Sáng kiến MỞ ĐẦU 1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Chúng ta đang bước vào giai đoạn quyết định của thời kì công nghiệp hoá – hiện đại hoá, cùng với sự phát triển như vũ bão của khoa học - kỹ thuật, sự bùng nổ của công nghệ cao, trong xu thế toàn cầu hóa, việc chuẩn bị và đầu tư vào con người nhằm tạo ra những con người có đủ năng lực trình độ để nắm bắt khoa học kỹ thuật, đủ bản lĩnh để làm chủ vận mệnh đất nước là vấn đề sống còn của quốc gia. “Nâng cao dân trí - Đào tạo nhân lực - Bồi dưỡng nhân tài” luôn là nhiệm vụ trung tâm của giáo dục - đào tạo. Trong đó việc phát hiện và bồi dưỡng những học sinh có năng khiếu về các môn học ở bậc học phổ thông chính là bước khởi đầu quan trọng để góp phần đào tạo các em thành những người đi đầu trong các lĩnh vực của khoa học và đời sống. Vì lẽ đó nên công tác bồi dưỡng học sinh giỏi là nhiệm vụ tất yếu của mỗi nhà trường, mỗi giáo viên. Việc phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa nằm trong nhiệm vụ phát hiện, bồi dưỡng nhân tài chung của giáo dục phổ thông và là nhiệm vụ quan trọng, thường xuyên của mỗi giáo viên dạy Hóa học. Có làm tốt điều đó mới có thể đáp ứng được yêu cầu về chất lượng của các trường chuyên ngày càng được nâng cao hơn, tiếp cận được với chương trình dạy học quốc tế tốt hơn. Và việc sử dụng bài tập Hoá học là một trong các phương pháp dạy học quan trọng nhất để nâng cao chất lượng dạy học bộ môn. Đối với học sinh giải bài tập là một phương pháp học tập tích cực. Chính vì vậy giáo viên cần tự biên soạn tài liệu dùng để dạy chuyên cho học sinh. Với nhiệm vụ bồi dưỡng học sinh trong đội tuyển Olympic Hoá học 10, tôi nhận thấy học sinh còn lúng túng khi giải một số bài tập vô cơ nhất là các bài tập ở nhóm oxi. Trong khi đó, bài tập về nhóm oxi hầu như có trong các đề thi Olympic, đề thi quốc gia. Vì vậy, tôi đã chọn đề tài “Xây dựng hệ thống bài tập nhóm oxi để bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở trường THPT”. 2. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI - 1 - Sáng kiến Xây dựng hệ thống bài tập nhóm oxi để bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở trường THPT. 3. NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI - Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài. - Xây dựng hệ thống bài tập nhóm oxi đối với lớp 10 chuyên. - Vận dụng đề tài vào giảng dạy thực tế để kiểm tra tính hiệu quả của đề tài. 4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Về nội dung: Xây dựng hệ thống bài tập nhóm oxi (chương trình nâng cao lớp 10). - Đối tượng nghiên cứu: Học sinh lớp 10 chuyên hoá năm học 2011-2012 trường THPT Chuyên Lê Quý Đôn. 5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Đọc các tài liệu liên quan, phân tích, tổng hợp để hệ thống hoá kiến thức. - Thực nghiệm sư phạm. - Thống kê toán học. 6. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Nếu vận dụng hiệu quả hệ thống bài tập nhóm oxi để bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học thì khả năng giải quyết bài tập phần này của học sinh sẽ tốt hơn. 7. ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI Chọn lọc và xây dựng được hệ thống bài tập về nhóm oxi dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học. - 2 - Sáng kiến PHẦN NỘI DUNG Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN ĐỀ TÀI - 3 - Sáng kiến 1.1. Cơ sở lí luận Nét đổi mới trong phương pháp dạy học hiện nay, người giáo viên đặt người học vào đúng vị trí chủ thể của hoạt động nhận thức, làm cho học sinh hoạt động trong giờ học, rèn luyện cho học sinh tập giải quyết các vấn đề của khoa học từ dễ đến khó, có như vậy học sinh mới có điều kiện tốt để tiếp thu và vận dụng kiến thức một các chủ động sáng tạo. Trong dạy học hóa học, bài tập hóa học là nguồn quan trọng để học sinh thu nhận kiến thức, củng cố khắc sâu những lí thuyết đã học phát triển tư duy sáng tạo của học sinh, nâng cao năng lực nhận thức. Đa số học sinh chuyên hoá hiện nay gặp rất nhiều khó khăn trong việc phân loại và tìm ra phương pháp giải phù nhất là đối với những bài toán nâng cao vì vậy học sinh cần nắm được bản chất hóa học và giải nhiều bài tập để có thể tự rút kinh nghiệm cho bản thân. Tác dụng của bài tập hoá học - Phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh. - Giúp học sinh hiểu rõ và khắc sâu kiến thức. - Hệ thống hoá các kiến thức, cung cấp thêm kiến thức mới, mở rộng hiểu biết của học sinh về các vấn đề thực tiễn đời sống và sản xuất hoá học. - Rèn luyện được một số kỹ năng:các tính toán đại số, phán đoán, độ nhạy cảm bài toán, - Rèn cho học sinh tính kiên trì, chịu khó, cẩn thận, chính xác khoa học, Điều kiện để học sinh giải bài tập được tốt - Nắm chắc lý thuyết: các định luật, quy tắc, các quá trình hoá học, tính chất lý hoá học của các chất, - Nắm được các dạng bài tập cơ bản. Nhanh chóng xác định bài tập cần giải thuộc dạng bài tập nào. - Nắm được một số phương pháp thích hợp với từng dạng bài tập. Một số phương pháp giải toán hóa học vô cơ ở THPT - Phương pháp bảo toàn: - 4 - Sáng kiến + Bảo toàn điện tích. + Bảo toàn khối lượng. + Bảo toàn nguyên tố. + Bảo toàn electron. - Phương pháp đại số. - Phương pháp trung bình. - Phương pháp ghép ẩn số. - Phương pháp tăng giảm khối lượng. - Phương pháp đường chéo. - Phương pháp biện luận. Ý nghĩa tác dụng của việc sử dụng bài tập hóa học Việc dạy học không thể thiếu bài tập. Sử dụng bài tập để luyện tập là một biện pháp hết sức quan trọng để nâng cao chất lượng dạy học. Bài tập hóa học có ý nghĩa tác dụng to lớn về nhiều mặt :  Ý nghĩa trí dục: + Làm chính xác hóa khái niệm hóa học, củng cố đào sâu và mở rộng kiến thức một cách sinh động, phong phú, hấp dẫn. + Ôn tập hệ thống hóa kiến thức một cách tích cực nhất. + Rèn luyện các kỹ năng hóa học như: cân bằng, tính toán theo phương trình hoá học,…  Ý nghĩa phát triển: Phát triển ở học sinh ở năng lực tư duy logic, biện chứng, khái quát, độc lập, thông minh và sáng tạo.  Ý nghĩa giáo dục: Rèn luyện đức tính kiên nhẫn, trung thực và lòng say mê khoa học hóa học. Bài tập thực nghiệm còn có tác dụng rèn luyện văn hóa lao động. 1.2. Thực tiễn của đề tài Trong những năm gần đây, việc dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi gặp không ít khó khăn. Đa số học sinh chẳng mặn mà gì việc thi vào các đội tuyển bởi một suy nghĩ đơn giản rằng: mình bỏ ra một quỹ thời gian không ít mà thành tích đạt - 5 - Sáng kiến chưa cao. Còn như với quỹ thời gian đó nếu dành cho việc học chính khóa để được học sinh giỏi hay học thi đại học, thì hiệu quả hơn nhiều. Ngoài ra, còn một số nguyên nhân khác như: - Mục tiêu của phụ huynh và học sinh chuyên là đỗ đại học có danh tiếng trong nước hoặc đầu tư vào việc đi du học. - Tâm lý phụ huynh không muốn con em mình bị áp lực trong việc học thi vào đội tuyển. - Đầu tư nhiều thời gian cho một môn chuyên. - Nguồn tài liệu tham khảo để bồi dưỡng học sinh còn thiếu. - Giáo viên chưa có kinh nghiệm bồi dưỡng đội tuyển. Xuất phát từ các cơ sở lí luận và thực tiễn trên, tôi nhận thấy rằng việc xây dựng hệ thống bài tập cho học sinh sẽ gây hứng thú học tập từ đó nâng cao được chất lượng bồi dưỡng cho học sinh. Chương 2 HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ NHÓM OXI 2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NHÓM OXI 2.1.1. Giới thiệu chung về các nguyên tố nhóm oxi • Nhóm Oxi trong bảng tuần hoàn (còn gọi là nhóm Cancogen) gồm các - 6 - Sáng kiến nguyên tố oxi (O), lưu huỳnh (S), selen (Se), telu (Te) và poloni (Po). - Oxi được phát hiện đầu tiên do Karl Wilhem Scheele nhà hoá học người Thuỵ Điển. - Lưu huỳnh là nguyên tố đã được biết từ thời cổ đại. - Selen được Beczenliut (Jons Jakob Benzelius) người Thuỵ Điển tìm ra năm 1817 khi ông nghiên cứu chất thải buồng chì trong quá trình sản xuất H 2 SO 4 . - Telu được phát hiện vào khoảng thập niên 80 thế kỷ thứ 18. - Poloni là nguyên tố phóng xạ được phát hiện vào năm 1898 cùng với nguyên tố radi, do Pierre Curie người Pháp và bà Marie Curie người Ba Lan. • Trạng thái tự nhiên O, S, Se, Te, Po. Oxi Là nguyên phổ biến nhất trong thiên nhiên, trong khí quyển Trái Đất oxi có thành phần theo khối lượng là 23,15%, trong chất sống là 79%, Lưu huỳnh: - Là nguyên tố khá phổ biến trong thiên nhiên chiếm khoảng 0,01% theo khối lượng của vỏ Trái Đất. - Một phần tồn tại ở dạng hợp chất chủ yếu ở dạng sunfua và sunfat: + Các khoáng sunfua như pirit (FeS 2 ); sfalerit (ZnS); galen (PbS); cancozit (Cu 2 S); thần sa (HgS); những khoáng đa kim như cancopirit (FeCuS 2 ). + Các khoáng sunfat như muối Globe (Na 2 SO 4 . 10H 2 O); thạch cao (CaSO 4 . 2H 2 O); muối MgSO 4 .7H 2 O,… - Lưu huỳnh còn có trong thành phần của khí núi lửa, trong suối nước nóng, trong thành phần protein của động vật và thực vật. Selen, telu, poloni - Trữ lượng của selen trong vỏ Trái đất khoảng 3.10 -5 % ; của telu vào khoảng 1.10 -6 % theo khối lượng. Ít khi gặp khoáng chất riêng của senlen và telu, thường gặp ở dạng hợp chất lẫn trong những khoáng có chứa lưu huỳnh. - Poloni là nguyên tố rất hiếm, trong thiên nhiên ở dạng phóng xạ, thường gặp trong các khoáng của urani và thori. • Phương pháp điều chế: - 7 - Sáng kiến Oxi - Trong công nghiệp Oxi được điều chế bằng phương pháp chưng cất phân đoạn không khí lỏng. - Trong phòng thí nghiệm: + Phương pháp điện phân H 2 O: 2H 2 O – 4e → 4H + + O 2 + Phương pháp dùng chất oxi hóa mạnh để oxi hóa ion O 2- : 2MnO 2 + 2H 2 SO 4 (đặc nóng) → 2MnSO 4 + O 2 + 2H 2 O 4CrO 3 + 6H 2 SO 4 (đặc nóng) → 2Cr 2 (SO 4 ) 3 + 3O 2 + 6H 2 O K 2 Cr 2 O 7 + 10H 2 SO 4 (đặc nóng) → 2Cr 2 (SO 4 ) 3 + 3O 2 + 8H 2 O + 4KHSO 4 + Phương pháp nhiệt phân Nhiệt phân các oxit kém hoạt động 2HgO → 2Hg + O 2 2Ag 2 O → 4Ag + O 2 Nhiệt phân các oxit bậc cao 3MnO 2 → Mn 3 O 4 + O 2 2Pb 3 O 4 → 6PbO + O 2 Nhiệt phân muối chứa nhiều oxi kém bền: 2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2 2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 4K 2 Cr 2 O 7 → 4K 2 CrO 4 + 2CrO 3 + 3O 2 + Phân hủy hidropeoxit với các chất xúc tác là MnO 2 , bột Au, Ag, 2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2 Lưu huỳnh - Được khai thác chủ yếu từ lưu huỳnh mỏ theo phương pháp Frasch. - Từ hợp chất: 2H 2 S + O 2 o t → 2S+ 2H 2 O 2H 2 S + SO 2 o t → 3S+ 2H 2 O Selen và telu - Chất bã các cơ sở sản xuất H 2 SO 4 như bụi các ống dẫn, bã phòng chì, tháp rửa. - Kết tủa thu được khi tinh chế Cu bằng phương pháp điện phân. - Nguyên tắc chung là chuyển các nguyên tố đó thành hợp chất ở trạng thái hoá trị 4 sau đó khử bằng khí SO 2 : XO 2 + 2SO 2 → X + 2SO 3 (X là Se, Te) Poloni 1 0 209 210 210 83 83 84 n Bi Bi Po β + − → → + • Tính chất lý học: - 8 - Sáng kiến Tính chất O S tà phương Se lục phương Te lục phương Po Trạng thái tập hợp khí rắn rắn rắn rắn Màu sắc không màu vàng xám trắng bạc - Khối lượng riêng (g/cm 3 ) 1,468 2,06 4,80 6,24 9,3 Nhiệt độ nóng chảy ( 0 C) -219 119,3 227 449,8 250 Nhiệt độ sôi ( 0 C) -183 444,6 684,9 990 963 Nhiệt nóng chảy (kJ/mol-ng tử) 0,2217 1,464 6,694 18,201 - Nhiệt hoá hơi (kJ/mol-ng tử) 3,406 10,544 17,866 46,024 - Thế điện cực chuẩn (V), X + 2e € X 2- - -0,44 -0,92 -1,14 - 2.2.1. Tính chất hoá học nhóm oxi OXI 1. Phản ứng với hiđro 2H 2 + O 2 → 2H 2 O 2. Phản ứng với kim loại kiềm (nhóm IA) - Khi đốt Li trong khí O 2 dư tạo ra Li 2 O: 4Li + O 2 → 2Li 2 O - Với các kim loại Na, K, Rb, Cs tạo ra monoxit M 2 O, peoxit M 2 O 2 , supeoxit MO 2 . Khi nung nóng các kim loại kiềm M trong khí O 2 tạo ra M 2 O 2 và MO 2 : 2M + O 2 → M 2 O 2 M + O 2 → MO 2 M 2 O 2 + 2M → 2M 2 O Phản ứng với kim loại kiềm thổ (IIA) 2Be + O 2 → 2BeO 2Mg + O 2 → 2MgO Phản ứng với B, Al (nhóm IIIA) 4B + 3O 2 → 2B 2 O 3 4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3 Phản ứng với các nguyên tố nhóm VIA - 9 - Sáng kiến 2C + O 2 → 2CO C + O 2 → CO 2 Si + O 2 → SiO 2 - Với Ge, Sn, Pb tạo ra các oxit dạng MO, MO 2 : Ge + O 2 → GeO 2 β -Sn + O 2 → SnO 2 2Pb + O 2 → 2PbO Phản ứng với nitơ, photpho (nhóm VA) N 2 + O 2 2NO 4P + 3O 2(thiếu) → P 4 O 6 4P + 5O 2(dư) → P 4 O 10 Phản ứng với S, Se, Te (nhóm VIA) S + O 2 → SO 2 Te + O 2 → TeO 2 2Se + 3O 2 → SeO 3 Phản ứng với các nguyên tố nhóm VIIA F 2 + O 2 → F 2 O 2 Phản ứng với một số kim loại chuyển tiếp - Với Cu, Ag, Au: chỉ có Cu phản ứng trực tiếp khi đốt trong oxi tạo ra Cu 2 O và CuO: 4Cu + O 2(thiếu) → 2Cu 2 O 2Cu + O 2(dư) t → 2CuO Các oxit Ag 2 O, Au 2 O, Au 2 O 3 đều tạo ra bằng phương pháp gián tiếp. - Với Zn, Cd, Hg: khi nung các kim loại trên trong oxi hoặc không khí đều có phản ứng trực tiếp tạo ra mono-oxit MO: 2M + O 2 t → 2MO - Với Crom: tạo ra các oxit CrO, Cr 2 O 3 , CrO 3 . 4Cr + 3O 2 t → 2Cr 2 O 3 - Với sắt: tạo ra các oxit FeO, Fe 2 O 3 , Fe 2 O 4 . 3Fe (bột) + 2O 2 t → Fe 3 O 4 3. Với các hợp chất 2H 2 S + 3O 2 → 2H 2 O + 2SO 2 4NH 3 + 3O 2 → 6H 2 O + 2N 2 C x H y + (x+y/4)O 2 → (y/2)H 2 O + xCO 2 2CO + O 2 → 2CO 2 2NO + O 2 → 2NO 2 P 4 O 6 + O 2 → P 4 O 10 2SO 2 + O 2 2SO 3 4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O → 4Fe(OH) 3 2Mn(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O → 2Mn(OH) 4 4Cr(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O → 4Cr(OH) 3 4. Oxi hóa các hợp chất hữu cơ LƯU HUỲNH - 10 - [...]... Trong môi trường axit các muối thiosunfat đều bị phân huỷ : Na2S2O3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2S2O3 H2S2O3 → H2SO3 + S Kết quả là : [S2O3 ] 2− + 2H+ → SO2 ↑ + S ↓ + H2O Điều chế muối thiosunfat: Na2SO3 + S → Na2S2O3 2.2 HỆ THỐNG BÀI TẬP NHÓM OXI - 23 - Sáng kiến Lưu ý : khi làm bài tập nên cho học sinh làm quen với những bài tập cơ bản trướcrồi sau đó cho học sinh giải những bài tập nâng cao dần để học sinh không... trướcrồi sau đó cho học sinh giải những bài tập nâng cao dần để học sinh không bị nản ngay từ ban đầu Từ đó học sinh có hứng thứ chinh phục những bài tập khó hơn Sau đây là những bài tập sắp xếp từ dễ tới khó: 2.2.1 Bài tập có hướng dẫn Câu 1: Cần bao nhiêu gam H2SO4.3 SO3 để pha vào 131 gam dd H2SO4 40% để tạo oleum có hàm lượng SO3 là 10%? Hướng dẫn: nH SO 3SO = a(mol ) → m = 338a → nSO (oleum) = 3a 2 mH... 594 g 338a + 131 Câu 2: Lấy 7,88 gam hỗn hợp A gồm 2 kim loại hoạt động (X, Y) có hóa trị không đổi chia thành hai phần bằng nhau - Phần 1 nung trong oxi dư để oxi hóa hoàn toàn thu được 4,74 gam hỗn hợp 2 oxit - Phần 2 hòa tan hoàn toàn trong dung dịch hỗn hợp 2 axit: HCl và H 2SO4 loãng 1/ Tính thể tích khí H2 thu được ở đktc 2/ Tìm giới hạn khối lượng muối thu được Hướng dẫn P1 : m0 = 4,74 − 7,88... chỉ có 80% sắt oxit bị khử thành sắt kim loại Cho hỗn hợp khí C vào một bình kín dung tích không đổi (5 lít) , có mặt chất xúc tác V2O5, nung nóng bình ở 5460C cho tới khi phản ứng oxi hóa SO2 đạt đến trạng thái căn bằng, người ta thấy áp suất trong bình lúc đó là 38,304 atm 1/ Tính các khối lượng A1, A2, và % tạp chất trơ a 2/ Tính hằng số cân bằng của phản ứng oxi hóa SO2 thành SO3 ở 5460C Hướng dẫn... nguồn tạo ra H 2S nhưng không có sự tích tụ H2S trong khí quyển - Nếu H2S để trong không khí ẩm, ở nhiệt độ thường có chất xúc tác chẳng hạn chất xốp (bề mặt vải….) có thể bị oxi hoá thành H2SO4: H2S + 2O2( không khí ẩm )  → H2SO4 Phản ứng đó đã giải thích tại sao quần sáo chóng bị hỏng khi tắm ở các suối nước nóng Tác dụng với chất oxi hoá khác → 2FeCl3 + H2S  2FeCl2 + S ↓ + 2HCl → H2SO4 + H2S  SO2... các nguyên tố nhóm IA tan trong nước và bị thuỷ phân: Na2S+HOH € NaHS+ NaOH - Sunfua các nguyên tố phi kim tương tự các oxit phi kim, bị thuỷ phân tạo thành axit tương ứng nên được gọi là sunfua anhiđrit hoặc thioanhiđrit : SiS2 + 3H2O € H2SiO3 + 2H2S - Cũng như các oxit axít, các sunfua có tính axit cũng phản ứng với nước tạo thành axit : P2S5 + 8H2O € 2H3PO4 + 5H2S ↑ - Cũng như các oxit lưỡng tính,... bị oxi hóa PT : 2SO2 O2  2SO3 + mol bđ 0,4 0,3 mol pư x x/2 x mol cb 0,4 – x 0,3 – x/2 x Tổng số mol khí trong bình ở 5460C (gồm SO2, O2, SO3, CO2, N2): n= 38,304.5 = 2,85 mol 0, 083(273 + 564) x 2 Ta có: 0, 4 − x + 0,3 − + x + 0, 2 + 2,1 = 2,85 ⇒ x = 0,3 2  0,3   ÷ [ SO3 ] =  5  Kc = = 300 2 2 [ SO2 ] [ O2 ]  0, 4 − 0,3   0,3 − 0,3 : 2   ÷  ÷ 5 5     2 Câu 14: Hỗn hợp A gồm 2 oxit... với bazơ hoặc oxit bazơ : 2NaOH + H2SO4  → Na2SO4 + 2 H2O → Al2O3 + H2SO4  Al2( SO4)3 + 3H2O - Cho H2SO4 tác dụng với muối clorua, muối nitrat, cacbonat : H2SO4 + → Na2SO4 + 2HCl 2NaCl  H2SO4 + MgCO3  MgSO4 + CO2 + H2O → - Cho muối sunfat tác dụng với muối tan của kim loại tương ứng để điều chế muối khó tan: Na2SO4 + Pb(NO3)2 → 2NaNO3 + BaSO4 ↓ - Cho muối sunfat tác dụng với H2SO4 để điều chế... 22,4 =1,12 (l) 2 2/ Dung dịch thu được : Cl-, SO42− , ion kim loại dương 3,94+0,1.35,5 . Xây dựng hệ thống bài tập nhóm oxi để bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở trường THPT . 2. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI - 1 - Sáng kiến Xây dựng hệ thống bài tập nhóm oxi để bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học. tổng hợp để hệ thống hoá kiến thức. - Thực nghiệm sư phạm. - Thống kê toán học. 6. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Nếu vận dụng hiệu quả hệ thống bài tập nhóm oxi để bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học thì khả. năng giải quyết bài tập phần này của học sinh sẽ tốt hơn. 7. ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI Chọn lọc và xây dựng được hệ thống bài tập về nhóm oxi dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học. - 2 - Sáng