NANG KHIEU HOA HOC NHUNG PHAM CHAT VA NANG LUC QUAN TRONG NHAT CUA MOT HOC SINH GIOI HOA HOC

Häc sinh cã kh¶ n¨ng t duy To¸n häc tèt nhng kh«ng cã kh¶ n¨ng quan s¸t, nhËn thøc c¸c hiÖn tîng tù nhiªn: thì không thể có niềm say mê Hóa học dẫn đến học môn Hóa theo cách thức phiÕn d[r]

NĂNG KHIẾU HOÁ HỌC, NHỮNG PHẨM CHẤT VÀ NĂNG LỰC

QUAN TRỌNG NHẤT CỦA MỘT HỌC SINH GIỎI HOÁ HỌC

1 Năng khiếu Hóa học:

Trong thực tế có nhiều học sinh làm các bài thi Hoá học trong kỳ thi vào

Đại học rất hiệu quả, điểm gần nh tuyệt đối không phải chỉ ở một trờng Đại học

mà ở cả ba, bốn trờng Đại học với các đề thi khác nhau Nh vậy cũng có nghĩa

đó là những học sinh giỏi môn Hoá học, nhng cũng chính những học sinh đó trong thành phần đội tuyển thi học sinh giỏi lớp 12 Quốc gia (của thành phố) lại không đợc điểm cao, giải cao Thậm chí nếu vào đội tuyển OLIMPIC Quốc tế thì khi thi cũng không đợc giải cao (chỉ đợc bằng khen) Vấn đề không phải là mức độ, khối lợng kiến thức, mà chính là ở cái mà ta thờng gọi là năng khiếu Hoá học

Vậy năng khiếu Hoá học là gì ? Vấn đề này một đôi lần đã đợc đa ra tham khảo ý kiến nhng cha có một hội nghị nào bàn cụ thể và kết luận thống nhất về nó! Theo chúng tôi, năng khiếu Hoá học bao gồm 2 mặt tích cực chủ yếu là:

* Khả năng t duy Toán học

* Khả năng quan sát, nhận thức và nhận xét các hiện tợng tự nhiên, lĩnh hội

và vận dụng tốt các khái niệm, định luật hoá học.

1.1 Học sinh có khả năng t duy Toán học tốt nhng không có khả năng quan sát, nhận thức các hiện tợng tự nhiên:

thì không thể có niềm say mê Hóa học dẫn đến học môn Hóa theo cách thức phiến diện, công thức và Toán hóa các sự việc, hiện tợng của Hóa học

Ví dụ 1: Hỗn hợp gồm Mg và Fe2O3 nặng 20gam tan hết trong dung dịch

H2SO4 loãng, d thoát ra Vlít H2 (đktc) và nhận đợc dung dịch B Thêm dung dịch NaOH d vào dung dịch B và lọc kết tủa tách ra nung trong không khí đến lợng không đổi cân nặng 28gam Viết phơng trình phản ứng, tínhV và % lợng hỗn

hợp (Cần kiểm tra học sinh phản ứng khử Fe 3+ thành Fe 2+ )

 Sau khi viết phơng trình phản ứng, ta nhận xét: Mg + O Mg O

Lợng oxi đã kết hợp với Mg bằng 28 - 20 = 8( gam) hay 0,05 mol

 V= 1,12 ( dm 3 ) và lợng Mg bằng (8: 16)x 24 = 12 (gam) chiếm 60%

Ví dụ 2: Một hỗn hợp gồm Rợu no đơn chức và andehit no đơn chức có khối

lợng 5,04 gam bị đốt cháy hoàn toàn Sản phẩm cháy chia đôi, một nửa cho đi qua CaO d thấy lợng CaO tăng 7,8 gam, nửa còn lại cho đi qua P2O5 d thấy lợng

P2O5 tăng 2,52 gam Hãy xác định công thức mỗi chất và thành phần hỗn hợp

 Cách giải chung mà các học sinh có đặc điểm này đều làm là đặt ẩn, lập hệ

phơng trình để giải:

C n H 2n+2 O + (

3 2

n )O 2    n CO 2 + (n+1) H 2 O

C m H 2m O + (

3 1 2

m  )O 2    m CO 2 + m H 2 O  Nửa thứ nhất: CaO + CO 2  CaCO 3 và CaO + H 2 O  Ca(OH) 2

 Nửa thứ hai: P 2 O 5 + 3H 2 O  2H 3 PO 4

Ta có hệ 3 phơng trình: (14n + 18) a +(14m + 16) b = 5,04

na + mb = 0,24 và (n + 1)a + mb = 0,28

Vì hệ này có 3 phơng trình, 4 ẩn số nên khi giải cũng mất nhiều thời gian

* Nếu học sinh có khả năng quan sát các phơng trình thì sẽ rút ra nhận xét :

Số mol C n H 2n+2 O bằng 0,28 – 2,52) 0,24 = 0,04 mol

 Suy ra số mol C m H 2m O =

5,04 3, 44

0,04 16





= 0,06 mol

 (14n + 18) 0,04 +(14m + 16) 0,06 = 5,04  2n + 3m = 12

 điều kiện n ∶ 3 và n < 4,5  n =3 và m = 2  C 3 H 7 OH và CH 3 CHO

Ví dụ 3: Một hỗn hợp lỏng gồm Rợu etylic và 2 Hydrocacbon đồng đẳng kế

tiếp nhau Nếu cho 1/2 hỗn hợp bay hơi có thể tích bằng thể tích của 1,32 gam

CO2 (cùng điều kiện) Khi đốt hết 1/2 hỗn hợp cần 6,552 dm3 O2 (đkc) cho sản phẩm cháy qua H2SO4 đặc rồi đến dung dịch Ba(OH)2 d thì ở dung dịch Ba(OH)2 d có 36,9375 gam kết tủa tách ra Tìm công thức Hydrocacbon và tính thành phần % hỗn hợp

hệ phơng trình để giải:

CxHy + (

4 4

x y

)O2    x CO2 + 2

y

C2H5OH + 3O2    2CO2 + 3H2O

Ta có hệ 3 phơng trình: a + b = 0,03

(

4 4

x y

)a + 3b = 0,2925 và ax + 2b = 0,1875 Vì hệ này có 3 phơng trình, 4 ẩn số nên khi giải cũng mất nhiều thời gian

* Nếu học sinh có khả năng quan sát các phơng trình thì sẽ rút ra nhận xét :

2 2

O

Do tỉ số mol chung

2 2

O

3 1 2

n 

Suy ra số mol 2 Hydrocacbon = [0,2925 - (0,1875 x 1,5)] x 2 = 0,0225

n C bằng

0,1725 0,0225=7,667  2 Hydrocacbon kế tiếp là C

7 H 16 và C 8 H 18

Ví dụ 4: (Câu VI – 2,52) Đề thi vào Đại học năm 2002) [5]

Hỗn hợp A gồm một axit no đơn chức và hai axit không no đơn chức chứa một

liên kết đôi, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng Cho A tác dụng hoàn toàn với

150 ml dung dịch NaOH 2 M Để trung hòa hết lợng NaOH d cần thêm vào

100 ml dung dịch HCl 1 M, đợc dung dịch D Cô cạn cẩn thận D đợc 22,89 gam chất rắn khan Mặt khác đốt cháy hoàn toàn A rồi cho toàn bộ sản phẩm cháyhấp thụ hết vào bình đựng lợng d dung dịch NaOH đặc, khối lợng bình tăng thêm 26,72 gam Xác định công thức cấu tạo có thể có của từng axit và tính khối lợng của chúng trong A

 Cách giải chung mà các học sinh có đặc điểm này đều làm là đặt ẩn , lập hệ

phơng trình để giải:

x x x

C m¯H2 ¯m − 1COOH + NaOH C m¯H2 ¯m − 1COONa+ H 2 O

y y y

2 O 2  (n+1)CO 2 + (n+1)H 2 O

x (n+1)x (n+1)x

C m¯H2 ¯m − 1COOH+ 3 ¯m

2 O 2  ( m¯+ 1)CO 2 + m¯H 2 O

y ( m¯+ 1)y m¯y

Phản ứng trung hoà NaOH d:

NaOH + HCl = NaCl + H 2 O

0,1 0,1 0,1

Theo ph¬ng tr×nh:

lîng muèi cña c¸c axit h÷u c¬ b»ng 22,89 - 0,1.58,5 = 17,04 (gam)

(14n+68)x + ¿

¿

↔

(x + y )=0,2

14 (nx + ¯m y )+66(x + y )+2 x=17 ,04

62(nx+ ¯m y)+44(x + y )+18 x=26 , 72

¿ { {

*NÕu häc sinh cã kh¶ n¨ng quan s¸t c¸c ph¬ng tr×nh th× sÏ rót ra nhËn xÐt :

KL mol TB cña 3 muèi b»ng

17,04

(víi m > 3) ta thÊy:

Tõ C n H 2n O 2 +

3 2 2

n 

O 2  n CO 2 + n H 2 O

C H m 2m2O2 + 3m 2 2O

2  m CO 2 + ( m - 1) H 2 O

vµ n + m =

0,46

KL mol TB cña 2 axit kh«ng no =

(63,2 0,2) (46 0,1)

0,1

=80,4

Ví dụ 2: Cho X là hỗn hợp 3 chất gồm kim loại M, oxit và muối sunfat của kim

loại M (M có hoá trị 2 không đổi trong các hợp chất) Chia 29,6 gam X thành 2 phần bằng nhau :

- Phần 1 : đem hoà tan trong dung dịch H2SO4 loãng , d thu đợc dung dịch A

và khí B Lợng khí B này vừa đủ để khử hết 16 gam CuO đun nóng Sau đó cho dung dịch A tác dụng với dung dịch KOH d đến khi kết thúc phản ứng thu đợc kết tủa C Nung C đến lợng không đổi thu đợc 14 gam chất rắn D

- Phần 2 : Cho tác dụng với 200 ml dung dịch CuSO4 1,5M Sau khi phản ứng kết thúc tách bỏ chất rắn, cô cạn phần nớc lọc thì thu đợc 46 gam muối khan

E a) Viết phơng trình phản ứng xảy ra

b) Xác định kim loại M và tính % lợng các chất trong X [5]

 Cách giải chung mà các học sinh có đặc điểm này đều làm là đặt ẩn , lập

hệ phơng trình để giải:

M + H 2 SO 4   MSO 4 + H 2 (0,2 mol)

MO + H 2 SO 4    MSO 4 + H 2 O

MSO 4    MSO 4

MSO 4    MSO 4 46g

Hệ phơng trình: Mx + (M+16)y + (M+96)z = 14.8

(M+16).(x+y+z) = 14 và (M+96)(0,2+ z)+ 160 0,1 = 46

*Nếu học sinh có khả năng quan sát các phơng trình thì sẽ rút ra nhận xét :

M + O MO

14,8 gam MO MO 14 gam

MSO 4 - SO 3 MO

= 14  n MSO4

= 0,05 (mol)

1.2 Học sinh có khả năng quan sát, nhận thức các hiện tợng tự nhiên dẫn

đến niềm say mê Hóa học nhng khả năng t duy Toán học cha tốt:

thì việc nghiên cứu Hóa học gặp rất nhiều khó khăn, nhất là hiện nay việc áp

dụng công nghệ tin học vào Hóa học ngày đợc phát triển Tất yếu những học sinh này cũng không thể đạt kết quả xuất sắc đợc

Ví dụ 1: Đồng (Cu) kết tinh có dạng tinh thể lập phơng tâm diện.

*Tính cạnh lập phơng a(Å) của mạng tinh thể và khoảng cách ngắn nhất giữa hai tâm của hai nguyên tử đồng trong mạng, biết rằng nguyên tử đồng có bán kính bằng 1,28 Å *Tính khối lợng riêng của Cu theo g/cm3 ( Cu= 64) [10]

M

C D

a

 Theo hình vẽ ta thấy: 1 mặt của khối lập phơng tâm diện

 a =

4 1, 28 2



= 3,62 (Å) Khoảng cách ngắn nhất giữa 2 tâm của nguyên tử là AM

1

8 + 6 

1

d =

m

64 4 6,02.10 (3,62 10 ) 



Ví dụ 2: Hãy xác định khoảng cách giữa 2 nguyên tử iot trong 2 đồng phân

hình học của C2H2I2 với giả thiết 2 đồng phân này có cấu tạo phẳng.( Cho độ dài liên kết C – 2,52) I là 2,10 Å và C=C là 1,33 Å ) [10]

 Đồng phân cis- :

H H

C

C

I I

1200

d

C

I

C

I

300

d cis = d C= C + 2 d C – 2,52) I  sin 30 0 = d C= C + d C – 2,52) I

= 1,33 + 2,1 = 3,43 Å

Đồng phân trans- :

H

H

C

C

I

I

1200

d C

I

I

C O

d trans =2  IO

2 1,33 2 1,33 0 2,1 +( ) -2ì2,1ì cos120

 2,5 Å  d trans =5,0 Å

Ví dụ 3: Những hợp chất nào sau đây có cấu dạng: [11]

a) CH3Cl b) H2O2 c) NH2OH d) CH2= CH2

Hãy vẽ ba cấu dạng của mỗi hợp chất đó

 Chỉ có (b) và (c) là có cấu dạng

H

H

H

H

O H

H

O H

N O

N O

Ví dụ 4: Hãy viết công thức đồng phân lập thể của các chất sau đây, nêu rõ loại

đồng phân (hình học, quang học) và ghi rõ danh pháp Z/E hoặc R/S [4] a) CH3CH2CHBr – 2,52) CH = CH – 2,52) CH3

b) CH2Cl2

c) CH3 – 2,52) CH = N – 2,52) OH

d) HOOC – 2,52) CH(OH) – 2,52) CH(OH) – 2,52) COOH



Br

CH2Cl2 c) CH3

C N

d)

H H

OH OH COOH

COOH

Ví dụ 5: Al(OH)3 là một hidroxit lỡng tính có thể tồn tại 2 cân bằng sau:

Al(OH)3  Al3+ + 3OH- T t

(1) = 10-33

Al(OH)3 + OH-  AlO2- + 2H2O T t

(2) = 40 Viết biểu thức biểu thị độ tan toàn phần của Al(OH)3 (S) =[Al 3+] +[AlO2 ] dới dạng một hàm của [H3O+] ở pH bằng bao nhiêu thì S cực tiểu Tính giá trị S cực tiểu [9]

 Xét 2 cân bằng: Al(OH) 3  Al 3+ + 3OH  T t

(1) = [Al 3+].[OH ]3 =10 -33



+ 2H 2 O T t (2) =

2

AlO OH





Từ T t

(1) : [Al 3+ ] =

33

3

10

OH





  =

3 33

3

14 3

10 (10 )

H O



= 10 9 [H3O + ] 3 ;

và từ T t

14

3

10

H O





14

3

10

H O





dS

d H O  

= 3.10 9 [H3O + ] 2 

13

2 3

4.10

H O





 [H3O + ] 4 =

13 9

4.10 3.10



 [H3O + ] = 3,4 10 6  pH = 5,5

S min = 10 9 (3,4 10 6) + 40

13 6

4 10

3, 4 10







Ví dụ 6: Khi trộn lẫn 200 gam nớc ở 150C với 400 gam nớc ở 600C thì quá trình san bằng nhiệt độ có tự xảy ra không? Biết hệ là cô lập và nhiệt dung mol của nớc lỏng bằng 75,3 J.K– 2,52) 1 mol– 2,52) 1 [8]

 * 200 gam nớc nhận một nhiệt lợng là:

Q 1 =

2 T 2

200

dT = 75,3

18

T

* Nhiệt lợng do 400 gam nớc nhờng là:

Q 2 =

2 T 2

400

dT = 75,3

18

T



200

400

* Sự biến thiên entropi khi nớc biến đổi nhiệt độ:

S =

2

1

T

T

dT nC

T



=

2

1

2 1

T ln T

T

T

nC



 S 1 =

75,3ln

S 2 =

75,3ln

 S = S 1 + S 2 = 5,78 J K– 2,52) 1 > 0

2 Những phẩm chất và năng lực quan trọng nhất của một học sinh giỏi hoá học

Vấn đề năng khiếu hoá học và những thành tố chủ yếu của năng khiếu Hoá

học còn cần đợc tiếp tục nghiên cứu thêm Trớc mắt cần xác định những phẩm

chất và năng lực quan trọng nhất của một học sinh giỏi hóa học Theo chúng tôi, đó là:

a Có kiến thức hoá học cơ bản vững vàng, sâu sắc, hệ thống (chính là nắm

vững bản chất hoá học của các hiện tợng hoá học).

b Có năng lực t duy hoá học (biết phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát

hoá cao , có khả năng sử dụng phơng pháp đoán mới : qui nạp, diễn dịch, loại

suy ) Có khả năng quan sát, nhận thức, nhận xét các hiện tợng tự nhiên

c Biết vận dụng linh hoạt, mềm dẻo, sáng tạo những kiến thức cơ bản và

những nhận thức đó vào tình huống mới, không theo đờng mòn.

Theo các tài liệu về Tâm lý học và phơng pháp dạy học Hoá học thì Năng khiếu Hoá học đợc thể hiện qua một số năng lực và phẩm chất sau : [1][2][3][7]

2.1 Năng lực tiếp thu kiến thức :

- Khả năng nhận thức vấn đề nhanh, rõ ràng

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

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

2.2 Năng lực suy luận lôgíc :

- Biết phân tích các sự vật và hiện tợng qua các dấu hiệu đặc trng của chúng

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

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

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

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

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

2.3 Năng lực đặc biệt :

- Biết diễn đạt chính xác điều mình muốn

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

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

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

2.4 Năng lực lao động sáng tạo :

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

đến kết quả mong muốn

2.5 Năng lực kiểm chứng :

- Biết suy xét sự đúng sai từ một loạt sự kiện.

- Biết tạo ra các tơng tự hay tơng phản để khẳng định hoặc bác bỏ một đặc trng nào đó trong sản phẩm do mình làm ra

- Biết chỉ ra một cách chắc chắn các dữ liệu cần phải kiểm nghiệm sau khi thực hiện một số lần kiểm nghiệm

2.6 Năng lực thực hành :

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

- Biết kiên nhẫn và kiên trì trong quá trình làm sáng tỏ một số vấn đề lý thuyết qua thực nghiệm hoặc đi đến một số vấn đề lý thuyết mới dựa vào thực nghiệm

Trong thực tế khi làm thí nghiệm hoá học, có một số học sinh nhỏ giọt hoá chất A vào dung dịch của hoá chất B một lần là có kết quả rõ ràng ngay Ngợc lại có nhiều học sinh làm động tác trên nhiều lần mà kết quả vẫn không rõ ràng

Ta hiểu rằng: Hoá học là bộ môn khoa học thực nghiệm nên học sinh có năng khiếu hoá học không chỉ có các năng lực 1,2,3,4,5 trên mà cần phải có khả năng về thực nghiệm, năng lực tiến hành các thực nghiệm Hoá học

Thực tế trong một số kỳ thi OLYMPIC có những học sinh điểm lý thuyết rất cao nhng điểm thực hành thấp - Kết quả không đạt giải

3 Những kỹ năng cần thiết của giáo viên khi bồi dỡng học sinh giỏi hóa học

6.1 Các nhóm kỹ năng cơ bản:

6.1.1 Nhóm kỹ năng nhận thức:

bao gồm  Đọc và hiểu tài liệu

 Khái quát, tổng hợp và tóm tắt tài liệu

 Xây dựng đề cơng

 Biên soạn giáo án

 Lập kế hoạch bồi dỡng

6.1.2 Nhóm kỹ năng truyền đạt:

bao gồm  Kỹ năng giao tiếp, ngôn ngữ

 Kỹ năng chuyển đổi kiến thức

 Kỹ năng phát triển kiến thức

 Kỹ năng nêu vấn đề và đặt câu hỏi

6.1.3 Nhóm kỹ năng tổ chức và quản lý:

bao gồm  Giám sát, theo dõi

 Tiếp nhận thông tin phản hồi và điều chỉnh

 Động viên, khuyến khích

6.1.4 Nhóm kỹ năng sử dụng các phơng tiện dạy học:

bao gồm  Thí nghiệm, thực hành (thao tác, quan sát, giải thích, kết luận)  Các thiết bị hỗ trợ (tranh vẽ, đèn chiếu, máy vi tính, phơng tiện nghe nhìn)

6.1.5 Nhóm kỹ năng kiểm tra, đánh giá:

bao gồm  Xây dựng ngân hàng câu hỏi kiểm tra

 Xây dựng đề kiểm tra từ các câu hỏi tơng đơng

 Phân loại đề kiểm tra theo đối tợng, theo thời lợng, theo chơng

trình tập huấn

6.2 Một số chi tiết trong kỹ năng:

6.2.1 Câu hỏi:  Câu hỏi bao hàm các kiến thức chủ chốt

 Câu hỏi đợc diễn đạt rõ ràng, ngắn gọn, xúc tích, dễ hiểu  Câu hỏi sử dụng từ ngữ phù hợp, không quá phức tạp

 Câu hỏi có thứ tự logic, hình thức thay đổi và không mang

tính ép buộc

6.2.2 Trình bày:  Nắm vững vấn đề cần trình bày

 Chuẩn bị chu đáo, nếu cần thì tập trình bày trớc

 Nói rõ ràng và đủ âm lợng