Khoa Sư phạm

a. Đặt vấn đề

Thực tế giảng dạy nhiều năm ở bậc trung học phổ thông, tôi nhận thấy học sinh gặp khá nhiều khó khăn khi học một số kiến thức ở những chương đầu của hóa học lớp 10. Một phần có lẽ vì mới bước vào một cấp học mới, phần khác là kiến thức của các chương về cấu tạo nguyên tử, bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học là mảng kiến thức trừu tượng, học sinh khó hình dung. Vì vậy, việc phân tích những lỗi sai các em thường gặp phải và sửa chữa những sai lầm đó là việc rất quan trọng, giúp học sinh nắm vững kiến thức của những chương đầu của lớp 10, tạo nền tảng tốt cho việc học tập môn Hóa học từ đó nâng cao chất lượng dạy học bộ môn Hóa học ở trường phổ thông.

b. Nội dung

1. Dạng bài tập viết cấu hình electron nguyên tử, ion

a. Viết cấu hình electron của nguyên tử

Đối với dạng bài tập này học sinh thường quên cách viết cấu hình electron của electron của các nguyên tử nguyên tố nhóm B. Cách viết đúng là:

       Bước 1: Điền electron theo thứ tự mức năng lượng:

               1s2s2p3s3p4s3d4p…

       Bước 2: Sắp xếp lại cấu hình electron theo thứ tự lớp:

               1s2s2p3s3p3d4s4p...

       Ví dụ 1: Viết cấu hình electron nguyên tử Fe (Z = 26):

              Cấu hình electron sai: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶

    Cấu hình electron đúng: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²

      Chú ý: ₂₄Cr: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹

               ₂₉Cu: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹

b. Viết cấu hình electron của ion từ cấu hình electron của nguyên tử tạo ion đó

Sai : Bớt electron lần lượt từ mức năng lượng cao xuống năng lượng thấp.

Đúng: Bớt electron lần lượt từ phân lớp ngoài cùng vào các phân lớp bên trong.

            Ví dụ 2:  + Viết cấu hình electron của ion Fe²⁺:

Sai: Bớt 2 electron ở phân lớp 3d⁶: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁴4s²

Đúng: Bớt 2 electron ở phân lớp 4s²: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶

             + Cấu hình electron của ion Fe³⁺:

            Sai: Bớt 2 electron ở phân lớp 3d⁶: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²

             Đúng: Bớt 2 electron ở phân lớp 4s², 1 eletron ở phân lớp 3d⁶

                          → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵

Ví dụ 3: Một ion M³⁺ có tổng số hạt proton, neutron, electron là 79, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 19. Cấu hình electron của nguyên tử M là:

1. [Ar]3d⁵4s¹ B. [Ar]3d⁶4s²                C. [Ar]4s²3d⁶                D. [Ar]3d⁸

     Lỗi sai học sinh thường gặp:

1. Nhầm lẫn số electron của ion M³⁺ bằng số electron của nguyên tử M, dẫn đến lập hệ phương trình:

2. Viết thứ tự năng lượng sau đó không viết lại cấu hình electron theo thứ tự lớp → cấu hình electron : [Ar]4s²3d⁶ → Chọn C ( sai)

3. Vi phạm việc sắp xếp electron theo thứ tự năng lượng: 3d có mức năng lượng thấp hơn 4s → điền electron vào 3d trước → Cấu hình electron: [Ar]3d⁸ → Chọn D(sai)

            Hướng dẫn giải:

     Ion M³⁺ có: Tổng số hạt p, n, e là 79 → p+ n + (e− 3) = 79

     Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 19 → p + (e − 3) – n =19

→ Cấu hình electron của M là [Ar]3d⁶4s²

        → Đáp án B.

2. Dạng bài tập về hóa trị của nguyên tố

            Học sinh thường bị nhầm lẫn trong việc lập công thức hóa trị cao nhất của nguyên tố với oxygen, hydrogen; Không biết mối liên hệ: hóa trị cao nhất của nguyên tố trong oxit + hóa trị của nguyên tố đó trong trường hợp chất khí với hydrogen  = 8.

    Nguyên tố M thuộc nhóm xA thì:

1. Công thức hợp chất khí với H là: MH_8-x ( x = 4 → 7)
2. Công thức oxit cao nhất là: M₂O_x ( x = 1 → 7)

Ví dụ 1: Nguyên tử của nguyên tố X có cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns²np⁴. Trong hợp chất khí của nguyên tố X với hydrogen, X chiếm 94,12% khối lượng. Phần trăm khối lượng của nguyên tố X trong oxide cao nhât là:

1. 50% B. 25%                          C. 60%                          D. 40%

     Lỗi sai học sinh thường gặp:

     → Đáp án D.

Ví dụ 2: Công thức phân tử của hợp chất khí tạo bởi nguyên tố R và hydrogen là RH₃. Trong oxide mà R có hóa trị cao nhất thì oxygen chiếm 74,07% về khối lượng. Nguyên tố R là:

1. S                         B. As                             C. N                              D. P

     Lỗi sai học sinh thường gặp:

3. Dạng bài tập tìm nguyên tố ở nhóm, chu kì kế tiếp

 Học sinh cần nắm vững lý thuyết:

+ Sự chênh lệch số proton trong nguyên tử của X,

+  X và Y là hai nguyên tố thuộc cùng một chu kì, hai nhóm A liên tiếp

 * Trường hợp 1: X, Y thuộc cùng một chu kì nhỏ 1, 2, 3: P_y – P_x =1

* Trường hợp 2: X, Y thuộc cùng một chu kì lớn 4, 5, 6, 7: P_y – P_x =11

+ Hai nguyên tố cùng nhóm A, thuộc hai chu kì kế tiếp

  * Trường hợp 1: X thuộc cùng một chu kì nhỏ 1, 2: P_y – P_x =8

 * Trường hợp 2: X, Y thuộc cùng một chu kì lớn 3, 4: P_y – P_x =18

Nhầm lẫn: Học sinh thường bỏ quên trường hợp thứ hai ở cả 2 dạng bài tập trên

Ví dụ 1: Hai nguyên tố X và Y cùng thuộc một chu kì trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, X thuộc nhóm IIA, Y thuộc nhóm IIIA, (Z_x + Z_y = 51). Phát biểu nào sau đây đúng

1. Kim loại X không khử được Cu²⁺ trong dung dịch.
2. Hợp chất oxide của X có dạng X_2­­O₇.
3. Trong nguyên tử nguyên tố X có 25 proton.
4. Ở nhiệt độ thường X không khử được H₂O.

     Lỗi sai học sinh thường gặp:

1. Nếu chỉ xét trường hợp 1 thì X là Mn, Y là Fe → Hợp chất với oxygen của X có dạng X₂O₇ → Chọn B
2. Nếu chỉ xét trường hợp 1 thì P_x = 25 → Chọn C
3. Nếu chỉ xét trường hợp 1 thì : X là Mn (là kim loại hoạt động trung bình)

     → X không khử được nước  → Chọn D

     Hướng dẫn giải

     TH1: Nếu X, Y thuộc chu kì 2, 3

→ Ca không khử được ion Cu²⁺ trong dung dịch.

     → Đáp án A

c. Kết luận

     Từ một số ví dụ đã nêu trên tôi nhận thấy sự nhầm lẫn, sai sót của học sinh chủ yếu do không nắm vững lí thuyết chương Nguyên tử và Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Việc chỉ ra những sai lầm đó giúp các em khắc sâu hơn lí thuyết  đã học từ đó vận dụng lí thuyết một cách linh hoạt để giải đúng, giải nhanh bài tập hóa học chương I, chương II hóa học lớp 10.

            TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Sách giáo khoa hóa học lớp 10.Bộ sách Cánh diều. NXB ĐH sư phạm.

[2]. Sách giáo khoa hóa học lớp 10. Bộ sách Kết nối tri thức và cuộc sống

[3]. Sách giáo khoa hóa học lớp 10. Bộ sách Chân trời sáng tạo.

[4]. Sách nâng cao hóa học 10, Nxb Giáo dục.

[5]. Đề thi THPT Quốc Gia.