Xây dựng và sử dụng bài tập thực nghiệm lý thuyết hóa vô cơ 12 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm hóa học cho học sinh

Chương trình giáo dục còn nặng tính hàn lâm, kinh viện, giữa các môn học chưa thiết lập mối quan hệ giữa các kiến thức và kĩ năng, phương pháp kiểm tra đánh giá, của người học còn nặng v

1 MỞ ĐẦU 1.1 Lí do chọn đề tài

Chiến lược phát triển giáo dục Việt Nam định hướng 2025 chỉ rõ những vấn đề còn

tồn tại của giáo dục phổ thông:“Chương trình, giáo trình, phương pháp giáo dục chậm đổi mới Chương trình giáo dục còn nặng tính hàn lâm, kinh viện, giữa các môn học chưa thiết lập mối quan hệ giữa các kiến thức và kĩ năng, phương pháp kiểm tra đánh giá, của người học còn nặng về hình thức, hàn lâm ”[9]

Để khắc phục những hạn chế đó trong chương trình giáo dục tổng thể 2018 đã chỉ

rõ “ Điểm mới quan trọng nhất trong Chương trình môn Hóa học là định hướng tăng

cường bản chất hóa học của đối tượng; giảm bớt và hạn chế các nội dung phải ghi nhớ máy móc cũng như phải tính toán theo kiểu “toán học hóa”, ít đi vào bản chất hoá học

và thực tiễn”[10]

Trong các kì thi của môn Hóa học đã và đang đổi mới mạnh mẽ về nội dung kiểm

tra đánh giá: Chuyển từ nội dung kiểm tra lý thuyết và tính toán phi thực tế của Hóa học dần sang bản chất của Hóa hoc “ Thay thế các câu hỏi tính toán có nội dung

không thực tế về hiện tượng hóa học xảy ra sang đề bài có tính thực nghiệm một cáchthực tế nhất” [10]

Theo ông Sái Công Hồng Phó Vụ trưởng Vụ Giáo dục Trung học, Trưởng Ban điều hành xây dựng đề thi THPT quốc gia cho biết: “Đề thi THPT Quốc gia thuộc tổ hợp môn Khoa học Tự nhiên gồm: Vật lý, Hóa học, Sinh học nên đề sẽ có nhiều những

câu hỏi về thí nghiệm, hiện tượng theo đúng bản chất và tăng cường dần theo các năm”

[11] Tuy nhiên, để giải quyết được những câu hỏi này, cả người dạy lẫn người học cần

nhiều hơn cả những tiết thực hành, chưa kể đến chuyện những tiết thực hành hiện naychưa thể đáp ứng đủ lượng kiến thức cho học sinh

Vì vậy việc đổi mới phương pháp dạy Hóa học theo hướng tiếp cận năng lực, đổimới kiểm tra đánh giá, đặc biệt xây dựng và sử dụng bài tập thực nghiệm Hóa học theo

hướng tăng dần các mức độ sẽ giúp học sinh nắm vững kiến thức cơ bản, nâng cao, phát

triển toàn diện và chinh phục đỉnh cao trong các kì thi.Việc“ Xây dựng và sử dụng bài tập thực nghiệm lý thuyết Hóa Vô Cơ 12 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm Hóa học cho học sinh” mang tính cấp thiết, có ý nghĩa về mặt lý luận và thực tiễn, giúp thí

sinh phát triển toàn diện, chinh phục được đỉnh cao trong kì thi góp phần thực hiện chiếnlược đổi mới giáo dục

1.2 Mục đích nghiên cứu.

Xây dựng và sử dụng bài tập thực nghiệm hóa học vô cơ lớp 12 nhằmphát triển năng lực thực nghiệm hóa học cho học sinh, góp phần nâng cao chấtlượng dạy học môn hóa học ở trường phổ thông, giúp các em chinh phục đỉnh caotrong các kì thi của môn Hóa Học; qua đó góp phần nâng cao chất lượng phát triểnnăng lực toàn diện của người học

1.3 Đối tượng nghiên cứu.

Bài tập thực nghiệm lý thuyết Hóa Học Vô cơ 12.

1.4 Phương pháp nghiên cứu Sử dụng kết hợp các phương pháp sau đây:

Phương pháp nghiên cứu lí luận

- Nghiên cứu tài liệu, sách giáo khoa, sách giáo viên, sách bài tập, sách tham khảo,internet, báo, các trang thông tin tuyển sinh của bộ …

- Nghiên cứu đổi mới phương pháp dạy học hóa học, kiểm tra đánh giá kết quả họcmôn Hóa học nói chung và phát triển năng lực người học

-Nghiên cứu đề thi chính thức, minh họa của các kì thi của môn Hóa Học

Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Sử dụng các phương pháp điều tra, phỏng vấn, ý kiến của các đồng nghiệp, học sinh

và các chuyên gia Áp dụng thực tế

Phương pháp thống kê toán học và xử lí kết quả thực nghiệm.

2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận

2.1.1 Định hướng chiến lược giáo dục

- Nôi dung môn Hóa học trong chương trình giáo dục phổ thông mới:

Hóa học là môn học được lựa chọn theo nguyện vọng và định hướng nghề nghiệp của học sinh Chương trình môn Hoá học cấp THPT giúp học sinh phát triển các năng lực thành phần của năng lực tìm hiểu tự nhiên, gắn với chuyên môn về hóa học như: năng lực nhận thức kiến thức hóa học; năng lực tìm tòi, khám phá kiến thức hóa học;

năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn Từ đó biết ứng xử với tự nhiên một cách đúng đắn, khoa học và có khả năng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp với năng lực và

sở thích, điều kiện và hoàn cảnh của bản thân.[12]

- Định hướng kiểm tra đánh giá:

Giảm dần những câu hỏi lý thuyết, câu hỏi tính toán Hóa học phi thực tế sang các câu hỏi kiểm tra nội dung thực nghiệm, hiện tượng đúng bản chất Hóa học và tăng dần theo các mức độ ở các kì thi.Qua đó kiểm tra và giúp các em hiểu đúng bản chất, phát huy các năng lực toàn diện

2.1.2 Bài tập thực nghiệm

2.1.2.1.Khái niệm

Theo từ điển Tiếng Việt “bài tập thực nghiệm là các bài tập chứa đựng các nộidung gắn liền với các hiện tượng thí nghiệm, tình huống xảy ra trong phòng thí nghiệmhay trong quá trình sản xuất có thể được đơn giản hóa, lý tưởng hóa nhưng vẫn chứađựng các yếu tố quan trọng của thực tiễn thí nghiệm

Bài tập thực nghiệm ở các mức độ không những kiểm tra kĩ năng làm thí nghiệm

mà còn kiểm tra được tính chất vật lý, hóa học, ứng dụng và bản chất của loại phản ứngxảy ra trong thí nghiệm Đòi hỏi HS phải vận dụng tất cả kiến thức từ lý thuyết đến thựchành để giải quyết câu hỏi

2.1.2.2.Phân loại

- Bài tập thực nghiệm lý thuyết: là loại bài tập yêu cầu học sinh nêu và giải thích

hiện tượng thí nghiệm; yêu cầu lắp dụng cụ thí nghiệm hoặc tìm cách lắp dụng cụ đúnghay sai; yêu cầu chọn lựa, làm thí nghiệm để chứng minh tính chất; yêu cầu nhận biết,tách và điều chế chất,…hay đơn giản là viết phương trình hóa học xảy ra

- Bài tập thực nghiệm định lượng: là loại bài tập yêu cầu học sinh xác định các đại

lượng vật lí, các đại lượng vật lí tương đối, công thức hóa học; hiệu suất phản ứng;….Tuy nhiên đây là dạng bài tập mà đã được đơn giản hóa các điều kiện thực tế nhưng lạiphức tạp hóa về mặt lý thuyết và mặt toán học, nên đây là dạng bài tập dễ xa rời thựctiễn nếu giáo viên không chú ý đến mặt thực nghiệm thực tiễn của bài toán

Ví dụ: Một học sinh sử dụng hóa chất và lắp dụng cụ tiến hành thí nghiệm được mô tả

bằng hình vẽ sau:

Hiện tượng quan sát được trong ống nghiệm đựng nước vôi trong dư là

A Xuất hiện bọt khí B Xuất hiện kết tủa

C Không hiện tượng gì D Xuất hiện chất rắn màu xám

Tùy vào từng đối tượng học sinh và mục đích của dạy học hay kiểm tra đánh giá

mà giáo viên xây dựng các bài tập thực nghiệm với các mức độ khác nhau để rènluyện, kiểm tra nhằm phát triển năng lực cho học sinh

Quá trình vật lí, hóa học xảy ra

Tình huống thực nghiệm

Nguyên tắc và kĩ năng thực hành

Kết luận mối liên hệ

nội dung Lời giải bài tập

Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc bài tập có nội dung thực nghiêm 2.1.2.4.Tác dụng của BTTN

- Giúp học sinh vận dụng kiến thức đã học để phát hiện, giải quyết những vẫn

đề thực tiễn đặt ra trong phòng thí nghiệm, đời sống, sản xuất và thậm chí nhữngvấn đề mang tính toàn cầu (như vấn đề ô nhiễm môi trường hiện nay,…)

- Giúp học sinh rèn luyện và phát triển kĩ năng học tập, phát triển năng lực sử dụngngôn ngữ hóa học, năng lực thực hành hóa học

- Rèn luyện kĩ năng tư duy, phân tích, tổng hợp, so sánh, đối chiếu, phát triển khảnăng tưởng tượng, liên hệ lí thuyết với thực tiễn của học sinh

- Giúp học sinh hứng thú, đam mê môn học, học tập và làm việc có trách nhiệm vớibản thân

- BTTN vận dụng cao luôn chứa đựng các vấn đề hóa học, khi giải bài tập thực nghiệm cần

tư duy lý thuyết đến thực hành Lời giải của bài tập thực nghiệm luôn chứa đựng các thao tác

tư duy và kỹ năng thực hành cho dù không nhất thiết làm thí nghiệm

- Xây dựng thái độ học tập đúng đắn, phương pháp học tập chủ động, tích cực, sángtạo; lòng ham học, ham hiểu biết, năng lực tự học, năng lực vận dụng kiến thức vàocuộc sống.

2.1.2.5 Ý nghĩa

Bài tập thực nghiệm có ý nghĩa quan trọng trong phương pháp dạy học hiện nay

Sử dung bài tập có nội dung thực nghiệm là cách thức để học sinh tiếp cận với thực nghiệm trong những điều kiện thời lượng và cơ sở vật chất chưa đầy đủ ở các trường phổ thông hiện nay; đó cũng là cách thức để học sinh ghi nhớ, khắc sâu kiến thức đượclâu bền nhất

2.2 Thực trạng dạy học BTTN môn Hóa học ở một số trường huyện Nga Sơn

- Thực hiện phương pháp điều tra, tham khảo ý kiến của 24 giáo viên dạy ở các trườngTHPT trên địa bàn Huyện Nga sơn Kết quả như sau:

Bảng 2.1 Mức độ sử dụng BTTN và TNHH trong dạy học của giáo viên.

Rất thườngxuyên

Thườngxuyên

Đôi khi

Không sửdụng

Khi luyện tập, ôn tập, tổng kết 4,0% 8,6% 16,4% 71,0%Khi kiểm tra- đánh giá kiến thức 3,4% 6,8% 20,8% 69,0%

Không lợi ích gì

Bảng 2.4 Khó khăn khi dạy học định hướng phát triển năng lực thực nghiệm hóa học cho học sinh

Chưa hiểu rõ nội dung xây dựng 5% 1% Thời lượng thời gian hạn chế 23% Học sinh học tập thụ động

24%

Cơ sở vật chất chưa đáp ứng 47%

Đổi mới kiểm tra đánh giá

Bảng 2.5 Lựa chọn thí nghiệm trong dạy học hóa học

5% 21% Thí nghiệm HS biểu diễn

Thí nghiệm GV biểu diễn

Không dùng thí nghiệm

- Điều tra học sinh THPT 3 trường trên địa bàn huyện Nga sơn

Bảng 2.6 Cảm nhận của HS khi học có thực nghiệm Hóa học

Rất thích

Thích Bình thường Không thích

Đa số các GV đều có sử dụng BTTN- VDC trong dạy học nhưng việc sử dụng chưađược thường xuyên vì lực học của HS nơi đây còn chưa cao

- Các thầy cô giáo đưa ra lí do vì sao ít hoặc không sử dụng BTTN-VDC trong dạy học

đó là: Không có nhiều tài liệu, mất nhiều thời gian tìm kiếm tài liệu, thời lượng tiết họcngắn, không cho phép đưa nhiều kiến thức bên ngoài vào bài dạy

+ Các đề kiểm tra, đề thi học kì không ra đến mức độ BTTN -VDC, thi tốt nghiệp vàđại học trước đây đề cập đến BTTN còn ít

2.3 Xây dựng và sử dụng BTTN Hóa vô cơ 12 trong ôn thi THPT QG.

2.3.1 Phân tích cấu trúc, nội dung để xây dựng các BTTN-VDC

Bảng 2.2 Cấu trúc nội dung Hóa học 12

5 Đại cương kim

loại

1.Dãy điện hóa của kim loại.

2 Điều chế kim loại bằng phương pháp thủy luyện 3.Ăn mòn kim loại

6 Kim loại kiềm,

kiềm thổ, nhôm

1.So sánh khả năng phản ứng với nước của Na,Mg,Al.

2 Nhôm tác dụng với dung dịch kiềm.

3: Tính chất lưỡng tính của Al(OH) 3

7

Sắt và một số kimloại quan trọngkhác

1.Điều chế FeCl 2

2.Điều chế Fe(OH) 2

3.Phản ứng của đồng với dung dịch H 2 SO 4 đặc nóng

2.3.2 Cơ sở của việc xây dựng hệ thống BTTN

- Căn cứ vào mục đích, nhiệm vụ của hoạt động luyện thi THPTQG mà chọn lựa thínghiệm để xây dựng bài tập thực nghiệm phù hợp, sát với mục tiêu định hướng đổi mớikiểm tra đánh giá của chương trình

- Các nội dung câu hỏi, các hiện tượng hoá học phải kiểm tra được tư duy kiến thức,năng lực tổng thể của học sinh

- Nội dung BTTN-VDC phải rõ ràng, dễ hiểu, không đánh đố HS

- Nội dung BTTN-VDC nên liên quan đến nhiều lĩnh vực trong tự nhiên, đời sống sảnxuất, đặc biệt là những hiện tượng hoá học quen thuộc trong cuộc sống

- Các BTTN -VDC phải phát huy năng lực tư duy và kích thích hứng thú học tập của HS, nên sử dụng các bài tập liên quan đến các thí nghiệm mà HS đã thực hành trong chương trình 2.3.3 Nguyên tắc và qui trình xây dựng BTTN

a Nguyên tắc lựa chọn thí nghiệm [3]

Nguyên tắc 1: Thí nghiệm phải có trong SGK, phù hợp với mục tiêu chương trình.

Nguyên tắc 2: Nội dung Thí nghiệm phải chính xác khoa học

Nguyên tắc 3: Nội dung Thí nghiệm phải có tính chọn lọc cao Nguyên tắc 4: Nội dung

Thí nghiệm phải phù hợp mục đích luyện thi và phân loại học sinh ở mức độ cao.

b Quy trình xây dựng

Bước 1: Chọn thí nghiệm- cách tiến hành thí nghiệm.

Bước 2: Nêu hiện tượng- Giải thích các hiện tượng trong thí nghiệm

Bước 3: Xác định kiến thức các môn học cần thiết để giải quyết vấn đề

Từ đó xây dựng các bài tập thực nghiệm phù hợp.

2.3.4 Xây dựng và sử dụng BTTN hóa vô cơ 12 trong ôn thi THPTQG.

2.3.4.1 Thí nghiệm 1: Điều chế etyl axetat.

Bước 3: Làm lạnh, sau đó rót 2 ml dung dịch NaCl bão hòa vào ống nghiệm.

- Quan sát hiện tượng:

+ Sau bước 2 có mùi thơm este Sau bước 3 có lớp este nổi lên trên dung dịch + Phương trình hoá học: CH3COOH + C2H5OH  H2SO4to CH3COOC2H5 + H2O

2 Mục đích chính của việc thêm dung dịch NaCl bão hòa làm tăng khối lượng riêng

của dung dịch và làm giảm độ tan của etyl axetat sinh ra làm cho chất lỏng phân tách thành 2 lớp, lớp trên là este còn lớp ở dưới là dung dịch NaCl bão hoà

3 Este dễ bay hơi nên tuyệt đối không đun sôi trực tiếp hỗn hợp phản ứng.

4 Phản ứng exte là phản ứng thuận nghịch.

5 Mùi của một số este trong chương trình phổ thông:

Xây dựng bài tập thực nghiệm vận dụng cao:

Câu 1 Thực hiện thí nghiệm theo các bước như sau:

Bước 1: Thêm 4 ml ancol isoamylic và 4 ml axit axetic kết tinh và khoảng 2 ml

H2SO4 đặc vào ống nghiệm khô Lắc đều.

Bước 2: Đưa ống nghiệm vào nồi nước sôi từ 10-15 phút Sau

đó lấy ra và làm lạnh

Bước 3: Cho hỗn hợp trong ống nghiệm vào một ống nghiệm lớn hơn chứa 10 ml

nước lạnh

Cho các phát biểu sau:

(a) Tại bước 2 xảy ra phản ứng este hóa

(b) Sau bước 3, hỗn hợp chất lỏng tách thành hai lớp

(c) Có thể thay nước lạnh trong cốc 3 bằng dung dịch NaCl bão hòa

(d) Sau bước 3, hỗn hợp chất lỏng thu được có mùi chuối chín

(e) H2SO4 đặc đóng vai trò chất xúc tác và hút nước để chuyển dịch cân bằng

(d) Sai: Vì mùi hoa nhài là mùi của bezyl axetat

(e) Đúng

Chọn đáp án: A.

Kinh nghiệm: Học sinh không nhớ chính xác mùi của mỗi loại este thì sẽ chọn mệnh đề

(c) là sai Kết quả của bài là chọn đáp án B(sai),

Như vậy loại bài tập này củng cố thêm mùi cũng như đặc điểm của phản ứng thuận nghịch tạo este.

Câu 2 Điều chế este CH3COOC2H5 trong phòng thí nghiệm được mô tả theo hình

vẽ sau

Cho các phát biểu sau:

(a) Etyl axetat có nhiệt độ sôi thấp (77°C) nên dễ bị bay hơi khi đun nóng

(b) H2SO4 đặc vừa làm chất xúc tác, vừa có tác dụng hút nước

(c) Etyl axetat qua ống dẫn dưới dạng hơi nên cần làm lạnh bằng nước đá để ngưng tụ

(d) Khi kết thúc thí nghiệm, cần tắt đèn cồn trước khi tháo ống dẫn hơi etyl axetat

(e) Để nâng cao hiệu suất phản ứng có thể thay hỗn hợp trong ống nghiệm bằng rượutrắng, giấm ăn và H2SO4 đặc

c.Đúng : Vì Este dễ bay hơi nên cần làm lạnh

d.Đúng : Vì este có nhiệt độ sôi thấp, nếu tắt đèn sau thì hơi este thoát ra bị cháy

e.Sai vì trong rượu và giấm ăn đều có nước, làm giảm hiệu suất tổng hợp este

Chọn đáp án :D.

Rút ra kinh nghiệm: Khi HS làm bài này thường bị vấp ở mệnh đề khó là :

Mệnh đề d :Chọn Sai : Vì nghĩ khi tắt đèn cồn trước este bị hút ngược trở lại ống nghiệm gây vỡ, nứt ống nghiệm mà quên là nhiệt độ sôi este thấp, khi tắt đèn cồn sau thì hơi este thoát ra sẽ bị cháy Như vậy loại bài tập này giúp HS củng cố đầy đủ được tính chất của các chất cũng như kĩ thuật làm thí nghiệm điều chế este.

Để nguội, quan sát hiện tượng:

+ Có lớp chất rắn nổi lên trên bề mặt của dung dịch

+ Phương trình hoá học:

3RCOOH + C3H5(OH)3  H2SO4to (RCOO)3C3H5 + 3H2O

( RCOOH là các axit béo).

Giải thích: Lớp chất rắn nổi lên trên bề mặt là muối natri của axit béo, thành phần

chính là xà phòng

Chú ý : Một số kiến thức cần nắm vững để xây dựng BTTN-VDC

1 Mỡ lợn hay dầu thực vật là các chất béo nên không tan trong nước, nhẹ và nổi trên

mặt nước.

2 Dầu bôi trơn máy thuộc loại ankan nên không thể thay thế cho mỡ lợn…

3.Bản chất phản ứng xà phòng hóa là phản ứng thủy phân este trong môi trường bazo

vì vậy muốn phản ứng xảy ra phải có nước.

4 Khi thủy phân este trong môi trường axit phản ứng xảy là thuận nghịch, kết thúc

phản ứng, làm lạnh dung dịch sẽ phân thành 2 lớp Còn nếu thủy phân trong môi trường bazơ thì phản ứng một chiều, kết thúc phản ứng dụng dịch thu được là đồng nhất.

Xây dựng bài tập thực nghiệm mức độ vận dụng cao:

Câu 3: Tiến hành thí nghiệm theo các bước sau:

- Bước 1: Cho vào cốc thủy tinh chịu nhiệt khoảng 5 gam mỡ lợn và 10 ml dung

dịch NaOH 40%

- Bước 2: Đun sôi nhẹ hỗn hợp, liên tục khuấy đều bằng đũa thủy tinh khoảng 30 phút

và thỉnh thoảng thêm nước cất để giữ cho thể tích hỗn hợp không đổi Để nguội hỗnhợp

- Bước 3: Rót thêm vào hỗn hợp 15 – 20 ml dung dịch NaCl bão hòa nóng, khuấy nhẹ.

Để yên hỗn hợp

Cho các phát biểu sau:

(1) Sau bước 3 thấy có lớp chất rắn màu trắng chứa muối natri của axit béo nổi lên

(2).Vai trò của dung dịch NaCl bão hòa ở bước 3 là để tách muối natri của axit béo

(1) Đúng : Vì phản ứng xà phòng hóa đã xảy ra

(2) Đúng : Vì dung dịch NaCl bão hòa có khối lượng riêng lớn, xà phòng không tan vànổi ở trên