Tuyển chọn xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập hóa học phần kim loại dùng bồi dưỡng học sinh giỏi trung học phổ thông

Với các môn khoa học tự nhiên nói chung và môn Hóa học nói riêng thì bài tập hóa học BTHH là mục đích, nội dung, là phương pháp dạy và học hiệu quả, đó là cách thức thể hiện kiến thức mộ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN VĂN MAI

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN VĂN MAI

TUYỂN CHỌN - XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP HÓA HỌC PHẦN KIM LOẠI DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

MỤC LỤC

Trang

Lời cảm ơn i

Danh mục viết tắt ii

Danh mục các bảng iii

Mục lục iv

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VÀ BÀI TẬP HÓA HỌC 4

1.1 Cơ sở lý luận 4

1.1.1 Hoạt động nhận thức và tư duy sáng tạo của HS trong quá trình học tập 4

1.1.2 Lý luận trong công tác bồi dưỡng HSG 8

1.1.3 Lý luận về bài tập trong dạy học Hóa học ở trường THPT 13

1.1.4 Lý luận về sử dụng bài tập Hóa học trong dạy học ở trường THPT 13

1.2 Cơ sở thực tiễn 14

1.2.1 Thực tế công tác bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường trung học phổ thông 14

1.2.2 Vấn đề sử dụng bài tập hoá học trong việc giảng dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường trung học phổ thông 18

Tiểu kết chương 1 20

Chương 2: TUYỂN CHỌN - XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN KIM LOẠI CHO BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 21

2.1 Nguyên tắc tuyển chọn và xây dựng bài tập hoá học 21

2.1.1 Nguyên tắc tuyển chọn hệ thống bài tập hóa học 21

2.1.2 Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập hóa học 21

2.1.3 Cơ sở xây dựng hệ thống bài tập 22

2.2 Tuyển chọn xây dựng hệ thống bài tập phần kim loại để bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường THPT 22

2.2.1 Những vấn đề lý thuyết phần đại cương về kim loại 22

2.2.2 Các nhóm kim loại 33

2.3 Một số biện pháp sử dụng hệ thống bài tập hoá học phần kim loại trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường THPT 49

2.3.1 Biện pháp phát hiện học sinh giỏi 49

2.3.2 Biện pháp bồi dưỡng học sinh giỏi 56

2.4 Hệ thống bài tập phần kim loại dùng cho bồi dưỡng học sinh giỏi 63

2.4.1 Hệ thống bài tập tự luận phần đại cương của kim loại 63

2.4.2 Bài tập về các kim loại nhóm IA, IIA và hợp chất 71

2.4.3 Bài tập về Nhôm, Sắt, Crom và các hợp chất của chúng 74

2.4.4 Bài tập về các kim loại Đồng, Bạc, Vàng và hợp chất của chúng 80

2.4.5 Bài tập về Kẽm, Thiếc, Chì và hợp chất của chúng 81

Tiểu kết chương 2 84

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 86

3.1.Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm 86

3.1.1 Thử nghiệm sử dụng hệ thống bài tập phần kim loại bồi dưỡng HSG 86

3.1.2 Đánh giá sự hợp lí, tính khả dụng và hiệu quả của hệ thống bài tập lớp 12 phần kim loại sử dụng bồi dưỡng HSG 86

3.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm 86

3.2.1 Đánh giá được sự phù hợp các dạng câu hỏi và bài tập với trình độ tư duy của học sinh 86

3.2.2 Thông qua hệ thống câu hỏi, bài tập cũng như những biện pháp đã trình bày trong nội dung luận văn, đánh giá được năng lực nhận thức hóa học từ đó phát hiện và bồi dưỡng HS có năng khiếu hóa học 86

3.2.3 Thông qua sử dụng hệ thống câu hỏi và bài tập hóa học, đánh giá được hiệu quả sử hệ thống bài tập hóa học dành cho HSG 86

3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 86

3.3.1 Phạm vi thực nghiệm sư phạm 86

3.3.2 Đối tượng và cách thức tiến hành thực nghiệm sư phạm 86

3.4 Kết quả thực nghiệm sư phạm 88

3.4.1.Xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm 33 88 3.4.2 Phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 92

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 94

1 Kết luận 94

2 Khuyến nghị 94

TÀI LIỆU THAM KHẢO 96

………

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT

MỤC CÁC BẢNG

trang

Hình 2.1: Ô tế bào lập phương 23

Hình 2.2: Sự tạo thành vùng MO do tương tác của các AO2s trong tinh thể Li 26

Hình 2.3: Sự trượt lên nhau giữa các lớp trong mạng tinh thể kim loại khi có lực tác dụng

65 Hình 2.4: Sự trượt lên nhau giữa các lớp ion trong mạng tinh thể ion khi có lực tác dụng

65 Đồ thị 3.1: Đường luỹ tích so sánh kết quả kiểm tra khối THPT, lần 1 90

Đồ thị 3.2: Đường luỹ tích so sánh kết quả kiểm tra khối THPT, lần 2 91

Đồ thị 3.3: Đường luỹ tích so sánh kết quả kiểm tra khối THPT Chuyên, lần 1 91

Đồ thị 3.4: Đường luỹ tích so sánh kết quả kiểm tra khối THPT Chuyên, lần 2 92

Bảng 2.1: Các kiểu mạng tinh thể của kim loại [2] 23

Bảng 2.2: Tóm tắt tính chất của các kim loại nhóm IA, IIA 34

Bảng 2.3: Tóm tắt tính chất một số hợp chất quan trọng của các kim loại nhóm IA, IIA 35

Bảng 2.4 : Tóm tắt tính chất của Nhôm, Sắt, Crom và hợp chất của chúng 38 Bảng 2.5 : Tóm tắt tính chất đơn chất, hợp chất các nguyên tố Cu, Ag, Au 42 Bảng 2.6 : Tóm tắt tính chất các nguyên tố Kẽm, Thiếc, Chì và hợp chất 46

Bảng 3.1: Các chuyên đề phần kim loại 87

Bảng 3.2: Bảng điểm kiểm tra các bài tự luận 89

Bảng 3.3: Bảng điểm kiểm tra trung bình và độ lệch chuẩn tương ứng của các bài bài tự luận 89

Bảng 3.4: Phần trăm HS đạt điểm khá giỏi, trung bình, yếu kém 89

Bảng 3.5: Phần trăm HS đạt điểm Xi trở xuống 90

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Ngày nay sự phát triển như vũ bão của khoa học- kĩ thuật là những thuận lợi đối với sự phát triển của mỗi quốc gia, chính nhân tố con người đã tạo ra sự thay đổi tích cực đó, giáo dục - đào tạo chính là cách để con người có được nhân tố đó vì vậy việc đầu tư vào nhân tố con người chính là mục tiêu hàng đầu của mỗi quốc gia trong hoạt động giáo dục

Trên thế giới, những nước phát triển đều là những nước có những sự đầu tư và quan tâm đúng đắn đối với nhân tố con người đặc biệt là những người tài giỏi, họ luôn có kế hoạch phát hiện, bồi dưỡng, sử dụng người tài một cách hợp lí

Ở nước ta, vấn đề nhân tố con người luôn được quan tâm, dù ở các thời đại khác

nhau nhưng luôn có sự coi trọng người tài, chúng ta luôn quan niệm: “hiền tài là nguyên khí quốc gia”, vì vậy “nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài” là nhiệm vụ trung tâm của giáo dục - đào tạo, trong đó, việc phát hiện và bồi

dưỡng những học sinh giỏi (HSG) ở trường phổ thông chính là bước khởi đầu quan trọng để góp phần đào tạo nhân tài trong các lĩnh vực của khoa học và đời sống xã hội

Tuy nhiên, trong thực tế công tác phát hiện, bồi dưỡng, sử dụng những nhân tố con người chưa có tính khoa học, những lí luận dạy học về HSG cũng như các biện pháp phát hiện, tổ chức và bồi dưỡng HSG vẫn chưa được nghiên cứu một cách hệ thống, phần lớn các giáo viên (GV) bồi dưỡng HSG phải tự mày mò mà chưa có sự định hướng rõ rệt, vẫn mang tính kinh nghiệm, chưa định lượng hóa được những yếu tố liên quan đến HSG như: Thế nào là HSG? Những dấu hiệu của một HSG? Làm thế nào để hình thành và phát triển những năng lực của HSG? Định hướng học tập cho HSG như thế nào?

Với các môn khoa học tự nhiên nói chung và môn Hóa học nói riêng thì bài tập hóa học (BTHH) là mục đích, nội dung, là phương pháp dạy và học hiệu quả, đó là cách thức thể hiện kiến thức một cách tổng quát, đầy đủ, đặc biệt với đối tượng học sinh khá, giỏi thì BTHH sẽ là cách hiệu quả nhất để phát hiện, bồi dưỡng và nuôi dưỡng nhân tài

Trên cơ sở lý luận cũng như thực tiễn, với mong muốn góp phần nâng cao chất

lượng bồi dưỡng HSG môn Hóa học, chúng tôi chọn đề tài: “ TUYỂN CHỌN - XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP HÓA HỌC PHẦN KIM LOẠI DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI TRUNG HỌC PHỔ THÔNG ”

2 Mục đích nghiên cứu

Tuyển chọn, xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập bồi dưỡng học sinh giỏi phần kim loại thuộc chương trình Trung học phổ thông (THPT) để quá trình dạy và học đạt kết quả cao trong các kì thi học sinh giỏi

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

3.1 Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài

3.2 Nghiên cứu nội dung kiến thức và bài tập phần kim loại trong sách giáo khoa lớp 12- ban Khoa học tự nhiên, tài liệu giáo khoa chuyên hóa học lớp 12, các nội dung liên quan đến kim loại trong các đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh, khu vực, quốc gia và các tài liệu hóa học khác

3.3 Tuyển chọn, xây dựng hệ thống bài tập tự luận (TL) phần kim loại để bồi dưỡng HSG trường THPT

3.4 Đề xuất biện pháp sử dụng hệ thống bài tập phần kim loại trong công tác bồi dưỡng HSG

3.5 Thực nghiệm sư phạm với hệ thống bài tập phần kim loại để bồi dưỡng HSG

ở trường THPT và đánh giá hiệu quả sử dụng hệ thống bài tập đó

4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

4.1 Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học bộ môn Hoá học và công tác bồi dưỡng HSG ở trường THPT

4.2 Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống bài tập phần kim loại ở chương trình hóa học lớp 12 để bồi dưỡng học sinh giỏi THPT

5 Giả thuyết khoa học

Nếu tuyển chọn, xây dựng được hệ thống bài tập hóa học phần kim loại và

sử dụng hệ thống bài tập đó có hiệu quả sẽ góp phần nâng cao được chất lượng bồi dưỡng HSG ở trường THPT

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Nghiên cứu lý luận

6.1.1 Cơ sở lý luận liên quan đến đề tài

6.1.2 Cấu trúc chương trình sách giáo khoa lớp 12 ban Khoa học tự nhiên, chương trình chuyên bộ môn hóa học

6.1.3 Tài liệu hướng dẫn nội dung chương trình thi học sinh giỏi, các văn bản hướng dẫn liên quan đến thi chọn học sinh giỏi

6.2 Nghiên cứu thực tiễn

6.2.1 Điều tra thực tiễn công tác bồi dưỡng HSG ở trường THPT

6.2.2 Trao đổi, tổng kết kinh nghiệm về bồi dưỡng HSG với giáo viên (GV)

6.2.3 Tập hợp và nghiên cứu nội dung sách giáo khoa lớp 12 ban Khoa học tự nhiên, chương trình chuyên bộ môn hóa học, các đề thi HSG, đề thi vào đại học và cao đẳng, các tài liệu tham khảo liên quan đến ôn thi HSG để tuyển chọn và xây dựng hệ thống bài tập TL phần kim loại

6.2.4 Thông qua thực nghiệm sư phạm đánh giá chất lượng hệ thống bài tập từ đó

đề xuất hướng bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường THPT

6.3 Xử lý kết quả nghiên cứu

Xử lý số liệu nghiên cứu bằng phương pháp thống kê toán học

8 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung chính của luận văn được trình bày trong 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn về việc bồi dưỡng học sinh giỏi

Chương 2: Xây dựng hệ thống bài tập phần kim loại lớp 12 dùng bồi dưỡng học sinh giỏi trường trung học phổ thông

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VÀ BÀI TẬP HÓA HỌC

1.1 Cơ sở lý luận

1.1.1 Hoạt động nhận thức và tư duy sáng tạo của HS trong quá trình học tập

1.1.1.1 Khái niệm nhận thức, tư duy

Nhận thức [30] là một trong ba mặt của đời sống tâm lý con người (nhận thức,

tình cảm, ý chí), là tiền đề của hai mặt kia đồng thời có quan hệ chặt chẽ với chúng

và với các hiện tượng tâm lý khác Hoạt động nhận thức bao gồm nhiều giai đoạn khác nhau, có thể chia hoạt động này gồm hai giai đoạn lớn:

- Nhận thức cảm tính (gồm cảm giác, tri giác)

- Nhận thức lý tính (gồm tư duy, tưởng tượng)

Hoạt động nhận thức của HS trong quá trình dạy và học hoá học cũng nằm trong quy luật chung ấy

+ Nhận thức cảm tính là sự phản ánh những thuộc tính bên ngoài của sự vật và hiện

tượng thông qua sự tri giác của các giác quan

Cảm giác là hình thức khởi đầu trong hoạt động nhận thức, nó chỉ phản ánh

từng thuộc tính riêng lẻ của sự vật, hiện tượng

Tri giác được hình thành và phát triển trên cơ sở những cảm giác, nhưng tri

giác không phải là những phép cộng đơn giản của cảm giác, tri giác phản ánh sự vật, hiện tượng một cách trọn vẹn và theo một cấu trúc nhất định

- Sự nhận thức cảm tính được thực hiện thông qua hình thức tri giác cao, có tính chủ động tích cực, có mục đích là sự quan sát

+ Nhận thức lý tính

Tưởng tượng là một quá trình tâm lý phản ánh những điều chưa từng có

trong kinh nghiệm của cá nhân bằng cách xây dựng những hình ảnh mới trên cơ sở những biểu tượng đã có

Tư duy là một quá trình tâm lý phản ánh những thuộc tính bản chất, những

mối liên hệ bên trong có tính quy luật của sự vật hiện tượng trong hiện thực khách quan mà trước đó ta chưa biết Vậy, tư duy là một quá trình tìm kiếm và phát hiện cái mới về chất một cách độc lập Nét nổi bật của tư duy là tính "có vấn đề" tức là trong hoàn cảnh có vấn đề, tư duy được nảy sinh

Những phẩm chất cơ bản của tư duy gồm :

- Tính định hướng: nhanh chóng xác định đối tượng cần lĩnh hội, mục đích

phải đạt và những con đường tối ưu để đạt được mục đích ấy

- Bề rộng: thể hiện khả năng vận dụng nghiên cứu các đối tượng khác

- Độ sâu: thể hiện ở khả năng nắm vững ngày càng sâu sắc hơn bản chất của

sự vật, hiện tượng

- Tính linh hoạt: thể hiện ở sự nhạy bén trong việc vận dụng những tri thức

và cách thức hoạt động vào các tình huống khác nhau một cách sáng tạo

- Tính mềm dẻo: thể hiện ở hoạt động tư duy được tiến hành theo hướng xuôi

và ngược chiều

- Tính độc lập: thể hiện ở chỗ tự mình phát hiện được vấn đề, đề xuất được

cách giải quyết và tự giải quyết vấn đề

- Tính khái quát: thể hiện ở chỗ khi giải quyết mỗi loại nhiệm vụ sẽ đưa ra

mô hình khái quát, từ đó vận dụng để giải quyết các nhiệm vụ cùng loại

Như vậy quá trình tư duy là khâu cơ bản của quá trình nhận thức Nắm bắt được quá trình này, người giáo viên sẽ hướng dẫn tư duy khoa học cho học sinh trong suốt quá trình dạy và học môn hoá học ở trường phổ thông

1.1.1.2 Tư duy sáng tạo và những phẩm chất của tư duy sáng tạo

Tư duy sáng tạo là những hoạt động tư duy có sáng kiến, tư duy sáng tạo là

mức độ cao của tư duy Tư duy sáng tạo có những phẩm chất sau :

- Tính đổi mới: biểu hiện ở tính khác lạ, đổi mới trong tư duy, sự độc lập suy

nghĩ, dám tìm ra cái mới

- Tính khuyếch tán : biểu hiện ở khả năng hiểu rộng những vấn đề nghiên cứu ở

những cấu trúc khác nhau

- Tính độc đáo: thường không dập khuôn theo những quy tắc hoặc tri thức thông

thường, biết giải quyết vấn đề một cách linh hoạt, ứng biến

1.1.1.3 Những hình thức cơ bản của tư duy [15]

a Khái niệm : Khái niệm phản ánh những thuộc tính chung, bản chất của sự vật –

hiện tượng, quá trình hiện thực Là kết quả của sự tổng hợp, khái quát biện chứng các tài liệu kinh nghiệm, các khái niệm được hình thành từ trong quá trình lâu dài của con người nhận thức thế giới và cải tạo thế giới

Khái niệm nào cũng có nội hàm và ngoại diên Nội hàm là những thuộc tính chung, bản chất, đặc trưng cho các sự vật, hiện tượng, quá trình mà khái niệm phản ánh Ngoại diên là toàn bộ những sự vật hay hiện tượng có chung cái thuộc tính bản chất làm thành nội hàm khái niệm

Ví dụ, “Bazơ là chất có khả năng nhận proton “ thì CO32-, S2-, NH3, R-NH2

là ngoại diên của khái niệm “Bazơ” Axit là chất có khả năng cho proton thì HS

là ngoại diên của khái niệm axit

b Phán đoán: Phán đoán phản ánh những mối liên hệ giữa các sự vật – hiện tượng và

quá trình hiện thực Trong phán đoán bao giờ cũng thể hiện một ý nghĩa nhằm khẳng định hay phủ định hiện thực Phán đoán có tính đúng hoặc sai tuỳ thuộc vào điều khẳng

định hay phủ định có thực hay không có thực ở đối tượng được phán đoán

c Suy lý: Suy lý là hình thức suy nghĩ liên hệ các phán đoán lại với nhau để tạo

thành một phán đoán mới

Nhìn chung, suy lý gồm hai bộ phận: các phán đoán có trước (gọi là tiền đề)

và các phán đoán có sau (gọi là kết luận) Suy lý được chia thành ba loại: suy lý diễn dịch, suy lý quy nạp và loại suy

* Suy lý diễn dịch: là suy lý đi từ nguyên lý chung, phổ biến đến cái riêng lẻ, cá biệt

* Suy lý quy nạp: là suy lý ngược lại của suy lý diễn dịch (nhưng hai loại suy lý này

gắn bó mật thiết với nhau)

* Loại suy: là suy lý đi từ một số thuộc tính giống nhau của hai đối tượng để rút ra

kết luận về những thuộc tính giống nhau khác của hai đối tượng đó Hình thức này thường được sử dụng khi học về các nguyên tố cùng một nhóm nào đó có tính chất tương tự nhau

Ví dụ, trong chương kim loại kiềm, HS chỉ cần nghiên cứu kỹ về Natri và hợp chất của Natri, còn các kim loại kiềm và hợp chất của kim loại kiềm khác HS sẽ biết nhờ phép loại suy

1.1.1.4 Rèn luyện năng lực nhận thức của học sinh trong quá trình dạy và học hoá học Năng lực quan sát do hóa học là môn khoa học thực nghiệm và có thí nghiệm nên

học sinh phải có khả năng quan sát Khi quan sát, giáo viên cần hướng dẫn, yêu cầu

HS làm tốt các đề xuất sau:

+ Xác định rõ mục đích, ý nghĩa, yêu cầu, nhiệm vụ quan sát

+ Chuẩn bị chu đáo (cả về tri thức và phương tiện) trước khi quan sát

+ Tiến hành quan sát có kế hoạch và có hệ thống

+ Khi quan sát cần tích cực sử dụng phương tiện hoá học

+ Khuyến khích và tạo điều kiện cho HS sử dụng nhiều giác quan khi quan sát nhưng phải đảm bảo an toàn

+ Cần ghi lại các kết quả quan sát, xử lý kết quả và rút ra kết luận cần thiết

Rèn luyện các thao tác tư duy Có năng lực quan sát tốt, ghi nhận được chính

xác sự biến đổi của sự vật, hiện tượng nhưng không biết xâu chuỗi các hiện tượng

đó lại với nhau và đưa ra những kết luận cần thiết cũng như thể hiện quan điểm cá nhân thì chưa đủ mà cần phải có tư duy [31] Vì không có tư duy thì không có sự tiếp thu, không có sự vận dụng tri thức, HS không học tập được Do đó, phát triển tư duy đồng nghĩa với việc rèn luyện các thao tác tư duy là điều vô cùng quan trọng và cần thiết Các thao tác đó gồm:

+ Phân tích: là quá trình dùng trí óc để phân tích đối tượng nhận thức thành những “bộ phận”, những thuộc tính, những mối liên hệ và quan hệ giữa chúng để

nhận thức đối tượng sâu sắc hơn, trọn vẹn hơn

+ Tổng hợp: là quá trình dùng trí óc để hợp nhất các “bộ phận”, những thuộc

tính, những thành phần đã được tách ra nhờ phân tích thành một chỉnh thể

*Từ lí luận trên có thể thấy rằng, phân tích và tổng hợp có mối quan hệ mật thiết với nhau, bổ sung cho nhau tạo thành một thể thống nhất không tách rời Phân tích

là cơ sở của tổng hợp, tổng hợp diễn ra trên cơ sở phân tích

+ So sánh là quá trình dùng trí óc để xác định sự giống nhau hay khác nhau, sự

đồng nhất hay không đồng nhất, sự bằng nhau hay không bằng nhau giữa các đối tượng nhận thức Trong dạy học hoá học thường dùng hai loại so sánh là: so sánh

tuần tự và so sánh đối chiếu

- So sánh tuần tự: là sự so sánh trong đó nghiên cứu xong từng đối tượng nhận

thức rồi so sánh chúng với nhau

Ví dụ, sau khi nghiên cứu về Crom và hợp chất Crom, yêu cầu HS so sánh với Nhôm và hợp chất của Nhôm

- So sánh đối chiếu: nghiên cứu hai đối tượng cùng một lúc hoặc khi nghiên cứu

đối tượng thứ hai người ta phân tích thành từng bộ phận rồi đối chiếu với từng bộ phận của đối tượng thứ nhất

Ví dụ, so sánh tính chất của Mg và Ca là hai nguyên tố cùng nhóm IIA

Có thể thấy rằng, so sánh có quan hệ chặt chẽ với phân tích và tổng hợp

+ Trừu tượng hoá và khái quát hoá

- Trừu tượng hoá là quá trình dùng trí óc để gạt bỏ những mặt, những thuộc tính,

những mối liên hệ, quan hệ thứ yếu, không cần thiết về phương diện nào đó và chỉ giữ lại những yếu tố cần thiết để tư duy

- Khái quát hoá là quá trình dùng trí óc để bao quát nhiều đối tượng khác nhau thành

một nhóm, một loại theo những thuộc tính, những mối quan hệ nhất định Những thuộc tính này bao gồm hai loại: những thuộc tính giống nhau và những thuộc tính bản chất

Ví dụ, phân loại phản ứng hoá học theo tiêu chí “có sự thay đổi số oxi hoá”

(khái quát hoá), cần hướng dẫn HS gạt bỏ (trừu tượng hoá) các dấu hiệu không bản chất như: số chất tham gia phản ứng, số chất tạo thành, có sự cho – nhận proton

Qua đó để thấy rằng, trừu tượng hoá và khái quát hoá có mối quan hệ mật thiết với nhau, chi phối và bổ sung cho nhau, giống như mối quan hệ giữa phân tích

và tổng hợp nhưng ở mức độ cao hơn

1.1.2 Lý luận trong công tác bồi dưỡng HSG

1.1.2.1 Bồi dưỡng học sinh giỏi góp phần phát hiện, xây dựng và đào tạo nhân tài cho đất nước Trong nền kinh tế tri thức hiện nay vấn đề đào tạo, bồi dưỡng nhân tài

đặc biệt là tài năng trẻ, có vai trò cực kỳ quan trọng, đội ngũ nhân tài chính là những hạt nhân để mỗi quốc gia phát triển Ngay từ khi còn là học sinh, những học sinh có năng lực, phẩm chất học tập đặc biệt đã thể hiện được khả năng học tập của mình, để những học sinh này tiếp tục phát huy được những năng lực đó ngành giáo dục có trách nhiệm phát hiện, xây dựng và đào tạo để các em phát huy hết những

năng lực của mình

Hiện nay trong hệ thống giáo dục phổ thông vấn đề phát hiện, xây dựng và đào tạo những học sinh có khả năng ở các lĩnh vực khác nhau vẫn được duy trì và phát triển, đó là hệ thống các trường chuyên, năng khiếu ở các cấp phổ thông, hầu hết những học sinh giỏi này đều có nền tảng kiến thức tốt để học tập lên cao, có rất nhiều người đã từng là HSG hoặc học sinh năng khiếu khi còn ngồi trên ghế nhà trường đã trưởng thành và trở thành những nhân tài của đất nước cũng như nhân loại như GS Ngô Bảo Châu, GS Đàm Thanh Sơn, Nghệ sĩ Đặng Thái Sơn… và nhiều người khác nữa

Từ cơ sở lí luận đến thực tế đều cho thấy vai trò quan trọng của việc bồi dưỡng HSG đối với việc đào tạo nhân tài cho đất nước

1.1.2.2 Những năng lực, phẩm chất cần có của học sinh giỏi hóa học

Theo các tài liệu về tâm lý học và phương pháp dạy học hóa học thì năng khiếu hóa học được thể hiện qua một số năng lực và phẩm chất sau:

a Năng lực tiếp thu kiến thức: được thể hiện ở những khía cạnh

- Khả năng nhận thức vấn đề nhanh, rõ ràng

- Luôn hứng thú trong các tiết học, nhất là bài học mới

- Có ý thức tự bổ sung, hoàn thiện những tri thức đã thu được ngay từ dạng sơ khai

b Năng lực suy luận logic được thể hiện

- Biết phân tích sự vật, hiện tượng qua các dấu hiệu đặc trưng của chúng

- Biết thay đổi góc nhìn khi xem xét một sự vật hiện tượng

- Biết cách tìm con đường ngắn để sớm đi đến kết luận cần thiết

- Biết xét đủ các điều kiện cần thiết để đạt được kết luận mong muốn

- Biết xây dựng các ví dụ để loại bỏ một số miền tìm kiếm vô ích

- Biết quay lại điểm vừa xuất phát để tìm đường đi mới

c Năng lực đặc biệt được thể hiện

- Biết diễn đạt chính xác điều mình muốn

- Sử dụng thành thạo hệ thống kí hiệu, các qui ước để diễn tả vấn đề

- Biết phân biệt thành thạo các kĩ năng đọc, viết và nói

- Biết thu gọn các vấn đề và trật tự hóa các vấn đề để dùng khái niệm trước mô tả cho các khái niệm sau

d Năng lực lao động sáng tạo

- Biết tổ hợp các yếu tố, các thao tác để thiết kế một dãy các hoạt động nhằm đạt kết quả mong muốn

- Biết thực hiện dứt khoát một số động tác trong khi làm thí nghiệm

- Biết kiên trì trong quá trình làm sáng tỏ một số vấn đề lí thuyết qua thực nghiệm hoặc đi đến một số vấn đề lí thuyết mới dựa trên thực nghiệm

- Biết sử dụng thực hành để học tập, kiểm chứng những vấn đề lí thuyết

1.1.2.3 Một số biện pháp phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi

a Quan niệm về học sinh giỏi:

Trên thế giới, việc phát hiện và bồi dưỡng HSG đã có từ rất lâu, Việt Nam cũng không phải là ngoại lệ Vậy, quan niệm về HSG là như thế nào?

Theo PGS Bùi Long Biên (ĐHBK): “Học sinh giỏi Hóa học là người nắm vững bản chất hiện tượng hóa học, nắm vững những kiến thức cơ bản đã được học, vận dụng tối ưu 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 trong các kì thi đưa ra” Theo PGS.TS Trần Thành Huế: Nếu dựa vào kết quả bài thi để đánh giá thì bài thi đó phải hội tụ những yêu cầu sau đây

Có kiến thức cơ bản tốt : Thể hiện nắm vững các khái niệm, các định nghĩa,

các định luật hay quy luật đã được quy định trong chương trình, không thể hiện thiếu sót về công thức, phương trình hóa học

- Vận dụng sắc bén có sáng tạo các kiến thức cơ bản

- Tiếp thu ngay một số vấn đề mới nảy sinh do đề thi đưa ra

Dù diễn đạt theo cách này hay cách khác thì HSG Hóa học là những học sinh có những đặc điểm sau:

- Có tố chất học tập bộ môn Hóa học (được thể hiện khả năng tiếp nhận kiến thức bộ môn vượt trội so với các bạn cùng lớp )

- Có tính kiên trì, nhẫn nại, say mê trong học tập bộ môn

- Có khả năng tiếp nhận kiến thức cơ bản một cách đầy đủ

- Có khả năng vận dụng kiến thức vào bài học cũng như thực tiễn

- Có kĩ năng thực hành như: thao tác nhanh nhẹn, đúng, biết quan sát hiện tượng, mô tả hiện tượng, phân tích hiện tượng

- Có thái độ, động cơ học tập tích cực, luôn đòi hỏi tìm tòi kiến thức

- Có năng lực tư duy độc lập, sáng tạo, có khả năng nghiên cứu

b Tầm quan trọng của việc bồi dưỡng học sinh giỏi [31]

Bồi dưỡng HSG sẽ tạo môi trường giáo dục đặc biệt phù hợp với khả năng đặc biệt của các em, ở đó các em được rèn luyện kỹ năng để hoàn thành, phát triển

tố chất năng khiếu của mình đồng thời nâng cao vốn kiến thức sẵn có và tiếp thu kiến thức mới, bồi dưỡng HSG giúp các em có nền tảng kiến thức vững chắc, có phương pháp học tập và làm việc hiệu quả để các em có được những tri thức cần thiết cho một xã hội luôn biến động, các em trở thành những người làm chủ được công nghệ, khoa học kĩ thuật, có khả năng cạnh tranh trong xã hội và từ đó góp phần phát triển bản thân

c Một số biện pháp phát hiện học sinh giỏi hoá học ở trường THPT

Căn cứ vào các tiêu chí về HSG hoá học như đã nêu trên, giáo viên bồi dưỡng HSG cần phải xác định được:

- Mức độ nắm vững kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo một cách đầy đủ, chính xác của

HS so với yêu cầu của chương trình hoá học phổ thông

- Mức độ tư duy của từng HS và đặc biệt là đánh giá được khả năng vận dụng kiến thức của HS một cách linh hoạt, sáng tạo

Muốn vậy, giáo viên phải kiểm tra kiến thức của HS ở nhiều phần của chương trình, kiểm tra toàn diện các kiến thức về lý thuyết, bài tập và thực hành Qua bài kiểm tra, giáo viên phát hiện HSG hoá học theo các tiêu chí:

- Mức độ đầy đủ, rõ ràng về mặt kiến thức

- Tính logic trong bài làm của HS đối với từng yêu cầu cụ thể

- Tính khoa học, chi tiết, độc đáo được thể hiện trong bài làm của HS

- Tính mới, tính sáng tạo (những đề xuất mới, những giải pháp mới về mặt bản chất, cách giải bài tập hay, ngắn gọn )

- Mức độ làm rõ nội dung chủ yếu phải đạt được của toàn bài kiểm tra

- Thời gian hoàn thành bài kiểm tra

- Mức độ say mê đối với môn học

d Một số biện pháp bồi dưỡng học sinh giỏi hoá học ở trường THPT

- Kích thích động cơ học tập của học sinh sẽ góp phần nâng cao hiệu quả của

việc bồi dưỡng HSG GV có thể tham khảo một số đề xuất sau :

+ Gây hứng thú học tập cho học sinh bằng cách tạo môi trường dạy – học phù

hợp, quan tâm thường xuyên đến HSG, giao nhiệm vụ vừa sức khiến chúng cảm thấy có ý nghĩa

+ Xây dựng niềm tin và những kỳ vọng tích cực trong mỗi học sinh bắt đầu với

công việc vừa sức, cho học sinh thấy mục tiêu rõ ràng có thể đạt được, cho học sinh thấy sự thay đổi tích cực của chúng

+ Cho học sinh thấy được lợi ích, giá trị của việc trở thành HSG giúp học sinh

tự tin hơn, có ảnh hưởng tích cực tới học bộ môn khác, có kiến thức để tham gia các

kì thi ĐH, thi HSG, giúp HS có định hướng con đường học tập hóa học, giúp HS hoàn thiện bản thân, có được sự tôn trọng của mọi người

- Soạn thảo nội dung dạy học và có phương pháp dạy học hợp lý

Nội dung dạy học gồm hệ thống lý thuyết và hệ thống bài tập tương ứng Trong đó, hệ thống lý thuyết phải được biên soạn đầy đủ, ngắn gọn, dễ hiểu, bám sát yêu cầu của chương trình; soạn thảo, lựa chọn hệ thống bài tập phong phú, đa dạng giúp HS nắm vững kiến thức, đào sâu kiến thức, rèn luyện kỹ năng đồng thời phát triển được tư duy cho HS Người thầy sử dụng phương pháp dạy học hợp lý sao cho HS không cảm thấy căng thẳng, mệt mỏi và quá tải đồng thời phát huy được tối đa tính tích cực, tính sáng tạo và nội lực tự học tiềm ẩn trong mỗi HS, luôn cập nhật để phù hợp với sự thay đổi

- Kiểm tra, đánh giá Trong quá trình dạy HSG, giáo viên có thể đánh giá khả năng,

kết quả học tập của HS thông qua việc quan sát hành động của từng em trong quá trình dạy học, kiểm tra hoặc phỏng vấn, trao đổi, đánh giá kết quả học tập thông qua các bài kiểm tra, bài thi… Để quá trình kiểm tra, đánh giá học sinh được tốt thì phải

có tiêu chuẩn rõ ràng cho các hoạt động đó, các bài kiểm tra và nội dung kiểm tra phải đánh giá được khả năng và kết quả học tập, nội dung học tập và phương pháp

học tập phải khuyến khích tối đa tư duy học tập tích cực, chủ động, độc lập, sáng tạo của HS, việc đánh giá đúng sẽ giúp HS có động cơ học tập tích cực để đạt được

kết quả cao nhất

1.1.3 Lý luận về bài tập trong dạy học Hóa học ở trường THPT

1.1.3.1 Khái niệm bài tập hóa học

Về mặt lý luận dạy học, để phát huy tối đa tác dụng của bài tập hoá học trong quá trình dạy học người giáo viên phải sử dụng và hiểu nó theo quan điểm hệ thống

và lý thuyết hoạt động Bài tập chỉ có thể là “bài tập” khi nó trở thành đối tượng hoạt động của chủ thể, khi có một người nào đó có nhu cầu chọn nó làm đối tượng,

mong muốn giải nó Nghĩa là bài tập là mục tiêu mà người học cần hướng tới và

giải quyết nó

1.1.3.2 Phân loại bài tập hóa học [34] dựa trên những tiêu chí: mức độ kiến thức,

tính chất bài tập, hoạt động của học sinh, dựa vào mục đích dạy học, dựa vào kĩ năng và phương pháp giải, dạng kiến thức, chuyên đề, hình thức tự luận (TL) hay

trắc nghiệm (TN)…

Giữa các cách phân loại không có ranh giới rõ rệt, người ta phân loại để nhằm thuận lợi cho cả người dạy và người học

1.1.3.3 Vai trò, ý nghĩa của bài tập trong dạy học hóa học ở trường THPT

- Là phương tiện để ôn tập, củng cố, hệ thống hoá kiến thức một cách tốt nhất

- Giúp HS hiểu sâu hơn các khái niệm, định luật đã học và rèn luyện ngôn ngữ hoá học cho HS

- Đào sâu, mở rộng sự hiểu biết của HS một cách sinh động, phong phú mà không làm nặng nề khối lượng kiến thức của HS

- Tạo điều kiện phát triển tư duy HS

- Thông qua việc giải bài tập, rèn cho HS tính kiên trì, kiên nhẫn, tính linh hoạt, sáng tạo Với các bài tập thực hành còn giúp hình thành ở HS tính cẩn thận, tiết kiệm, tác phong làm việc khoa học, chính xác, tỉ mỉ, gọn gàng

1.1.4 Lý luận về sử dụng bài tập Hóa học trong dạy học ở trường THPT

1.1.4.1 Đặc trưng của việc dạy học thông qua bài tập Hóa học

- BTHH thể hiện được những đặc trưng kiến thức của bộ môn

- Các hình thức dạy học đều có thể sử dụng bài tập hóa học làm phương tiện

- BTHH thể hiện được sự đa dạng về các hình thức học tập

- Dạy học thông qua BTHH giúp người dạy và người học diễn đạt được tất cả những phương pháp tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa…

- Bài tập vừa là mục đích vừa là nội dung lại vừa là phương pháp dạy học hiệu nghiệm, bài tập cung cấp cho học sinh kiến thức, con đường giành kiến thức

- BTHH giúp học sinh hiểu sâu hơn các khái niệm, định luật đã học, rèn luyện ngôn ngữ hóa học cho học sinh, là phương tiện để củng cố, ôn tập, hệ thống hóa kiến thức tốt nhất, qua việc giải bài tập hóa học giúp học sinh rèn luyện những đức tính tốt của bản thân như tính kiên nhẫn, chính xác, khoa học, linh hoạt, sáng tạo…

1.1.4.2 Sử dụng bài tập hóa học để tích cực hóa người học

- Khi sử dụng BTHH, người học phải vận dụng tất cả các kĩ năng để giải quyết

qua đó góp phần nâng cao năng lực nhận thức, tư duy

- Với hình thức sử dụng khi học tập ở nhà giúp học sinh nâng cao tính chủ động, khả năng tự học…đó là cơ sở để tích cực hóa người học

- Bảo đảm nguyên tắc “Học đi đôi với hành” qua đó người học có thói quen vận dụng kiến thức vào đời sống từ đó có thái độ yêu thích môn học đó cũng là một nguyên nhân làm người học tích cực

- Thông thường BTHH được sử dụng dưới dạng giao nhiệm vụ học tập cho học sinh, qua đó rèn cho học sinh tính tự giác

- Sử dụng BTHH thường không bị lệ thuộc vào một khoảng thời gian học tập hoặc một không gian học tập nào đó nên giúp cho học sinh linh động hơn trong học tập

1.1.4.3 Sử dụng bài tập hóa học nhằm phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học

- Hệ thống BTHH với sự đa dạng của các dạng bài tập sẽ giúp học sinh nắm vững kiến thức, kỹ năng một cách đầy đủ

- Dưới cùng một nội dung kiến thức, BTHH có thể diễn đạt theo nhiều cách khác nhau, lời giải của bài tập theo nhiều hướng, với những học sinh có năng lực tư duy thì BTHH là tài liệu quan trọng để đo được năng lực tư duy, với một bài tập nhưng có nhiều cách giải khác nhau sẽ đánh giá được năng lực tư duy của HS, từ đó phát hiện và bồi dưỡng được HS trở thành HSG

1.2 Cơ sở thực tiễn

1.2.1 Thực tế công tác bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường trung học phổ thông

phục vụ cho việc bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường THPT

+ Hiện nay chỉ có những cuốn sách viết cho chương trình chuyên Hóa ở bậc

THPT, chương trình SGK chung chưa có

+ Các sách dành cho bồi dưỡng HSG chủ yếu ở dạng tài liệu tham khảo, số lượng chưa đa dạng, nội dung thường đơn giản hơn so với mức độ đề thi vì thế gây ra sự khó khăn cho GV đồng thời khó định hướng trong việc thu thập và sử dụng tài liệu + Về thực chất, chương trình Hóa học THPT mang tính định lượng trên cơ sở định tính, trong khi các đề thi HSG đã đặt ra những bài tập đề cập đến những nội dung định lượng, vì thế sẽ có những nội dung chưa phù hợp với cách tư duy thông thường của học sinh, để học sinh thoát khỏi tư duy này không dễ dàng , khi đó hiệu quả đạt được không cao

VD : Người ta để một lít dung dịch chứa Tl + 0,1M và HCl 1M ra ngoài không khí ở nhiệt độ 25 0

C và áp suất 1 atm cho đến khi Tl + bị oxi hóa đến mức tối đa thành

Tl 3+ Độ tan của oxi = 0,21mol/lit Viết pthh và tính lượng Tl 3+ tạo ra

Sức điện động của phản ứng: E = E0  0, 059

4 lg

2

2 3

[Tl+]pư = 0,0086 M → [Tl+]dư = 0,0914 M  phản ứng xảy ra không hoàn toàn nên không thể tính theo tỉ lệ phương trình hoá học như trên

+ Ở các chương trình sách giáo khoa khác nhau, cùng nội dung kiến thức, nếu đặt

ở kiến thức định tính và định lượng dẫn đến kết quả khác nhau

Ví dụ : Để điều chế MCO 3 ( M = kim loại nhóm IIA )

-Với chương trình phổ thông: Vẫn chấp nhận dùng phản ứng giữa muối tan của M với muối tan cacbonat trong đó M có thể là Mg, Ca, Sr, Ba

- Chương trình chuyên : không đúng với Mg, Be vì sự thủy phân mạnh của các ion

Be 2+ , Mg 2+ nên sản phẩm là muối bazơ cacbonat Mg(OH) 2 MgCO 3 ; xBe(OH) 2 yBeCO 3

+ Nội dung những tài liệu hóa học sử dụng cho HSG thiếu cân đối giữa lí thuyết với thực tế và thực hành, dù sách giáo khoa phổ thông đã tăng cường số tiết thực hành nhưng tài liệu liên quan đến thực hành, thực tế ít hơn rất nhiều so với những tài liệu lí thuyết

Dẫn chứng: trong các đề thi HSG cấp tỉnh dành cho HS không thuộc hệ chuyên gần như không có câu hỏi thực tế hay câu hỏi thực hành

1.2.1.2 Những khó khăn và nhu cầu của giáo viên khi bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học

a Khó khăn từ phía gia đình và bản thân học sinh

- Từ phía gia đình đa số phụ huynh HS đều thực tế và đặt mục tiêu quan trọng hơn

là chỉ cần con em mình thi đậu đại học, vì thế họ không khuyến khích hoặc không

muốn cho con em mình tham gia đội tuyển HSG

- Từ phía bản thân HS dù đa số HSG đều có niềm đam mê và thích tham gia vào

các hoạt động của HSG như tham gia đội tuyển HSG nhưng với tâm lí sợ vất vả, tính toán thực dụng đã tác động đến tâm lí của các em và giảm động lực học tập của HSG

b Khó khăn từ phía giáo viên

- Tình trạng thiếu giáo viên hoá học còn xảy ra nên thời gian dành cho việc nghiên cứu tài liệu để bồi dưỡng HSG không nhiều Mặt khác, chỉ có trường chuyên mới có định mức giờ dạy cho GV tham gia bồi dưỡng HSG còn các trường khác chưa có nên nhiều GV không muốn đầu tư dạy HSG

- Cách tổ chức dạy HSG của GV nhất là GV các trường phổ thông chưa phù hợp

vì thế hiệu quả dạy HSG chưa cao

- Năng lực, sự nhiệt tình của GV cũng ảnh hưởng đến công tác bồi dưỡng HSG

- Chế độ chính sách hiện nay cho GV bồi dưỡng HSG không đủ bù đắp công sức

bỏ ra, không đủ sức thu hút GV giỏi đầu tư nghiên cứu để bồi dưỡng HSG

c Khó khăn về tài liệu tham khảo

- Chưa có sách giáo khoa chuyên hoá cho chương trình mới, dựa theo tài liệu giáo khoa chuyên hoá cũ thì còn có những kiến thức không cập nhật hoặc chưa thống nhất

- Thiếu tài liệu tham khảo, một số nội dung được đề cập đến trong các kỳ thi HSG quốc gia, quốc tế như phần tinh thể, phức chất hầu như rất ít tài liệu đề cập đến

- Sách giáo khoa và các tài liệu tham khảo vẫn có những điểm không khớp nhau

về kiến thức, gây khó khăn cho giáo viên và HS khi nghiên cứu

Ví dụ, khi đề cập đến cấu trúc mạng tinh thể của crom thì có nhiều quan điểm khác nhau: Hoá học 10 (ban nâng cao) trang 92, trong bảng 3.1 cho biết crom kết tinh theo kiểu mạng lptk, tuy nhiên sách hoá học 12 ban khoa học tự nhiên (sách giáo khoa thí điểm) khẳng định ở trang 134: crom kết tinh theo cấu trúc lp (!) Khi đề cập đến khả năng dẫn điện, dẫn nhiệt của crom thì các quan điểm cũng không thống nhất, trong tài liệu Hoá học vô cơ, tập 2, xuất bản năm 2000 của tác giả Nguyễn Đức Vận trang 211 khẳng định: crom dẫn điện, dẫn nhiệt kém nhưng trong tài liệu Hoá học vô cơ tập 3, xuất bản năm 2004 của tác giả Hoàng Nhâm tại trang 82 lại viết: crom dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, hay trong sách Hóa học lớp 11, chương trình nâng cao cho rằng Cu(OH)2 là chất lưỡng tính nhưng ở sách Hóa học

12 thì không thấy khẳng định

d Khó khăn về xác định miền kiến thức

- Trong mỗi cuộc thi đều có quy định về giới hạn về kiến thức nhưng những giới hạn đó thường rất chung chung hoặc kiến thức quá rộng

- Khó xác định được tiệm cận kiến thức giữa chương trình chuyên với chương trình phổ thông bình thường

Như vậy có thể thấy rằng việc bồi dưỡng HSG ở bậc THPT hiện nay đang gặp rất nhiều khó khăn Để công việc này được duy trì và phát triển tốt thì rất cần sự quan tâm của các bộ phận giáo dục, đặc biệt là thầy và trò, vai trò người thầy đối với hoạt động này cần được đặt đúng mức

1.2.2 Vấn đề sử dụng bài tập hoá học trong việc giảng dạy và bồi dưỡng học sinh

giỏi ở trường trung học phổ thông

1.2.2.1 Sự tiếp cận chương trình bồi dưỡng học sinh giỏi của học sinh

Dù nằm trong chương trình học tập chung, nhưng những HSG đều ít nhiều được tiếp cận với chương trình bồi dưỡng HSG, mức độ tiếp cận đó phụ thuộc nhiều vào chương trình học và đối tượng học tập

a Sự tiếp cận thông qua chương trình học tập

Đây là một hướng tiếp cận chương trình mang tính chất định chế vì sự tiếp cận này

bị giàng buộc bởi những quy định về chương trình, sách giáo khoa, thời gian học tập, chế độ của thầy và trò…

+ Học sinh học hệ chuyên: Có sự thuận lợi và sự tiếp cận là rõ ràng hơn, được thể hiện bằng SGK đặc thù, chương trình học tập, tần suất tham gia các cuộc thi lớn hơn, có những chế độ ưu tiên…

+ Học sinh không theo chương trình chuyên: Sử dụng chương trình SGK chung

mà không có chương trình SGK chuyên biệt, cơ hội tiếp cận với hoạt động học tập của HSG bị hạn chế hơn, thời gian đầu tư và những ưu tiên từ phía nhà trường ít hơn, với những HS này, sự tiếp cận với chương trình bồi dưỡng HSG rất phụ thuộc vào sự cung cấp kiến thức từ giáo viên dạy

b Sự tiếp cận chương trình thông qua các đối tượng dạy và học

- Đây là hướng tiếp cận mang tính linh động thông qua các yếu tố chính là HSG,

GV dạy và nhà trường trong đó vai trò quan trọng là HSG và GV dạy, các GV dạy

là người trực tiếp phát hiện, bồi dưỡng HSG và xây dựng những kế hoạch cho bản thân trên cơ sở những kế hoạch của nhà trường, cách tiếp cận này có một số đặc điểm sau:

+ GV dạy là người có vai trò quan trọng đối với sự tiếp cận chương trình của HSG, chất lượng của GV dạy sẽ ảnh hưởng nhiều đến những kiến thức mà HSG sẽ tiếp nhận và kết quả học tập của HSG

+ Sự tương tác của nhà trường thường hạn chế hơn, không liên tục

+ Đối tượng HSG thường bị lệ thuộc vào chương trình, những nội dung kiến thức, những kĩ năng học tập…do GV đặt ra

+ Hoạt động cũng như kiến thức của GV thường mang tính tự phát, chủ quan nên kết quả sẽ không ổn định

+ Có tính bảo thủ, sự đổi mới diễn ra chậm

1.2.2.2 Thực trạng dạy học hóa học và bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở lớp 12 trường THPT

Thuận lợi :

- Có kế hoạch bồi dưỡng và giảng dạy

- Có sự lựa chọn, thi chọn những HS để tham gia bồi dưỡng

- Lựa chọn GV có năng lực, kinh nghiệm tham gia giảng dạy và bồi dưỡng

- Đã có sự động viên, chia sẻ với thầy cô tham gia dạy và bồi dưỡng HSG

- Tạo điều kiện cho GV và HS tham gia bồi dưỡng HSG

Khó khăn

-Tài liệu dạy chuyên hay tài liệu bồi dưỡng HSG ở các trường rất ít

- Mặc dù có sự chỉ đạo của nhà trường nhưng công tác bồi dưỡng HSG còn mang tính tự phát, tùy lúc, tùy nơi, tùy trường (trừ các trường chuyên ), đặc biệt phụ thuộc vào kinh phí cơ sở vật chất và sự quan tâm của các trường

- Chưa có sự bài bản và sự liên tục

- Đa số GV không muốn tham gia bồi dưỡng HSG với những lí do: Không có tài liệu, sức ép thành tích, sự đầu tư chuyên môn và công sức bỏ ra nhiều

- Việc phát hiện năng khiếu ở lứa tuối khối THPT là đã chậm trễ

- Nhiều học sinh ngại tham gia vào các đội tuyển HSG vì học tập vất vả, tốn nhiều thời gian mà có ít quyền lợi

- Kinh phí dành cho thầy trò không tương xứng với những gì họ bỏ ra

- Tài liệu hạn chế, cách thức ra đề còn bất cập, kiến thức thực tiễn, thực hành còn hạn chế, chủ yếu kiến thức mang tính hàn lâm lí thuyết

Trên đây là những thuận lợi, khó khăn của GV, HS tham gia bồi dưỡng HSG, qua đó họ hình dung ra công việc của mình, đồng thời GV và HS cũng biết cách làm sao để công tác bồi dưỡng HSG đạt hiệu quả cao nhất

 Lí luận về bài tập hóa học: khái niệm, phân loại, vai trò và ý nghĩa của bài tập hóa học trong dạy học và bồi dưỡng HSG

 Sử dụng BTHH đối với dạy học sinh giỏi: vai trò của BTHH trong việc tích cực hóa người học, phát hiện, bồi dưỡng HSG

 Cơ sở thực tiễn về bồi dưỡng HSG

 Những nhu cầu kiến thức trong bồi dưỡng HSG

 Nắm tình hình thực tế công tác bồi dưỡng HSG: nội dung, chương trình, điều kiện cho bồi dưỡng HSG, những khó khăn mà GV gặp phải khi bồi dưỡng HSG

 Vấn đề sử dụng BTHH của GV và HS trong hoạt động bồi dưỡng HSG lớp

12

CHƯƠNG 2 TUYỂN CHỌN - XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN KIM LOẠI CHO BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 2.1 Nguyên tắc tuyển chọn và xây dựng bài tập hoá học

2.1.1 Nguyên tắc tuyển chọn hệ thống bài tập hóa học

2.1.1.1 Hệ thống bài tập phải đảm bảo tính chính xác, khoa học đó là sự chuẩn mực kiến thức, đảm bảo tính khoa học về thời lượng, phân bố, phù hợp trình độ HS 2.1.1.2 Hệ thống bài tập phải đảm bảo tính hệ thống, đa dạng, logic chặt chẽ đó là

hệ thống đảm bảo logic hệ thống, đa dạng kiến thức, tính liên tục của kiến thức

2.1.1.3 Hệ thống bài tập phải đảm bảo tính phù hợp với mức độ nhận thức

Hệ thống bài tập được tuyển chọn dựa trên cơ sở phù hợp với mức độ phát triển tâm sinh lí, mức độ nhận thức của học sinh, những nội dung kiến thức của BTHH phải đảm bảo để học sinh có thể sử dụng được, không mang tính đánh đố

2.1.1.4 Hệ thống bài tập nhằm mở rộng kiến thức cho học sinh

Hệ thống bài tập vừa cung cấp những kiến thức trong sách giáo khoa vừa mở rộng kiến thức giúp học sinh có cái nhìn toàn diện hơn về nội dung chương trình

2.1.1.5 Hệ thống bài tập nhằm phát triển năng lực nhận thức và kĩ năng hóa học cho học sinh giúp học sinh có được những năng lực nhận thức như tóm tắt, phân

tích, mô tả, suy luận, diễn đạt, khái quát hóa… những kĩ năng toán học, kĩ năng

thực hành…

2.1.1.6 Hệ thống bài tập tăng cường khả năng tự học, sự sáng tạo của học sinh

Hệ thống bài tập là nguồn tư liệu giúp học sinh nâng cao khả năng tự học, qua việc giải quyết hệ thống bài tập nhất là những bài tập có nhiều lời giải, những bài tập liên quan đến thực tiễn, lao động, sản xuất…giúp cho học sinh nâng cao năng lực sáng tạo, say mê môn học

2.1.2 Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập hóa học

2.1.2.1 Hệ thống bài tập luôn gắn liền với hệ thống lí thuyết

Phải có hệ thống lí thuyết đầy đủ, chính xác và chất lượng

2.1.2.2 Hệ thống bài tập thể hiện sự tích hợp của các cấu trúc chương trình nhằm

đa dạng hóa nội dung trong hệ thống bài tập

2.1.2.3 Hệ thống bài tập phù hợp với đối tượng học sinh đồng thời đa dạng hóa nội

dung kiến thức với các đối tượng học sinh hệ thống bài tập có tính linh động, có thể

sử dụng cho các đối tượng học sinh giỏi theo các chương trình học khác nhau

2.1.2.4 Hệ thống bài tập giúp học sinh rèn kỹ năng giải quyết vấn đề, khả năng tự

nghiên cứu và phát triển tư duy sáng tạo với việc tham gia giải quyết các bài toán

hóa học đặc biệt là những bài toán đòi hỏi cần có sự tư duy cao, học sinh sẽ rèn

được những kỹ năng giải quyết vấn đề, tự nghiên cứu, tư duy sáng tạo

2.1.3 Cơ sở xây dựng hệ thống bài tập

2.1.3.1 Theo cấu trúc chương trình sách giáo khoa hệ thống bài tập được sắp xếp

theo chương trình đã được chuẩn hóa của sách giáo khoa, cấu trúc này có sự hợp lí

vì được sắp xếp cùng chiều với chương trình học của HS, nhờ đó HS sẽ dễ dàng

định hình được chương trình

2.1.3.2 Theo năng lực nhận thức của học sinh hệ thống bài tập được xây dựng phù

hợp với sự tiếp thu kiến thức, mức độ từ dễ đến khó đảm bảo các mức độ Biết –

Hiểu – Vận dụng – Sáng tạo

2.1.3.3 Theo dạng bài tập hệ thống bài tập sắp xếp theo dạng kiến thức, dạng bài

tập như: Bài tập về sơ đồ phản ứng, bài tập nhận biết, bài tập tách và tinh chế các

chất, bài tập dùng đồ thị, bài tập biện luận lượng chất dư…

2.2 Tuyển chọn, xây dựng hệ thống bài tập phần kim loại để bồi dưỡng học

sinh giỏi ở trường Trung học phổ thông

2.2.1 Những vấn đề lí thuyết phần đại cương về kim loại

2.2.1.1 Vị trí trong bảng tuần hoàn và đặc điểm nguyên tử kim loại

- Các nguyên tố kim loại bao gồm:

+ Họ s: nhóm IA (trừ H), IIA

+ Họ p: nhóm IIIA (trừ B), IVA (Sn, Pb), VA (Bi), VIA (Po)

+ Họ d: các kim loại thuộc phân nhóm B

+ Họ f: các kim loại thuộc họ Lantan và họ Actini

- Trong bảng tuần hoàn, các kim loại thuộc nhóm A nằm bên trái chia theo đường

chéo qua B, Si, As, Te ( B, Si: là phi kim; As, Te: là các nguyên tố nửa kim loại )

- Đặc điểm nguyên tử kim loại: Bán kính nguyên tử lớn (so phi kim cùng chu

kì), điện tích hạt nhân nhỏ, số e lớp ngoài cùng ít → Năng lượng ion hóa nhỏ

2.2.1.2 Cấu trúc mạng tinh thể kim loại

a Cấu trúc mạng tinh thể kim loại: Đa số các đơn chất kim loại kết tinh theo ba kiểu mạng tinh thể cơ bản là: lập phương tâm khối (lptk), lập phương tâm diện (lptd), lục phương (lp), một số rất ít kim loại kết tinh theo mạng lập phương đơn giản (lpđg) Để biểu diễn cấu tạo của tinh thể, người ta sử dụng các tế bào cơ bản (ô

cơ sở) và coi mạng tinh thể kim loại là sự sắp xếp một số lớn các tế bào cơ bản song song với nhau theo cả ba chiều trong không gian

- Tế bào cơ bản là đơn vị nhỏ nhất của tinh thể mang tất cả các đặc điểm của một

kiểu mạng tinh thể Mỗi tế bào cơ bản được đặc trưng bởi các thông số:

a b

+ Số đơn vị cấu trúc (n): số quả cầu kim loại/1 tế bào cơ bản

+ Số phối trí (Ic): số quả cầu bao quanh một quả cầu đang xét

+ Độ đặc khít hay mật độ sắp xếp tương đối (P): Là tỉ số giữa thể tích chiếm

bởi các quả cầu (Vc) và thể tích của toàn bộ tế bào cơ bản (Vtb): . C

tb

n V P V



* Các kiểu mạng tinh thể của kim loại:

Bảng 2.1: Các kiểu mạng tinh thể của kim loại [2]

b Cấu trúc mạng tinh thể của hợp kim

Như đã biết, hợp kim là vật liệu kim loại có chứa thêm một hay nhiều nguyên tố (kim loại hoặc phi kim) Các loại tinh thể thường gặp ở hợp kim là: tinh thể kết tinh

riêng rẽ, tinh thể dung dịch rắn (thuộc loại này có hai kiểu: dung dịch rắn kiểu thay thế và dung dịch rắn kiểu xâm nhập), tinh thể kiểu hợp chất hoá học (các mêtalit)

- Việc phân loại tinh thể hợp kim như trên chỉ là tương đối Thường trong tinh thể hợp kim có cả hai hay ba loại tinh thể đã nêu ra ở trên

* Quy tắc Engel và Brewer: Cấu trúc của tinh thể kim loại hoặc hợp kim phụ thuộc

vào số electron s hoặc p độc thân trung bình (Kí hiệu: a) trên một nguyên tử kim loại ở trạng thái kích thích

+ a <1,5: mạng lptk

+ 1,7 < a < 2,1: mạng lp + 2,5 < a < 3,2: mạng lptd

Ghi chú :

- Trong đa số các metalit đặc biệt là các kim loại thuộc nhóm B thì số electron độc thân có phần phức tạp hơn, do đó thành phần và cấu trúc của chúng đều không thể xác định theo quy tắc trên mà được xác định bằng phương pháp thực nghiệm

- Trong hợp kim nói chung, thành phần giữa các kim loại phần lớn không phù hợp

rõ ràng với hoá trị của nguyên tố, vì mỗi cặp nguyên tố có thể tạo được không chỉ một mà là một số hợp chất giữa chúng

2.2.1.3 Liên kết kim loại và tính chất vật lý của kim loại, hợp kim [3]

a Liên kết kim loại và tính chất vật lý của kim loại

Để hiểu kỹ và giải thích được tính chất vật lý của kim loại cần phải nghiên cứu hai thuyết, đó là: thuyết khí electron và thuyết vùng

* Thuyết “khí electron” (thuyết “biển electron”)

Trong tinh thể kim loại có một phần electron đồng thời liên kết với nhiều nhân, những electron này (electron hoá trị) tách ra từ nguyên tử kim loại, chuyển động tương đối tự do trong toàn bộ mạng tinh thể kim loại (tạo thành một “biển electron”) Từng electron không thuộc về một ion riêng rẽ nào mà bị hút bởi tất cả các ion dương trong mạng lưới, giúp cho các hạt nhân liên kết với nhau như một đơn vị duy nhất

- Ý nghĩa: Thuyết “khí electron” giải thích định tính được nhiều tính chất vật lý của

kim loại như tính dẻo, tính dẫn điện, dẫn nhiệt không giải thích được những tính

chất vật lí liên quan đến độ bền của liên kết kim loại như: Tnc,Ts, độ cứng… Khó khăn này được giải đáp trên cơ sở thuyết vùng

* Thuyết vùng: Xét nguyên tử Li (Z = 3): 1s2

2s1 Khi tổ hợp 2N nguyên tử Li với nhau thì sẽ thu được 2N MO gồm N MO-

2s (MO liên kết) và N MO-*

2s (MO phản liên kết)

- Vì số lượng nguyên tử N là rất lớn và N mức năng lượng là rất gần nhau tạo thành một vùng năng lượng Sự khác nhau của các trạng thái electron chỉ khoảng

10-22 eV, do đó, coi sự biến thiên năng lượng của electron trong vùng là liên tục

- Các MO của vùng năng lượng cũng tuân theo nguyên lý Pauli

Vùng năng lượng chứa các electron tạo ra liên kết hoá học được gọi là vùng hoá trị.Vùng trống (vùng tự do) có mức năng lượng cao hơn vùng hoá trị gọi là vùng dẫn,

vùng hoá trị và vùng dẫn có thể tiếp giáp nhau hoặc cách xa nhau một khoảng năng

lượng (∆E) nào đó thì vùng này được gọi là vùng cấm Trong chất cách điện ∆E khá

lớn (∆E >3 eV), còn trong chất bán dẫn ∆E nhỏ hơn (∆E = 0,1- 3 eV)

Những electron có mức năng lượng cao nằm ở phía trên vùng hoá trị trong kim loại rất dễ bị kích thích bởi những tác dụng điện, nhiệt, quang để chuyển lên các MO trống có mức năng lượng cao hơn nằm ở phía dưới của vùng dẫn là nguyên nhân gây ra tính dẫn điện, dẫn nhiệt, ánh kim

Trong các KLCT số electron có thể nhận kích thích năng lượng để chuyển lên vùng dẫn thường chỉ là 1 hoặc 2 eletron/nguyên tử kim loại, nghĩa là gần giống với các KLK, KLKT; số eletron hoá trị còn lại có thể tạo được những liên kết cộng

hoá trị Số liên kết đó càng lớn, liên kết trong tinh thể kim loại càng bền Đây là nguyên nhân làm cho KLCT có Ts, Tnc, nhiệt hoá hơi, độ cứng lớn hơn so với các KLK, KLKT và các kim loại không chuyển tiếp khác

c Liên kết hoá học và tính chất vật lý của hợp kim [2]

Tuỳ theo cấu tạo của tinh thể hợp kim mà có kiểu liên kết khác nhau, với tinh thể kết tinh riêng rẽ, tinh thể dung dịch rắn thì liên kết chủ yếu là liên kết kim loại.Trong các hợp kim là hợp chất hoá học thì kiểu liên kết chủ yếu là liên kết cộng hoá trị Tuy nhiên, trong trường hợp này thường có sự trộn lẫn cả hợp chất hoá học

và kim loại thành phần nên có cả liên kết kim loại

Trong đa số tinh thể hợp kim đều có liên kết kim loại, do đó, hợp kim cũng

có những tính chất vật lý chung của kim loại như: ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt Tuy nhiên, hợp kim cũng có một số tính chất vật lý khác so với kim loại như: tính cứng, tính dẻo, khả năng chống ăn mòn

2.2.1.4 Tính chất hoá học chung của kim loại

a Tính chất hóa học chung của kim loại

Do có kích thước nguyên tử lớn, độ âm điện nhỏ, năng lượng ion hoá nhỏ nên nguyên tử kim loại dễ mất e để trở thành ion dương, vì vậy tính chất hoá học đặc trưng của kim loại là tính khử

M  Mn+ + ne

Tính khử của kim loại được thể hiện qua các loại phản ứng như: phản ứng với phi kim, dung dịch axit, dung dịch muối và nước, oxit kim loại Tuỳ vào bản chất của kim loại và bản chất của tác nhân tham gia phản ứng mà phản ứng sẽ diễn

ra theo mức độ mãnh liệt khác nhau và cho các kết quả khác nhau

b Dãy điện hoá của kim loại [2], [3]

+ Cặp oxi hoá - khử: Với kim loại, chất oxi hoá và chất khử của cùng một nguyên

tố tạo nên cặp oxi hoá - khử

Ví dụ: Mn+

+ ne  M  Cặp oxi hoá - khử: Mn+/M

Các phản ứng của các cặp oxh – kh tạo ra dòng điện ( pin điện hóa ), có một

số loại điện cực chính trong các pin điện hóa

- Điện cực loại I (M n+ /M): là điện cực chứa thanh kim loại nhúng trong dung

dịch muối của nó

- Điện cực loại II: là điện cực chứa một kim loại M được phủ một hợp chất

ít tan của kim loại đó (muối, hiđroxit) nhúng vào dung dịch chất điện li có chứa anion của hợp chất ít tan Ví dụ, Cl-

/Hg2Cl2/Hg (điện cực calomen)

- Điện cực loại III (điện cực oxi hoá khử): gồm một thanh kim loại trơ (Pt

hoặc Au) hay thanh than chì nhúng trong dung dịch chứa cả dạng oxi hoá và dạng khử của cặp oxi hoá - khử Ví dụ, (Pt) Fe3+

/Fe2+

- Nửa pin: Gồm một điện cực tiếp xúc với một dây dẫn điện

+ Tế bào gavani, pin

- Tế bào gavani (tế bào điện hoá): là tập hợp gồm hai nửa pin được nối với

nhau bằng chất điện ly (cầu muối hoặc màng ngăn xốp)

- Pin: là thuật ngữ thường dùng để chỉ một tế bào gavani hoạt động như một

máy phát điện

- Sơ đồ pin: mỗi pin được sơ đồ hoá bằng cách viết điện cực (-) bên trái,

điện cực (+) bên phải Ví dụ pin Zn – Cu: (-)Zn(r) Zn2+(aq)║ Cu2+

(aq)  Cu(r) (+) Một gạch đứng (): Biểu thị sự tiếp xúc giữa hai pha khác nhau

Hai gạch đứng (║): Biểu thị sự tiếp xúc giữa hai chất điện li

- Chiều quy ước của phản ứng điện hoá là chiều electron đi từ cực âm (trái)

sang cực dương (phải) qua dây dẫn nối với mạch ngoài của tế bào điện hoá Điện cực trái luôn xảy ra quá trình oxi hoá Điện cực phải luôn xảy ra quá trình khử

- Sức điện động của pin (Epin): Epin = Eđc phải - Eđc trái = E(+) – E(-)

+ Dãy điện hoá của kim loại Phương trình Nernst

Xét pin có sơ đồ sau:

Nửa phải của pin là điện cực nghiên cứu sao cho:  oxh + ne   kh

- Nếu điện cực nghiên cứu ở trạng thái chuẩn: [oxh] = [kh] = 1M, T = 298K thì:

- Nếu điện cực nghiên cứu không ở trạng thái chuẩn: Epin= Ep – ET = Eoxh/kh Với

Eoxh/kh được tính theo phương trình Nernst: Eoxh/kh = E0

kh / oxh + β

α

]kh[

]oxh[Ln.nFRT

®iÖn cùc hi®ro chuÈn

Pt H2 H+ oxh, kh Pt



Trong đó: + E0

kh / oxh là thế oxi hoá - khử chuẩn của cặp oxh/kh

- Nếu ở 250C, thay giá trị R, F, T và chuyển logarit cơ số e thành logarit thập

phân, ta được: Eoxh/kh = E0

kh / oxh + 



][

][lg059,0

kh

oxh n

+ Ứng dụng dãy điện hoá của kim loại

* Ứng dụng 1: Xác định Sđđ của pin: EPin = E(+) – E(-) hoặc 0

) ( 0 ) (

* Ứng dụng 2: Xác định chiều của phản ứng oxi hoá khử

Xét một phản ứng oxi hoá - khử, ta luôn có: Gpư = -nEpư F; trong điều kiện chuẩn thì: ∆G0

pư = -nE0pư.F (1) Trong đó: + n: là số mol electron trao đổi giữa chất oxh và chất khử trong một phản ứng đã cân bằng

+ F = 96500 C/mol: hằng số Faraday

+ Epư, E0pư tương ứng là thế của phản ứng oxh - khử ở trạng thái bất kỳ

và trạng thái chuẩn

- Phản ứng tự diễn ra nếu : ∆G0pư < 0 → E0pư > 0

- Phản ứng diễn ra theo chiều nghịch nếu : ∆G0pư > 0 → E0pư < 0

- Phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng nếu: ∆G0pư = 0→E0pư = 0 →E0oxh = E0kh

* Ứng dụng 3: Tính hằng số cân bằng của phản ứng oxi hoá - khử

Xét phản ứng oxi hoá - khử ở trạng thái tổng quát:

aA + bB  cC + dD Kc = a b

d c

] B [

] A [

] D [

] C [

Trong đó: [i] là nồng độ mol/l của chất i ở trạng thái cân bằng

Như đã biết: ∆G0pư = -RT LnK = - 2,303.RT LgK (2)

Từ (1) và (2) 

0lg

2,303

pu

nFE K

RT

- Nếu phản ứng diễn ra ở 250C, thay giá trị của R, F và T vào (3) ta được:

LgK = n.E

0 p-

0,059 hay K = 10

nE00,059

+ Nếu K  104, phản ứng xảy ra hoàn toàn

+ Nếu 10-4

K

 < 104, phản ứng xảy ra không hoàn toàn

+ Nếu K < 10- 4, hệ thực tế không tiến triển

+ Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng oxi hoá - khử

+ Nếu [Cu2+

] = 0,01M thì E2 = 0,34 +

2

059,0.lg 0,01 = 0,28V

+ Nếu ghép hai điện điện cực đã cho với nhau, ta được pin nồng độ có sơ đồ:

Cu Cu2+ 0,01M  Cu2+ 0,10M  Cu Sđđ của pin là: Epin = 0,31 – 0,28 = 0,03 V

* Ảnh hưởng của pH

Ví dụ, xét cặp MnO

4/Mn2+:

Khi pH thay đổi thì  2 

4/ Mn

MnO

E thay đổi, và khi [MnO4] = [Mn2+ ] = 1M thì:

pH E

4 2

4       (thế chuẩn biểu kiến theo pH)

* Ảnh hưởng của sự tạo phức

Sự tạo phức làm thay đổi [chất oxh], [chất khử] do đó thế điện cực thay đổi

Ví dụ, tính thế chuẩn của nửa phản ứng: [Ag(NH3)2]+ + 1e  Ag + 2NH3 Biết: E Ag0 /Ag 0,8V ; Kb([Ag(NH3)2]+) = 10-8

Giải: Ta có:

][

]].[[

lg.5

059,0

2

8 4

0 /

4 2

MnO4- + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O;

Ag+ + 1e Ag(r);

1

G0 = - 1.F.E01

Ag+ + 2NH3 [Ag(NH3)2]+

2

G0 = - RT.Ln Kb-1[Ag(NH3)2]+ + 1e Ag(r) + 2NH3 G30 = - 1.F.E03

F

RT E E G G

* Ảnh hưởng của sự kết tủa

Kết tủa làm thay đổi nồng độ của chất oxh, chất khử do đó thế điện cực thay đổi

Ví dụ, tính thế chuẩn của nửa phản ứng: AgCl(r) + 1e  Ag(r) + Cl

F

RT E E G G

Ag NH

0

/ ] ) (

Ag

Ag 0,80

/ 

 , sự kết của ion Ag+

làm giảm khả năng oxi hoá của nó

Kết luận: Nếu [oxh] giảm thì Eoxh/kh giảm và khả năng oxi hoá của dạng Oxh giảm, nếu [kh] giảm thì Eoxh/kh tăng và khả năng khử của dạng khử giảm Đó là trường hợp của chất oxh/chất khử tham gia vào sự tạo phức và kết tủa

c Ăn mòn kim loại [25]

Ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại/hợp kim dưới tác dụng của môi trường Dựa vào cơ chế phá huỷ kim loại/hợp kim người ta phân biệt: ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá, trong đó ăn mòn điện hoá là loại phổ biến nhất và nghiêm trọng nhất trong tự nhiên, vì vậy cần giúp HS hiểu rõ vấn đề này

Một kim loại bị ăn mòn trong môi trường nước được xem như là một pin điện, trên đó xảy ra các phản ứng:

- Hoà tan anot: M  Mn+ + ne ( -Ea )

- Khử catot: X + ne  Xn- (Ec) : chất X trong ăn mòn thường là H+

hay H2O

Điều kiện để một kim loại bị ăn mòn trong điều kiện của môi trường xâm thực đã cho là: M + X  Mn+ + Xn- ; Epư = Ec – Ea > 0 → Ec > Ea

+ Trong môi trường axit, sự khử H+, H2O theo phản ứng:

O2 + H+ + 1e H2O E0

H+,O2/H2O = 1,23 V 4

2

+ Trong môi trường kiềm, trung tính chỉ xảy ra sự khử O2:

O2 + H2O + 1e OH4

H2O, O2/H2O= 0,401 V

12 ; Như vậy trong điều kiện chuẩn ba giá trị điện thế ứng với sự khử H+

, O2trong môi trường axit, bazơ, trung tính đều dương, do đó các kim loại đứng trước hiđro trong dãy điện hoá đều có thể bị ăn mòn Nhận xét trên chỉ đúng trong điều kiện chuẩn, ở các điều kiện khác, giá trị điện thế có thể chênh so với giá trị chuẩn và

sự ăn mòn có thể xảy ra ngay cả đối với kim loại đứng sau hiđro trong dãy điện hoá (!) Do vậy, ngăn chặn và hạn chế ăn mòn kim loại là việc làm cấp thiết Có nhiều phương pháp bảo vệ và chống ăn mòn kim loại nhưng thường dùng là phương pháp che phủ và phương pháp điện hoá

* Phương pháp che phủ (phương pháp bảo vệ anot): phương pháp này nhằm cô lập

bề mặt kim loại với môi trường xâm thực Lớp phủ có thể là một lớp sơn không thấm nước, dầu mỡ, chất dẻo hoặc một lớp kim loại khác Kim loại dùng để che phủ

có thể có thế dương hơn (phủ catot) hoặc âm hơn (phủ anot) so với thế của kim loại cần bảo vệ

* Phương pháp bảo vệ điện hoá (phương pháp bảo vệ catot bằng điện cực “hi sinh”): trong phương pháp này kim loại cần được bảo vệ được ghép nối với một

kim loại khác có thế âm hơn nhiều Ví dụ, để bảo vệ vỏ tàu biển người ta sử dụng điện cực “hi sinh” là Zn

2.2.1.5 Điều chế kim loại

Trong tự nhiên đa số các kim loại tồn tại dưới dạng ion trong các hợp chất Nguyên tắc chung để điều chế kim loại là khử Mn+

thành M (Mn+ + ne  M) Các phương pháp điều chế kim loại thường dùng là: nhiệt luyện, thuỷ luyện và điện phân Phương pháp điện phân có tầm quan trọng và tính chất phức tạp đặc biệt của

nó, do đó, cần giúp HS hiểu rõ vấn đề này ở một số khía cạnh cụ thể

a Điện phân nóng chảy dùng để điều chế các kim loại hoạt động như KLK, KLKT,

Al Trong điện phân nóng chảy một chất nào đó, ở mỗi điện cực chỉ xảy ra một phản ứng duy nhất nên các sản phẩm của quá trình điện phân là hoàn toàn xác định

VD : Điện phân NaCl nóng chảy với điện cực trơ

Catot (-) Na+ Anot (+) Cl

Na+ + e → Na 2Cl- - 2e → Cl2

b Điện phân dung dịch dùng để điều chế các kim loại hoạt động trung bình Với

phương pháp này, quá trình điện phân thường xảy ra phức tạp vì ở mỗi điện cực thường có mặt đồng thời một số chất oxi hoá/ một số chất khử với khả năng tham gia quá trình oxi hoá/quá trình khử khác nhau, khi đó phải xác định đúng thứ tự các quá trình oxh, khử ở các điện cực

VD : Điện phân dung dịch NaCl bằng điện cực trơ, có màng ngăn

Catot (-) Na+, H2O Anot (+) Cl-, H2O

2H2O + 2e → H2 + 2OH- 2Cl- - 2e → Cl2

*Điện phân khi dùng điện cực không trơ Xảy ra các phản ứng phụ như hiện tượng dương cực tan, phản ứng giữa sản phẩm điện phân với điện cực…

Ví dụ, xét điện phân dung dịch CuSO4 với catot trơ, anot là Cu

Catot (-) Cu2+, H2O Anot (+): Cu, SO2

4 , H2O

Cu2+ + 2e  Cu Cu - 2e  Cu2+

Cu2+ sinh ra lại chạy về catot để tiến hành điện phân Kết quả là anot (Cu) bị mòn

đi, catot bị Cu bám vào sẽ dày lên

Ứng dụng: Dùng để tinh chế các kim loại như: Cu, Ag, Au và mạ điện

2.2.2 Các nhóm kim loại

2.2.2.1 Kim loại các nhóm IA, IIA và hợp chất

Có thể tóm tắt những nội dung chính thông qua bảng sau, cách này cho phép học sinh có thể nâng cao được khả năng chọn lọc kiến thức, mô tả kiến thức, so sánh kiến thức qua đó học sinh ghi nhớ bài học và khắc sâu được kiến thức

Bảng 2.2: Tóm tắt tính chất của các kim loại nhóm IA, IIA

4Be, 12Mg, 20Ca, 38Sr, 56Ba, 88Ra Cấu hình e hóa trị : ns2

M + O2  MO2 (M: Ca, Sr, Ba)

M + X2t0

MX2

M + 2H+ → M2+ + H2 Khử N+5

Điều chế : điện phân nóng chảy

muối Halogenua hoặc hidroxit

Mg được dùng để chế tạo hợp kim nhẹ, cứng, bền, dùng làm chất khử

Điều chế : Tương tự KLK ( Ca, Sr, Ba )

Mg, Be : điện phân nóng chảy muối Halogenua