Thiết kế tạo hình sơ đồ chuỗi phản ứng hoá phi kim trong chương trình hóa học phổ thông

LỜI CẢM ƠNSau một khoảng thời gian tìm tòi, nghiên cứu, khoá luận tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế tạo hình sơ đồ chuỗi phản ứng hoá phi kim trong chương trình hóa học phổ thông”, đã đượ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành : Hóa Vô cơ

Hà Nội, 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành : Hóa Vô cơ

Cán bộ hướng dẫn

ThS LÊ ĐÌNH TUẤN

Hà Nội, 2018

LỜI CẢM ƠN

Sau một khoảng thời gian tìm tòi, nghiên cứu, khoá luận tốt nghiệp với

đề tài: “Thiết kế tạo hình sơ đồ chuỗi phản ứng hoá phi kim trong chương

trình hóa học phổ thông”, đã được hoàn thành Ngoài sự cố gắng nỗ lực của

bản thân, em nhận được sự khích lệ, giúp đỡ rất nhiều từ phía nhà trường,thầy cô, gia đình và bạn bè

Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thầy –

ThS Lê Đình Tuấn - Khoa Hóa học - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, đã

tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình xây dựng và hoàn thiện khoá luận

Em xin cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Hoá học Trường Đại Học SưPhạm Hà Nội 2 đã truyền đạt những kiến thức quý báu cho chúng em trongsuốt quá trình học tập

Mặc dù bản thân em đã hết sức cố gắng song thời gian và kinh nghiệmbản thân còn nhiều hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy, emkính mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy cô giáo vàbạn bè để đề tài của em được hoàn thiện hơn!

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 05 năm 2018

Sinh viên

Đào Thu Hà

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

4 Phạm vi nghiên cứu 2

5 Giả thuyết khoa học 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 4

1.1 Sơ đồ chuỗi phản ứng 4

1.1.1 Khái niệm sơ đồ chuỗi phản ứng 4

1.1.2 Sơ đồ chuỗi phản ứng - công cụ cho dạy học tích cực 4

1.1.3 Nguyên tắc thiết kế sơ đồ chuỗi phản ứng 5

1.1.4 Phương pháp thiết kế sơ đồ chuỗi phản ứng 6

1.2 Tóm lược lý thuyết hóa phi kim trong chương trình hóa học phổ thông 7

1.2.1 Nhóm Halogen 7

1.2.1.1 Clo 7

1.2.1.2 Axit clohiđric 8

1.2.1.3 Hợp chất có oxi của Clo 9

1.2.1.4 Flo 10

1.2.1.5 Brom 11

1.2.1.6 Iot 12

1.2.2 Nhóm Oxi – Lưu huỳnh 13

1.2.2.1 Oxi 13

1.2.2.2 Ozon và hiđro peoxit 14

1.2.2.3 Lưu huỳnh 15

1.2.2.4 Hiđrua sunfua 16

1.2.2.5 Hợp chất có oxi của lưu huỳnh 17

1.2.3 Nhóm Nitơ - Photpho 20

1.2.3.1 Nitơ 20

1.2.3.2 Amoniac và muối amoni 22

1.2.3.3 Axit nitric và muối nitrat 24

1.2.3.4 Photpho 28

1.2.3.5 Axit photphoric và muối photphat 29

1.2.4 Nhóm Cacbon 31

1.2.4.1 Cacbon 31

1.2.4.2 Hợp chất của Cacbon 32

1.2.4.3 Silic và hợp chất của Silic 35

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ CHUỖI PHẢN ỨNG 37

2.1 Cách thức thiết kế sơ đồ chuỗi phản ứng 37

2.2 Sử dụng phần mềm Microsoft Word để thiết kế sơ đồ chuỗi phản ứng

38 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 44

3.1 Một số tính năng của sơ đồ chuỗi phản ứng 44

3.1.1 Tính khái quát 44

3.1.2 Tính hệ thống 45

3.1.3 Tính trực quan 45

3.1.4 Tính tâm lí lĩnh hội 45

3.1.5 Tính linh hoạt 46

3.2 Phương thức sử dụng sơ đồ chuỗi phản ứng 46

3.2.1 Xây dựng sơ đồ chuỗi phản ứng cho một nội dung bài học 46

3.2.2 Xây dựng sơ đồ chuỗi phản ứng cho nội dung ôn tập, tổng kết kiến thức 47

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined.

1 Lý do chọn đề tài

MỞ ĐẦU

Định hướng đổi mới phương pháp dạy học đã được xác định trong Nghịquyết Trung ương 2 khóa VIII (Tháng 12 – 1996) và được chế hóa trong LuậtGiáo dục (2005) Luật Giáo dục, điều 28.2 đã chỉ rõ “Phương pháp giáo dụcphổ thông phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh;phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tựhọc, khả năng làm việc theo nhóm, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vàothực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho họcsinh” Mục đích cuối cùng của đổi mới phương pháp dạy học ở trường Trunghọc phổ thông (THPT) là thay đổi lối dạy học truyền thụ một chiều sang dạyhọc theo “Phương pháp dạy học tích cực” Qua đó, giúp học sinh (HS) pháthuy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo; rèn luyện thói quen, kỹ năng tựhọc, tinh thần hợp tác, kỹ năng vận dụng kiến thức vào những tình huốngkhác nhau trong hoạt động thực tiễn; tạo niềm tin, niềm vui, hứng thú học tập.Làm cho “học” là quá trình kiến tạo, HS tìm tòi, khám phá, phát hiện, luyệntập, khái thác và xử lý thông tin, tự mình hình thành hiểu biết, năng lực vàphẩm chất

Hóa học là môn khoa học vừa lý thuyết vừa thực nghiệm với nhiều kiếnthức trừu tượng và được ứng dụng rộng rãi trong đời sống Từ trước đến nay,

đa số HS cho rằng Hóa học là môn học khó và khô khan Nhiều học sinh cảmthấy việc ghi nhớ phương trình hóa học gặp nhiều khó khăn bởi ở THPT khốilượng kiến thức và số lượng phương trình hóa học rất nhiều Mà trong chươngtrình đa số các bài tập trong hệ thống bài tập hóa học đều có liên quan đếnphương trình hóa học Các em đã phải vất vả để ghi nhớ kiến thức nhưng kếtquả mang lại chưa cao, các em thường học bài nào biết bài đấy, học phần sau

đã quên phần trước và không biết liên kết các kiến thức lại với nhau, khôngbiết vận dụng các kiến thức đã học trước đó vào những phần sau Nguyên

nhân chính là do các em chưa tìm ra phương pháp học tập phù hợp, chưa cóphương pháp ghi nhớ kiến thức một cách hiệu quả Từ đó dễ gây tâm lý chánnản, buông xuôi dẫn đến lỗ hổng kiến thức ngày càng rộng hơn và đến mộtlúc nào đó không thể lấp được

Một trong các phương pháp để giúp HS ghi nhớ, hệ thống hóa cácphương trình hóa học là sử dụng chuỗi phản ứng Tuy nhiên, thực tế vớinhững chuỗi phản ứng đơn điệu dày đặc sự chuyển hóa giữa các chất khônggây được cho các em hứng thú lĩnh hội kiến thức, làm cho hiệu quả đạt đượcchưa cao Do vậy để tạo hứng thú giúp HS phát huy tính tích cực trong học

tập môn Hóa học em đã lựa chọn đề tài: ““Thiết kế tạo hình sơ đồ chuỗi phản

ứng hoá phi kim trong chương trình hóa học phổ thông” Với đề tài này, em

hy vọng sẽ góp phần nâng cao việc giảng dạy lý thuyết hoá vô cơ phần cácnguyên tố phi kim, giúp cho HS có nền tảng kiến thức hoá học vững chắc vàrèn kỹ năng viết phương trình hoá học của phản ứng

2 Mục tiêu nghiên cứu

Thiết lập cách ghi nhớ tính chất hóa học của một số đơn chất, hợp chất

vô cơ trong chương trình phổ thông bằng các chuỗi phản ứng, đồng thời sựsắp xếp của các chuỗi này tạo thành các hình ảnh sinh động, sáng tạo nhằmkích thích hứng thú học tập cho học sinh

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Xây dựng các sơ đồ chuỗi phản ứng

- Thiết kế tạo hình các sơ đồ chuỗi phản ứng

4 Phạm vi nghiên cứu

Chương trình Hóa hữu cơ phổ thông: Một số chất vô cơ thuộc phần phikim: các đơn chất và các hợp chất (axit, bazơ, muối,…) của Halogen, Oxi –Lưu huỳnh, Nitơ – Photpho, Cacbon-Silic (các chất này liên quan đến chươngtrình Hoá học lớp 10, 11 THPT) được sử dụng để thiết kế sơ đồ hoá phản ứng

5 Giả thuyết khoa học

Nếu thiết kế và sử dụng sơ đồ chuỗi phản ứng một cách hiệu quả sẽ cótác dụng nâng cao chất lượng học tập, giúp người học dễ nhớ, tổng hợp đượccác kiến thức đã học, nắm vững kiến thức, phát triển hứng thú, óc sáng tạo,phát huy tính tích cực, tự giác trong quá trình học

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Sơ đồ chuỗi phản ứng

1.1.1 Khái niệm sơ đồ chuỗi phản ứng

Sơ đồ chuỗi phản ứng là chuỗi các phản ứng thể hiện sự chuyển hóagiữa các đơn chất và hợp chất Chuỗi phản ứng là một công cụ hữu ích trongdạy học, chúng giúp người dạy lẫn người học có thể hệ thống hóa kiến thức,tăng cường khả năng ghi nhớ

1.1.2 Sơ đồ chuỗi phản ứng - công cụ cho dạy học tích cực

Nhìn thấy “bức tranh tổng thể” của chương học

Sơ đồ chuỗi phản ứng giúp HS có cái nhìn tổng thể về sự chuyển hóa,mối liên hệ giữa các đơn chất và hợp chất

Giải quyết tốt các vấn đề

Sơ đồ chuỗi phản ứng giúp HS phát hiện và giải quyết vấn đề một cáchnhanh chóng, từ đó chiếm lĩnh tri thức khoa học, phát triển được tư duy vàhình thành thế giới quan khoa học, từ đó giáo viên dễ dàng điều khiển đượcquá trình nhận thức của HS và giúp cho HS có thể phát huy khả năng nhớnhanh và hiểu bài

Chuyển tải thông tin bài học hiệu quả

Chuỗi phản ứng có thể chuyển tải một lượng kiến thức lớn của chươnghọc qua một vài sơ đồ chuỗi phản ứng

Kích hoạt trí sáng tạo, hỗ trợ trí nhớ

Với chuỗi phản ứng, những phương pháp ghi nhớ được phát huy hết tácdụng, cụ thể hơn chuỗi phản ứng có tác dụng xâu chuỗi, hệ thống sự chuyểnhóa giữa các chất Chuỗi phản ứng được thiết kế bằng những hình ảnh đầysáng tạo, sinh động và đẹp mắt Do đó, việc ghi nhớ kiến thức trở nên hứngthú, dễ dàng

Tiết kiệm thời gian, tạo hứng thú học tập

Chuỗi phản ứng giúp dễ nhớ, nhớ lâu bởi kiến thức được tóm tắt ngắngọn dưới dạng các sơ đồ Do vậy, chuỗi phản ứng giúp các em ôn tập, hệthống hóa kiến thức một cách sinh động và hiệu quả nhất Chuỗi phản ứngcũng giúp rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức

1.1.3 Nguyên tắc thiết kế sơ đồ chuỗi phản ứng

Việc thiết kế sơ đồ chuỗi phản ứng hóa học dùng trong dạy học cầnđảm bảo các nguyên tắc sau:

Nguyên tắc 1: Chuỗi phản ứng thiết kế phải đảm bảo bám sát mục tiêu và

nội dung bài học

Sơ đồ chuỗi phản ứng phải thể hiện được mục tiêu kiến thức, kĩ năng củanội dung bài học, qua đó HS có một số kiến thức cơ bản, vận dụng được vàogiải quyết các vấn đề giải bài tập

Nguyên tắc 2: Đảm bảo tính chính xác, khoa học và thực tiễn

Khi thiết kế sơ đồ chuỗi phản ứng, việc sử dụng các công thức, phươngtrình phải đảm bảo chính xác, khoa học

Nguyên tắc 3: Đảm bảo tính hệ thống, khắc sâu kiến thức trọng tâm

Với sơ đồ chuỗi các phản ứng, kiến thức trọng tâm được thể hiện qua cácphương trình một cách rõ ràng tạo nên một hệ thống toàn vẹn về những kiếnthức, kĩ năng mà HS cần nắm vững về chủ đề bài học

Nguyên tắc 4: Đảm bảo tính sư phạm và tính đặc trưng của bộ môn

Khi thiết kế sơ đồ chuỗi phản ứng phải lựa chọn nội dung kiến thứcphù hợp với đặc điểm lứa tuổi và trình độ của HS

Nguyên tắc 5: Đảm bảo khả năng phát triển tư duy cho HS

Khi tự thiết kế và hoàn thành sơ đồ chuỗi phản ứng HS sẽ được rènluyện kĩ năng thu thập và xử lí thông tin, phát triển trí nhớ, trí tưởng tượng, tưduy logic và tư duy sáng tạo

Nguyên tắc 6: Đảm bảo tính thẩm mĩ và nghệ thuật

Hình thức thiết kế sơ đồ chuỗi phản ứng phải sinh động, sáng tạo, có thểkết hợp hài hòa các màu sắc, hình ảnh đặc trưng thể hiện tính thẩm mĩ, năngkhiếu nghệ thuật, cá tính và nét độc đáo của người xây dựng

1.1.4 Phương pháp thiết kế sơ đồ chuỗi phản ứng

Sơ đồ chuỗi phản ứng tạo ra một “bức tranh tổng thể” mô tả nội dungmối liên hệ, chuyển hóa giữa các chất một cách đầy đủ và rõ ràng

Việc thiết kế sơ đồ chuỗi phản ứng có thể được thực hiện thủ công trênmột tờ giấy hoặc sử dụng phần mềm

Các phần mềm có thể sử dụng để thiết kế sơ đồ chuỗi phản ứng: Word,ChemDraw Ultra,…

* Tính chất hóa học: Clo là phi kim hoạt động mạnh

- Tác dụng với kim loại: Clo oxi hóa được hầu hết các kim loại

0 0 +1 -1

Axit clohiđric Axit hipoclorơ

Axit hipoclorơ có tính oxi hóa mạnh, nó phá hủy các chất màu, vì thế clo ẩm

có tác dụng tẩy màu

- Tác dụng với dung dịch kiềm, kiềm thổ

+ Với dung dịch kiềm đậm đặc, nóng

0oC

 KClO + 5KCl + 3H O

+ Với dung dịch kiềm loãng, nguội

Cl + Ca(OH)2 2 r¾n 2 2 CaOCl + H O

- Tác dụng với muối của các halogen khác: Halogen mạnh hơn đẩy halogenyếu hơn ra khỏi dung dịch muối của nó

Cl2 + 2KI  2KCl + I2

+ Phương pháp: Dùng chất oxi hóa mạnh oxi hóa HCl đặc

K2 Cr2 O7 + 14HCl  2KCl + 2Cr Cl3 + 7H2O + 3Cl2 

+4 -1 +2 0

Natri clorua  natri hipoclorit

+ 2HCl 

H2 + Cl2 a

/s

 2HCl

1.2.1.3 Hợp chất có oxi của Clo

Nước Gia-ven, clorua vôi, muối clorat:

Gia Là muối của một axit rất yếu, natri hipoclorit trong nước GiaGia ven dễ tácdụng với cacbon đioxit của không khí tạo thành axit hipoclorơ

- Công thức cấu tạo của Clorua vôi là : Ca

O

- Clorua vôi là chất bột màu trắng , tác dụng với axit HCl giải phóng khí clo

Có xúc tác: 4KClO 3 MnOt  KCl + 3KClO2 4

- Flo là chất oxi hóa cực mạnh, oxi hóa được cả vàng và platin

- Tác dụng với hầu hết phi kim trừ oxi và nitơ

H2 (k) + F2 (k)

2HF(k)

11

- Hiđro florua và axit flohiđric

Vì phản ứng của flo với hiđro quá mãnh liệt nên phương pháp duy nhất

để điều chế hiđro florua là cho canxi florua tác dụng với axit sunfuric đặc ở

- Hợp chất của flo với oxi

- Hiđro bromua và axit bromhiđric

+ Để điều chế hiđro bromua, người ta thủy phân photpho tribromua

Chú ý: Fe khi phản ứng với I2 không tạo ra được Fe(III) mà I2 chỉ có thể oxi

+1 +1 0 0

+ Hiđro iotua có tính khử mạnh, mạnh hơn cả hiđro bromua HI có thể khử

- Trong phòng thí nghiệm: Khí oxi được điều chế bằng cách đun nóng những

2 4

MnO

2 2

- Trong công nghiệp: Oxi được sản xuất từ không khí và từ nước

+ Chưng cất phân đoạn không khí lỏng

tăng tính dẫn điện của nước)

1.2.2.2 Ozon và hiđro peoxit

* Tính chất hóa học của ozon

3O2 U

V

 2O

* Tính chất hóa học của hiđro peoxit

+1 -1 0 0

+1 +7 +2 0

 2

1.2.2.3 Lưu huỳnh

* Tính chất hóa học của lưu huỳnh

- Lưu huỳnh tác dụng với kim loại và hiđro

+ Lưu huỳnh tác dụng cùng lúc với nhiều kim loại và hiđro ở nhiệt độ cao, sản phẩm là muối sunfua hoặc hiđro sunfua

- Lưu huỳnh tác dụng với phi kim

+ Ở nhiệt độ thích hợp, lưu huỳnh tác dụng được với một số phi kim như oxi,clo, flo:

* Sản xuất lưu huỳnh

- Khai thác lưu huỳnh bằng phương pháp Frasch

- Sản xuất lưu huỳnh từ hợp chất

2H2S + O2 to  2H O + S

 2

+ Axit sunfuhiđric tác dụng với kiềm tạo nên hai loại muối: muối trung hòa

* Tính chất của muối sunfua

- Ngoại trừ muối sunfua của kim loại nhóm IA, IIA (trừ Be), amoni (VD:

2+ +

O

- Một số muối sunfua không tan có màu đặc trưng: CdS màu vàng; CuS, FeS,

phân

1.2.2.5 Hợp chất có oxi của lưu huỳnh

* Tính chất hóa học của lưu huỳnh đioxit

- Lưu huỳnh đioxit là oxit axit

SO2 + H2O 3

- Lưu huỳnh đioxit vừa là chất khử và vừa là chất oxi hóa

+ Lưu huỳnh đioxit là chất khử khi tác dụng với những chất oxi hóa mạnhnhư halogen, kali pemanganat,…

+4 -2 0

- Trong công nghiệp

+ Đốt cháy lưu huỳnh

* Tính chất hóa học của lưu huỳnh trioxit

- Lưu huỳnh trioxit là oxit axit, tác dụng rất mạnh với nước tạo thành axit sunfuric và tỏa nhiều nhiệt

2SO2 + O2 3

* Tính chất hóa học của axit sunfuric

H2SO4 + Fe

(muối ngậm nước) hoặc chiếm các nguyên tố H và O (thành phần của nước)trong nhiều hợp chất

20

+ Muối sunfat là muối của axit sunfuric Có hai loại muối sunfat:

+ Muối axit (muối hiđro sunfat) chứa ion hiđrosunfat

- Nhận biết ion sunfat

Ở nhiệt độ thường nitơ chỉ tác dụng với kim loại liti, tạo thành liti nitrua:

a) Trong công nghiệp:

Nitơ được sản xuất bằng phương pháp chưng cất phân đoạn không khí

N

 (NH4 )2SO4

 NH4Cl(r)

Phản ứng này cũng được sử dụng để nhận ra khí amoniac

Dung dịch amoniac có khả năng hòa tan hiđroxit hay muối ít tan của một

số kim loại, tạo thành các dung dịch phức chất

(màu xanh thẫm)

c) Tính khử

- Tác dụng với oxi

-3 0

b) Trong công nghiệp:

Amoniac được tổng hợp từ khí nitơ và khí hiđro theo phản ứng:

N2(k) + 3H2(k) 3(k) , ΔH= -92kJ/mol