a) So sánh độ tan của BaSO4 trong nước nguyên chất và trong dung dịch H2SO4 0,1 M. b) Kết luận gì về sự ảnh hưởng của ion chung tới độ tan?
Hướng trả lời câu hỏi
Gọi S1 là độ tan của BaSO4 trong nước nguyên chất ta có: 1 - 2 4 2 SO Ba S 2 1 - 2 4 2 BaSO Ba .SO S T 4 S T 10 10 10 5(M) BaSO 1 4
Gọi S2 là độ tan của BaSO4 trong dung dịch H2SO4 0,1 M ta có:
2 2 S Ba ; S 2 S2 0,1 4 O 10 2 2 2 4 2 BaSO Ba .SO S (S 0,1) 10 T 4 S2 << 0,1 nên S2 + 0,1 ~ 0,1 2 2 S Ba = 10-9 (M)
Như thế S2 << S1 do dung dịch có chứa ion chung với ion của muối khó tan.
Bài 57. Dấu hiệu cho thấy một người có nguy cơ mắc bệnh gout là nồng độ axit uric (HUr) và urat (Ur-) trong máu của người đó quá cao. Bệnh viêm khớp xuất hiện do sự kết tủa của natri urat trong các khớp nối.
Cho các cân bằng:
HUr + H2O Ur- + H3O+ , pK = 5,4 ở 37°C Ur- + Na+ NaUr (r).
Ở 37°C, 1,0 lít nước hịa tan được tối đa 8,0 mmol NaUr.
(a) Hãy tính tích số tan của natri urat. Bỏ qua sự thủy phân của ion urat. Trong máu (có pH = 7,4 và ở 37°C) nồng độ Na+ là 130 mmol/L.
(b) Hãy tính nồng độ urat tối đa trong máu để khơng có kết tủa natri urat xuất hiện. Giá trị tích số tan phụ thuộc vào nhiệt độ. Biết thêm rằng bệnh gout thường xuất hiện đầu tiên ở các đốt ngón chân và ngón tay.
(c) Hãy tính giá trị pH tại đó sỏi (chứa axit uric khơng tan) được hình thành từ nước tiểu của bệnh nhân. Giả thiết nồng độ tổng cộng của axit uric và urat là 2,0 mmol/L.
Hướng dẫn giải a) TNaUr = (8.10-3)2 = 6,4.10-5 b) 4,9.10 (M) 130.10 6,4.10 ] [Na T ] [Ur -4 3 -5 NaUr - c) Có: [HUr] + [Ur-] = 2.10-3 Hình vẽ 2.4. Bệnh gout
Axit uric không tan khi: [HUr] = 5.10-4 [Ur-] = 2.10-3 - [HUr] = 1,5.10-3 5,88 10 . 5 10 . 5 , 1 log 4 , 5 ] HUr [ ] Ur [ log pK pH 4 3 a
Vậy: pH < 5,88 thì bắt đầu có axit uric kết tủa.
Có thể xây dựng các bài tập mở rộng kiến thức, không giới hạn phạm vi nội dung kiến thức trong sách giáo trình để học viên tiếp tục nghiên cứu thêm như sau:
Dung dịch là một hỗn hợp đồng nhất. Trong hỗn hợp đó, chất tan là một chất hịa tan được trong một chất khác, gọi là dung môi. Chúng ta thường xem xét trường hợp dung dịch lỏng với chất tan và dung mơi là nước. Thực tế, có những hỗn hợp các chất được sử dụng trong lĩnh vực quân sự với nhiều mục đích quan trọng khác nhau như: lựu đạn cháy, lựa đạn hơi cay, túi khí, hỗn hợp thuốc nổ, ...
Bài 58. Lựu đạn khói thường được
dùng để làm tín hiệu giữa các nhóm người trên mặt đất (trong rừng rậm, núi cao...), giữa mặt đất với máy bay (ra tín hiệu hạ cánh, phát tín hiệu cấp cứu...) hoặc cũng có thể dùng để "tung hỏa mù" che mất tầm nhìn của đối phương để qn ta dễ dàng thốt khỏi vịng vây. Có hai loại lựu đạn khói: một loại khói màu
(để ra tín hiệu) và một loại khói mù (để hạn chế tầm nhìn). Lựu đạn khói màu
chứa từ 250-350 gram hợp chất khói có màu sắc (thường là hợp chất Kali Clorat, đường Lactose và chất nhuộm). Còn khói mù sử dụng hợp chất khói HC (HexaChloroEthane/Kẽm) hoặc TA (axit Terephthalic). Khói HC rất có hại khi ta hít phải vì nó chứa chất axit Clohiđric, ngoài ra loại lựu đạn này cịn có thể tạo nhiệt nhiều đến nỗi có thể làm bỏng hoặc cháy da.
Câu hỏi nghiên cứu:
a) Viết CTPT các chất trong thành phần hóa học của lựu đạn khói. b) Cho biết PTHH xảy ra trong lựu đạn khói?
c) Phân loại các loại khói thu được?
Bài 59. Túi khí: Xe bọc thép 'nhảy dù' từ máy
bay vận tải quân sự. Quân đội Nga đã tập thả xe bọc thép BMD-2 từ máy bay vận tải trong khuôn khổ cuộc tập trận chống khủng bố SREM ở Nikinci, Serbia thuộc Nga vận tải đa nhiệm Ilyushin Il-76 trong cuộc tập trận ngày
9/11/2014. Xe bọc thép BMD-2 có chiều dài 7,85 m và nặng 11,5 tấn, được thiết giáp bằng hợp kim nhôm. Mỗi chiếc BMD-2 sở hữu một tháp pháo, một bệ phóng tên lửa chống tăng và hai súng máy. Chúng có khả năng di chuyển 80 km/h trên đường bằng, 40 km/h trên đường đất và 10 km/h khi lội nước. Phạm vi hoạt động của xe đạt 450 km. Mỗi chiếc xe bọc thép được đỡ bởi 9 chiếc dù và túi khí dưới
thân, giúp giảm lực va chạm khi nó tiếp đất. Vậy túi khí là gì? Tại sao túi khí lại có tác dụng "kì diệu" như vậy? Để làm rõ điều này chúng ta hãy các câu hỏi nghiên
cứu sau:
a) Thành phần hóa học của túi khí?
b) Viết PTHH xảy ra khi túi khí hoạt động?
Bài 60. Tàu ngầm và bình lặn
Tàu ngầm, cịn gọi là tiềm thủy đĩnh,
là một loại tàu đặc biệt hoạt động dưới nước. Tàu ngầm được sử dụng nhiều cho mục đích quân sự hoặc vận chuyển hàng hải và nghiên cứu khoa học ở đại dương. Natri peoxit (Na2O2), kali supeoxit (KO2) là những chất oxi hóa mạnh,
chúng thường được sử dụng trong bình lặn hoặc tàu ngầm để duy trì khơng khí cho con người khi lặn dưới nước hoặc hoạt động trong tàu ngầm. Hãy viết PTHH giải thích lý do trên?
Bài 61. Cho sơ đồ cấu tạo của pin kẽm - cacbon là loại pin thông dụng được sử dụng trên thị trường dưới các thương hiệu như pin con ó, pin con thỏ.... và sơ đồ cấu tạo của pin Li-lon được sử dụng trong nhiều trong các thiết bị cao cấp như điện thoại di động, PDA, máy ảnh đắt tiền và máy tính xách tay.
Hình vẽ 2.7. Tàu ngầm quân sự loại Ohio đang phóng tên lửa Trident ICBM đang phóng tên lửa Trident ICBM
Câu hỏi nghiên cứu:
a) Hãy mô tả và viết sơ đồ pin? b) Nêu nguyên tắc hoạt động của mỗi pin?
c) Viết PTHH xảy ra ở các điện cực và trong pin?
2.4. Một số biện pháp sử dụng hệ thống bài tập hóa học trong dạy học phần dung dịch và điện hóa nhằm phát triển năng lực GQVĐ cho học viên dung dịch và điện hóa nhằm phát triển năng lực GQVĐ cho học viên
2.4.1. Phương hướng chung về việc sử dụng BTHH để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học viên quyết vấn đề cho học viên
Bản thân BTHH đã là PPDH hóa học tích cực song tính tích cực của phương pháp này được nâng cao hơn khi được sử dụng như là nguồn kiến thức để học viên tìm tịi chứ khơng phải để tái hiện kiến thức. Với tính đa dạng của mình, BTHH là phương tiện để tích cực hóa hoạt động của học viên trong các bài dạy hóa học, nhưng hiệu quả của nó cịn phụ thuộc vào việc sử dụng của GV trong quá trình dạy học hóa học.
Phát hiện và giải quyết các vấn đề nảy sinh trong cuộc sống, thực tiễn là một năng lực cần thiết. GV có thể sử dụng bài tập nêu vấn đề để tạo tình huống có vấn đề rồi giúp học viên tự lực giải quyết các vấn đề đặt ra. Bằng cách đó học viên vừa nắm được tri thức mới, vừa nắm được phương pháp nhận thức tri thức đó, phát triển được tư duy sáng tạo, học viên cịn có khả năng phát triển vấn đề và vận dụng kiến thức vào tình huống mới.
Sử dụng các bài tập GQVĐ địi hỏi ở học viên sự phân tích, tổng hợp, đánh giá, vận dụng kiến thức vào những tình huống thay đổi, GQVĐ. Dạng bài tập này đòi hỏi sự sáng tạo của học viên và phát triển mạnh mẽ năng lực PH và GQVĐ cho học viên.
Sử dụng các bài tập gắn với bối cảnh, tình huống thực tiễn địi hỏi sự phân tích, tổng hợp, đánh giá vận dụng kiến thức vào những bối cảnh và tình huống thực tiễn. Những bài tập này là những bài tập mở, tạo cơ hội cho nhiều cách tiếp cận, nhiều con đường giải quyết khác nhau, góp phần hình thành cho học viên các năng
lực như: Năng lực xử lý thông tin, năng lực GQVĐ, năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn... Với các dạng bài tập này câu trả lời khơng chỉ có 1 đáp án duy nhất, có thể chia thành các mức: Mức đầy đủ, mức chưa đầy đủ, mức không đạt.
Trong học tập hoá học, một trong những hoạt động chủ yếu để phát triển tư duy cho học viên là hoạt động giải bài tập. Vì vậy, GV cần phải tạo điều kiện để thông qua hoạt động này các năng lực tư duy được phát triển, học viên sẽ có những phẩm chất tư duy mới, thể hiện ở:
- Năng lực phát hiện vấn đề mới. - Tìm ra hướng mới.
- Tạo ra kết quả học tập mới.
Để có được những kết quả trên, người GV cần ý thức được mục đích của hoạt động giải BTHH, khơng phải chỉ là tìm ra đáp số đúng mà cịn là phương tiện khá hiệu quả để rèn luyện tư duy hoá học cho học viên. BTHH phong phú và đa dạng, để giải được BTHH cần phải vận dụng nhiều kiến thức cơ bản, sử dụng các thao tác tư duy so sánh, phân tích, tổng hợp, khái qt hố, trừu tượng hố, ... Qua đó học viên thường xuyên được rèn luyện ý thức tự giác trong học tập, nâng cao khả năng hiểu biết của bản thân.
Thông qua hoạt động giải bài tập sẽ giúp cho tƣ duy đƣợc rèn luyện và phát triển thƣờng xuyên, đúng hƣớng, thấy đƣợc giá trị lao động, nâng khả năng hiểu biết thế giới của học viên lên một tầm cao mới, góp phần cho q trình hình thành nhân cách tồn diện của học viên.
2.4.2. Sử dụng BTHH tạo tình huống có vấn đề trong bài dạy nghiên cứu tài liệu mới liệu mới
Bài tập thực tiễn được sử dụng trong bài dạy nghiên cứu tài liệu mới thường là những bài tập được sử dụng để các tình huống có vấn đề. Yêu cầu HV vận dụng các kiến thức đã có để GQVĐ. Với những kiến thức đã có, người học thường chưa giải được hoặc mới chỉ giải được một phần của bài tập.
Ví dụ, trong bài nghiên cứu về dung dịch, GV có thể sử dụng các bài tập sau để tạo tình huống có vấn đề:
Bài 62. Có tạo kết tủa Mg(OH)2 hay khơng khi tiến hành các thí nghiệm sau đây: (1) Trộn 10ml dung dịch Mg(NO3)2 2.10-4 M với 10ml dung dịch NaOH 2.10-4 M.
(2) Trộn 10ml dung dịch Mg(NO3)22.10-3 M với 10 ml dung dịch NH3 4.10-3M. Biết rằng: TMg(OH)2 1011; 5
NH 1,58.10
K 3
- Kiến thức mới cần hình thành: Điều kiện kết tủa và hịa tan kết tủa của chất điện
li ít tan trong dung dịch.
- Kiến thức học viên đã có: các chất kết tủa là những chất không tan trong nước
như AgCl; BaSO4; Mg(OH)2 ....
- Kỹ năng học viên đã có: phản ứng trao đổi ion của một số cặp ion đối kháng. - Mâu thuẫn nhận thức:
(1) Không tạo thành kết tủa trắng của Mg(OH)2 hay khơng xảy ra phản ứng hóa học: Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2 ↓trắng
(2) Có tạo kết tủa màu trắng.
Có thể lý giải là do dung dịch NaOH có tính kiềm mạnh hơn dung dịch NH3 nên đã hòa tan kết tủa của Mg(OH)2???
- Phát hiện vấn đề cần giải quyết: Nồng độ các ion trong TN (1) đều nhỏ cỡ 10-4 (M)
- Hướng giải quyết vấn đề: Độ tan của một chất là gì? Khái niệm tích số tan của
chất điện li ít tan? Rút ra kết luận cần thiết về điều kiện hình thành kết tủa và hịa tan kết tủa của một chất điện li ít tan?
a) 10 (M) 150 100 ). 10 . 5 , 1 ( C 3 3 Mg2 M) ( 10 150 50 ). 10 . 3 ( C 5 5 OH Mg(OH)2 13 2 5 3 2 bd bd 2 T 10 ) (10 10 OH
Mg nên không tạo thành kết tủaMg(OH)2 b) Tương tự: Có kết tủa màu trắng xuất hiện.
Bài tập này được nêu ra cho HV nghiên cứu nội dung cân bằng hóa học trong dung dịch chất điện li ít tan. Qua bài tập này GV đưa ra tình huống có vấn đề để HV phải vận dụng những kiến thức đã có về độ tan của một chất để GQVĐ là những mâu thuẫn nhận thức, từ đó dưới sự chỉ dẫn của GV mà HV lĩnh hội được kiến thức mới (điều kiện kết tủa và hòa tan kết tủa của chất điện li ít tan) một cách tích cực chủ động. Khi dạy bài về điện hóa, GV có thể sử dụng BT sau để tạo tình huống có vấn đề:
platin dùng làm điện cực nhúng vào dung dịch trung tính? Biết 0 0 H H 2 2
- Kiến thức mới cần hình thành: Thiết lập phương trình Nernst về thế điện cực. - Mâu thuẫn nhận thức: Thế điện cực chuẩn của điện cực hiđro 0 0
H H 2 2 (V)
khi điện cực nhúng trong dung dịch có [H+] = 1(M). Vậy phải tính thế điện cực trong các điều kiện khác như thế nào?
- Kiến thức học viên đã có cần sử dụng: Cặp oxi hóa - khử là 2H+/H2 - Học viên phát hiện vấn đề: Từ bán phản ứng: 2H+ + 2e H2 Nồng độ của ion H+ có ảnh hưởng đến thế điện cực hiđro như thế nào?
- Hướng giải quyết vấn đề: Bằng kiến thức nhiệt động học, phân tích khả năng diễn biến của bán phản ứng oxi hóa - khử? Đánh giá cường độ mạnh - yếu của cặp oxi hóa - khử thơng qua đại lượng nào? Từ đó thiết lập PT Nersnt để tính thế điện cực của các cặp oxi hóa - khử ở các điều kiện khác tiêu chuẩn.
PT Nersnt đối với điện cực hiđro:
2 2 H 2 0 H 2H P ] [H log 2 0,059
Trong mơi trường trung tính (pH = 7): 0,413 (V) 1 ) (10 log 2 0,059 0 2 -7 H 2H 2
Bài tập này được cho HV làm khi học phần thế OXH - K nghiên cứu dưới quan điểm lý thuyết nhiệt động học, cặp OXH - K đã học trong chương trình phổ thơng. Qua đó, GV đưa ra tình huống có vấn đề để HV phải vận dụng những kiến thức đã có để GQVĐ, từ sự chỉ dẫn của GV mà HV lĩnh hội được kiến thức mới một cách tích cực chủ động và hăng hái vì đã tự mình khám phá được kiến thức mới.
2.4.3. Sử dụng BTHH để củng cố, phát triển, mở rộng kiến thức và rèn kỹ năng
Các bài tập này địi hỏi sự phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa kiến thức và mở rộng kiến thức, rèn năng lực GQVĐ mang tính phức hợp giúp HV phát triển và mở rộng kiến thức, rèn kỹ năng và phát triển năng lực GQVĐ.
Bài 64. (Định luật Raoult 2) Hoà tan 5 gam một chất tan vào 200 gam nước được
dung dịch không dẫn điện đông đặc ở -1,550C. Xác định KLPT của chất tan đó. Biết 1,8
2O
H
đ
K .
Bài 65. (Độ pH) Dung dịch axit fomic 0,007 (M) có pH = 3. Kết luận nào sau đây không đúng?
A. Độ điện li của dung dịch axit fomic trên là 14,29%
B. Khi pha lỗng dung dịch thì độ điện li của axit fomic tăng. C. Độ điện li của axit fomic sẽ giảm khi thêm dung dịch HCl
D. Khi pha loãng 10 lần dung dịch trên thu được dung dịch có pH = 4 Bài 66. (CBHH trong dung dịch chất điện li ít tan)
a) Trộn 20ml dung dịch Pb(NO3)2 0,01 (M) với 20ml dung dịch KI 0,01M có kết tủa khơng? Vì sao? Biết 9
PbI 8,7.10
T 2
b) Nếu cho vào dung dịch hỗn hợp trên một khối lượng dung dịch KI cho tới khi