XÂY DỰNG MỘT SỐ CÂU HỎI KHÓ ĐỂ MỞ RỘNG KIẾN THỨC CHO HỌC SINH

PHẦN I : ĐẶT VẤN ĐỀĐể có thể học tốt môn Hóa học, học sinh cần có những phẩm chất và năng lực như: có hệ thống kiến thức hóa học cơ bản vững vàng, sâu sắc; có trình độ tư duy hóa học phá

Tên đề tài:

XÂY DỰNG MỘT SỐ CÂU HỎI KHÓ ĐỂ MỞ RỘNG KIẾN

THỨC CHO HỌC SINH

Bố cục của đề tài gồm 3 phần:

PHẦN I ĐĂT VẤN ĐỀ

PHẦN II NỘI DUNG

PHẦN III: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ BÀI HỌC KINH NGHIỆM

PHẦN I : ĐẶT VẤN ĐỀ

Để có thể học tốt môn Hóa học, học sinh cần có những phẩm chất và năng lực như: có hệ thống kiến thức hóa học cơ bản vững vàng, sâu sắc; có trình độ tư duy hóa học phát triển (năng lực phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát, suy luận logic,…); có kỹ năng thực hành và vận dụng linh hoạt sáng tạo kiến thức hóa học để giải quyết các vấn đề trong học tập cũng như trong thực tiễn

Vì vậy, phát triển năng lực nhận thức và rèn luyện các kỹ năng là những yêu cầu cơ bản, quan trọng nhất của quá trình bồi dưỡng cho học sinh học tốt môn hóa học

Trong quá trình dạy học hóa học, bài tập hóa học là một phương tiện và phương pháp rất có lợi thế để hình thành các kỹ năng và phát triển năng lực duy cho học sinh Chúng ta có thể xây dựng hệ thống câu hỏi để mở rộng kiến thức và rèn luyện kỹ năng cho học sinh

Thông thường dựa trên những thắc mắc của học sinh để xây dựng hệ thống câu hỏi, vì vậy câu hỏi này sẽ được học sinh đón nhận một cách hào hứng Chúng ta có thể xây dựng câu hỏi tình huống sau:

Tình huống nghịch lí- bế tắc

Tình huống tại sao?

Với nội dung nhằm phát triển năng lực nhận thức cho học sinh theo các hướng sau:

Rèn luyện khả năng suy luận, diễn đạt chính xác và logic

Giúp học sinh hiểu biết được các vấn đề trong thực tiễn

Trong thời gian vừa qua tôi đã xây dựng “ câu hỏi khó để mở rộng kiến thức cho học sinh” trong quá trình giảng dạy Tôi xin đưa ra một số câu hỏi điển

hình trong hệ thống các câu hỏi mà tôi đã biên soạn và áp dụng

PHẦN II: NỘI DUNG

I HÓA VÔ CƠ.

A Phần cấu tạo nguyên tử, bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

8O, 17

8O , 18

nguyên tử khối lại là 15,999?

Trả lời:

Oxi có 3 đồng vị có số khối là 16, 17, 18 Số khối của hạt nhân nguyên tử bằng tổng số hạt proton và hạt nơtron trong hạt nhân Khi các hạt p và n kết hợp với nhau để tạo thành hạt nhân nguyên tử thì sẽ tỏa ra một năng lượng khổng lồ và có sự hao hụt khối lượng tương ứng người ta gọi là sự hụt khối

Do có sự hụt khối nên khối lượng thực tế của các đồng vị như sau:

16O (15,99491 chiếm 99,762%); 17O (16,99914 chiếm 0,038%);

18O ( 17,99916 chiếm 0,200%)

Tính nguyên tử khối trung bình của nguyên tố oxi ta được giá trị là 15,9993 Nhận xét:

Câu hỏi trên nhằm mục đích giải đáp thắc mắc của học sinh khi học sinh tìm hiểu về các đồng vị của các nguyên tố hóa học, học sinh sẽ nhận thấy điều vô

lí ở giá trị nguyên tử khối trung bình của nguyên tố oxi

Câu 2: Vì sao hyđro được xếp vào nhóm IA hoặc VIIA của bảng tuần

hoàn? Xếp vào nhóm nào hợp lí hơn?

Trả lời:

* Hyđro được xếp vào nhóm IA với các lí do sau:

- Về cấu tạo: Lóp ngoài cùng của nguyên tử H có 1e giống với lớp ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố nhóm IA

- Về tính chất hóa học: Thể hiện tính khử như một kim loại và dễ tạo ra cation trong dung dịch có điện tich 1+ như cation kim loại nhóm IA

* Hyđro được xếp vào nhóm VIIA với các lí do sau:

- Về cấu tạo nguyên tử H giống kim loại nhóm IA chỉ là hình thức, chứng cứ

là nguyên tử He có 2e ở lớp ngoài cùng giống kim loại nhóm IIA mà lại xếp vào nhóm VIIIA nhóm khí hiếm có 8e ở lớp ngoài cùng

- Tính kim loại của một nguyên tố được đánh giá bằng mức độ dễ tách electron ra khỏi nguyên tử So sánh khả năng tách e và khả năng nhận e của nguyên tử H thì khả năng nhận e dễ hơn Như vậy H còn thể hiện tính phi kim trội hơn

- H giống các halogen về số oxi hóa trong hợp chất với kim loại điển hình NaH, NaCl, CaH2 , CaCl2 ( H-, F-, Cl- , .)

- Ở trạng thái tự do phân tử gồm 2 nguyên tử như phân tử các halogen: H2, F2,

Cl2 Phân tử đều có liên kết cộng hóa trị

Vì những lí do trên, H đều có thể xếp vào nhóm IA hoặc nhóm VIIA, nếu phải xếp H vào một trong hai nhóm là nhóm IA và VIIA thì xếp vào nhóm VIIA là hợp lí hơn

Nhận xét:

Trên cơ sở hiểu biết về nguyên tử H cho phép học sinh suy luận về mối quan

hệ giữa cấu tạo nguyên tử - vị trí trong bảng tuần hoàn- tính chất hóa học cho những nguyên tố hóa học khác đồng thời qua đó học sinh khắc sâu cho học sinh mối quan hệ tính chất giữa các nguyên tố thuộc cùng nhóm, cùng chu kỳ

B Phần cấu tạo phân tử - liên kết - tính chất.

phân tử SO 2 không có khả năng đó?

Trả lời:

Trong phân tử NO2, nguyên tử N ở trạng thái lai hóa sp2 Một electron độc thân chiếm một obitan lai hóa sp2 còn 2 obitan lai hóa khác tạo thành 2 liên kết  giữa N và O Do đó có một e chưa ghép đôi nên NO2 có khả năng trùng hợp tạo ra N2O4 ( không màu) trong khi đó SO2 không có khả năng đó

* Công thức cấu tạo của phân tử NO2

N: 2s2 2p3

sp2

N

O O

* Công thức cấu tạo phân tử SO2

S*: 3s2 3p33d1

sp2

S

O O

Hoặc có thể biểu diễn như sau:

S

O O

tử CO 2 không phân cực, CO 2 tan ít trong nước?

Trả lời:

* Công thức cấu tạo phân tử SO2

S*: 3s2 3p33d1

sp2

sp2

Phân tử SO2 có cấu trúc góc

.

S

O O

 phân tử SO2 phân cực    0

* Công thức cấu tạo của CO2 O = C= O

C lai hóa sp  phân tử có cấu trúc thẳng   = 0

Câu 5: Vì sao HF lại có nhiệt độ sôi cao bất thường so với các HX còn lại

mặc dù HF có khối lượng thấp nhất trong nhóm HX?

Trả lời:

Theo chiều HCl  HBr  HI: nhiệt độ sôi tăng dần nhưng HF có nhiệt độ sôi cao hơn hẳn 3 chất trên Đó là vì khí hiđro florua thường không ở dạng HF

mà có sự trùng hợp phân tử: nHF  (HF)n trong phân tử HF đó n từ 2 đến 6 Liên kết giữa các phân tử HF thuộc loại liên kết hiđro

Nhận xét:

Trên cơ sở hiểu biết về dãy HX cho phép học sinh suy luận cho những dãy hợp chất tương tự H2R, RH3 ., ví dụ: vì sao H2O (M=18) có nhiệt độ sôi cao hơn H2S (M=34)? vì sao NH3 (M=17) có nhiệt độ sôi cao hơn PH3 (M=34)? Đồng thời qua đó học sinh khắc sâu làm rõ thêm các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các chất: Khối lượng phân tử và lực liên kết giữa các phân tử

Câu 6: Vì sao độ phân cực của liên kết HX giảm dần từ HF  HI nhưng

tính axit lại tăng dần từ HF  HI ?

Trả lời:

*Về độ phân cực của liên kết HX thì giảm dần từ HF  HI nhưng yếu tố quan trọng hơn là kích thước của anion Kích thước các anion tăng dần theo thứ tự sau: F-  Cl-  Br-  I

-Mật độ điện tích âm ở anion I- bé nhất nên lực hút giảm dần theo thứ tự:

HF > HCl > HBr > HI

Suy ra trong dung dịch HI phân li mạnh nhất, sau đó đến HBr, HCl, HF Ngoài ra axit HF là axit yếu trong khi các axit còn lại trong dãy trên là axit mạnh là do HF có liên kết hiđro giữa các phân tử

Nhận xét:

Trên cơ sở hiểu biết về dãy HX cho phép học sinh suy luận cho những dãy hợp chất tương tự H2R (H2O, H2S, H2Se, H2Te), RH3 (NH3, PH3 .), đồng thời qua đó học sinh khắc sâu làm rõ thêm các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân li của phân tử

nhưng NF 3 và PH 3 thì gần như không có được khả năng này?

Trả lời:

Cấu tạo phân tử NH3 và NF3

N N

H H F F

H F

* NH3 có tính bazơ vì: Phân tử NH3 phân cực mạnh, liên kết N-H phân cực mạnh về phía nguyên tử N có độ âm điện cao hơn, do vậy ở nguyên tử N có

dư điện tích âm Nguyên tử N có cặp electron tự do dễ tạo liên kết cho- nhận với ion H+

* NF3 không thể hiện được tính bazơ vì: liên kết N-F phân cực về phía nguyên

tử F có độ âm điện cao hơn, nguyên tử N không dư điện tích âm mà lại dư điện tích dương, không thể tạo liên kết với ion H+ , mặc dù nguyên tử N có cặp electron tự do

* PH3 không thể hiện được tính bazơ vì: liên kết P-H không phân cực, nguyên

tử P không dư điện tích âm

Nhận xét:

Trên cơ sở hiểu biết về NH3, NF3, PH3 cho phép học sinh suy luận cho những hợp chất tương tự, đặc biệt là hợp chất amin trong chương trình hóa hữu cơ đồng thời qua đó học sinh khắc sâu làm rõ thêm các yếu tố ảnh hưởng đến lực bazơ của các chất

Câu 8: Vì sao HF là một đơn axit nhưng lại có khả năng tạo ra muối axit?

Trả lời:

Do năng lượng liên kết H-F rất lớn, hơn nữa vì quá trình hòa tan trong nước xảy ra quá trình ion hóa tạo ra H3O+ và F-, sau đó ion F- lại tương tác với phân tử HF tạo ra ion phức HF2- Vì nguyên nhân trên trong dung dịch axit

HF có các ion dạng H2F3-, H3F4-, … khi trung hòa tạo ra các muối axit như NaHF2 , NaH2F3,…

Trả lời:

H2SO4 đặc thể hiện tính oxi hóa mạnh, H2 có thể bị oxi hóa bởi H2SO4 đặc theo phương trình phản ứng:

H2SO4 đặc + H2  SO2 + 2 H2O

Nhận xét:

Sau khi được biết về phương trình phản ứng đó học sinh có thể hiểu thêm được vì sao khi cho các kim loại hoạt động mạnh (đứng trước H2 trong dãy điện hóa) tác dụng với H2SO4 đặc sản phẩm thu được hầu như không có mặt

H2 mà chỉ có các sản phẩm khử của lưu huỳnh (+6)

Trên cơ sở đó học sinh khi nghiên cứu phản ứng của kim loại với HNO3, học sinh cũng có thể suy ngẫm được vì sao sản phẩm thu được không tạo ra H2

nhưng tính oxi hóa lại giảm từ HClO đến HClO 4 ?

Trả lời:

Trong các phân tử từ HClO đến HClO4 số oxi hóa của nguyên tố trung tâm Clo tăng dần +1, +3, +5, +7, nhưng độ bền của các phân tử cũng tăng theo từ

HClO đến HClO4 do vậy khả năng hoạt động hóa học cũng bị giảm HClO đến HClO4, tính oxi hóa giảm

II HÓA HỮU CƠ.

A Phần cơ chế phản ứng.

Câu 11: Khi cho metan tác dụng với clo dưới tác dụng của ánh sáng thì có

lượng nhỏ etan được tạo thành?

Trả lời:

Giải thích dựa vào cơ chế phản ứng Clo hóa CH4 (áng sáng): Bao gồm 3 bước

+ Khơi mào phản ứng:

Cl Cl  as Cl. + Cl.

+ Phát triển mạch:

CH3 H + Cl CH3 + HCl

CH3 + Cl2 CH3Cl + Cl.

+ Tắt mạch:

Cl. + Cl. Cl2

CH3 + Cl. CH3Cl

CH3 + CH3 CH3 CH3

Nhận xét:

Trên cơ sở hiểu biết cơ chế phản ứng Clo hóa CH4 (áng sáng): gốc tự do-dây chuyền, cho phép học sinh suy luận cho những phản ứng thế gốc tự do khác Đồng thời qua đó học sinh khắc sâu làm rõ thêm các giai đoạn diễn ra

để từ đó học sinh có thể dự đoán những sản phẩm phụ thu được cũng như xác định được sản phẩm chính của phản ứng

Câu 12:

Khi cho isobutilen vào dung dịch HBr có hòa tan NaCl, CH 3 OH có thể tạo

ra những hợp chất gì? Giải thích.

Trả lời:

Giải thích dựa vào cơ chế phản ứng cộng

+ Trong dung dịch có các quá trình phân li:

HBr  H+ + Br

NaCl  Na+ + Cl

Do đó trong dung dịch có 4 tác nhân là: Br- ,Cl-, CH3OH và H2O có khả năng kết hợp với cacbocation

+ Trước hết tác nhân H+ tấn công vào nguyên tử C có mất độ điện tích âm cao hơn trong liên kết C=C để tạo nên cacbocation (giai đoạn chậm)

CH3 – C = CH2 + H+ châm 

CH3 – C – CH3

CH3 CH3

+ Sau đó là quá trình kết hợp cacbocation với tác nhân Br- ,Cl-, CH3OH và

H2O để tạo thành sản phẩm (giai đoạn nhanh)

CH3 CH3

CH3 C(+) + Br-  nhanh CH3 C Br

CH3 CH3

CH3 CH3

CH3 C(+) + Cl

-

 

CH3 CH3

CH3 CH3

CH3 C(+) + H2O   nhanh CH3 C OH + H+

CH3 CH3

CH3 CH3

CH3 C(+) + CH3OH   nhanh CH3 C OCH3 + H+

CH3 CH3

Nhận xét:

Trên cơ sở hiểu biết cơ chế phản ứng cộng của isobutilen, cho phép học sinh suy luận cho những phản ứng cộng vào liên kết C=C, CC… Đồng thời qua

đó học sinh khắc sâu làm rõ thêm các giai đoạn diễn ra để từ đó học sinh có thể dự đoán những sản phẩm phụ thu được cũng như xác định được sản phẩm chính của phản ứng Hiểu được và vận dụng linh hoạt quy tắc cộng Maccopnhicop

Ví dụ: Học sinh có thể giải thích được vì sao khi axit acylic CH2=CH-COOH cộng HBr sản phẩm chính thu được không tuân theo quy tắc cộng Maccopnhicop

B- Phần ảnh hưởng qua lại giữa các nhóm định chức trong phân tử.

Hãy cho biết cấu tạo mỗi đồng phân ứng với nhiệt độ sôi ở trên và giải thích.

Trả lời:

pentan CH3CH2CH2CH2CH3 t0s = 360C

isopentan (CH3)2 CHCH2CH3 t0s = 280C

neopentan C(CH3)4 t0s = 9,50C

Giải thích: pentan có cấu tạo “zic-zăc”, giữa các phân tử có bề mặt tiếp xúc lớn, do đó nhiệt độ sôi cao nhất Còn isopentan có cấu tạo phân nhánh, nên giữa các phân tử điểm tiếp xúc rất ít, do đó lực hút Van der Vaal yếu hơn, nên

có nhiệt độ sôi thấp hơn pentan Đặc biệt neopen tan có nhánh tối đa nên diện tích bề mặt phân tử nhỏ nhất, nên có nhiệt độ sôi thấp nhất

Nhận xét:

Trên cơ sở hiểu biết các đồng phân của pentan, cho phép học sinh suy luận cho những đồng phân của các hợp chất khác

Ví dụ: So sánh nhiệt độ sôi của các đồng phân ancol có công thức phân tử

C4H9OH: ancol butylic, ancol isobutylic, ancol sec-butylic và ancol tert-butylic

Đồng thời qua đó học sinh khắc sâu được “ yếu tố không gian” cũng có ảnh

hưởng lớn đến tính chất vật lí, tính chất hóa học Học sinh có thể xử lí được những câu hỏi khó

sản phẩm chính Xác định sản phẩm chính đó

Câu 14:

So sánh nhiệt độ sôi của 2 đồng phân có công thức phân tử C2H6O Giải thích Trả lời:

CH3CH2-O-H có nhiệt độ sôi cao hơn CH3- O- CH3

Giải thích:

Giữa các phân tử ancol CH3CH2-O-H có liên kết hiđro liên phân tử

O H O H O H O H

C2H5 C2H5 C2H5 C2H5

Do vậy lực liên kết giữa các phân tử ancol CH3CH2-O-H bền hơn lực liên kết giữa các phân tử ete CH3-O-CH3

Nhận xét:

Từ nội dung trên học sinh sẽ khắc sâu được:

+ Điều kiện để xuất hiện liên kết hiđro liên phân tử trong hợp chất hữu cơ + Liên kết hiđro liên phân tử ảnh hưởng rất lớn đến nhiệt độ sôi của các chất

Ví dụ Hãy sắp xếp theo chiều tăng dần nhiệt độ sôi của các chất sau:

CH3CH2-O-H ; CH3- O- CH3; CH3CH2CH2CH3; HCOOH và CH3CH2NH2

Câu 15:

Vì sao o-benzenđiol C 6 H 4 (OH) 2 có nhiệt độ sôi thấp hơn 2 đồng phân còn lại của C 6 H 4 (OH) 2 ?

Trả lời:

Đồng phân ortho- có 2 nhóm OH cạnh nhau là điều kiện thuận lợi để tạo liên

kết hiđro nội phân tử , liên kết này không làm tăng lực hút giữa các phân tử

- +

- +

O

H

O

H

* Các đồng phân meta- và para- chỉ có liên kết hiđro liên phân tử nên nhiệt độ

sôi cao hơn

Nhận xét:

Từ nội dung trên học sinh sẽ khắc sâu được:

+ Điều kiện để xuất hiện liên kết hiđro nội phân tử trong hợp chất hữu cơ + Liên kết hiđro nội phân tử làm giảm nhiệt độ sôi của các chất

Ví dụ

Vì sao o-nitro phenol o- NO2-C6H4-OH có nhiệt độ sôi thấp hơn 2 đồng phân còn lại của nitro phenol

Trả lời:

Trong ancol C2H5OH, chỉ có 1 nhóm OH, trong phân tử glixerol C3H5(OH)3

có 3 nhóm OH, các nhóm OH phân bố cạnh nhau, nhóm OH là nhóm hút electron mạnh (do nguyên tử oxi có độ âm điện lớn), do vậy nhóm OH của glixerol có độ linh động cao hơn, nguyên tử H trong nhóm OH dễ bị tách ra khỏi nguyên tử

Nhận xét:

Thông qua câu hỏi trên học sinh khắc sâu được những hợp chất hữu cơ có 2 nhóm OH cạnh nhau có khả năng hòa tan được Cu(OH)2 tạo dung dịch xanh đậm

Câu 17: Tại sao axit picric lại có tính axit mạnh?

Trả lời:

- Trong phân tử axit picric có 3 nhóm NO2 là những nhóm hút e rất mạnh và lại phân bố ở các vị trí o, p trên vòng bezen so với nhóm OH nên gây ra 2

.