộ

Nguồn có thể thay ñổi từ 0V ñến

4V

Nguồn cố ñịnh 3V

4- Lấy dụng cụ: L-click vào nút công cụ trên tools bar, sau ñó L-Drag dụng cụ

ra màn hình

5- Xoá dụng cụ ra khỏi màn hình: Có ba cách

- Chọn dụng cụ sau ñó nhấn phím Delete

- Chọn dụng cụ sau ñó L-click vào nút trên thanh công cụ

- L-Drag dụng cụ ra khỏi màn hình

6- ðổ, rót các chất: L-Drag dụng cụ ñựng hoá chất tối nơi cần rót và rót

Hình IV.2 Thao tác rót hoá chất Khi cần xoay dụng cụ ñưa chuột về phía dưới bên phải chuột biến thành mũi tên vòng cung Drag rồi xoay

7- Lắp các dụng cụ:

-Lắp nút cao su: L-Drag nút ñã chọn tới trên miệng ống nghiệm hay bình thót cổ rồi nhả chuột

-Lắp ống nối: Bằng cách ñưa chuột tới chổ ñiểm nối ñầu tiên L-Drag chuột biến thành hình ngôi sao sau ñó L- Drag tới chổ nối ñầu kia và L-click , ống nối

tự thiết lập

- Một số dụng cụ có van ñiều khiển: ñóng mở, tăng giảm L-Drag nút hình vuông rồi trượt dọc ñể mở hoặc tăng giảm

8- Thiết lập các mạch ñiện, ñiện phân

-Chọn vật liệu ñiện cực từ nút công cụ kim loại, sau ñó trong ô Sub-panel selection menu chọn Rod các kim loại dạng hình thỏi hiện ra sau ñó chọn kim loại cần thiết ñể làm ñiện cực, hoặc có thể chọn thanh platin ñể làm ñiện cực

-Thiết lập mạch ñiện: bằng cách lấy các dụng cụ cần thiết sau ñó nối mạch ñiện như cách nối các ống dẫn khí

9- Sử dụng công cụ ñồ thị: Một số phản ứng khi xẩy ra có sự thay ñổi nhiệt ñộ (Temperature), pH, ñiện thế (ORP), ñiện trở suất (Conductivity), thể tích (Volume), khối lượng (Mass) theo thời gian có thể biểu diễn sự thay ñổi này trên

ñồ thị và có thể in ra trực tiếp trên máy in Tuỳ vào chọn lựa và cách tiến hành cùng một lúc có thể hiển thị ñường biểu diễn về một trong các giá trị trên phụ thuộc vào thời gian tối ña của bốn hệ phản ứng tiến hành song song từ ñó ta có thể so sánh một cách trực quan mức ñộ, khả năng xảy ra phản ứng của các hệ tiến hành song song

Hiển thị ñồ thị chỉ có hiệu lực khi chúng ta chọn ñúng loại dữ liệu cần hiển thị

và có sử dụng ñầu dò cho ñối tượng cần ño ðể hiểu cách thiết kế trong phần IV.5 sẽ hướng dẫn cụ thể hơn

Khi L-click vào nút ñồ thị một giao diện như sau hiển ra như sau:

Hình 3 Giao diện CrocoChem khi có hiển thị ñồ thị

10-Nút tạm dừng và thực hiện lại:

Khi L-click vào nút, nút bị mờ chương trình tạm dừng phản ứng L-click lại lần nữa nút chuyển qua màu ñậm phản ứng tiếp tục Khi thiết lập thí nghiệm mô phỏng chú ý sử dụng nút này cho thích hợp ñể mô phỏng ñược quan sát thấy rõ ràng

IV- Giới thiệu các chủ ñề thiết kế sẵn

ðể tham khảo các thí nghiệm ñã thiết kế sẵn dùng lệnh File\Open tìm thư mục mà bạn cài phần mềm Crocodile Chemistry trong ñó có 11 chủ ñề ñã thiết

kế Tham khảo cách thiết kế các chủ ñề này bạn có thể vận dụng vào ñể thiết kế cho phù hợp với nội dung bài dạy của mình Sau ñây là nội dung các chủ ñề ñó

1 Phân loại vật chất: Phần này gồm 7 thí nghiệm

1-Mô tả các trạng thái tồn tại của vật chất ở dạng rắn, lỏng và hơi

2-Các phần tử trong chất rắn, chất lỏng và hơi

3 và 4- Sự biến ñổi giữa các trạng thái ñó

5 và 6- Nguyên tố và hợp chất

7- Hỗn hợp (hỗn hợp không ñồng nhất,hỗn hợp ñồng nhất)

Chọn kiểu số liệu hiển thị

Chọn giá trị max trục tung Chọn giá trị min trục tung Bước nhảy thời gian(trục hoành)

Xoá số liệu trước ñó

Màu và số ñường ñồ thị hiển thị trên

1 hệ toạ ñộ

ðồ thị của quá trình

Nếu phản ứng xảy ra kết quả sẽ hiển thị ở ñây

2 Một số dạng phản ứng khác nhau: Phần này có 8 thí nghiệm 1- Biến ñổi vật lý và biến ñổi hoá học

2- Biến ñổi hoá học

3- Sự cháy

4- Phản ứng hoá hợp

5- Phản ứng phân huỷ

6- Phản ứng kết tủa

7- Phản ứng trung hoà

8- Phản ứng thu nhiệt và toả nhiệt

3 Các muối và tính tan (dung dịch): Phần này có 11 thí nghiệm 1-Pha chế dung dịch

2-Sự hoà tan

3-Sự phân ly

4-Tính tan

5-Dung dịch

2- Nồng ñộ dung dịch

3- ðiều chế dung dịch muối tan

4- ðiều chế dung dịch muối kết tủa

9- Sự tạo thành ion

10- Tính tan của chất khí

11- Sự thay ñổi của ñộ tan theo nhiệt ñộ

4 Các thí nghiệm về tách các chất: Phần này có 8 thí nghiệm 1- Tách chất rắn khỏi chất lỏng

2- Tách chất tan khỏi dung dịch

3- Tách dung môi khỏi dung dịch

4- Tách chất rắn

5- Tách chất lỏng

6- Tách chất rắn không hoà tan ñược

7- Tách bằng phương pháp kết tinh

8- Một bài tập thực hành tách khác

5 Các axit và kiềm: Phần này có 11 thí nghiệm

1-Axit hoặc kiềm

2-Axit, các tính chất của axit

3-Kiềm, các tính chất của kiềm

4-ðộ mạnh của axit

5-Axit lỗng

6-Thang pH

7-Sự ăn mịn của axit

8-9-Phản ứng trung hồ

10- Khử tính chua của axit

11-ðường cong chuẩn độ

6 Tốc độ phản ứng : Phần này cĩ 10 thí nghiệm

1- Tốc độ phản ứng

2- ðo tốc độ phản ứng

3- ðồ thị tốc độ phản ứng

4- ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng

5- Tại sao dung dịch đặc tốc độ phản ứng xảy ra nhanh hơn

6- ảnh hưởng của nhiệt độ

7- Tại sao nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

8- ảnh hưởng của kích thước chất phản ứng

9- Tại sao kích thước chất phản ứng nhỏ phản ứng xảy ra nhanh hơn 10- ảnh hưởng của xúc tác

7 Tính chất hố học của kim loại : Phần này cĩ 13 thí nghiệm

1- Các phản ứng của kim loại

2- Khả năng phản ứng của kim loại với oxi

3- Khả năng phản ứng của kim loại với nước

4- Khả năng phản ứng của kim loại với axit

5- Dãy hoạt động hố học

6- Dự đốn phản ứng

7- 8- So sánh khả năng phản ứng

9- Dãy hoạt động hố học và pin

10- Pin điện hố

11- Những vấn đề xảy ra trong pin điện hố

12- ðiện thế của pin điện hố

13- ðiều kiện khơng chuẩn- Phương trình Nest

8 ðiện học và sự điện phân : Phần này cĩ 14 thí nghiệm

1- Chất dẫn ñiện và chất cách ñiện

2- ðiện phân dung dịch chì brom mua

3- ðiện phân một số hợp chất khác

4- Hiện tượng ñiện phân trong dung dịch

5- Các quy tắc ñiện phân

6- ðiện phân KI

7- ðiện phân Pb(NO3)2

8- ðiện phân axit và kiềm

9- ðiện phân axit sunfuric loãng

10- ðiện phân NaOH

11- Sự ăn mòn kim loại

12- Tính toán khối lượng chất giải phóng

13- Mạ ñiện

9 Tính toán trong hoá học: Phần này có 14 thí nghiệm 1- Phân tử khối

2- Thành lập và cân bằng phương trình hoá học

3- ðại lượng mol

4- Tính toán ñại lượng mol

5- Tính theo công thức phân tử

6- Ví dụ tính theo công thức phân tử

7- Thành phần % khối lượng các chất trong phân tử 8- Nồng ñộ

9- Cách dùng nồng ñộ

10- Tính toán nồng ñộ

11- Những tính toán về nồng ñộ

12- Phản ứng trung hoà

13- Một số ví dụ về phản ứng trung hoà

14- Ví dụ mở rộng về phản ứng trung hoà

10 Thuốc thử và chất chỉ thị: Phần này có 10 thí nghiệm 1- Muối amoni

2- Thử các ionbằng ngọn lửa

3- Hydro

4- Dung dịch quỳ

5- Nhận biết ion nitrat

6- Phenolphtalein

7- Hồ tinh bột

8- Nhận biết một số muối kim loại kết tủa

9- Thymol xanh

10- Chất chỉ thị thông dụng

11 Các thí nghiệm mở rộng : Phần này có 17 thí nghiệm

1- Mưa axit

2- Dụng cụ kiểm tra rượi trong hơi thở

3- Pin nồng ñộ

4- Sự phân huỷ HgO

5- Tỷ trọng

6- Tách kim loại từ ñá

7- Tìm khối lượng bằng kinh nghiệm

8- Hợp chất hydrat hoá( tinh thể ngậm nước)

9- ðiều chế mưa axit

10- ðiều chế oxi

11- Thêm một số phản ứng thu nhiệt và toả nhiệt

12- Pin ña cực

13- Oxi hoá ñồng bằng Ag+

14- Sự phát hiện(nhận biết oxi)

15- Sự khử CuO bằng amoniac

16- Sự khử CuO bằng hydro

17- Phản ứng nhiệt nhôm

V- Giới thiệu cách thiết kế một số thí nghiệm mô phỏng trong chương trình hoá học phổ thông:

Với lượng hoá chất và dụng cụ phong phú như vậy chúng ta có thể thiết kế mô phỏng hầu hết các thí nghiệm trong chương trình hoá học phổ thông, nhất là các thí nghiệm vô cơ

Tuy nhiên không nên lạm dụng vì những thí nghiệm nào ñơn giản và có ñiều kiện cần tiến hành bằng thực tế ñể rèn luyện kỹ năng thực hành cho học sinh và cũng như nâng cao niềm tin khoa học của các em bằng kết quả thực tế Chỉ nên

sử dụng thí nghiệm mô phỏng ñối với các phản ứng không có dụng cụ trong

phòng thí nghiệm, các thí nghiệm nguy hiểm và một số thí nghiệm cần có sự so sánh giữa các hệ tiến hành song song ðặc biệt giáo viên hướng dẫn thực hành

có thể dùng các thí nghiệm mô phỏng này ñể hướng dẫn nhanh các em thực hành trong phòng thí nghiệm Vì chỉ với một vài thao tác và mô hình rất trực quan có thể hướng dẫn cho các em rất nhanh mà không phải dài dòng mô tả

Các thí nghiệm mô phỏng lựa chọn dưới ñây với mục ñích giới thiệu cách lấy hoá chất và cách sử dụng và lắp ñặt các dụng cụ, cách hiển thị ñồ thị ñể các bạn làm quen Trên cơ sở ñó bạn ñọc có thể tự thiết kế các phản ứng, các thí nghiệm

có trong chương trình giảng dạy

1- Thí nghiệm mô phỏng về bài tốc ñộ phản ứng hoá học (Hoá học 10)

a Tốc ñộ phản ứng phụ thuộc vào nồng ñộ:

B1: Lấy 2 ống nghiệm 200ml

B2: lấy 50 ml HCl 0.5M và 50ml HCl 0.25M cho vào 2 ống nghiệm B3: Lấy 2 bình một bình 10 g CaCO3 dạng bột thô

B4: Lắp xilanh khí vào 2 ống nghiệm

B5: L-Click vào nút ñồ thị chọn kiểu ñồ thị dạng thể tích (Volume) phụ thuộc thời gian Chọn giá trị max = 200

B6: Chọn 2 ñầu dò cho 2 xilanh khí

B7: L-click vào nút tạm dừng

B8: ðổ 2 bình CaCO3 vào 2 ống nghiệm ñựng dd HCl

B9: L-click vào nút tạm dừng lần nữa quan sát hiện tượng xảy ra

Hình 4 Thí nghiệm mô phỏng tốc ñộ phản ứng phụ thuộc nồng ñộ

Sau khi thiết kế và mô phỏng xong ta có thể lưu lại trên ñĩa ñể tham khảo các lần sau cho nhanh ñỡ mất thời gian bằng lệnh File\Save As

* Tương tự như vậy bạn ñọc có thể thiết kế các thí nghiệm mô phỏng các thí nghiệm về tốc ñộ phản ứng phụ thuộc vào vào bề mặt tiếp xúc khi trong phản ứng có chất rắn tham gia, tốc ñộ phản ứng phụ thuộc vào chất xúc tác, vào nhiệt

ñộ theo các gợi ý sau và bằng cách tham khảo các chủ ñề có sẳn trong phần mềm

b Tốc ñộ phản ứng khi có chất rắn tham gia phản ứng phụ thuộc vào bề mặt tiếp xúc:

B1: Lấy 2 ống nghiệm 200ml

B2: Lấy 2 bình 50 ml HCl 0.25M cho vào 2 ống nghiệm

B3: Lấy một bình 10 g CaCO3 dạng bột mịn (Solid: fine powder) và một bình 10 g CaCO3 bột thô (Solid:coarse powder)

B4 ñến B9 thực hiện như thí nghiệm trên

c Tốc ñộ phản ứng phụ thuộc vào chất xúc tác:

B1: Lấy 2 ống nghiệm 200ml

B2: Lấy 2 bình 50 ml H2O2 cho vào 2 ống nghiệm

B3: Lấy 5g MnO2

B5 ñến B7 thực hiện như 2 thí nghiệm trên

B8: Cho MnO2 vào một ống nghiệm

B9: Thực hiện như 2 thí nghiệm trên

d Tốc ñộ phản ứng phụ thuộc vào nhiệt ñộ

Xem phần thí nghiệm mẫu trong phần mềm ñể thiết kế

2- Clo ñẩy iốt ra khỏi dung dịch muối của chúng:

B1: Lấy ống nghiệm và cho vào ñó 50 ml dd KI

B2: Lắp nút cao su có 2 ống nối vào ống nghiệm

B3: Lấy bình khí chứa Clo

B4: Nối ống dẫn khí từ bình chứa Clo với ống nghiệm

B5: L-drag ñể nút mở bình khí Clo và quan sát hiện tượng xảy ra