STT Tên bài Nội dung
1 Bài 4: Dung dịch I. Tính chất của dung dịch
II. Cân bằng hóa học trong dung dịch
2 Bài 5: Phản ứng Oxi hóa - khử và Điện hóa
5.1. Lý thuyết
I. Phản ứng oxi hóa - khử II. Hóa học và dịng điện. 5.2. Luyện tập
2.1.2. Bảng mô tả các mức độ yêu cầu cần đạt của phần dung dịch và điện hóa
Bảng 2.3. Bảng mơ tả các mức độ u cầu cần đạt của phần dung dịch và điện hóa
Nội dung Nhận biết Thông hiểu Vận dụng thấp Vận dụng cao I. Tính
chất của dung dịch
Nêu được nội dung các ĐL Raoult 1, 2; biểu thức tính tốn các đại lượng trong dung dịch. Giải thích được sự biến đổi các tính chất vật lý và các đại lượng trong dung dịch. Giải được các bài tập tính tốn theo ĐL Raoult 1,2; độ điện li; đánh giá môi trường pH của dung dịch. Giải thích một số hiện tượng trong thực tiễn dựa trên sự biến đổi các tính chất của dung dịch.
Nội dung Nhận biết Thông hiểu Vận dụng thấp Vận dụng cao II. Cân bằng hóa học trong dung dịch Mơ tả các cân bằng hóa học trong dung dịch axit, bazơ, chất điện li ít tan. Trình bày được cách xác định pH của dung dịch axit - bazơ và chỉ ra điều kiện kết tủa và hòa tan kết tủa trong dung dịch chất điện li ít tan. Tính tốn giá trị pH của các dung dịch axit, bazơ. Giải các bài tập về CBHH trong dung dịch chất điện li ít tan. - Phát hiện được một số hiện tượng trong thực tiễn và sử dụng kiến thức để giải thích. III. Phản ứng oxi hóa - khử Nêu các khái niệm về phản ứng OXH - K và biểu thức của phương trình Nernst. Thiết lập biểu thức của phương trình Nernst, chỉ ra chiều hướng diễn biến của phản ứng oxi hóa - khử. Tính tốn thế điện cực của một số cặp oxi hóa - khử và viết PTHH xảy ra trong các điều kiện khác nhau. Giải các bài tập liên quan về thế điện cực của các cặp OXH - K và chiều phản ứng. IV. Hóa học và dòng điện
Nêu được cấu tạo, nguyên lý hoạt động, suất điện động của pin điện hóa trong điều kiện tiêu chuẩn.
Trình bày được sơ đồ tổng quát, biểu thức tính suất điện động của các loại pin điện trong mọi điều kiện. Viết được phản ứng hóa học xảy ra tại các điện cực và trong pin điện hóa Giải các bài tập về pin điện hóa
2.1.3. Phương pháp dạy học phần dung dịch và điện hóa
- Lí thuyết về các phản ứng trong dung dịch và điện hóa HV đã được biết đến từ chương trình phổ thơng nhưng chưa được lý giải một cách rõ ràng về sự biến đổi tính chất vật lý của các dung dịch; chưa tính tốn được pH của một số dung dịch có nồng độ rất nhỏ (cỡ 10-8 M); chưa giải thích được sự tạo thành và hịa tan kết tủa trong dung dịch chất điện li ít tan; chưa biết được bản chất tương tác của các cặp oxi hóa - khử trong điện cực; chưa tính được thế điện cực của các điện cực trong các điều kiện khác nhau. Vì vậy nên tổ chức dạy học theo nhóm để HV dễ trao đổi, thảo luận tận dụng những kiến thức đã biết để xây dựng kiến thức mới.
trình, nếu có điều kiện nên cho học viên thực hiện các thí nghiệm đó để bồi dưỡng hứng thú học tập và khắc sâu kiến thức.
- Dùng PP gợi mở, nêu VĐ, hướng dẫn HV suy luận logic, PH kiến thức mới. - Phương pháp thực nghiệm: dùng thí nghiệm nghiên cứu giúp học viên hiểu được sự biến đổi tính chất vật lí; cân bằng trong dung dịch chất điện li ít tan; nguyên tắc hoạt động của các loại pin điện và kết hợp với đàm thoại để ôn luyện về bản chất của các quá trình phản ứng.
- Phương pháp tiên đề: HV phải công nhận giản đồ pha của nước để lý giải sự biến đổi tính chất vật lý của dung dịch; sử dụng một số biểu thức của phần nhiệt động học để thiết lập PT Nernst tính tốn thế điện cực của các điện cực; sau đó kết hợp với các bài tập để HV củng cố kiến thức.
- Khi xây dựng các khái niệm về tính chất của dung dịch, nguyên tắc hoạt động của pin điện có thể kết hợp biểu diễn thí nghiệm và thuyết trình nêu vấn đề, đàm thoại phát hiện. Trên cơ sở những kiến thức đã được nghiên cứu trước GV khái qt hóa, hồn thiện kiến thức về phần dung dịch và điện hóa.
- Sử dụng BT: có tác dụng ôn luyện củng cố kiến thức một cách hiệu quả nhất, giúp học viên rèn luyện được nhiều kĩ năng đồng thời khắc sâu những gì mà các em đã lĩnh hội được.
2.1.4. Một số đặc điểm cần lưu ý khi dạy học phần dung dịch và điện hóa
- Nghiên cứu phần dung dịch và điện hóa cho phép mở rộng khái niệm về các chất: tính chất của dung dịch, cân bằng hóa học trong dung dịch, nguyên tắc hoạt động của các loại pin điện …
- Nội dung kiến thức của phần dung dịch và điện hóa là những dẫn chứng để chứng minh cho sự phụ thuộc tính chất của các chất vào thành phần và cấu tạo phân tử của chúng như: sự phụ thuộc của nhiệt độ, nồng độ, áp suất, bản chất chất tan, dung mơi đến tính chất vật lý, độ điện li, pH của dung dịch, giá trị thế điện cực của các điện cực; chiều xảy ra phản ứng oxi hóa - khử ....
- Phát triển khái niệm phản ứng hóa học khi nghiên cứu lí thuyết phần dung dịch và điện hóa: CBHH của các chất điện li trong dung dịch, quá trình OXH - K trong dung dịch, thế điện cực ...
nhỏ (cỡ 10-8M), tìm hiểu về CBHH trong dung dịch chất điện li ít tan, thiết lập PT Nernst để tính thế OXH - K của các cặp OXH - K trong những điều kiện khác nhau, hoạt động của pin điện…
2.2. Xây dựng bài tập hóa học nhằm phát triển năng lực GQVĐ cho học viên trong dạy học phần dung dịch và điện hóa trong dạy học phần dung dịch và điện hóa
2.2.1. Nguyên tắc xây dựng BTHH nhằm phát triển năng lực GQVĐ cho HV
* Nguyên tắc 1: Đảm bảo tính mục tiêu và phù hợp với nội dung của chương
trình và chuẩn kiến thức, kĩ năng và phát triển năng lực cho HV.
* Nguyên tắc 2: Đảm bảo tính chính xác, khoa học của các nội dung kiến
thức hóa học và các mơn khoa học có liên quan.
* Nguyên tắc 3: Đảm bảo phát huy tính tích cực tìm tịi và vận dụng tối đa
kiến thức đã có của HV để giải quyết tốt các vấn đề đặt ra trong bài tập.
* Nguyên tắc 4: Đảm bảo phát triển năng lực của HV, đặc biệt là năng lực
GQVĐ.
Để đảm bảo nguyên tắc này các BTHH được lựa chọn và xây dựng phải đảm bảo yêu cầu đa dạng của bài tập định hướng năng lực, có chứa đựng mâu thuẫn nhận thức, đòi hỏi sự vận dụng những kiến thức, hiểu biết khác nhau để GQVĐ và gắn với bối cảnh, tình huống thực tiễn.
2.2.2. Quy trình xây dựng bài tập hóa học để phát triển năng lực GQVĐ cho HV
Bƣớc 1: Lựa chọn nội dung học tập có thể xây dựng mâu thuẫn nhận thức
hoặc hiện tượng, tình huống thực tiễn có liên quan.
Bƣớc 2: Xác định tri thức HV đã có và tri thức, kĩ năng cần hình thành trong
nội dung học tập, trong hoạt động hoặc tình huống thực tiễn đã chọn. GV xác định rõ: Kiến thức, kĩ năng mới cần hình thành cho HV; kiến thức, kĩ năng HV đã có.
Bƣớc 3: Xây dựng mâu thuẫn nhận thức cơ bản từ nội dung học tập, đảm bảo
mâu thuẫn này có thể GQVĐ trên cơ sở các tri thức HV đã có.
Bƣớc 4: Thiết kế bài tập và diễn đạt. Lựa chọn các dữ liệu xuất phát hoặc bối
cảnh tình huống (kiến thức đã có, hình ảnh, tranh, nguồn thơng tin…), nêu yêu cầu đặt ra và diễn đạt bằng lời có chứa đựng các vấn đề cần giải quyết.
Bƣớc 5: Xây dựng đáp án, lời giải và kiểm tra tính chính xác, khoa học
Bƣớc 6: Tiến hành cho HV làm thử nghiệm và chỉnh sửa.
Bài tập đã xây dựng cần cho kiểm tra thử, vào chỉnh sửa sao cho hệ thống bài tập đảm bảo tính chính xác khoa học về kiến thức kĩ năng, có giá trị về mặt thực tiễn và phù hợp với đối tượng người học, mục tiêu giáo dục mơn hóa học đại cương ở TSQLQ1. Các bài tập sau khi để thử nghiệm và chỉnh sửa được sắp xếp thành hệ thống đảm bảo tính khoa học và tiện lợi trong sử dụng.
Ví dụ xây dựng bài tập về "Tính chất của dung dịch lỗng các chất tan không điện li, không bay hơi":
- Kiến thức mới cần hình thành: sự tăng nhiệt độ sơi và sự giảm nhiệt độ hóa rắn của dung dịch.
- Kiến thức học viên đã có: chất lỏng sôi khi đạt được nhiệt độ sôi, đông đặc khi đến nhiệt độ hóa rắn.
- Kỹ năng học viên đã có: nước sơi ở 1000C và hóa rắn ở 00C.
- Xây dựng mâu thuẫn nhận thức: Tại sao cùng một lượng chất lỏng mà khi đun thời gian sôi lại khác nhau?
Xây dựng bài tập: (bài tập 1, bài tập 2 và bài tập 3 đều hướng tới cùng mâu thuẫn)
Bài tập 1: Tại sao với cùng lúc một lượng nước được chứa trong các thiết bị
như nhau (ấm đun nước hoặc nồi nấu cùng vật liệu) nhưng thời gian đun sôi ở trên đỉnh núi và dưới chân núi thì lại khác nhau?
Bài tập 2: Nếu đun trong điều kiện như nhau 2 cốc đựng cùng một lượng
chất lỏng: cốc 1 chứa nước nguyên chất và cốc 2 chứa dung dịch nước đường thì ở cốc nào sẽ thấy chất lỏng sôi trước?
Bài tập 3: Khi đặt cốc nước đường và cốc nước nguyên chất (chứa cùng một
lượng chất lỏng) vào trong tủ lạnh thì cốc nước nào sẽ hóa rắn trước?
- Xác định vấn đề cần giải quyết: sự khác nhau về áp suất khí quyển ở chân núi và trên đỉnh núi; sự khác nhau về thành phần của 2 cốc nước.
- Hướng giải quyết vấn đề: một chất lỏng sẽ sơi khi áp suất hơi bão hịa đạt đến giá trị nào? Ý nghĩa của giản đồ pha của nước thường? Với dung dịch chứa chất tan khơng điện li, khơng bay hơi có sự biến đổi về nhiệt độ sơi và nhiệt độ hóa rắn như thế nào?
2.3. Hệ thống BTHH phát triển năng lực GQVĐ cho HV trong dạy học phần dung dịch và điện hóa
2.3.1. Nguyên tắc sắp xếp hệ thống bài tập định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề quyết vấn đề
Việc sắp xếp hệ thống BTHH được thực hiện theo nguyên tắc:
- Sắp xếp theo mức độ nhận thức và đặc điểm bài tập định hướng năng lực. - Sắp xếp theo thứ tự nội dung học tập trong chương trình Hóa học đại cương. Như vậy hệ thống bài tập này được sắp xếp theo các dạng:
- Các bài tập vận dụng (củng cố kiến thức, rèn kỹ năng cơ bản). - Các bài tập GQVĐ (có sự phân tích, tổng hợp, vận dụng kiến thức). - Các bài tập gắn với bối cảnh, tình huống thực tiễn.
Trong mỗi dạng này, các bài tập được xếp theo cấu trúc nội dung kiến thức trong chương, có bài tập tự luận và bài tập trắc nghiệm khách quan.
2.3.2. Hệ thống bài tập vận dụng kiến thức phần dung dịch và điện hóa định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề
Các bài tập vận dụng những kiến thức trong các tình huống khơng thay đổi. Các bài tập này nhằm củng cố kiến thức và rèn luyện kỹ năng cơ bản, chưa đòi hỏi sự sáng tạo người học.
2.3.2.1. Dạng bài tập tự luận
Bài 1. Hịa tan một chất tan khơng điện li, không bay hơi (như đường saccarozơ) vào nước ngun chất được chứa sẵn trong bình kín. Hãy cho biết giá trị áp suất hơi bão hòa của dung dịch đường và áp suất hơi bão hòa của nước ngun chất có khác nhau khơng? Giải thích?
- Phát hiện vấn đề cần giải quyết: Thành phần chất tan và dung mơi trong 2
bình khác nhau. Như vậy mối liên hệ giữa áp suất hơi bão hòa với thành phần chất tan, thành phần dung mơi trong dung dịch là gì?
- Hướng giải quyết vấn đề: Chất tan khơng bay hơi mà chỉ có phân tử nước
bay hơi. Trong bình chứa dung dịch đường, các phân tử đường chiếm thể tích, cản trở các phân tử dung mơi bay hơi. Do đó trong cùng thời gian số phân tử dung môi bay hơi từ dung dịch ít hơn các phân tử dung môi bay hơi từ dung môi (nước) nguyên chất. Tìm mối quan hệ giữa áp suất hơi bão hòa của dung dịch với thành
phần chất tan (hoặc dung mơi) trong dung dịch? Từ đó phát biểu nội dung định luật Raoult 1.
Bài 2. Giải thích các hiện tượng sau đây:
a) Khi luộc rau người ta thường hay thêm vài hạt muối?
b) Trong tủ lạnh của gia đình thấy có hiện tượng: ở nhiệt độ mà nước thường có thể đóng đá nhưng nếu để que kem thì kem bị chảy lỏng, không đông cứng như nước đá?
- Phát hiện vấn đề: Thêm muối khi luộc rau thấy rau xanh hơn, ăn ngon hơn. Thành phần của dung dịch ảnh hưởng đến áp suất hơi bão hịa của dung dịch, do đó nhiệt độ sơi, nhiệt độ hóa rắn cũng biến đổi khác với dung môi nguyên chất.
- Giải quyết vấn đề:
+ Khi thêm muối vào, nhiệt độ của nước luộc rau tăng lên so với nước thường khiến rau luộc chín trong thời gian ngắn nên màu rau xanh hơn, giữ được các vitamin trong rau khơng bị phân hủy.
+ Nước hố rắn ở 0,00990C vì nhiệt độ đó áp suất hơi bão hồ của nước lỏng bằng áp suất hơi bão hoà của nước đá bằng 4,6 mmHg.
+ Ở dung dịch (thành phần của kem) có sự giảm áp suất hơi bão hịa so với dung môi nguyên chất và sự giảm áp suất hơi bão hòa trên pha rắn mạnh hơn pha lỏng. Để hóa rắn que kem thì cần phải hạ thấp nhiệt độ hơn nước thường.
Bài 3. Xác định pH của các dung dịch sau đây: a) Dung dịch HCl 6,3.10-8 (M)
b) Dung dịch KOH 10-8 (M)
- Phát hiện mâu thuẫn: dung dịch axit HCl có pH = 7,2 (>7); dung dịch bazơ KOH
có pH = 6 (<7).
- Hướng giải quyết: nồng độ của các dung dịch quá nhỏ cỡ 10-8 (M). Do đó sự điện li của H2O có ảnh hưởng đến nồng độ của các ion trong dung dịch.
Bài 4. Viết PTHH xảy ra khi trộn lẫn ba dung dịch sau với nhau: 25 ml dung dịch Fe(NO3)2 0,1 M; 25 ml dung dịch Fe(NO3)3 1 M; 50 ml dung dịch AgNO3 0,6 M?
- Mâu thuẫn nhận thức: Phản ứng trên xảy ra với chiều ngược lại Fe3+ + Ag → Fe2+ + Ag+
Điều này không phù hợp với kiến thức dãy điện hóa của kim loại mà học viên đã được học ở chương trình phổ thơng???
- Phát hiện vấn đề: Có các cặp oxi hóa - khử sau: 3 2;
Fe Fe
Ag Ag
. Song nồng độ của các dạng oxi hóa và dạng khử tương ứng không thỏa mãn điều kiện tiêu chuẩn: [Fe3+] = 0,025 (M); [Fe3+] = 0,25 (M); [Ag+] = 0,3 (M). Dãy điện hóa của kim loại được sắp xếp theo chiều tăng dần giá trị thế điện cực chuẩn của kim loại. Do đó khơng thể sử dụng dãy điện hóa để xác định chiều hướng xảy ra phản ứng oxi hóa - khử giữa các cặp oxi hóa - khử ở điều kiện khác tiêu chuẩn.
- Hướng giải quyết: Áp dụng PT Nersnt tính được thế điện cực của các cặp như sau:
[Fe2+] = 0,025 (M); [Fe3+] = 0,25 (M); [Ag+] = 0,3 (M)
) ( 769 , 0 3 , 0 log . 059 , 0 8 , 0 V Ag Ag