Khoa Sư phạm

1. CƠ SỞ LÍ THUYẾT

Hoá học là môn khoa học thực nghiệm vì vậy trong dạy học hiện nay, việc sử dụng thí nghiệm ngày càng được sử dụng rộng rãi và có hiệu quả, thể hiện qua hầu hết các vấn đề sau:

1. Các nội dung của việc thực hành thí nghiệm:

*  Hình thành khái niệm, lí thuyết mới (chất xúc tác, sự điện li, chất điện li, sự đông tụ protein,…)

* Nghiên cứu hoặc kiểm chứng tính chất hoá học của chất cụ thể (halogen, oxi - lưu huỳnh, nitơ - photpho, cacbon - silic, ancol, andehit, axit cacboxylic, este,…)

*Ôn tập, củng cố, kiểm tra kiến thức thông qua thí nghiệm hoá học (các dạng bài tập thực nghiệm về phân biệt chất cho trước, điều chế các chất, …)

*  Rèn kĩ năng thực hành hoá học (lấy các chất, cân, đong hoá chất, lắp ráp dụng cụ, hoà tan chất, đun nóng chất, …)

* Thông qua thực hành thực hiện các thí nghiệm kiểm chứng tính chất đã học.

2. Đặc trưng của phương pháp thực hành thí nghiệm là:

* Học sinh suy nghĩ và làm việc nhiều hơn (phát triển năng lực tư duy).

*  Học sinh cùng nhau thảo luận theo định hướng của giáo viên (phát triển năng lực hợp tác, năng lực sử dụng ngôn ngữ,…)

*   Thông qua thí nghiệm, học sinh chủ động tìm tòi, phát hiện giải quyết nhiệm vụ nhận thức và vận dụng linh hoạt, sáng tạo các kiến thức kĩ năng (phát triển năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề..).

* Dựa vào các tình huống thực tế khi làm thí nghiệm, học sinh dần biết cách xử lí tình huống khi gặp sự cố một cách bình tĩnh nhưng cũng quyết đoán và nhanh chóng.

3.Thực hành thí nghiệm rất phù hợp với đặc điểm tâm lí lứa tuổi học sinh. Sử dụng thí nghiệm giúp học sinh có sự hăng say, hứng thú hơn với môn học, các em thích tham gia các hoạt động tìm tòi, khám phá đồng thời giúp học sinh rèn luyện tính cẩn thận cần cù, kiên trì, tiết kiệm,… từ đó giúp học sinh hình thành và phát triển nhân cách.

4. Giáo viên tổ chức sử dụng thực hành thí nghiệm trong quá trình dạy học sẽ từng bước giảm tỉ lệ học sinh yếu kém, nâng cao chất lượng đại trà và đặc biệt là giúp học sinh có thể tham gia các cuộc thi trí tuệ như thi học sinh giỏi.

B. MỘT SỐ VÍ DỤ VỀ ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG TẠI HÀ TĨNH

1. ĐỀ SỐ 1 (đề thi phần thực hành học sinh giỏi Hóa 10/ 2017)

Sử dụng các dụng cụ và các hóa chất phù hợp trong phòng thí nghiệm, em hãy tiến hành làm các thí nghiệm sau:

Thí nghiệm 1: Kim loại Fe tác dụng với axit H₂SO₄ đặc, nóng.

Thí nghiệm 2: Kim loại Fe tác dụng với S.

Đối với mỗi thí nghiệm hãy nêu hiện tượng xảy ra, giải thích hiện tượng. Viết phương trình hóa học của các phản ứng, cho biết vai trò của chất tham gia phản ứng.

          Với phạm vi đề thi  này thì học sinh cần đạt được những yêu cầu sau:

Kỹ năng lựa chọn, chuẩn bị dụng cụ, vật liệu, mẫu vật

- Chọn đúng các dụng cụ để tiến hành làm thí nghiệm gồm ống nghiệm, giá để ống nghiệm, giá sắt, pipet, kẹp gỗ, găng tay bằng cao su, khẩu trang, cốc thủy tinh nhỏ, thìa thủy tinh, bát sứ, đèn cồn.

- Chọn hóa chất gồm đinh sắt, dung dịch H₂SO₄ đặc, dung dịch NaOH, bông, bột sắt, bột lưu huỳnh.

Kỹ năng bố trí thiết bị thí nghiệm

- Thí nghiệm 1: Bố trí được một giá để ống nghiệm, kẹp gỗ, ống nghiệm sạch, pipet, đinh sắt đã làm sạch bề mặt, dung dịch H₂SO₄ đặc, dung dịch NaOH hoặc Ca(OH)₂, bông.

- Thí nghiệm 2: Bố trí được một giá để ống nghiệm, giá sắt, kẹp gỗ, ống nghiệm sạch, thìa thủy tinh, đèn cồn, bát sứ, bột sắt, bột lưu huỳnh .

Thao tác thí nghiệm, sử dụng dụng cụ, hoá chất, mẫu vật

 Học sinh biết sử dụng các dụng cụ như kẹp gỗ, pipet, biết cách pha hóa chất, cách lấy hóa chất.

 Tiến hành các bước, các thao tác để thực hiện được thí nghiệm/thực hành theo yêu cầu của đề thi

- Thí nghiệm 1: Cho vào ống nghiệm một vài chiếc đinh sắt đã làm sạch lớp oxit bề mặt, cặp ống nghiệm thẳng đứng trên giá sắt, tiếp tục nhỏ vào ống nghiệm khoảng 2 ml dung dịch H₂SO₄ đặc, đậy miệng ống nghiệm bằng bông tẩm xút. Đun nóng ống nghiệm. Quan sát hiện tượng xảy ra.

- Thí nghiệm 2: Trộn đều bột sắt và bột lưu huỳnh trong bát sứ ( tỉ lệ khoảng 7:4 về khối lượng), dùng thìa thủy tinh cho hỗn hợp trên vào ống nghiệm khô, khoảng 2cm chiều cao của ống nghiệm và cặp thẳng đứng trên giá sắt. Dùng đèn cồn đốt nóng hỗn hợp đến khi một phần hỗn hợp nóng đỏ thì có thể tắt đèn cồn. Quan sát hỗn hợp chất trong ống nghiệm khi phản ứng xảy ra và khi kết thúc phản ứng.

 Nêu hiện tượng và giải thích hiện tượng

- Thí nghiệm 1: Khi đun nóng có khí không màu mùi xốc thoát ra, đinh sắt tan dần, dung dịch chuyển dần sang màu vàng nâu do H₂SO₄ đặc nóng oxi hóa Fe thành muối Fe³⁺.

- Thí nghiệm 2:  Khi đun hỗn hợp bột sắt và bột lưu huỳnh đã trộn đều một lúc, hỗn hợp đỏ rực ở một điểm và lan dần ra xung quanh do lưu huỳnh đã tác dụng với sắt, phản ứng tỏa nhiệt.

        Khi tắt đèn cồn, ngừng đun thì phản ứng vẫn tiếp tục xảy ra, hỗn hợp nóng đỏ lan hết phần hỗn hợp trong ống nghiệm. Kết thúc thí nghiệm thu được chất rắn màu đen là FeS.

Phương trình hóa học và vai trò của các chất trong các phản ứng

- Thí nghiệm 1:  2Fe + 6H₂SO_{4 đặc}  ->   Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂  + 6H₂O

Vai trò các chất: Fe đóng vai trò là chất khử, H₂SO₄ đặc đóng vai trò là chất oxi hóa.

- Thí nghiệm 2:        Fe + S   ->  FeS

Vai trò các chất: Fe đóng vai trò là chất khử, S đóng vai trò là chất oxi hóa.

2. ĐỀ SỐ 2 (đề thi phần thực hành học sinh giỏi Hóa 12/ 2016): Sử dụng các dụng cụ và các hóa chất phù hợp trong phòng thí nghiệm, em hãy tiến hành làm các thí nghiệm sau:

Thí nghiệm 1:  Kim loại Fe tác dụng với dung dịch axit H₂SO₄ loãng.

Thí nghiệm 2: Kim loại Fe tác dụng với dung dịch CuSO₄.

Thí nghiệm 3: Phản ứng giữa FeSO₄ và KMnO₄ trong môi trường axit.

Đối với mỗi thí nghiệm hãy cho biết hiện tượng xảy ra và giải thích hiện tượng. Viết phương trình hóa học của các phản ứng và cho biết vai trò của từng chất trong phản ứng.

Với phạm vi đề thi  này thì học sinh cần đạt được những yêucầusau:

Kỹ năng lựa chọn, chuẩn bị dụng cụ, vật liệu, mẫu vật:

- Chọn đúng các dụng cụ để tiến hành làm thí nghiệm gồm ống nghiệm, giá để ống nghiệm, giá sắt, pipet, kẹp gỗ, găng tay bằng cao su, khẩu trang, cốc thủy tinh nhỏ, thìa thủy tinh.

- Chọn hóa chất gồm dung dịch H₂SO₄, FeSO₄, CuSO₄, KMnO₄, đinh sắt, nước cất.

Kỹ năng bố trí thiết bị thí nghiệm:

- Thí nghiệm 1: Bố trí được một giá để ống nghiệm, kẹp gỗ, ống nghiệm sạch, pipet, đinh sắt, dung dịch H₂SO₄ loãng (nếu H₂SO₄ đặc thì học sinh cần pha loãng vào cốc để làm thí nghiệm).

- Thí nghiệm 2: Bố trí được một giá để ống nghiệm, kẹp gỗ, ống nghiệm sạch, pipet, đinh sắt, dung dịch CuSO₄ (nếu CuSO₄ rắn thì học sinh cần pha loãng vào cốc để làm thí nghiệm).

- Thí nghiệm 3: Bố trí được một giá để ống nghiệm, kẹp gỗ, ống nghiệm sạch, pipet, dung dịch FeSO₄ ( lấy từ sản phẩm của thí nghiệm 1 hoặc 2), KMnO₄, H₂SO₄ loãng (nếu không có sẵn các dung dịch trên thì học sinh cần pha loãng các dung dịch đó vào cốc để làm thí nghiệm).

Thao tác thí nghiệm, sử dụng dụng cụ, hoá chất, mẫu vật:

Học sinh biết sử dụng các dụng cụ như kẹp gỗ, pipet, biết cách pha hóa chất, cách lấy hóa chất.

Tiến hành các bước, các thao tác để thực hiện được thí nghiệm theo yêu cầu của đề thi:

- Thí nghiệm 1: Rót vào ống nghiệm khoảng 2 ml dung dịch H₂SO₄ loãng rồi cho tiếp vào ống nghiệm một đinh sắt  đã được làm sạch bề mặt. Quan sát hiện tượng xảy ra.

- Thí nghiệm 2: Rót vào ống nghiệm khoảng 2 ml dung dịch CuSO₄ loãng. Cho vào ống nghiệm một đinh sắt đã được làm sạch bề mặt. Để yên ống nghiệm khoảng 10 phút. Quan sát hiện tượng xảy ra.

- Thí nghiệm 3: Lấy đinh sắt ra khỏi ống nghiệm ở thí nghiệm 1 để được dung dịch FeSO₄, thêm vào đó 1 ml dung dịch H₂SO₄ loãng. Nhỏ tiếp vào ống nghiệm từng giọt dung dịch KMnO₄, lắc nhẹ ống nghiệm sau mỗi lần thêm một giọt dung dịch. Quan sát hiện tượng xảy ra.

Chú ý: - Nếu học sinh biết kết hợp thí nghiệm 1 và 3 thì sẽ được đánh giá cao hơn. Tuy nhiên, học sinh vẫn có thể tự chuẩn bị dung dịch FeSO₄ riêng.

  - Nên làm thí nghiệm 1 và 2 trong cốc thủy tinh hoặc buộc dây chỉ vào đinh sắt để dễ dàng lấy đinh sắt ra.

Nêu hiện tượng và giải thích hiện tượng:

- Thí nghiệm 1: Có khí thoát ra ở dạng bọt nhỏ, đinh sắt bị mòn dần.

Nguyên nhân do ion  H⁺ trong dung dịch axit nhận eletron từ Fe để tạo thành H₂, các phân tử H₂ không tan trong nước thoát ra ngoài ở dạng bọt khí.

- Thí nghiệm 2: Đinh sắt sau một thời gian có một lớp Cu bám bên ngoài nên có màu đỏ, dung dịch CuSO₄ nhạt dần màu xanh do  ion Cu²⁺ giảm dần. Nguyên nhân do ion  Cu²⁺ dịch chuyển đến đinh sắt và nhận electron từ Fe tạo thành Cu bám lên bề mặt Fe.

- Thí nghiệm 3: Dung dịch FeSO₄ chuyển dần sang màu vàng do MnO₄^- (trong môi trường axit) đã oxi hóa  Fe²⁺ thành Fe³⁺.

Phương trình hóa học và vai trò của các chất trong các phản ứng:

- Thí nghiệm 1: Fe + H₂SO₄ -> FeSO₄ + H₂

Vai trò các chất: Fe đóng vai trò là chất khử, H₂SO₄ đóng vai trò là chất oxi hóa.

- Thí nghiệm 2: Fe + CuSO₄ -> FeSO₄ + Cu

Vai trò các chất: Fe đóng vai trò là chất khử, CuSO₄ đóng vai trò là chất oxi hóa.

- Thí nghiệm 3:

10FeSO₄ +2KMnO₄ +8H₂SO₄ -> 5Fe₂(SO₄)₃ +K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 8H₂O

Vai trò các chất: FeSO₄ là chất khử, KMnO₄ là chất oxi hóa, H₂SO₄ đóng vai trò là môi trường.

C. KẾT LUẬN

Như vậy, qua việc phân tích một số đề thi Học sinh giỏi ở trên cho chúng ta có cái nhìn rõ hơn về vai trò to lớn của việc giảng dạy thực hành thí nghiệm trong  giai đoạn hiện nay. Qua  thực hành thí nghiệm hóa học, những kiến thức lý thuyết về hóa  học trở thành hiện thực, học sinh nắm vững trình tự tiến hành một thí nghiệm hóa học, rèn luyện được các thao tác kĩ thuật cơ bản…giúp các em hứng thú hơn trong học tập từ đó nâng cao chất lượng dạy học Hóa học.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Cao Cự Giác, Lê Văn Năm, Lê Danh Bình, Lê Thị Bích Hiền. Thí nghiệm thực hành phương pháp dạy học hóa học. NXB Đại Học Vinh,2015.

[2]. Sách giáo khoa Hóa học lớp 10, NXB Giáo Dục.

[3]. Sách giáo viên Hóa học lớp 10, NXB Giáo Dục

[4]. Đề thi học sinh giỏi các năm của Sở Giáo Dục Đào Tạo Hà Tĩnh.