Nghiên cứu phát triển tư duy cho học sinh lớp 11 (nâng cao) ở trường THPT qua hệ thống bài tập vô cơ phần axit – bazơ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA HỌC ------ PHAN THỊ XUÂN Nghiên cứu phát triển tư duy cho học sinh lớp 11 nâng cao ở trường THPT qua hệ thống bài tập vô cơ phần ax

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA HÓA HỌC

- -

PHAN THỊ XUÂN

Nghiên cứu phát triển tư duy cho học sinh lớp 11 (nâng cao) ở trường THPT qua hệ thống bài tập

vô cơ phần axit – bazơ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

CỬ NHÂN HÓA PHẨM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA HÓA

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Phan Thị Xuân

Lớp: 08SHH

1 Tên đề tài: Nghiên cứu phát triển tư duy cho học sinh lớp 11 (nâng cao) ở trường THPT qua hệ thống bài tập vô cơ phần axit – bazơ

2 Nội dung nghiên cứu:

- Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn có liên quan đến đề tài

- Nghiên cứu phát triển tư duy cho học sinh lớp 11 (nâng cao) ở trường THPT qua hệ thống bài tập vô cơ phần axit – bazơ

- Sưu tầm và biên soạn các câu hỏi và bài tập hóa học vô cơ phần axit – bazơ theo các mức độ khác nhau để phát triển tư duy cho học sinh lớp 11 (nâng cao)

3 Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thị Lan Anh

4 Ngày giao đề tài:

5 Ngày hoàn thành đề tài:

Chủ nhiệm khoa Giáo viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ, tên)

PGS.TS Lê Tự Hải Th.S Nguyễn Thị Lan Anh

Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho Khoa ngày…tháng…năm 2012

Kết quả điểm đánh giá Ngày…tháng…năm 2012 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký và ghi rõ họ, tên)

NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN TƯ DUY CHO HỌC SINH LỚP 11 (NC) Ở TRƯỜNG THPT QUA HỆ THỐNG BÀI TẬP VÔ CƠ PHẦN AXIT BAZƠ

MỞ ĐẦU

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Nhân lo ại đang chuyển mình từ kỉ nguyên công nghệ sang kỉ nguyên thông tin và tri thức, mà con người được xem là nền tảng thúc đẩy sự phát triển mạnh

mẽ của xã hội Do đó đổi mới giáo dục là điều tất yếu phải xảy ra nhằm giáo dục đạo đức, kỹ năng sống, năng lực sáng tạo đáp ứng nhu cầu nhân lực, nhất là nhân lực chất lượng cao phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước; đảm bảo công bằng xã hội trong giáo dục và cơ hội học tập suốt đời cho mỗi người dân

Trong công cuộc đổi mới giáo dục phải có sự biến đổi sâu sắc cả mục đích, nội dung và phương pháp dạy học trong đó quan trọng hơn c ả là đổi mới phương pháp dạy học Định hướng của đổi mới phương pháp dạy là chuyển từ cách dạy

“Thầy truyền thụ, trò tiếp thu” sang thực hiện dạy học dựa vào hoạt động tích cực, chủ động của học sinh dưới sự hướng dẫn của giáo viên, nhằm phát triển tư duy độc lập sáng tạo trong quá trình tiếp nhận tri thức, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn tác động đến tình cảm đem lại niềm vui hứng thú và trách nhiệm học tập cho học sinh

Mục tiêu của giáo dục phổ thông là giúp học sinh phát triển toàn diện về đạo đức, trí tuệ, thể chất, thẩm mỹ và các kỹ năng cơ bản hiểu biết khoa học Môn hóa học góp phần quan trọng trong mục tiêu đào tạo ở trường phổ thông Trong chương trình hóa học phổ thông khái niệm axit - bazơ đã được đề cập rất sớm và được củng cố phát triển ở các giai đoạn tiếp theo Axit - bazơ là hợp chất quan trọng, phổ biến và có nhiều ứng dụng trong đời sống sản xuất và nghiên cứu khoa học Nhiều phản ứng hóa học thực chất là phản ứng axit - bazơ

Với mong muốn có một hệ thống bài tập phong phú, phù hợp với từng giai đoạn các mức độ nhận thức khác nhau theo quá trình hình thành và phát triển khái

niệm axit - bazơ để củng cố đào sâu mở rộng kiến thức, phát triển tư duy sáng tạo của HS

Vì những lí do trên qua quá trình học tập ở trường đại học sư phạm Đà Nẵng tôi quyết định chon đề tài: “ Nghiên cứu phát triển tư duy cho học sinh lớp 11 (nâng cao) ở trường THPT qua hệ thống bài tập vô cơ phần axit – bazơ ”

II ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

III MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

IV NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

VI GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

VII ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI

NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN

1.1 HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HS TRONG QUÁ TRÌNH DẠY HỌC HÓA HỌC Ở TRƯỜNG THPT  9

1.1.1 Khái niệm nhận thức

Nhận thức: Là một trong ba mặt cơ bản của đời sống tâm lí con người (nhận thức, tình cảm và hành động) Nó có quan hệ chặt chẽ với các mặt kia, đồng thời

cũng có quan hệ mật thiết với các hiện tượng tâm lí khác của con người

Hoạt động nhận thức: P hản ánh hiện thực khách quan, bao gồm nhiều quá trình khác nhau, có thể chia thành hai mức độ lớn:

+ Nhận thức cảm tính (cảm giác và tri giác)

+ Nhận thức lí tính (tư duy và tưởng tượng)

1.1.2 Những phẩm chất của tư duy

Hành động tư duy được thúc đẩy dựa vào kết quả của hoạt động nhận thức và phải sử dụng các tài liệu thu được trong các lĩnh vực tri thức liên quan Tư duy có những phẩm chất sau:

- Tính định hướng:

- Bề rộng:

- Độ sâu:

- Tính linh hoạt:

- Tính mềm dẻo:

Tính khái quát:

1.1.3 Những hình thức cơ bản của tư duy

1.1.3.1 Khái niệm

1.1.3.1.hán đoán

1.1.3.3 Suy lí:

1.1.4 Các thao tác tư duy và phương pháp logic

Phân tích

Tổng hợp

So sánh:

Khái quát hóa

1.2 KHÁI NIỆM TƯ DUY TRONG DẠY HỌC HÓA HỌC

1.2.1 Tư duy hóa học

Với tư duy toán học thì 1+1=2

A+B=AB Nhưng với tư duy hóa học thì A+B không phải là phép cộng thuần túy mà là xảy ra sự đổi mới nội tại của các chất, để tạo ra những chất mới theo những nguyên lí, những qui luật, những mối quan hệ định tính và định lượng của học sinh

- Tư duy độc lập

- Tư duy logic

- Tư duy trừu tượng

- Tư duy biện chứng

- Tư duy phê phán

- Tư duy sáng tạo

1.2.2 Dấu hiệu đánh giá tư duy phát tri ển

Bậc 1: Trình độ biết: Nhận biết, xác định, phân biệt và nhận ra kiến thức tìm

hiểu (ghi nhớ các sự kiện)

Bậc 2: Trình độ hiểu: Tái hiện, thông báo về đối tượng theo trí nhớ hay ý

nghĩa (tái hiện kiến thức) hoặc có khả năng diễn giả, mô tả kiến thức thu nhận được

Bậc 3: Trình độ vận dụng: Vận dụng kiến thức vào thực tiễn trong các tình

huống quen thuộc nếu thành thạo tự động hóa gọi là kiến thức kĩ xảo

Bậc 4: Trình độ lĩnh hội sáng tạo: Vận dụng kiến thức vào thực tiễn bằng

cách vận dụng chúng vào những đối tượng quen biết nhưng đã bị biến đổi và những đối tượng chưa quen biết

CHƯƠNG 2: SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN KHÁI NIỆM AXIT-BAZƠ TRONG CHƯƠNG TRÌNH HÓA HỌC PHỔ THÔNG

2.1 SỰ HÌNH THÀNH KHÁI NIỆM AXIT – BAZƠ TRONG CHƯƠNG TRÌNH HÓA HỌC THCS

Ở lớp 8 học sinh bắt đầu làm quen với hóa học, bước đầu của quá trình học tập các em đã dần làm quen với một số hợp chất vô cơ như: Oxit, axit, bazơ, muối Mặc dù đã quen với tên gọi axit – bazơ nhưng đến khi tìm hiểu về nước (bài 36 SGK 10 nâng cao) học sinh mới thực sự tìm hiểu về thành phần axit – bazơ

2.1.1 Sự hình thành khái ni ệm axit

Định nghĩa axit: Phân tử axit gồm có một hay nhiều nguyên tử hiđro liên kết với gốc axit, các nguyên tử hiđro này có thể thay thế bằng nguyên tử kim loại Dựa vào thành phần phân tử, axit được chia làm hai loại: Axit không có oxi (HCl, H2S ) và axit có oxi (H2SO4, HNO3, H3PO4 )

2.1.2 Sự hình thành khái ni ệm bazơ

Định nghĩa bazơ: Phân tử bazơ gồm có một nguyên tử kim loại liên kết với một hay nhiều nhóm hiđroxit (-OH)

Các bazơ được chia làm hai loại tùy theo tính tan của chúng:

+ Bazơ tan được trong nước gọi là bazơ kiềm: NaOH, Ca(OH)2, KOH

+ Bazơ không tan trong nước: Cu(OH)2, Mg(OH)2

Khái niệm axit bazơ được tiếp tục củng cố ở chương trình hóa học lớp 9 với

sự nghiên cứu về tính chất hóa học của axit, bazơ và tìm hiểu một số axit bazơ quan trọng

Như vậy kết thúc chương trình hóa học THCS, khái niệm axit – bazơ chỉ mới dừng lại ở dấu hiệu nhận biết, học sinh quen với một số axit – bazơ quen thuộc và

tính chất điển hình mà chưa hiểu bản chất của chúng, chưa hiểu được nguyên nhân của tính chất axit – bazơ và mặt định lượng của nó

2.2 SỰ CỦNG CỐ VÀ P HÁT TRIỂN KHÁI NIỆM AXIT-B AZƠ TRONG CHƯƠNG TRÌNH HÓA HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

2.2.1 Sự củng cố khái niệm axit - bazơ trong chương trình hóa học lớp 10 THPT  4

Ở chương trình hóa học phổ thông (vô cơ), khái niệm axit - bazơ được xem xét ở mức độ cao và sâu hơn

Trong chương trình hóa học lớp 10 khái niệm axit - bazơ được củng cố sau khi nghiên cứu các cơ sở lí thuyết: Thuyết electron, liên kết hóa học, lí thuyết về phản ứng hóa học do đó khi củng cố khái niệm axit - bazơ, học sinh được tìm hiểu sâu hơn dựa trên cơ sở lí thuyết đã học Như khi tìm hiểu về các axit có oxi của clo

đã nêu ra được sự biến đổi tính chất của axit như sau:

Tính bền của axit tăng HClO HClO2 HClO3 HClO4 Khả năng oxi hóa tăng

Hay trong bài 44 (SGK HH 10 - nâng cao) khi tìm hiểu về tính axit của axit sunfuhiđric ngoài tính axit yếu nó còn thể hiện tính khử mạnh:

2H2S + O2 2H2O + 2S

H2S + 4Cl2 + 4H2O  H2SO4 +8HCl Hoặc khi học về axit sunfuric ngoài việc nhắc lại tính chất hóa học của axit sunfuric loãng còn đề cập đến tính chất hóa của axit sunfuric đặc (có tính oxi hóa mạnh và tính háo nước)

2.2.2 Sự phát triển khái niệm axit - bazơ ở chương trình hóa học lớp 11 (nâng cao)

Chương trình hóa học 11 được bắt đầu với thuyết điện li Đây là thuyết quan trọng trong hệ thống lí thuyết hóa học và đ ặc biệt quan trọng đối với sự phát triển

khái niệm axit - bazơ ở hóa học phổ thông Ở chương trình nâng cao học sinh được nghiên cứu đồng thời hai thuyết axit – bazơ của Arenyut và Bronsted- Lowry

2.2.2.1 Thuyết axit bazơ của Arenyut

Thuyết axit – bazơ c ủa Arenyut (còn gọi là thuyết axit – bazơ cổ điển), xuất phát từ thuyết điện ly cho rằng axit là chất khi tan trong nước phân li cho ra cation

H+, còn bazơ là chất khi tan trong nước phân li cho ra anion OH-

Thí dụ, HCl là axit, Ba(OH)2 là bazơ :

HCl  H+ + Cl

Ba(OH)2  Ba2+ + 2OH-

Phản ứng trung hòa là phản ứng giữa axit- bazơ ra muối và nước (chất điện li yếu) Ví dụ như: HCl + NaOHNaCl + H2O

Phản ứng thủy phân của muối là phản ứng giữa ion c ủa muối với nước, kết quả làm cân bằng phân li của nước thay đổi, dẫn đến môi trường thay đổi

Nhờ thuyết Arenyut, nhiều tính chất axit – bazơ trở nên đơn giản, biết được

vì sao nhiệt trung hoà axit mạnh bằng bazơ mạnh gần như một hằng số (vì phản ứng trung hoà thực chất là phản ứng kết hợp của ion H + và OH-) Các vấn đề khác như sự thuỷ phân của muối, dung dịch đệm, sự điện li của nước, lí thuyết về pH của các dung dịch v.v… cũng được giải quyết

Tuy nhiên theo thuyết này trong phân tử axit phải có hiđro và trong nước phân li ra ion H+, trong phân tử bazơ phải có nhóm OH và phân li ra ion OH- Ngoài ra, có những chất không chứa nhóm OH, nhưng là bazơ như NH3, amin thì thuyết Arenyut không giải thích được Thuyết Arenyut chỉ áp dụng đối với dung môi là nước không áp dụng cho tất cả các dung môi đồng thời không thấy được vai trò quyết định của dung môi trong s ự phân li của axit, bazơ Mặt khác thuyết này cũng không giải thích được các phản ứng tạo ra muối giống như phản ứng phản ứng trung hòa mà trong đó không có H+ hoặc OH

-NH3(K) + HCl  NH4Cl

2.2.2.2 Thuyết axit- bazơ của Bronsted – Lowry

Năm 1923 một định nghĩa tổng quát hơn về axit – bazơ được đề nghị bởi hai nhà hóa học Đan Mạch Bronsted và nhà hóa học Anh Lowry Theo thuyết này axit

là chất nhường proton (H+), bazơ là chất nhận proton Thuyết này còn được gọi là thuyết proton

Axit € Bazơ + H+

Thí dụ: CH3COOH + H2O € H3O+ + CH3COO- (a)

NH3 + H2O ƒ NH4+ +OH- (b)

Từ hai phản ứng trên ta có thể nhận thấy rằng phân tử nước có thể nhường proton đồng thời có thể nhận proton, do đó nước là chất lưỡng tính

Trong hai phản ứng trên :CH3COOH/CH3COO-, H3O+/H2O, NH4+/NH3 và cặp H2O/OH- được gọi là những cặp axit - bazơ liên hợp

Nếu kí hiệu cặp thứ nhất là A1/B1 cặp thứ hai A2/B2 thì hai phản ứng axit - bazơ trên đều được viết như sau:

A1 + B2   B1 + A2

Axit 1 Bazơ 2 Bazơ 1 Axit 2 Như vậy trong phản ứng axit - bazơ bao giờ cũng tồn tại hai cặp axit - bazơ liên hợp Đối với một cặp axit - bazơ liên hợp: Axit càng dễ cho proton (lực axit càng mạnh) thì bazơ liên hợp của nó càng khó nhận proton (lực bazơ càng yếu) và ngược lại

Từ đó mở rộng ra khái niệm chất trung tính và chất lưỡng tính:

- Các chất lưỡng tính: Là chất vừa có khả năng cho, vừa có khả năng nhận proton: Zn(OH)2, Al(OH)3, H2O, NaHCO3, (NH4)2CO3

- Chất trung tính: K+, Na+, Cl-, NO3

Thuyết Bronsted là nó có tính tổng quát hơn , áp dụng cho bất kì dung môi nào có khả năng nhường và nhận proton (H2O, NH3 lỏng, CH3COOH khan ), và

kể cả khi không có dung môi như:

NH3 (K) + HCl (K)  NH4Cl (r)

Thuyết axit – bazơ của Bronsted – Lowry đã chỉ ra được vai trò quan trọng của dung môi quyết định độ mạnh yếu của axit hay bazơ tan trong nó

Ưu điểm nổi bật nhất của thuyết axit – bazơ của Bronstet là cho phép đánh giá định lượng lực axit – bazơ của các chất

2.2.2.3 Hằng số phân li của axit và bazơ

 Hằng số axit

+ H2O € A- + H3O+ (a) + Nếu HA là axit yếu thì phản ứng (a) trên xảy ra không hoàn toàn trong dung dịch còn lại các phân tử HA, hằng số cân bằng xác định như sau:

K=

A H O

HA H O

   

    Khi dung dịch loãng có thể coi nồng độ của H2O không đổi, ta có thể viết:

K H O2  =

A H O HA

   

    = K

a

+ Nếu HA là axit mạnh thì

K =

A H O

HA H O

   

    với  HA = 0 thì K = ∞

 Hằng số phân li bazơ

Phương trình mô tả tương tác chung của bazơ với nước có dạng:

A- + H2O € HA + OH- (b) Bazơ1 Axit 2 Axit1 Bazơ 2

Để đặc trưng cho lực bazơ, người ta sử dụng hằng số cân bằng sau:

K =  

OH HA

H O A





 

 

 

Vì nồng độ của nước trong dung dịch coi như không đổi nên có thể viết:

K H O2  =  HA OH

A





 

 

  = Kb

Vì H O3    OH = 10-14  OH =

14

3

10

H O





 

  Thay trị số OH vào phương trình trên ta có:

Kb =   14

3

10

HA

A H O



   

    =

14

10

a

K



bazơ rất yếu

2.2.2.4 Tích số ion của nước

2.2.2.5 Khái niệm pH, chất chỉ thị axit – bazơ

a) Khái niệm PH

Cân bằng giữa các ion H3O+ và OH- không chỉ tồn tại trong nước nguyên chất mà còn trong tất cả các dung dịch loãng của các chất trong nước

H2O + H2O € H3O+ + OH-

2

H O

K = H  .OH

Ở 250C, ta có: H  .OH= 10-14

Như vậy dựa vào nồng độ H+ ta có thể đánh giá được độ axit và độ kiềm của dung dịch Nhưng dung dịch thường dùng có nồng độ H+ nhỏ, để tránh ghi nồng

độ H+ với mũ số âm Năm 1909 Sorensen đề xuất khái niệm pH có nghĩa là

“ pondus hyđrogen” (hay còn gọi độ hoạt động của hiđro) Thay vì nồng độ H+

người ta dùng pH với quy ước như sau:

H+ = 1,0.10-pH M Nếu H+ = 1,0 10-a thì pH = a

Về mặt toán học pH = -lg H = lg 1

H

 

  Tương tự như vậy, người ta định nghĩa chỉ số hyđroxyl pOH được tính như sau:

pOH = -lgOH

b) Chất chỉ thị axit – bazơ

Chất chỉ thị axit- bazơ là những chất mà màu của nó thay đổi cùng với sự thay đổi của pH, dung dịch màu của chỉ thị thay đổi trong một khoảng giá trị pH