Đề tài Lựa chọn, xây dựng hệ thống câu hỏi và bài tập về phản ứng oxi hóa- Khử (phần về cơ-ban khoa học tự nhiên) nhằm phát huy năng lực nhận thức và tư duy cho học sinh ở trường trung học phổ thông

hệ thống câu hỏi và bài tập phản ứng oxi hóa - khử, nhằm phát huy năng lực nhận thức và tư duy cho hs ở trường trung học phổ thông MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài. a-. Trong công cuộc công nghiệp hóa – hiện đại hóa, còng nh­ trong sự nghiệp đổi mới toàn diện của đất nước, đổi mới nền giáo dục là một trong những nhiệm vụ trọng tâm của sự phát triển. Mục tiêu của giáo dục nhằm đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài và nâng cao dân trí. Trong công cuộc đổi mới này đòi hỏi nhà trường phải tạo ra những con người tự chủ, năng động và sáng tạo đáp ứng nhu cầu của xã hội. Vì vậy báo cáo chính trị đại hội Đảng IX [18] đã khẳng định: “Phỏt triển giáo dục và đào tạo là một trong những động lực quan trọng thúc đẩy sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa, là điều kiện để phát huy nguồn lực con người. Yếu tố cơ bản để phát triển xã hội tăng trưởng kinh tế nhanh và bền vững. Tiếp tục nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện, đổi mới nội dung, phương pháp dạy và học, hệ thống trường líp và hệ thống quản lý giáo dục, thực hiện chuẩn hóa, hiện đại hóa, xã hội húa”. b- Các công trình nghiên cứu về thực trạng giáo dục gần đây cho thấy chất lượng nắm vững kiến thức của hs không cao đặc biệt việc phát huy tính tích cực, chủ động của hs, năng lực nhận thức, năng lực giải quyết vấn đề và khả năng tự học không được chú ý rèn luyện đúng mức. Trong quá trình giảng dạy ở trường phổ thông nhiệm vụ phát triển năng lực nhận thức và tư duy cho hs là nhiệm vụ rất quan trọng, đòi hỏi tiến hành đồng bộ ở tất cả cỏc mụn, trong đó Hóa học là môn khoa học thực nghiệm đề cập đến rất nhiều vấn đề khoa học, sẽ góp phần rèn luyện tư duy cho hs ở nhiều góc độ. Trong dạy học hóa học, có thể nâng cao chất lượng dạy học phát huy năng lực nhận thức và tư duy của hs bằng nhiều biện pháp, phương pháp khác nhau. Trong đó sử dụng và hướng dẫn giải bài tập hóa học là mét pp dạy học hữu hiệu có tác dụng tích cực đến việc giáo dục, rèn luyện và phát huy năng lực nhận thức còng nh­ tư duy của hs. Trong xu hướng hiện nay của của lý luận dạy học là đặc biệt chú trọng đến hoạt động và vai trò của hs trong quá trình dạy học, đũi hỏi hs phải làm việc tích cực, tự lực (hs lĩnh hội và điều khiển tự lĩnh hội kiến thức). Do đó đòi hỏi giáo viên cần nghiên cứu bài tập hóa học, trên cơ sở hoạt động tư duy của hs, từ đó đề ra pp sử dụng bài tập hóa học trong giảng dạy cũng như bài tập nêu ra vấn đề nhận thức, hướng dẫn hs tự mình giải quyết vấn đề, thông qua đó mà phát huy năng lực nhận thức và bồi dưỡng tư duy hóa học cho học sinh. c- Trong quá trình giảng dạy ở trường phổ thông chúng tôi nhận thấy phần oxh - k có nội dung kiến thức hết sức phong phú và đa dạng xuyên suốt từ líp 8 cho đến hết líp 12, không những phục vụ cho thi tốt nghiệp mà có nhiều trong thi vào đại học, cao đẳng và trung học chuyên nghiệp. Để nắm vững kiến thức pư oxh - k đòi hỏi mất rất nhiều thời gian trong khi đó số tiết học để trang bị kiến thức về oxh - k trên dưới 10 tiết học (từ líp 8- líp12). Vấn đề bài tập hóa học có nhiều tác giả trong, ngoài nước, nhiều tài liệu đề cập. Nhưng điều quan trọng là việc lùa chọn, sử dụng có hiệu quả chúng trong giảng dạy, song với “hệ thống câu hỏi và bài tập pư oxh - k (phần vô cơ, ban KHTN), nhằm phát huy năng lực nhận thức và tư duy cho học sinh ở trường trung học phổ thụng” vẫn còn nhiều vấn đề cần nghiên cứu. Đồng thời bên cạnh đó nhiều hiện tượng hóa học đòi hỏi sự vận dụng sáng tạo kiến thức để giải quyết vấn đề nên có nhiều khả năng để phát huy năng lực nhận thức và tư duy (nhất là tư duy hóa học) cho hs. Nhằm phần nào giải quyết các vấn đề nêu trên chúng tôi mạnh dạn chọn nghiên cứu đề tài : “LỰA CHỌN, XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP VỀ PHẢN ỨNG OXI HểA- KHỬ (PHẦN Vễ CƠ-BAN KHTN) NHẰM PHÁT HUY NĂNG LỰC NHẬN THỨC VÀ TƯ DUY CHO HỌC SINH Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THễNG”. Mục đích nghiên cứu. Chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài này nhằm đạt được mục đích: Lùa chọn, xây dựng hệ thống câu hỏi và bài tập về pư oxh - k nhằm phát huy năng lực nhận thức và tư duy cho hs ở trường THPT góp phần thực hiện định hướng đổi mới phương pháp giảng dạy. Khách thể nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu. Khách thể nghiên cứu. Vấn đề phát triển tư duy của hs trong quá trình dạy học hóa học. (Quá trình dạy học hóa học thông qua hệ thống câu hỏi và bài tập oxh - k phần vô cơ ban KHTN). Đối tượng nghiên cứu. Xây dựng hệ thống câu hỏi lý thuyết và bài tập về phản ứng oxi hóa- khử nhằm phát huy năng lực nhận thức và tư duy cho học sinh THPT. Nhiệm vụ của đề tài. a- Nghiên cứu cơ sở lý luận của đề tài về các vấn đề: - Hoạt động nhận thức của hs và vai trò điều khiển của giáo viên trong dạy học. - Phát huy năng nhận thức và tư duy của hs trong giảng dạy chương trình hóa học phổ thông. - Bản chất của bài tập nhận thức. b- Nghiên cứu xây dựng, lùa chọn hệ thống hóa phân loại các dạng bài tập pư oxh - k (ban KHTN) trên cơ sở kiến thức oxh - k (trong chương trình hóa học phổ thông và xác định kiến thức cần, cũng như có thể mở rộng). - Nghiên cứu phương pháp, cách thức, phân tích hiện tượng hóa học dùa theo nội dung của bài. - Nghiên cứu hệ thống bài tập hóa học theo lý thuyết về các quá trình nhận thức giúp hs lĩnh hội kiến thức một cách chắc chắn, rèn luyện và phát huy năng lực nhận thức và tư duy cho hs (biên soạn hệ thống bài tập dùng bồi dưỡng học sinh khá, giỏi, nâng cao chất lượng dạy học hóa học). c- Nghiên cứu và bước đầu sử dụng hệ thống bài tập này trong giảng dạy học các bài liên quan oxh - k. d- Tiến hành TNSP đánh giá nội dung hệ thống câu hỏi, bài tập hóa học và hiệu quả của việc sử dụng chúng trong giảng dạy với từng đối tượng hs ở trường phổ thông. Giả thuyết khoa học. Việc phát huy năng lực nhận thức và tư duy của hs sẽ đạt hiệu quả nếu như giáo viên biết cỏch lựa chọn một cách tối ưu và xây dựng được một hệ thống về oxh - k, bài tập nhận thức hóa học chọn lọc đa dạng, có chất lượng khai thác được các khía cạnh của kiến thức cơ bản, ở các mức độ nhận thức khác nhau đồng thời kết hợp với pp sử dụng hệ thống bài tập này một cách hợp lý, hiệu quả trong cỏc khõu của quá trình dạy học để phát huy năng lực nhận thức và tư duy của hs. Từ việc lùa chọn hướng dẫn cách giải, vận dụng kiến thức đến việc điều khiển quá trình nhận thức, phương pháp tư duy thông qua các bài liên quan oxi húa - khử. Phương pháp nghiên cứu. Trong quá trình nghiên cứu đề tài chúng tôi đã kết hợp nhiều pp nghiên cứu như: Nghiên cứu lý luận: - Chúng tôi tiến hành phân tích lý thuyết, nghiên cứu lý luận các vấn đề có liên quan về việc xây dựng hệ thống câu hỏi lý thuyết, bài tập định lượng, định tính pư oxh - k dựa trên quan điểm lý luận về nhận thức. - Phân tích lý thuyết, tham khảo các tài liệu có những nội dung liên quan đến cơ sở lí luận nghiên cứu, nhằm đề ra giả thuyết khoa học và nội dung của luận văn. Trên cơ sở đó chúng tôi đã trình bày một số câu hỏi và bài tập đã sưu tầm và tự nghiên cứu để nhằm đạt mục đích mà đề tài đã đề ra. b- Nghiên cứu thực tiễn: Chúng tôi tiến hành quan sát sư phạm, thăm dò, điều tra tìm hiểu thực tiễn giảng dạy phần oxh - k nhằm phát hiện ra vấn đề nghiên cứu. Tiến hành trao đổi kinh nghiệm với các đồng nghiệp có nhiều kinh nghiệm, các thầy cô ở tổ bộ môn phương pháp giảng dạy của khoa Hóa học trường đại học Sư phạm Hà Nội. c- Thực nghiệm sư phạm và sử lý kết quả thực nghiệm. Chúng tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm chứng minh cho các vấn đề khoa học đặt ra là đúng đắn và có tính khả thi khi áp dụng vào giảng dạy bộ môn. Điểm mới của đề tài . - Mở rộng quan điểm hệ thống hóa cơ sở lý luận về quá trình nhận thức trong việc phát huy năng lực nhận thức và tư duy cho hs khi giải bài tập hóa học. - Đã phân tích sự hình thành và phát triển khái niệm phản ứng oxi hóa- khử trong chương trình hóa học phổ thông. Từ đó xác định nội dung kiến thức về pư oxh - k có thể mở rộng, nâng cao trên cơ sở lí thuyết về cấu tạo nguyên tử, lí thuyết về pư hóa học nói chung và pư oxh - k nói riêng. - Đó lùa chọn, xây dựng được hệ thống câu hỏi lí thuyết và bài tập về pư oxh - k ở các mức độ nhận thức khác nhau theo các dạng khác nhau: hệ thống câu hỏi lí thuyết (hình thành cỏc khỏi niệm…, cặp oxi hóa- khử) hệ thống bài tập (cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa- khử, hoàn thành phương trình phản ứng, bài toán áp dụng) phân tích các dạng bài tập có tác dụng phát huy năng lực nhận thức và tư duy cho hs. * Bước đầu nghiên cứu sử dụng hệ thống bài tập này trong việc soạn giáo án bài giảng nghiên cứu tài tiệu mới và TNSP đánh giá hiệu quả của việc sử dụng chóng. Nội dung của luận văn có thể giúp cho bản thân giáo viên, còng nh­ đồng nghiệp cú thờm một số tư liệu trong việc giảng dạy bộ môn. NỘI DUNG Chương I CƠ SỞ Lí LUẬN CỦA ĐỀ TÀI. I. Hoạt động nhận thức của hs trong quá trình dạy học. Khái niệm nhận thức. Nhận thức là một trong ba mặt cơ bản của đời sống tâm lý của con người (Nhận thức, tình cảm, ý chí). Nó là tiền đề của hai mặt kia và đồng thời có quan hệ chặt chẽ với chúng và với các hiện tượng tâm lý khác.[17, 20] Hoạt động nhận thức bao gồm nhiều quá trình khác nhau. Có thể chia hoạt động nhận thức thành hai giai đọan lớn : - Nhận thức cảm tính: (Cảm giác và tri giác) - Nhận thức lý tính: (Tư duy và tưởng tượng) Hai giai đoạn này có quan hệ chặt chẽ và tác động lẫn nhau đúng như V.I.Lờ Nin đã tổng kết quy luật đó: “từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng và từ tư duy trừu tượng đến thực tiễn đó là con đường biện chứng của nhận thức chân lý, nhận thức hiện thực khách quan ”. Nhận thức cảm tính (cảm giác và tri giác). Là một quá trình tâm lý, nó là sự phản ánh những thuộc tính bên ngoài của sự vật và hiện tượng thông qua sù tri giác của các giác quan. Cảm giác là hình thức khởi đầu trong sự phát triển của hoạt động nhận thức, nó chỉ phản ánh từng thuộc tính riêng lẻ của sự vật và hiện tượng. Tri giác phản ánh sự vật và hiện tượng một cách trọn vẹn và theo cấu trúc nhất định. Cảm giác và tri giác đóng vai trò quan trọng trong quá trình nhận thức. Nếu nh­ cảm giác là hình thức nhận thức đầu tiên của con người thì tri giác là một điều kiện quan trọng trong sự định hướng hành vi và hoạt động của con người trong môi trường xung quanh. Nhận thức lý tính (tư duy và tưởng tượng). * Tưởng tượng là một quá trình tâm lý phản ánh những điều chưa từng có trong kinh nghiệm của cá nhân bằng cách xây dựng những hình ảnh mới trên cơ sở những biểu tượng đó cú. * Tư duy là một quá trình tâm lý phản ánh những thuộc tính bản chất, những mối liên hệ bên trong có tính quy luật của sự vật hiện tượng trong hiện thực khách quan mà trước đó ta chưa biết. Nét nổi bật của tư duy là tính "có vấn đề" tức là trong hoàn cảnh có vấn đề tư duy này được nảy sinh. Tư duy là mức độ lý tính nhưng có quan hệ chặt chẽ với nhận thức cảm tính. Nã có khả năng phản ánh những thuộc tính bản chất của sự vật hiện tượng. Tư duy là khâu cơ bản của quá trình nhận thức, nắm bắt được quá trình này, người giáo viên sẽ hướng dẫn tư duy khoa học cho hs trong suốt quá trình dạy và học mụn hoỏ học ở trường phổ thông và cần chú trọng những điểm sau: - Cần phải coi trọng phát triển tư duy cho hs và không thể tách rời việc trau dồi ngôn ngữ, nhất là ngôn ngữ hóa học. - Việc phát triển tư duy không thể thay thế được việc rèn luyện cảm giác, tri giác, năng lực quan sát và trí nhớ cho hs. - Muốn thúc đẩy hs tư duy thì giáo viên phải biết đưa hs vào tình huống có vấn đề. Sự phát triển của năng lực nhận thức. Năng lực nhận thức và biểu hiện của nó. Năng lực nhận thức được biểu hiện ở nhiều mặt cụ thể : - Mặt nhận thức nh­: nhanh biết, nhanh hiểu, nhanh nhớ, biết suy xét và tìm ra các quy luật trong các hiện tượng một cách nhanh chóng. - Về khả năng tưởng tượng: óc tưởng tượng phong phú, hình dung ra được những hình ảnh và nội dung theo đúng người khác mô tả. - Qua hành động: sù nhanh trí, tháo vát, linh hoạt, sáng tạo. - Qua phẩm chất: óc tò mò, lòng say mê, hứng thó làm việc…cũn “trớ thụng minh”: là tổng hợp các năng lực trí tuệ của con người (quan sát, ghi nhớ, tưởng tượng, tư duy) mà đặc trưng cơ bản nhất là tư duy độc lập và tư duy sáng tạo nhằm ứng phó với tình huống mới”. Sù phát triển năng lực nhận thức cho học sinh. Khi nghiên cứu về quá trình nhận thức và sự phát triển năng lực nhận thức ta có một số nhận xét khái quát: a- Việc phát triển năng lực nhận thức thực chất là hình thành và phát triển năng lực suy nghĩ linh hoạt, sáng tạo mà bước đầu là giải các “bài toán” nhận thức, vận dụng vào bài toán “thực tiễn” trong thực hành một cách chủ động và độc lập ở các mức độ khác nhau. b- Hình thành và phát triển năng lực nhận thức được thực hiện một cách thường xuyên, liên tục, thống nhất và có hệ thống - điều này đặc biệt quan trọng với hs. c- Hình thành và phát huy năng lực nhận thức được thực hiện từ việc rèn luyện năng lực quan sát, phát triển trí nhớ và tưởng tượng, trau dồi ngôn ngữ, nắm vững kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo, pp nhận thức và phẩm chất của nhân cách. Những yếu tố này ảnh hưởng đến sự phát triển năng lực nhận thức. d- Để phát triển năng lực nhận thức cho hs cần đảm bảo các yếu tố: * Vốn di truyền về tư chất tối thiểu cho hs (cấu tạo não bộ, số lượng và số lượng của nơron thần kinh) * Vốn kiến thức tích lũy phải đầy đủ, hệ thống. * Phương pháp dạy và phương pháp học phải thật sự khoa học. * Có chú ý tới đặc điểm lứa tuổi và sự đảm bảo về vật chất và tinh thần Trong quá trình tổ chức học tập ta cần chú ý đến các hướng cơ bản sau: - Sử dụng các phương pháp dạy học mang tính chất nghiên cứu, kích thích được hoạt động nhận thức, rèn luyện tư duy độc lập, sáng tạo. - Người giáo viên phải dạy cho hs biết cách lập kế hoạch làm việc, phân tích các yêu cầu của nhiệm vụ học tập, đề ra pp giải quyết vấn đề một cách hợp lý, sáng tạo. - Cần chú ý tổ chức các hoạt động tập thể trong dạy học. Trong các hoạt động này, mỗi hs thể hiện cách nhìn nhận, giải quyết vấn đề của mình và nhận xét, đánh giá được cách giải quyết của bạn. Như vậy, năng lực nhận thức liên quan trực tiếp với tư duy. Năng lực nhận thức, năng lực trí tuệ được phát triển khi tư duy được phát triển. II. Tư duy và tư duy hóa học. Lý luận dạy học hiện đại đặc biệt chú ý đến sự phát triển tư duy cho hs thông qua sự điều khiển tối ưu quá trình dạy học, cũn cỏc thao tác tư duy cơ bản là công cụ của sự nhận thức. Hs chỉ thực sự lĩnh hội được tri thức khi họ thực sự tư duy. Vậy tư duy là gì? Khái niệm tư duy. Theo M.N.Sacđacop: “Tư duy là sự nhận thức khái quát gián tiếp các sự vật và hiện tượng trong những dấu hiệu, những thuộc tính chung và bản chất của chúng. Tư duy cũng là sự nhận thức sáng tạo những sự vật hiện tượng mới, riêng lẻ của hiện thực trên cơ sở những kiến thức khái quát hóa đã thu nhận được”. Những đặc điểm của tư duy. Tư duy có những đặc điểm sau: * Tư duy phản ánh khái quát: Tư duy phản ánh hiện tượng khách quan, những nguyên tắc hay nguyên lý chung, những khái niệm hay sự vật tiêu biểu.. * Tư duy phản ánh gián tiếp: Tư duy giúp ta hiểu biết những gì không tác động trực tiếp, không cảm giác và quan sát được, mang lại những nhận thức thông qua các dấu hiệu gián tiếp. Tư duy cho ta những hiểu biết đặc điểm bên trong, những đặc điểm bản chất mà các giác quan không phản ánh được. Vớ dô giác quan con người không nhận thấy sự tồn tại của các ion trong dd, các (e) trong nguyên tử, nhưng nhờ những dấu hiệu phản ứng - biểu hiện gián tiếp mà con người biết được nó. Tư duy không tách rời quá trình nhận thức cảm tính: quỏ trình tư duy bắt đầu từ nhận thức cảm tính, liên hệ chắt chẽ với nó và quá trình đó nhất thiết phải sử dụng những tư liệu của nhận thức cảm tính. Những phẩm chất của tư duy. Những công trình nghiên cứu về tâm lý học và giáo dục đã khẳng định rằng: Sự phát triển tư duy nói chung được đặc trưng bởi sự tích luỹ các thao tác tư duy thành thạo vững chắc của con người. Những phẩm chất tư duy cơ bản là: [17] * Tính định hướng: thể hiện ở ý thức nhanh chóng và chính xác đối tượng cần lĩnh hội, mục đích phải đạt và những con đường tối ưu để đạt mục đích đó. * Bề rộng: thể hiện ở chỗ có khả năng vận dụng kiến thức vào việc nghiên cứu các đối tượng khác. * Độ sâu: thể hiện ở khả năng nắm vững ngày càng sâu sắc bản chất của sự vật, hiện tượng. * Tính linh hoạt: thể hiện ở sự nhạy bén trong việc vận dụng những tri trức và cách thức hành động vào các tình huống khác nhau một cách sáng tạo. * Tính mềm dẻo: thể hiện ở hoạt động tư duy được tiến hành theo các hướng xuôi và ngược chiều (Bài: Từ cụ thể đến trừu tượng và từ trừu tượng đến cụ thể). * Tính độc lập: thể hiện ở chỗ tự mình phát hiện được vấn đề, đề xuất cách giải quyết và tự giải quyết vấn đề. *Tính khái quát: thể hiện ở chỗ khi giải quyết mỗi loại nhiệm vụ sẽ đưa ra mô hình khái quát. Từ mô hình khái quát này có thể vận dụng để giải quyết các nhiệm vụ cùng loại. Để đạt được những phẩm chất tư duy trên, trong quá trình giảng dạy, chúng ta cần chú ý rèn cho hs bằng cách nào? Các thao tác tư duy và pp hình thành phán đoán mới. Các thao tác tư duy. (rèn luyện các thao tác tư duy trong giảng dạy hóa học ở trường phổ thông) Sự phát triển tư duy được đặc trưng bởi việc sử dụng thành thạo các thao tác tư duy trong quá trình nhận thức. Trong quá trình học tập hóa học hs cần sử dụng các thao tác tư duy sau: Phân tích. Phõn tích là hoạt động tư duy phân chia một vật, một hiện tượng ra các yếu tố, các bộ phận nhằm mục đích nghiên cứu chúng đầy đủ, sâu sắc, trọn vẹn hơn theo một hướng nhất định. Quá trình hoạt động phân tích cũng đi từ phiến diện tới toàn diện nghĩa là từ phân tích thử, phân tích cục bé , từng phần và cuối cùng là sự phân tích có hệ thống. Vớ dô : Nghiên cứu về nước được phân chia trong từng cấp học nh­ sau : Cấp 1 : Hs mới nghiên cứu chu trình của nước trong tự nhiên và các ứng dụng, trạng thái của nước. Cấp 2 : Hs đã hiểu nước được phân tích thành H2 và O2. 2H2O → 2H2 + O2 Cấp 3 : Nghiờn cứu nước bị phân ly thành ion : H2O H+ + OH- Tổng hợp. "Là hoạt động nhận thức phản ánh của tư duy biểu hiện trong việc xác lập tính chất thống nhất của các phẩm chất và thuộc tính của các yếu tố trong một sự vật nguyên vẹn có thể có được trong việc xác định phương hướng thống nhất và xác định các mối liên hệ, các mối quan hệ giữa các yếu tố của sự vật nguyên vẹn đó, trong việc liên kết và liên hệ giữa chúng và chính vì vậy là đã thu được một sự vật và hiện tượng nguyên vẹn mới". Phân tích và tổng hợp là những yếu tố cơ bản của hoạt động tư duy, thường được dùng khi hình thành phán đoán mới (quy nạp, suy diễn, suy lý tương tự) và ngay trong cả các tư duy khác như: trừu tượng hóa, khái quát hóa. Hs cấp THPT có thể tư duy tổng hợp bằng vốn tri thức, khái niệm cũ. Phân tích và tổng hợp không phải là hai phạm trù riêng rẽ của tư duy. Đây là hai quá trình có liên hệ biện chứng. Phân tích để tổng hợp có cơ sở và tổng hợp để phân tích đạt được chiều sâu bản chất hiện tượng sự vật. Sự phát triển của phân tích và tổng hợp là đảm bảo hình thành của toàn bộ tư duy và các hình thức tư duy của học sinh. So sánh. "Là xác định sự giống nhau và khác nhau giữa các sự vật hiện tượng của hiện thực".[8] Trong hoạt động tư duy hs thì so sánh giữ vai trò tích cực quan trọng. Hay nói cỏch khỏc thao tác so sánh phải kèm theo sự phân tích và tổng hợp. Trong giảng dạy hóa học thường dùng hai cách so sánh: so sánh tuần tự và so sánh đối chiếu. * So sánh tuần tự : Là sự so sánh trong đó nghiên cứu xong từng đối tượng rồi so sánh chúng với nhau. Loại này thường áp dụng trong những trường hợp, đối tượng giống nhau. Chẳng hạn nghiên cứu xong kim loại nhôm rồi nghiên cứu kim loại sắt rồi so sánh với nhau. * So sánh đối chiếu: Nghiên cứu hai đối tượng cùng một lúc hoặc khi nghiên cứu đối tượng thứ hai người ta phân tích từng bộ phận rồi đối chiếu với từng bộ phân của đối tượng thứ nhất. Trong giảng dạy nói chung và dạy học hóa học nói riêng cần dạy cho hs cách so sánh. Chẳng hạn, trong hóa học cần dạy cho hs so sánh các chất, các nguyên tố và pư hóa học theo cùng một dàn ý nh­ khi nghiên cứu chúng, tìm ra những nét giống nhau và khác nhau trong từng điểm một. Vớ dô : So sánh Hydrocacbon ankan, anken, ankin ở mức độ cụ thể So sánh Hydrocacbon với rượu, andehit, axit ở mức độ cao hơn. Khái quát hóa. Khái quát hoá là hoạt động tư duy tách những thuộc tính chung và các mối liên hệ chung, bản chất của sự vật và hiện tượng tạo nên nhận thức mới dưới hình thức khái niệm, định luật, quy tắc. Hoạt động tư duy khái quát hóa của hs phổ thông có ba mức độ : a. Khái quát hoá cảm tính: Là sự khái quát hóa bằng kinh nghiệm, bằng các sự việc cụ thể khi hs quan sát trực tiếp những sự vật và hiện tượng riêng lẻ, trong đó các em nêu ra những dấu hiệu cụ thể, thuộc về bên ngoài. Đó là trình độ sơ đẳng, của sự phát triển tư duy khái quát hóa và là nền tảng để có được những trình độ khái quát hóa cao hơn. b. Khái quát hoá hình tượng - khái niệm. Là sự khái quát hóa cả những cái bản chất và chung lẫn những cỏi khụng bản chất của sự vật hay hiện tượng dưới dạng những hình tượng hay biểu tượng trực quan. Mức độ này ở lứa tuổi hs đã lớn nhưng tư duy đôi khi còn dừng lại ở sự vật hiện tượng riêng lẻ. c. Khái quát hoá khái niệm: Là sự khái quát hoá những dấu hiệu và liên hệ chung bản chất được tách khỏi các dấu hiệu và quan hệ không bản chất được lĩnh hội bằng khái niệm, định luật, quy tắc. Mức độ này thực hiện trong hs cấp PTTH. Trong giảng dạy cần phải rèn luyện cho hs khả năng tư duy khái quát hóa. Người giáo viên cần tập luyện cho hs phát triển tư duy khái quát hóa bằng những hình thức quen thuộc như lập dàn ý, xây dựng kết luận và viết tóm tắt nội dung các bài, các chương của tài liệu giáo khoa. Những hình thức cơ bản của tư duy. Khái niệm. Theo định nghĩa thì "khái niệm là một tư tưởng phản ánh những dấu hiệu bản chất khác biệt (riêng biệt) của sự vật hiện tượng" Khái niệm có vai trò quan trọng trong tư duy, là điểm đi tới của quá trình tư duy, cũng là điểm xuất phát của một quá trình. Bài: Khái niệm "phân tử" là hạt nhỏ nhất, mang tính chất vật lý và hoá học của chất, do các nguyên tử tạo thành. Phán đoán. Trong tư duy, phán đoán được sử dông nh­ là những câu ngữ pháp nhằm liên kết các khái niệm do đó nú cú những quy tắc, quy luật bên trong. Trên cơ sở những khái niệm, phán đoán chính là hình thức mở rộng, đi sâu vào tri thức. Muốn có phán đoán chân thực, khái niệm phải chân thực, nhưng có khái niệm chân thực chưa chắc có phán đoán chân thực. Vớ dô : "Tất cả các kim loại đều tác dụng được với axit HCl" - phán đoán này không chân thực mặc dù "kim loại" là một khái niệm chân thực. Cũng có khái niệm chân thực, phán đoán chân thực nhưng không đầy đủ. Nh­ vậy, nếu khái niệm chân thực nh­ là điều kiện tiên quyết của phán đoán thì những quy tắc quy luật sẽ giúp cho phán đoán chân thực hơn. Suy lý. Hình thức suy nghĩ liên hệ các phán đoán với nhau để tạo một phán đoán mới gọi là suy lý. Suy lý được cấu tạo bởi hai bộ phận: * Các phán đoán có trước gọi là tiền đề. * Các phán đoán có sau gọi là kết luận, dùa vào tính chất của tiền đề mà kết luận. Vớ dô: "Sắt gặp nóng sẽ nở ra" - Sau khi chứng minh tiền đề đó tiến tới suy luận "gặp lạnh, sắt sẽ co lại, thể tích giảm". Nh­ trên đã nói, suy lý phải dựa trờn cơ sở tiền đề chân thực và có quá trình chứng minh, không được vi phạm quy tắc suy lý. Suy lý chia làm ba loại : * Loại suy. * Suy lý quy nạp. * Suy lý diễn dịch. Các pp hình thành phán đoán mới. Trong logic học, người ta thường biết có ba pp hình thành những phán đoán mới: quy nạp, suy diễn và loại suy. Ba pp này có quan hệ chặt chẽ với những thao tác tư duy: so sánh, phân tích, tổng hợp, trừu tượng hoá, khái quát hoá. Quy nạp. Là cách phán đoán dựa trờn sự nghiên cứu nhiều hiện tượng, trường hợp đơn lẻ để đi tới kết luận chung, tổng quát về những tính chất, những mối liên hệ tương quan bản chất nhất và chung nhất. ở đây sự nhận thức đi từ cái riêng biệt đến cái chung. Phép quy nạp giúp cho kiến thức được nâng cao và mở rộng. Suy diễn. Là cách phán đoán đi từ một nguyên lý chung đúng đắn tới một kết luận thuộc về trường hợp riêng lẻ đơn nhất. Phép suy diễn có tác dụng lớn làm phát triển tư duy lụgic và phát huy tính tự lập sáng tạo của hs. Cần phối hợp đúng lúc, đúng chỗ cả hai pp quy nạp và suy diễn. Không nên chỉ vận dụng quy nạp một chiều hoặc suy diễn đơn điệu trong nghiên cứu còng nh­ trong dạy học hóa học. Loại suy. Là sự phán đoán, đi từ cái riêng biệt này đến cái riêng biệt khác để tìm ra những đặc tính chung và những mối liên hệ có tính quy luật của các chất và hiện tượng. Bản chất của phép loại suy là dùa vào sự giống nhau (tương tự) của hai vật thể hay hiện tượng về một dấu hiệu nào đó mà đi tới kết luận về sự giống nhau của chúng cả về những dấu hiệu khác nữa. Tư duy hóa học và sự phát triển tư duy trong hóa học (rèn luyện các thao tác tư duy trong hóa học ở trường phổ thông) Tư duy hóa học. Trên cơ sở các phẩm chất, thao tác tư duy nói chung mỗi nghành khoa học cũn cú những nét đặc trưng của hoạt động tư duy, phản ánh nét đặc thù của pp nhận thức nghành khoa học đó. - Tư duy hóa học được đặc trưng bởi pp nhận thức hóa học nghiên cứu các chất, quá trình biến đổi của chất và các quy luật chi phối quá trình biến đổi này. Trong hóa học các chất tương tác với nhau đã xảy ra sự biến đổi nội tại của các chất để tạo thành chất mới. Sự biến đổi này tuân theo những nguyên lý, quy luật, những mối quan hệ định tính và định lượng của hóa học. Việc sử dụng các thao tác tư duy, sù suy luận đều phải tuân theo các quy luật này. Trên cơ sở của sự tương tác giữa các tiểu phân vô cùng nhỏ, thông qua các bài tập, những vấn đề đặt ra của ngành khoa học hóa học mà rèn luyện các thao tác tư duy, pp nhận thức hóa học. - Cơ sở của tư duy hóa học là sự liên hệ quá trình pư với sự tương tác giữa các tiểu phân của thế giới vi mô (phân tử, nguyên tử, ion, (e)), mối liên hệ giữa đặc điểm cấu tạo với tính chất của chất. Các quy luật biến đổi giữa các loại chất và mối quan hệ giữa chúng. - Đặc điểm của quá trình tư duy hóa học là sự phối hợp chặt chẽ, thống nhất giữa sự biến đổi bên trong (quá trình pư hóa học) với các biểu hiện bên ngoài (dấu hiệu nhận biết, điều kiện xảy ra pư ), giữa cái cụ thể: Sự tương tác giữa các chất với cái trừu tượng như quá trình góp chung (e), trao đổi (e), trao đổi ion trong pư hóa học nghĩa là những hiện tượng cụ thể quan sát được liên hệ với những hiện tượng không nhìn thấy được mà chỉ được nhận thức bằng sự suy luận lụgic và được biểu diễn bằng ngôn ngữ hóa học. Đó là cỏc kớ hiệu, công thức hóa học để biểu diễn mối liên hệ bản chất các hiện tượng được nghiên cứu. Vậy bồi dưỡng phương pháp và năng lực tư duy hóa học là bồi dưỡng cho hs vận dụng thành thạo các thao tác tư duy và pp nhận thức dùa vào những dấu hiệu quan sát được mà phán đoán tính chất, sự biến đổi nội tại của chất và các biến đổi hóa học. Quá trình tư duy hóa học được bắt đầu từ sự quan sát các hiện tượng hóa học, phân tích các yếu tố của quá trình biến đổi để tìm ra các mối liên hệ giữa mặt định tính, định lượng, quan hệ nhân - quả của các hiện tượng và quá trình hóa học để xây dựng nờn cỏc cơ sở lý thuyết, quy luật, định luật mô tả bằng ngôn ngữ hóa học rồi lại được vận dụng vào nghiên cứu các vấn đề của thực tiễn đặt ra cho nghành giáo dục. Sù phát triển tư duy trong dạy học hóa học. Việc phát triển tư duy cho hs trước hết là giúp hs nắm vững kiến thức hóa học, biết vận dụng kiến thức vào việc giải bài tập và thực hành. Qua đó mà kiến thức của hs thu nhận được trở nên vững chắc và linh động hơn. Hs chỉ thực sự lĩnh hội được tri thức khi tư duy của họ được phát triển và nhờ sự hướng dẫn của giáo viên mà hs biết phân tích, khái quát tài liệu có nội dung, sự kiện cụ thể và rót ra những kết luận cần thiết. -Sự phát triển tư duy của hs được diễn ra trong quá trình tiếp thu và vận dụng tri thức, khi tư duy phát triển sẽ tạo ra một kĩ năng và thãi quen làm việc có suy nghĩ, có pp, chuẩn bị tiềm lực lâu dài cho hs trong hoạt động sáng tạo sau này. Do đó, trong hoạt động giảng dạy hóa học cần phải tập luyện cho hs hoạt động tư duy sáng tạo qua cỏc khõu của quá trình dạy học. Từ hoạt động học trờn lớp, thông qua hệ thống câu hỏi, bài tập mà giáo viên điều khiển hoạt động nhận thức của hs để giải quyết các vấn đề học tập được đưa ra. Hs tham gia vào hoạt động này một cách tích cực sẽ nắm được cả kiến thức và pp nhận thức đồng thời các thao tác tư duy cũng được rèn luyện. Trong học tập hóa học, hoạt động giải bài tập hóa học là một trong các hoạt động chủ yếu để phát triển tư duy hs. Vậy đánh giá tư duy phát triển bằng cách nào? Đánh giá sự phát triển tư duy của hs dùa vào các dấu hiệu: a- Có khả năng chuyển các tri thức và kĩ năng sang tình huống mới. b- Tái hiện nhanh chóng kiến thức, các mối liên hệ cần thiết để giải một bài toán nào đó. Thiết lập nhanh chóng các mối liên hệ bản chất giữa các sự vật và hiện tượng. c- Có khả năng phát hiện cái chung của các hiện tượng khác nhau, sự khác nhau giữa các hiện tượng tương tự. d- Có khả năng áp dụng kiến thức vào thực tế. Nh­ vậy hoạt động giải bài tập hóa học rèn luyện cho hs năng lực phát hiện vấn đề mới, tìm ra hướng đi mới. Thông qua hoạt động giải bài tập hóa học mà các thao tác tư duy như: phân tích, so sánh, khái quát húa… thường xuyên được rèn luyện, năng lực quan sát, trí nhớ, óc tưởng tượng, năng lực độc lập suy nghĩ của hs không ngừng được nâng cao, họ biết đánh giá, nhận xét đúng và cuối cùng tư duy được rèn luyện, phát triển thường xuyên. Vì vậy cần chọn lọc, lùa chọn hệ thống bài tập tiêu biểu và thông qua quá trình giải để hướng dẫn hs cách tư duy, sử dụng các thao tác tư duy trong việc vận dụng kiến thức hóa học vào việc giải quyết các yêu cầu của bài toán .[35 tr 13, 17, 32 ] Đánh giá trình độ phát triển của tư duy học sinh Chất lượng đào tạo được thể hiện chính qua năng lực của người được đào tạo sau khi hoàn thành những chương trình đào tạo. Năng lực này bao gồm bốn thành tố Khối lượng và trình độ kiến thức đào tạo. Kỹ năng thực hành được đào tạo. Năng lực nhận thức và tư duy được đào tạo. Phẩm chất nhân văn được đào tạo. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, với đối tượng là hs phổ thông việc đánh giá quá trình học tập của hs thông qua việc đánh giá trình độ phát triển tư duy của hs bao hàm: Đánh giá trình độ phát triển năng lực nhận thức, năng lực tư duy, kỹ năng thực hành. Cơ sở của việc đánh giá đó là đánh giá khả năng nắm vững những cơ sở khoa học một cách tự giác, tích cực, tự lực và sáng tạo của hs. BiÕt HiÓu ¸p dông Ph©n tÝch Tæng hîp §¸nh gi¸ Đánh giá về kết quả học tập của hs, Bloom đã đưa ra thang bậc về cấp độ của quá trình nhận thức. Gồm 6 cấp độ nhận thức (đi từ mức thấp đến mức cao): biết, hiểu, áp dụng, phân tích, tổng hợp, đánh giá, cụ thể hóa bằng sơ đồ hình tháp sau: Đối với thực tế giáo dục Việt Nam, chóng ta chủ yếu chỉ xét 4 cấp độ: Biết, hiểu, vận dụng (kỹ năng), vận dụng sáng tạo (biến hóa). Căn cứ vào chất lượng của quá trình lĩnh hội và kết quả của nó, có bốn trình độ nẵm vững kiến thức, khái niệm, kỹ năng, kỹ xảo. (Tiêu chí để đánh giá khả năng nắm vững vấn đề là: hiểu, nhớ, vận dụng và vận dụng sáng tạo. Trình độ lĩnh hội kiến thức, kỹ năng và kỹ xảo của hs được phân thành bốn bậc như sau: ) Bậc 1. Trình độ biết: Nhận biết, xác định, phân biệt và nhận ra kiến thức tìm hiểu (ghi nhớ các sự kiện). Bậc2. Trình độ hiểu: Tái hiện thông báo về đối tượng theo trí nhớ hay ý nghĩa (tái hiện kiến thức) hoặc có khả năng diễn giải, mô tả tóm tắt kiến thức thu nhận được. Bậc 3. Trình độ vận dụng (trình độ lĩnh hội vận dụng): Vận dụng kiến thức vào thực tiễn trong các tình huống quen thuộc (kiến thức kỹ năng). Nếu thành thạo tự động hóa gọi là kiến thức kỹ xảo. Bậc 4. Trình độ sáng (trình độ lĩnh hội vận dụng sáng tạo): Vận dụng kiến thức vào thực tiễn bằng cách chuyển tải chúng vào những đối tượng và tình huống quen biết nhưng đã bị biến đổi hoặc chưa quen biết. Đánh giá mức độ của quá trình nhận thức chúng ta nhận thấy ở bậc 1 và bậc 2 thì quá trình tư duy ở đây đạt ở mức độ thấp (năng lực tư duy cụ thể): Hs chỉ cần nhận biết, xác định kiến thức, hiểu và có thể tái hiện, mô tả các kiến thức đã thu nhận được. Về mức độ nhận thức có thể xếp bậc 1 và bậc 2 vào một dạng. Bậc 3 hs phải vận dụng các kiến thức vào các tình huống quen thuộc. Ở bậc này hs phải sử dông pp tư duy lụgic: Suy luận có căn cứ dựa trờn sự phân tích, so sánh để áp dụng các kiến thức vào các tình huống cụ thể. Bậc 4 là bậc cao nhất của quá trình lĩnh hội nhận thức kiến thức. Về mặt năng lực tư duy hs phải sử dông pp tư duy trừu tượng. Trình độ lĩnh hội vận dụng sáng tạo này thường đặc trưng cho hs có khả năng vận dụng một cách linh hoạt, vận dụng kiến thức xử lý các tình huống chưa quen biết, chưa gặp. Căn cứ vào các tiêu chí đánh giá chất lượng học tập của hs, đánh giá trình độ phát triển tư duy của hs trong dạy học, người giáo viên nói chung và giáo viên hóa học nói riêng cần phải chú ý tới việc phát triển tư duy cho hs . Trong các hình thức dạy học thì dạy học trờn lớp là hình thức cơ bản nhất ở trường phổ thông. Người giáo viên có thể sử dụng phối hợp các pp dạy học trong các kiểu bài lờn lớp, cũng như để đánh giá kiến thức của bài học nói chung cũng như đối với từng loại bài học nói riêng - Bài học nghiên cứu tài liệu mới - Bài thực hành để minh chứng kiến thức - Bài hoàn thiện kiến thức, kỹ năng - Bài kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng. Dựa trên cơ sở của việc phân loại, sắp xếp các câu hỏi và bài tập theo các bậc của quá trình lĩnh hội kiến thức, kĩ năng và trình độ tư duy, căn cứ theo cấu trúc chương trình sách giáo khoa, chóng ta có thể sắp xếp hệ thống câu hỏi và bài tập theo 4 dạng (kiểu): Kiểu 1. Trình độ tìm hiểu. Kiểu 2. Trình độ tái hiện Kiểu 3. Trình độ kỹ năng (lĩnh hội vận dụng) Kiểu 4. Trình độ biến hoá (lĩnh hội vận dụng sáng tạo) Về năng lực tư duy có thể chia thành 4 cấp độ: * Tư duy cụ thể (1): Chỉ có thể suy luận trên cơ sở những thông tin cụ thể này đến thông tin cụ thể khác. * Tư duy lụgic (2): Suy luận theo chuỗi có tuần tự, có khoa học và phê phán, nhận xét. * Tư duy hệ thống (3): Suy luận, tiếp cận một cách hệ thống các thông tin hoặc các vấn đề, nhờ đó cách nhìn bao quát hơn. * Tư duy trừu tượng (4): Suy luận các vấn đề một cách sáng tạo và ngoài các khuôn khổ đã định sẵn. Tương ứng có bốn trình độ thao tác (bèn trình độ kĩ năng): 1. Bắt chước theo mẫu: Làm theo đúng mẫu cho trước (quan sát, làm thử, làm đi làm lại). 2. Phát huy sáng kiến: Làm đúng theo mẫu hoặc chỉ dẫn có phát huy sáng kiến, hợp lý hóa thao tác. 3. Đổi mới : Không bị lệ thuộc vào mẫu. Có sự đổi mới nhưng vẫn đảm bảo chất lượng. 4. Tích hợp hay sáng tạo: Sáng tạo ra quy trình hoàn toàn mới. Ở mỗi trình độ thao tác trên lại có thể phân làm ba mức: 1. Làm thử theo mẫu. 2. Làm đúng và xuất hiện sự khéo léo thành thạo. 3. Tự động hoá. Như vậy trong quá trình giảng dạy hoá học, giáo viên muốn rèn luyện, phát triển tư duy của hs cần phải có các biện pháp giảng dạy hợp lý để hs thực sự nắm vững hiểu biết một cách tự giác tích cực, tự lực giành được những hiểu biết đó. Để giúp hs lĩnh hội kiến thức, kĩ năng về môn hóa học được tốt, người giáo viên không thể không sử dụng các câu hỏi và bài tập để hình thành, khắc sâu, vận dụng, nắm vững kiến thức, kĩ năng qua đó rèn luyện năng lực nhận thức và tư duy cho hs. III. Bài tập hóa học – phương pháp dạy học có hiệu quả trong sự phát triển tư duy hóa học. Khái niệm bài tập hóa học. Theo từ điển tiếng Việt [36 tr 45]: “bài tập là bài ra cho hs làm để vận dụng kiến thức đã học”. Còn bài toán là vấn đề cần giải quyết bằng phương pháp khoa học. Một số tài liệu hóa học thường dùng “Bài toán hóa học” để chỉ những bài tập định lượng - đó là những bài tập có tính toán - khi giải hs cần thực hiện một số phép toán nhất định. Các nhà lý luận dạy học Liờn Xụ (trước đây - cò) cho rằng: “bài tập” bao gồm cả câu hỏi và bài toán, mà khi hoàn thành chóng, hs nắm được hay hoàn thiện một tri thức hoặc một kỹ năng nào đó, bằng cách trả lời miệng, trả lời viết hoặc có kèm theo thực nghiệm”. Ở nước ta, sách giáo khoa và sách tham khảo, thuật ngữ “bài tập” được dùng theo quan niệm này. Tác dụng của bài tập hóa học. Bài tập hóa học (BTHH về pư oxh - khử phần vô cơ-ban KHTN ) cần được quan tâm, chú trọng hơn nữa trong các bài học vỡ nú vừa là mục tiêu, vừa là mục đích, vừa là nội dung, vừa là pp dạy học hữu hiệu. Nó không những vừa trang bị, vừa củng cố, khắc sâu hệ thống hóa kiến thức cũng như tạo niềm say mê học bộ môn cho hs, mà còn chỉ rõ cho các em con đường dành lấy kiến thức, tạo đà cho quá trình nghiên cứu khoa học, hình thành phát triển có hiệu quả trong hoạt động nhận thức của học sinh. Tác dụng trí dục. * Làm chính xác, còng nh­ hiểu sâu hơn các khái niệm và định luật đã học. * Giúp cho hs năng động sáng tạo trong học tập, phát huy năng lực nhận thức và tư duy tăng trí thông minh của hs là phương tiện để hs tới đỉnh cao tri thức. * Là con đường nối liền giữa kiến thức thực tế và lý thuyết tạo ra một thể hoàn chỉnh và thống nhất biện chứng trong cả quá trình nghiên cứu. - Đào sâu, mở rộng sự hiểu biết một cách sinh động, phong phú không làm nặng nề khối lượng kiến thức của hs. Chỉ có vận dụng kiến thức vào việc giải bài tập hs mới nắm kiến thức một cách sâu sắc. - Là phương tiện để ôn tập, củng cố, hệ thống hóa, kiểm tra đánh giá việc nắm bắt kiến thức một cách tốt nhất (chủ động, sáng tạo), đặc biệt là bài tập về chuyển hóa. Đồng thời còn thúc đẩy thường xuyên sự rèn luyện các kỹ năng, kỹ xảo cần thiết về hóa học cho hs nh­: đun nóng, nhận biết, hòa tan... - Tạo điều kiện phát triển tư duy hs: khi giải bài tập hs buộc phải suy lý, quy nạp, diễn dịch loại suy, các thao tác tư duy đều được vận dụng. Trong thực tế học tập có nhiều vấn đề hs phải đào sâu suy nghĩ mới hiểu được trọn vẹn. Thông thường khi giải một bài toán nên yêu cầu hs giải bằng nhiều cách - tìm ra cách giải ngắn nhất, hay nhất (rèn trí thông minh cho hs). Tác dụng giáo dục. - Bài tập hóa học có tác dụng giáo dục tư tưởng cho hs vì thông qua giải bài tập rèn luyện cho hs tính kiên nhẫn, trung thực trong lao động học tập, tính sáng tạo khi sử lý và vận dụng trong các vấn đề học tập. Mặt khác, qua việc giải bài tập rèn luyện cho cho các em tính chính xác khoa học và nâng cao hứng thó học tập bộ môn. - Các bài tập hóa học còn được sử dụng như một phương tiện nghiên cứu tài liệu mới, ngoài ra các bài có nội dung thực nghiệm còn có tác dụng rèn luyện tính tích cực, tự lực lĩnh hội tri thức và tính cẩn thận, tuân thủ triệt để quy định khoa học, chống tác phong luộm thuộm, vi phạm những nguyên tắc khoa học. - Trên đây là một số tác dụng của bài tập hóa học, nhưng cần khẳng định rằng: bản thân một bài tập hóa học chưa có tác dụng gì cả. Một bài tập “hay” có tác dụng tích cực hay không phụ thuộc chủ yếu vào người sử dụng nã. Làm thế nào phải biết trao đúng đối tượng và phải biết cách khai thác triệt để mọi khía cạnh có thể có của bài toán, để hs tù tìm ra cách giải. Lúc đó bài tập hóa học mới thực sự có ý nghĩa và mới thực sự dạy học bằng giải bài tập hóa học. Trong công cuộc đổi mới phương pháp giảng dạy hiện nay theo hướng dạy học tích cực (và hoạt động hóa người học) nhằm phát huy năng lực nhận thức và tư duy cho hs. Chúng tôi tiến hành nghiên cứu vận dụng cơ sở lý thuyết về nhận thức và tư duy cho hs vào việc giảng dạy phần oxh - k ở trường trung học phổ thông. Trên cơ sở đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu những nội dung kiến thức có thể và cần mở rộng cũng như phát triển giúp hs nắm vững kiến thức, vận dụng lý thuyết chủ đạo về lý thuyết pư nhất là pư oxh - k để giải thích, làm rõ vấn đề liên quan để làm cơ sở cho sự phát triển tư duy, đồng thời xây dựng và lùa chọn một hệ thống câu hỏi lý thuyết và bài tập định tính, định lượng làm phương tiện cho sự phát triển năng lực nhận thức và tư duy cho hs. Cùng với hệ thống bài tập đó chúng tôi đề xuất pp sử dụng bài tập hóa học làm phương tiện rèn luyện, phát huy năng lực nhận thức và tư duy qua việc hướng dẫn giải một số bài tập tiêu biểu và dùng bài tập lý thuyết để nêu vấn đề, điều khiển quá trình nhận thức buộc các em phải tham gia giải quyết vấn đề một cách tích cực để nắm vững kiến thức đồng thời rốn luyờn năng lực nhân thức và tư duy cho hs thông qua một số bài dạy theo hướng đổi mới phương pháp dạy học. Chương II HỆ THỐNG CÂU HỎI LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP HÓA HỌC VỀ PHẢN ỨNG OXI HểA - KHỬ (PHẦN VÔ CƠ- BAN KHTN) NHẰM PHÁT HUY NĂNG LỰC NHẬN THỨC VÀ TƯ DUY CHO HỌC SINH . I. Phân tích sự hình thành và phát triển khái niệm phản ứng oxi hóa- khử trong chương trình hóa học phổ thông. Vai trò, vị trí của phản ứng oxi hóa- khử trong chương trình hóa học phổ thông. Trong các dạng pư hóa học cơ bản, pư oxh - k chiếm một vị trí quan trọng. Thực tế pư oxh - k là cơ sở để giải thích bản chất của phần lớn các hiện tượng hóa học trong tự nhiên nh­ sự cháy, sự phân hủy, sự ăn mòn, quá trình lên men, quá trình quang hợp. Kiến thức về pư oxh - k thường xuyên được vận dụng để giải thích, còng nh­ minh họa hầu hết tính chất của các nguyên tố, các chất và hợp chất. Đồng thời kiến thức về pư oxh - k không chỉ được áp dụng để giải thích bản chất của quá trình hóa học xảy ra trong dd, mà cả các quá trình hóa học xảy ra trong hệ gồm các pha khác nhau như: pha rắn với pha láng, pha khí với pha rắn, pha rắn với pha rắn…đõy cũng chính là điểm khác so với dạng pư trao đổi ion. Trong một số ngành công nghiệp, nhiều khâu trong dây chuyền công nghệ đều được xây dựng trên cơ sở pư oxh - k. Bài quá trình sản xuất gang, thép, sản xuất axit sunfuric H2SO4 và axit nitric HNO3, quá trình sản xuất nước Javen, clorua vụi…. (Theo thống kê, trong sè 2997 pư và vớ dô trong sách giáo khoa từ líp 8 đến líp 12 mới, có tới 1793 pư oxh - k, trong đó 623 pư oxh - k hữu cơ. Nh­ vậy pư oxh - k chiếm khoảng 59,8%, oxh - khử hữu cơ chiếm 34,7% tổng sè pư oxh - k). Qua thực tế giảng dạy chúng tôi nhận thấy kiến thức oxh - k được trình bày xuyên suốt trong toàn bộ chương trình, được thể hiện dưới nhiều góc độ khác nhau. Do vậy muốn nắm vững chương trình hóa phổ thông, muốn truyền đạt kiến thức cho hs một cách chính xác khoa học và thực tiễn thì việc nâng cao kiến thức về kiến thức oxh - k là điều rất cần thiết Phân tích sự hình thành và phát triển khái niệm phản ứng oxi hóa- khử trong chương trình hóa học phổ thông. Quá trình hình thành, hoàn thiện kiến thức về pư oxh - k cho hs được trải dài 5 năm, từ líp 8 cho đến líp 12. Cùng với thời gian, đối tượng tiếp thu kiến thức là hs còng thay đổi về khả năng nhận thức do vậy để kết quả giảng dạy có hiệu suất cao đòi hỏi người thầy cần nắm vững bố cục của toàn bộ chương trình, để có thể giảng dạy đúng đối tượng, biết vận dụng linh hoạt kiến thức trong quá trình giảng dạy. Cấp THCS. Chương trình hóa học líp 8. Ngay trong bài đầu tiên - Bài mở đầu [66 - tr 3] mặc dù hs chưa được học pư hóa học, nhưng sách giáo khoa đã cho các em làm quen với kiến thức oxh - k thông qua thí nghiệm ( Fe + HCl - chưa viết phương trình pư ). Tiếp theo các em được trang bị những kiến thức oxh - k ở mức sơ đẳng nhất, với khái niệm đầu tiên: “sù oxi hóa” ( sù oxh là sự tác dụng của oxi với một chất. Chất ở đây có thể là đơn chất hay hợp chất, thậm chí còn được làm quen với hai từ “điện phân”. Hs tiếp tục được làm quen kiến thức oxh - k thông qua khái niệm “tính khử” (tính khử chứ không phải sự khử!). Tương tự khái niệm sự oxi hóa, khái niệm tính khử cũng chỉ dừng ở mức độ cụ thể, chưa tổng quát cho mọi trường hợp. Cụ thể sách giáo khoa thông qua vớ dô: H2 (k) + CuO (r) Cu (r) + H2O (h) (*) Qua pư (*) ta thấy khớ hiđrụ đó chiếm nguyên tố oxi trong hợp chất CuO: hiđrụ có tính khử (khử oxi) (khớ hiđrụ đó chiếm nguyên tố oxi trong CuO. [66 tr 105]. Tiếp theo các em chính thức được trang bị những nét sơ lược nhất về pư oxh - k (chưa tổng quát) [66 tr 110]. Do là năm đầu tiên (líp 8 THCS) hs tiếp cận và làm quen với bộ môn hóa học, nên cách trình bày về pư oxh - k còng rất đơn giản và trực quan thông qua mét pư cô thể đó là pư (*). Dùa vào pư này người ta đã chỉ ra: Khớ hiđrụ đó chiếm nguyên tố oxi trong CuO, nên H2 là chất khử. CuO đã nhường oxi cho hiđrụ, nờn CuO là chất oxi hóa. Trong pư (*) đã xảy ra quá trình tách oxi khỏi hợp chất CuO ta núi đó xảy ra sự khử CuO tạo Cu và quá trình kết hợp của nguyên tử oxi trong CuO với H2 ta núi đó xảy ra sù oxh H2 tạo thành H2O… Từ đó đi đến định nghĩa: * Sự khử: Sự tách oxi khỏi hợp chất. Sù oxi hóa: Sự tác dụng của oxi với mét chất. * Chất khử: Chất chiếm oxi của chất khác. Chất oxi hóa: Chất nhường oxi cho chất khác. * “Sự khử và sù oxh là hai quá trình tuy ngược nhau nhưng xảy ra đồng thời trong mét pư ”. Từ sự phân tích và nhận xét nh­ trờn, đã đưa ra định nghĩa về pư oxh - k nh­ sau: “Pư oxh - k : là pư hóa học trong đó xảy ra đồng thời sù oxh và sự khử ”(Trong pư của oxi với các bon, bản thân oxi cũng là chất oxi hóa). Nói tóm lại: ở chương trình líp 8 các kiến thức về pư oxh - k, mới được giới thiệu ở mức sơ khai nhất, một cách hình thức không chỉ rõ được bản chất của pư (hs thừa nhận định nghĩa sự oxi hóa, sự khử, chất oxh, chất khử gắn liền với sự nhường hoặc nhận oxi). Lưu ý rằng với cách giới thiệu (nh­ đã trình bày) mới chỉ giúp cho hs có khái niệm ban đầu về một loại pư mới, giúp hs ghi nhớ khái niệm, chỉ dừng ở mức thông qua mét Bài cô thể. Đồng thời cũng phải nói thêm rằng với cỏch nờu vấn đề và dẫn dắt như trên, sẽ khiến cho hs dễ ngộ nhận rằng pư oxh - k luôn là pư có sự tách và hóa hợp của các nguyên tố với nguyên tố oxi, hay pư oxh - k phải có sự tham gia của hợp chất có chứa oxi, nhưng trong thực tế ta dễ nhận thấy rằng không hẳn như vậy, điều này không hoàn toàn đúng. Khác với cách trang bị kiến thức oxh - k trước đây (chưa thí điểm) hs còn được mở rộng kiến thức về pư oxh - k có thể gắn với sự nhường nhận (H) thậm chí cả sự chuyển dịch (e) (mức độ giới thiệu qua- 66 tr 112 ]. Chương trình hóa học líp 9. Chương trình đã cho hs ôn khá nhiều pư oxh - k, nhất là khi học về các chất cụ thể (thậm chí cả điện phân hay tính tẩy màu của Clo Èm là do tính oxh mạnh của HClO, đề cập đến tính chất đặc trưng của chúng, thông qua các Bài cô thể. Nh­ vậy có thể nói rằng thông qua những Bài cô thể chương trình hóa học líp 9 đã phần nào củng cố cho hs những kiến thức ban đầu về pư oxh - k. Nhưng cũng phải nói thêm rằng với những kiến thức về pư oxh - k được trang bị ở líp 8 quá đơn giản, chưa có tính khái quát (định nghĩa sự oxi hóa, sự khử, chất oxh cũng như chất khử gắn liền với sự nhường hoặc nhận oxi hay một chất cụ thể…). Do vậy lờn lớp 9 chương trình (sách giáo khoa) tiếp tục có đề cập khá nhiều pư oxh - k cô thể nhưng giáo viên lại chưa có cơ sở để căn cứ vào đó, củng cố các kiến thức. Mặt khác kiến thức về pư oxh - k chưa giúp cho hs ghi nhớ các tính chất một cách khái quát. Qua sự phân tích cho thấy, trong chương trình hóa học líp 9, hs đã được hiểu biết thêm về pư oxh - k qua các Bài cô thể chưa khái quát, bởi vậy việc củng cố kiến thức về pư oxh - k còn rất nhiều hạn chế. Cấp THPT (ban KHTN). Ở bậc trung học phổ thông, kiến thức về pư oxh - k được trang bị liên tục, hoàn thiện một cách khá đầy đủ, đúng bản chất và trình bày ở nội dung chương trình cả ba líp 10, 11, 12 của bậc học này. Chương trình hóa học líp 10. Hs được trang bị khái niệm soh [60 tr 89], khái niệm mở đầu bổ trợ, không thể thiếu cho pư oxh - k đã được chính thức nghiên cứu một cách hoàn chỉnh và tương đối đầy đủ. Soh của một nguyên tố trong hợp chất là điện tích của nguyên tử nguyên tố đó trong phân tử nếu giả định liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử là liên kết ion. Với các khái niệm trong sách giáo khoa hs chỉ xác định được chất oxi hóa, chất khử ở một sè pư thấy rõ sự nhường (e) nh­ kim loại với ion kim loại, kim loại với phi kim, kim loại với axit. Sau khi nắm vững khái niệm soh thì hs hiểu và xác định chất oxi hóa, chất khử, quá trình oxi hóa, quá trình khử và pư oxh - k dễ dàng hơn, đúng bản chất hơn. Khái niệm soh tuy chỉ là giả định song có rất nhiều ý nghĩa * Làm cho các em bước đầu hiểu cụ thể hơn các kiến thức oxh - khử nh­: chất khử, chất oxh , sù khử, sù oxh và pư oxh - k. * Dùa vào sự thay đổi soh hs phân biệt được pư oxh - k với các pư khác. * Giúp cho việc xác định khả năng oxi hóa, khả năng khử của một chất, một nguyên tố nhờ việc xác định soh của nguyên tố đó là cao nhất, thấp nhất, hay ở mức trung gian. Trên cơ sở trang bị cho hs khái niệm soh, quy tắc tính soh[60 tr 90], chính là phương tiện giỳp cỏc em phát hiện ra pư oxh - k, phân biệt pư oxh - k với pư hóa học khác căn cứ có sự thay đổi soh của các nguyên tử nguyên tố trong pư hóa học (trước và sau pư ) ngoài ra nú cũn được áp dụng để xõy dựng pp cân bằng pư oxh - k “pp thăng bằng (e)”: mét pp cân bằng dựng riờng cho dạng pư oxh - k). Sau khi các em đã được trang bị những kiến thức nhất định về cấu tạo nguyên tử về liên kết hóa học. Trên cơ sở lý thuyết chủ đạo về cấu tạo chất, các kiến thức về pư oxh - k được trình bày một cách cơ bản, hiện đại, khái quát [60 tr 4→ 101]: ở đây cỏc cỏc khái niệm, định nghĩa được đưa ra một cách (tương đối) ngắn gọn và chính xác mà lại tổng quát (khác với líp 8: gắn với sự nhường, nhận oxi) đã nêu bật đựơc bản chất của một quá trình hóa học từ đó làm cho hs dễ hình dung, dễ nhớ và quan trọng là dạy cho các em biết cách tư duy khoa học khi xem xét nghiên cứu một vấn đề khoa học (nói chung) mét pư hóa học (nói riêng) thì cần phải chỉ ra được đặc điểm riêng, dấu hiệu bản chất của vấn đề khoa học, pư hóa học đang nghiên cứu chứ không chỉ dừng lại ở những dấu hiệu hình thức (bên ngoài) của chúng. * Chất khử (chất bị oxi hóa): Là chất nhường (e) hay là chất có soh tăng sau pư * Chất oxh (chất bị khử): Là chất nhận (e), hay là chất có soh giảm sau pư . * Sự khử một chất là làm cho chất đó nhận (e) hay làm giảm soh của chất đó. * Sù oxh một chất là làm cho chất đó nhường (e) hay làm tăng soh của chất đó. Và ở đây khái niệm pư oxh - k được đưa ra dưới dạng tổng quát nhất, cụ thể: “pư oxh - k là pư trong đó có sự chuyển (e) giữa các chất pư ”. (Hay là pư hóa học trong đó có sự thay đổi soh của một số nguyên tố) 4 Na0 + O0 2 2 Na+1 2O-2 (1) Fe0 + CuSO4 Fe+2 SO4 + Cu0 (2) H02 + Cl02 2 H+1Cl-1 (3) 2 Fe+2Cl-12 + Cl02 2 Fe+3Cl-13 (4) Qua ba pư đầu đã hình thành cho thấy rõ sự chuyển (e) từ nguyên tử sang nguyên tử (1), từ nguyên tử sang ion (2), không có sự chuyển (e) (3) mà gắn với sự thay đổi soh của các nguyờn tè. Nhưng trước hết ngay từ đầu chương trình đã cho hs nhí lại pư oxh - k gắn với kiến thức cũ (gắn với sự nhường nhận oxi ở líp 8). Tiếp đó xảy ra đồng thời sù oxh và sự khử trong mét pư, rồi đi đến bản chất là sự chuyển (e), sù thay đổi soh của các nguyên tố. Có chăng sách giỏo khoa nên đưa thêm vớ dô (4) gắn với sự chuyển (e) từ ion sang nguyên tử. SGK còng đưa ra trình tự rất cụ thể (nguyên tắc chung nhất) để lập pư oxh - k thứ tù 4 bước cân bằng: pp thăng bằng (e) (tổng sè (e) do chất khử nhường phải đúng bằng tổng sè (e) mà chất oxh nhận) [60 tr 104]. Ngoài ra còn giới thiệu thêm cho các em lập phương trình pư oxh- k theo pp soh [60 tr107]. Ngay sau khi đã trang bị cho hs kiến thức về pư oxh - k, sgk đã cho hs nghiên cứu đại diện hai nhóm nguyên tố [60 tr 113 →182] Với tính chất của của các đơn chất như: Cl2, O2 , S…(các phi kim điển hình), còng như các hợp chất của chúng đều chứa đựng bản chất oxh - k) đặc biệt là H2SO4 (nhất là axit đặc) do vậy hầu hết các pư hóa học được đưa ra trong hai chương này chủ yếu là pư oxh - k (chủ yếu là vô cơ), có nhiều dạng khó và nêu một số dạng của pư oxh - k (như khái niệm pư tù oxi hoỏ - tự khử đồng thời có giải thích tính tẩy màu của Clo Èm, tính oxh mạnh của các hợp chất chứa oxi của Clo, bên cạnh đú cũn đề cập cả đến pư điện phân [60 tr 120,129,136]. Thông qua việc nghiên cứu tính chất của các nguyên tố, các hợp chất của chúng, kiến thức về pư thường xuyên được củng cố, mở rộng, nâng cao hơn khi tiếp cận với những đối tượng cụ thể, ngược lại nhờ kiến thức về pư oxh - k, nên hs sẽ hết sức thuận lợi khi tiếp thu kiến thức mới. Qua các Bài được xét trong chương trình hs sẽ được mở rộng thêm về các dạng pư oxh - k, không chỉ dừng lại ở pư oxh - k đơn giản (một chất khử và một chất oxi húa). Tuy chương trình không đề cập đến khái niệm cặp oxh - k nhưng cũng tạo tiền đề bước đầu cho việc hình thành khái niệm này. (Trong các vớ dô những kim loại yếu, đứng sau (H) tác dụng H2SO4 đặc thu được SO2, còn những kim loại trung bình, mạnh, đứng trước (H) trong dãy thế điện cực ngoài thu được SO2, còn có thể S, H2S . Qua phân tích nghiên cứu chương trình sgk hóa học líp 10 ban khoa học tự nhiên chúng tôi nhận thấy: * Các kiến thức cơ bản về pư oxh - k đã được trang bị các kiến thức này đã nêu rõ bản chất của sù oxh - k. * Đã trang bị cho hs kiến thức, về lập phương trình pư oxh - k theo pp thăng bằng (e) để hs tù nhận biết được pư oxh - k, cách cân bằng “pư oxh - k ”. * Đã bước đầu hình thành ý tưởng cho hs về cặp oxh - k, pư oxh - k theo từng nấc, mức độ khả năng pư oxh - k tạo tiền đề cho các em có cơ sở nghiên cứu các phần tiếp theo được tốt hơn”. Chương trình hóa học líp 11. Trong chương trình hóa học líp 11 ban KHTN việc trang bị và nâng cao, phát triển kiến thức oxh - k được thực hiện thông qua con đường gián tiếp, cụ thể qua phần tính chất nhóm Nitơ, nhóm Cacbon, tính chất của các hợp chất hữu cơ. Chương trình hóa học líp 10 các em mới chỉ dừng ở mức biết viết phương trình pư oxh - k dưới dạng phân tử, bước đầu nhận xét về vai trò của các chất tham gia pư oxh - k để từ đó phát hiện ra chất khử, chất oxh và mở rộng hơn là chất đóng vai trò môi trường (có soh không thay đổi trong pư). Sang đến líp 11 các em đã biết cách viết phương trình ion (đầy đủ), ion rút gọn sau khi các em đã được trang bị kiến thức về điện ly [58 tr 24], đồng thời cũng mở ra yêu cầu mới về việc hình thành khái niệm pư oxh - k dưới dạng ion rút gọn. Khác với phương trình pư oxh - k dạng phân tử, dạng ion rút gọn phản ánh đúng trạng thái tồn tại thực của các chất khử, chất oxh trong dd, mặt khỏc nó cũng chỉ rõ vai trò của từng “cấu tử” trong pư oxh - k. Vớ dô [58 tr 70] (Phương trình pư dạng phân tử) 3 Cu + 8 NaNO3+ 4 H2SO4 3Cu(NO3)2 +2NO+ 4 Na2SO4 + 4 H2O Phương trình ion rút gọn : 3 Cu + 8 H+ + 2 NO—3 3 Cu2+ + 2 NO + 4 H2O (1) (xanh) (không màu) Qua phương trình (1) các em dễ nhận thấy Cu chất khử, NO—3 chất oxh và H+: đúng vai trò môi trường. Với cách biểu diễn phương trình pư oxh - k dưới dạng phương trình ion đã đưa ra khỏi niờm pư ion - (e), đó cũng là cơ sở để ta có thể cung cấp mét pp cân bằng phương trình pư oxh - k mới đó là pp ion - (e) (bên cạnh pp thăng bằng (e), pp soh mà ở líp 10 sgk đã giới thiệu) Tương tù nh­ S , Cl2, thì Nitơ cũng là một nguyên tố (phi kim điển hình có nhiều ứng dụng) có nhiều trạng thái (mức) oxi hóa. -3 0 +1 +2 +3 +4 +5 NH3 N2 N2O NO HNO2 NO2 HNO3 Qua phần tính chất hóa học của axit HNO3 (hợp chất của nitơ nói chung), rất nhiều kiến thức về pư oxh - k (pư theo từng nấc, oxh - k nội phân tử, mức độ mạnh yếu của pư oxh - k phô thuộc các điều kiện tiến hành pư như nồng độ, nhiệt độ, chất xúc tác) được củng cố, nâng cao thông qua các hàng loạt các Bài cô thể (xin xem thêm chương hai của luận văn). Sau khi học chương 4, 5 chương trình húa lớp 9 THCS, đến đây [58 tr 117] hs lại bắt đầu nghiên cứu về hợp chất hữu cơ (mức độ cao hơn) tất nhiên không được học xác định soh các hợp chất hữu cơ và cách cân bằng phương trình pư oxh - k hữu cơ nhưng rất nhiều pư oxh - k hữu cơ được nghiên cứu. Do vậy việc ỏp dụng pp thăng bằng (e) (và cả pp ion - (e)) để cân bằng pư oxh - k chưa trở thành yêu cầu của chương trình. Thiết nghĩ đây cũng là điểm cần bổ sung, để việc hình thành, nâng cao kiến thức về pư oxh - k hài hòa giữa vô cơ và hữu cơ, cũng như kiến thức về pư oxh - k của các em đầy đủ, hoàn thiện ngang tầm trong khu vực đồng thời đáp ứng yêu cầu thi vào ĐH, CĐ và các trường chuyên nghiệp. Trên cơ sở nền tảng kiến thức đã được trang bị một cách có hệ thống ở líp 10, đến líp 11 kiến thức về pư oxh - k được hoàn thiện không những thế còn được mở rộng và nâng cao (phân loại, pp cân bằng cũng như điều kiện ảnh hưởng tới pư oxh - k). Chương trình hóa học líp 12. Trọng tâm giải quyết chương trình líp 12 là cung cấp cho hs khả năng dự đoán chiều pư oxh - k. Điều này được bắt đầu bằng việc hình thành, hoàn thiện cho hs kiến thức cặp oxh - k là một kiến thức rất quan trọng để suy đoán chiều hướng pư . Dãy điện húa dựa trờn sự sắp xếp khả năng pư oxh - k của các cặp thực chất là sự sắp xếp theo thứ tự tăng dần của thế điện cực tiêu chuẩn (E0v). Dùa vào dãy điện hóa mà hs đã có thể suy đoán khả năng pư giữa các kim loại với axit (ion H+), kim loại với các dd chứa các ion kim loại khác. Dựa trên khái niệm này đã hình thành cho hs khả năng dự đoán pư oxh - k trong bình điện phân và trong pin điện, để từ đó giải thích chặt chẽ bản chất pư xảy ra trong quá trình điện phân để điều chế kim loại và trong sự ăn mòn kim loại. Tuy vậy, đáng tiếc trong chương trình và sách giáo khoa lại chưa mạnh dạn khai thác tính chất thuận nghịch của các quá trình oxh - k. (Ox + ne khử) (Bài Fe+3 + e Fe+2 ) đã đề cập đến. Điều này rất quan trọng để hiểu được sự tương tác của các cặp oxh - k: dạng oxh thu (e) của chất khử mạnh, dạng khử nhường (e) cho chất oxi húa mạnh hơn. Bên cạnh đó sách giáo khoa cũng chưa đề cặp đến các cặp oxh - k khác ngoài các cặp ion kim loại/kim loại (Mn+/M) mà trong thực tế các pư oxh - k khác (ngoài pư liên quan đến cặp Mn+/M) lại khá phổ biến và quan trọng. *- Khái niệm về cặp oxi hóa- khử và chiều phản ứng oxi hóa- khử. Trong chương trình phổ thông, khái niệm về cặp oxh - k và chiều pư oxh - k chỉ được đưa vào ở chương trình líp 12 sau khi học dãy điện hóa. Nhằm giúp cho hs vận dụng để nghiên cứu tính chất của kim loại và hợp chất kim loại. Cặp oxh - k liên hợp Ox1 /Kh1 có quan hệ chất oxh bị khử thành dạng khử liên hợp: Ox1 + ne Kh1 Quy ước: Viết dạng oxh trên dạng khử Trong mét pư có hai cặp oxh - k liên hợp Ox1/Kh1; Ox2 /Kh2 Ox1 + Kh2 Ox2 +Kh1 Có hai quá trình Ox1 + ne Kh1 Kh2 Ox2 ne (me!) Dạng oxh càng mạnh thì dạng khử càng yếu và ngược lại. Đó là ý nghĩa định tính của khái niệm cặp oxh - k, phản ỏnh rõ bản chất pư oxh - k và khả năng oxh - k. Từ đó có khả năng suy đoán chiều pư oxh - k: chất khử mạnh pư với chất oxh mạnh để tạo chất oxh yếu hơn và chất khử yếu hơn. Tóm lại đồng thời với khái niệm chất oxi hóa, chất khử, khái niệm cặp oxh - k liên hợp cũng có thể được trang bị, hoàn thiện trong chương trình hóa học phổ thông. Nhằm giúp cho hs có cơ sở lý luận để giải quyết các tình huống hóa học mà không nhớ máy móc hay đoán mò. Đến líp 12 kiến thức về pư oxh - k của hs tiếp tục được củng cố, hoàn thiện và phát triển mặt khác làm cơ sở để hiểu rõ hơn những điều đã học, tiếp thu kiến thức mới tốt hơn Cơ sở lý thết cơ bản về phản ứng oxi hóa- khử. Khái niệm. Pư oxh - k là pư xảy ra có kèm theo sù trao đổi (e) giữa các chất pư (pư kèm theo sù thay đổi soh của các nguyên tố). Mỗi pư oxh - k gồm hai quá trình cho và nhận (e). Ta có thể biểu diễn mét pư oxh - k bằng sơ đồ dơn giản nh­ sau: OX1 + n e Kh1 Kh2 OX2+ne OX1 + Kh2 Kh1 +OX2 (Ở đây ta giả sử cả chất oxh và chất khử đều nhận và nhường n (e) cho thuận tiện). Theo sơ đồ trên: + Chất oxh là chất nhận (e) (có soh giảm) và chuyển thành dạng khử liên hợp. + Chất khử là chất cho (e) (có soh tăng) và chuyển thành dạng oxh liên hợp. Để đánh giá một cách đầy đủ và tương đối chính xác khả năng xảy ra phản ứng oxh - k thì ta cần nắm vững được những luận điểm cơ bản về dạng pư này thông qua các đại lượng đặc trưng như khái niệm về thế điện cực, hằng số cân bằng cũng như các yếu tố ảnh hưởng tới chiều hướng của pư oxh - k. Thế điện cực. Khả năng oxh - k của các chất được phản ánh qua khả năng nhận hoặc cho (e) của chúng. Khả năng này được đánh giá bằng đại lượng thế điện cực. Thế điện được đo bằng sức điện động của pin có sơ đồ” H2(Pt) │H+║Mn+│M PH2 =1 at aH+=1 a=1 Ở đây: Điện cực Hiđro tiêu chuẩn đặt ở bên trái, điện cực cần xác định thế đặt ở bên phải. Khi a oxh - k = 1 thì thế xác định là thế tiêu chuẩn E… Theo quy ước: Em = Eph - Etr Với Em: sức điện động của pin. Eph: thế của điện cực phải Etr : thế của điện cực trái. Theo sơ đồ trên ta có: E0m = - Khi chấp nhận: = 0 Thì E0m = Có nghĩa: thế tiêu chuẩn của điện cực cần xác định chính là sức điện động của pin. Theo quy ước: * Ở điện cực trái xảy ra quá trình oxh (1) và ở điện cực phải xảy ra quá trình khử (2): H2 2H+ + 2e (1) Mn+ + ne M (2) Nh­ vậy: giỏ trị thế điện cực đo được đặc trưng cho khả năng thu (e) của dạng Mn+. * Dấu của sức điện động chính là dấu của điện cực: - Nếu Eph > Etr hay > 0 thì Em > 0: có dấu dương. - Nếu Eph < Etr hay < 0 thì Em < 0: có dấu âm. Nói tóm lại: * Nếu càng dương thỡ tớnh oxh của Mn+ càng mạnh hơn tính oxh của H+ và tính khử của M càng yếu hơn tính khử của H2. * Nếu càng õm thỡ tớnh oxh của Mn+ càng yếu hơn tính oxh của H+ và tính khử của M càng mạnh hơn tính khử của H2. * Pư oxh - k xảy ra thuận lợi giữa dạng oxh mạnh và dạng khử mạnh do vậy dùa vào giá trị của ta có thể dự đoán chiều hướng pư oxh - k. * Khi hoạt độ của dạng oxh (OX) và hoạt độ của dạng khử (Kh) khác 1 (một) thì ≠hay thế điện cực của các cặp phụ thuộc vào (OX) và (Kh), sự phụ thuộc này được biểu hiện qua phương trình Nernst: E = + đối với hệ: OX + ne Kh thay các giá trị của R, T, F và đổi ln → lg thì ở nhiệt độ bằng 250C. EOX/Kh= EOX/Kh= + Thì ở nhiệt độ bằng 300C, ta biết(i) = [i]fi. Nên phương trình Nernst có dạng: EOX/Kh=+ Vậy thế điện cực không chỉ phụ thuộc vào nồng độ của các dạng oxh và khử, mà còn phụ thuộc vào lực ion của dd. Nếu chấp nhận f(OX)/f(Kh) = 1 thì EOX/Kh= + Nói tóm lại: Đại lượng thế điện cực cho phép đánh giá định lượng khả năng oxh - k của một chất trong điều kiện tiêu chuẩn còng nh­ trong điều kiện cụ thể, có sự ảnh hưởng của các quá trình phụ. Hằng số cân bằng. Hằng số cân bằng của pư oxh - k (K) là đại lượng đánh giá mức độ mạnh hoặc yếu của mét pư oxh - k. Xuất phát từ biểu thức: ∆G0 = - nF∆E0 (1) Và ∆G0 = - RTlnK (2) Từ (1) và (2) ta có: lnK = ∆E0 (3) Thay các giá trị cụ thể của: F, R, T với t0 = 250C, đổi ln → lg Ta có: lgK = ∆E0 với ∆E0 = E0ph - E0tr (4) Ta có: lgK = (E0ph - E0tr) (5) Hay K = 10(6) Theo (6) hằng số K còn được tổ hợp từ các hằng số cân bằng của cỏc bỏn pư . Với phương trình dạng tổng quát: (ở 250C) OX1 + ne Kh1 thì K1 = 10nE01/0,059 Kh2 OX2 + ne thì K-12 =10-nE02/0,059 OX1 + Kh2 Kh1 + OX2 ; K (Với K = K1 .K2) Nh­ vậy: + Căn cứ vào giá trị của hằng số K ta có thể dự đoán được chiều hướng của mét pư oxh - k : * Nếu K có giá trị càng lớn pư xảy ra càng mạnh theo chiều thuận. * Nếu K có giá trị càng nhỏ mức độ thuận nghịch của pư càng tăng. + Dùa vào giá trị của K ta có thể tính thế tiêu chuẩn của một trong hai nửa pư Các yếu tố ảnh hưởng đến chiều hướng của pư oxh - k. Ta đã biết: thế oxh - k được xác định bằng phương trình Nernst, chịu ảnh hưởng của yếu tố môi trường như: Sự thay đổi của pH, sự hình thành hợp chất tạo phức, sự hình thành hợp chất Ýt tan… Khi thế điện cực thay đổi thì hằng số cân bằng cũng thay đổi. Do vậy các yếu tố trờn đó ảnh hưởng trực tiếp tới chiều hướng của pư oxh - k. ảnh hưởng của pH. Đối với cỏc bỏn pư trong đó có sự thay đổi của ion H+ và ion OH- thì thế điện cực phụ thuộc trực tiếp vào pH. Bài : Xột bán pư (ở 250C) NO-3 + 4H+ + 3e NO + H2O ENO/NO = E0 NO/NO + Khi [NO-3] =1 ; PNO = 1at Thì: ENO/NO = E0 NO/NO + 0,08pH pH giảm thì ENO/NO tăng chứng tỏ tính oxh của NO-3 tăng trong môi trường axit. Đối với pư không có sự tham gia của ion H+ hoặc OH- nhưng thế điện cực vẫn có thể thay đổi theo pH do các pư phô: Quá trình tạo phức hiđrụxụ, pư proton hóa của các bazơ yếu dẫn đến xuất hiện một hệ oxh - khử mới. Vớ dô: Xột bán pư (ở 250C) Fe3+ +1e → Fe2+ ở pH < 1,5 thì E = ở 1,5 ≤ pH ≤ 6,6 thì: Fe(OH)3 + 3H+ + e Fe2+ + 3 H2O Nên: E = ở pH > 6,6 thì Fe(OH)3 + H+ + e Fe(OH)2 + H2O Nên: E=. ảnh hưởng của sự tạo phức. Khi trong hệ có chứa chất tạo phức với dạng oxh hoặc khử thì nồng độ cân bằng của các dạng đó sẽ bị giảm, do vậy thế điện cực của cỏc bỏn pư tương ứng sẽ bị thay đổi sẽ dẫn tới hằng số cân bằng thay đổi, do đó sẽ ảnh hưởng đáng kể tới chiều hướng của pư oxh - k. Trong thực tế dạng oxh có khả năng tạo phức mạnh hơn dạng khử, do đó thế điện cực của hệ oxh - k thường giảm. Bài: Xét khả năng oxh của ion Fe3+ khi có mặt ion F- dư. Trong hệ có mặt F- thì Fe3+ tồn tại chủ yếu ở dạng FeF3. Khi đó trong dd có cân bằng: FeF3 Fe3+ +F- β-1 = 10-12,06 Fe3+ +e Fe2+ K1 = 10E FeF3 +e Fe2+ +F- K2 = β-1 .K1 =10E K2 = 10E= 10-12.06.100,77/0,059 E02 = 0,77- 12,06.0,059 = 0,058 < E0Fe = 0,77 Tính oxh của ion Fe3+ giảm nhiều khi có mặt F- ảnh hưởng của sự tạo hợp chất Ýt tan. Cũng như trong trường hợp có hiện tượng tạo phức khi hệ chứa cấu tử có khả năng tạo hợp chất Ýt tan với dạng oxh hoặc dạng khử thì kết quả cũng là giảm nồng độ của các dạng đó, do vậy cũng làm thay đổi thế điện cực. Bài. Xột bán pư : Ag+ +1e Ag (1) Khi thêm ion Cl- vào hệ thi: Ag+ + Cl- → AgCl (2) K-1S Do vậy trong hệ có quá trình khử: AgCl + 1e → Ag + Cl- (3) K3 =Ks.K1 = 10E E03 = E0AgCl/Ag = 0,222V < Vậy khi có hiện tượng tạo hợp chất Ýt tan, tính oxh của ion Ag+ giảm mạnh, tính khử của Ag tăng, thế điện cực của bán pư thay đổi. II. Hệ thống câu hỏi và bài tập về phản ứng oxi hóa- khử nhằm phát huy năng lực nhận thức và tư duy cho học sinh. 1. Cơ sở phân loại. Như trên đã phân tích, việc giải bài tập hóa học ở trường phổ thông được coi là pp dạy học có tầm quan trọng đặc biết để nâng cao chất lượng giảng dạy và học tập của bộ môn. Đối với hs đây là pp học tập tích cực, hiệu quả và không có gì thay thế được để giúp hs nắm vững kiến thức hóa học, phát huy năng lực nhận thức và tư duy, hình thành kĩ năng, kĩ xảo, ứng dụng hóa học vào trong thực tiễn. Từ đó làm giảm nhẹ sự nặng nề căng thẳng của khối lượng kiến thức và gây hứng thó, say mê cho hs trong học tập. Tuy nhiên, hiệu quả của việc giải bài tập hóa học còn phụ thuộc vào nhiều yếu tè nh­ : tính tự giác, tính vừa sức và hứng thó học tập của hs ….Cũng nh­ vấn đề học tập, bài tập dễ quá hoặc quỏ khú đều không có sức lôi cuốn hs. Vì vậy, trong giảng dạy ở tất cả cỏc khõu, cỏc kiểu bài lờn lớp khác nhau, người giáo viên cần phải biết sử dụng các câu hỏi và bài tập hóa học có sự phân hóa phù hợp với từng đối tượng tức là góp phần rèn luyện và phát triển năng lực nhận thức và tư duy cho hs. Tùy theo mục đích dạy học, tính phức tạp và từng quy mô của từng loại bài tập hóa học mà giáo viên có thể sử dụng hệ thống câu hỏi và bài tập theo bốn bậc của quá trình nhận thức và có thể sử dụng các hình thức hướng dẫn khác nhau. Để làm tốt công việc này, chúng ta có thể sử dụng các câu hỏi và bài tập phân hóa theo các bậc của quá trình nhận thức. ** Theo cố GS Nguyễn Ngọc Quang [37,38] việc phân loại sắp xếp các bài tập hóa học theo 4 bậc cơ bản của quá trình lĩnh hội kiến thức, kỹ năng, kỹxảo, chúng ta hấy có thể sắp xếp thành 4 dạng cơ bản sau bao gồm một số tiêu chí cụ thể: Dạng Năng lực nhận thức Năng lực tư duy Kỹ năng Mục tiêu câu hỏi Động từ thường sử dụng để hỏi 1 Bậc 1: Biết (nhận biết kiến thức) Tư Duy Cô thể Bắt chước theo mẫu Kiểm tra trí nhớ hs về kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo đã học Hãy định nghĩa, hãy mô tả, hóy nờu, hóy phát biểu, hãy cho biết, viết biểu thức…. 2 Bậc 2: Hiểu (-Tái hiện kiến thức. -Diễn giải kiến thức. -Mô tả kiến thức.) Tư duy lụgic (suy luận, phân tích, so sánh, nhận xét) Phát huy sáng kiến (Hoàn thành kĩ năng theo chỉ dẫn không còn là bắt chước máy móc) -Kiểm tra cách hs liên hệ, kết nối các kiến thức. -Kiểm tra khả năng nêu ra được các yếu tố cơ bản, so sánh các yếu tố cơ bản trong bài học. Hãy phân tích, hãy so sánh, tại sao? Vì sao? Hãy giải thớch…. 3 Bậc 3: Vận dông. Vận dụng vào các tình huống quen biết, tương tự) Tư duy hệ thống. (Suy luận tương tự, phân tích, tổng hợp so sánh, khái quát hóa) Đổi mới. (Lặp lại kĩ năng nào đó 1 cách chính xác, nhịp nhàng, độc lập, không cần hướng dẫn). -Kiểm tra khả năng áp dụng các kiến thức, các kĩ năng, kĩ xảo vào hoàn cảnh, điều kiện quen thuộc hay tương tự. Hoàn thành sơ đồ biến hóa, hoàn thành các ptpư, làm thế nào? Hãy giải thích, hóy tớnh? 4 Bậc 4: Vận dụng, sáng tạo. (Vận dụng vào những tình huống đã bị biến đổi hoặc chưa quen biết). Tư duy trừu tượng. (Suy luận một cách sáng tạo) Sáng tạo. (Hoàn thành kĩ năng một cách dễ dàng, có sáng tạo, đạt tới trình độ kĩ xảo). -Kiểm tra khả năng đưa ra được những dự đoán, giải quyết một vấn đề, đưa ra câu trả lời hoặc đề xuất có tính sáng tạo. Hoàn thành sơ đồ biến hóa, làm thế nào hãy giải thích, hóy tớnh, hóy đề xuất, hãy trình bày, hóy phõn tớch… Nh­ trờn đã phân tích, chúng tôi tiến hành lực chọn, xây dựng hệ thống câu hỏi lý thuyết và bài tập về phản ứng oxi hóa- khử theo 4 bậc của quá trình nhận thức theo các dạng sau: Dạng 1: BÀI TẬP THEO TRÌNH ĐỘ NHẬN BIẾT * Câu hỏi và bài tập dạng này thực tế nhằm làm cho hs nhận biết nhớ lại các kiến thức đã tiếp thu. Ở đây hs không cần sử dụng các thao tác tư duy nhiều, thuần túy chỉ cần “học thuộc - nhí lại”, mức độ tư duy ở trình độ thấp. Dạng 2: BÀI TẬP THEO TRÌNH ĐỘ HIỂU Sau khi nhận biết, nhớ lại kiến thức nú giỳp cỏc em hiểu kiến thức đó nh­ thế nào? Mặc dù vẫn ở mức độ tư duy còn thấp nhưng phần nào đã hơn so với dạng một. Dạng 3: CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP THEO TRÌNH ĐỘ VẬN DễNG Hệ thống câu hỏi và bài tập dạng này đũi hỏi hs vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết vấn đề đang vướng mắc. Nh­ vậy, hs phải sử dụng các thao tác tư duy: phán đoán, so sánh, phân tích, tổng hợp và các pp tư duy: suy diễn, loại suy, suy luận. Dạng bài này không những đũi hỏi hs phải tái hiện lại kiến thức cũ mà cũn đũi hỏi hs phải biết vận dụng kết hợp tư duy cụ thể với khả năng tư duy lụgic. Mức độ tư duy bắt đầu nâng lên so với ở dạng một và hai. Tính phức tạp của bài toán đã tăng lên. Vậy giải bài tập hóa học ở dạng này đã rèn luyện cho hs các thao tác và pp tư duy cơ bản - đó là các thao tác hành động trí tuệ cơ bản góp phần phát huy năng lực nhận thức và tư duy cho hs. Dạng 4: CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP THEO TRÌNH ĐỘ VẬN DỤNG SÁNG TẠO. Hệ thống câu hỏi và bài tập dạng này dành cho hs khá, giỏi có sự tư duy nhanh nhạy. Ở đõy đũi hỏi hs phải có sự kết hợp nhiều thao tác tư duy như: phân tích, tổng hợp, khái quát hóa và pp tư duy như: suy luận, phán đoán. Hs nhất thiết phải tự mình tái hiện kiến thức cũ, tìm ra mối tương quan giữa các kiến thức với nhau đồng thời vận dụng chúng vào những tình huống mới, chưa quen biết. Bên cạnh đó để giải quyết bài toán dạng này, hs phải biết tự sáng tạo thêm kiến thức liên quan từ đó suy nghĩ lên mức phát triển cao hơn. Nh­ vậy mức độ tư duy đã nâng cao hơn so với dạng ba. Về năng lực tư duy ở đây cũng đòi hỏi tư duy lụgic, tư duy hệ thống và tư duy trừu tượng. Vì vậy muốn giải được dạng bài tập này, hs còng cần thực hiện các thao tác tư duy như ở dạng 3 nhưng ở mức độ cao hơn. Sau khi lập được tiến trình giải cần phải biết so sánh với các bài toàn khác. Khi giải bài toán phải luôn đặt ra các câu hỏi “tại sao”, không hài lòng với cách giải đó cú (tỡm nhiều cách giải, cách giải hay, ngắn nhất). Từ đó phát sinh ra các tình huống có vấn đề và hs phải tích cực suy nghĩ, tìm tòi để giải quyết các thắc mắc của mình. Và đối với mỗi bài toán, cố gắng tìm tính chất đặc biệt của nó để tìm ra cách giải độc đáo, tối ưu nhất có thể được. Nếu cố gắng được nh­ vậy thì khả năng tự học và trình độ lao động trí óc, tư duy của hs sẽ được nâng lên rõ rệt. Tóm lại bài tập dạng này đó giỳp hs : - Rèn năng lực nắm vững kiến thức cơ bản một cách chính xác, tự giác và có hệ thống, hiểu rõ bản chất của từng khái niệm. - Vận dụng chính xác kiến thức, trình bày lập luận một cách lụgic chinh xác. - Rốn luyờn cỏc thao tác tư duy và năng lực suy luận lụgic, hệ thống và trừu tượng. 2. HỆ THỐNG CÂU HỎI LÍ THUYẾT. 2. 1. Hình thành các khái niệm. 2. 1. 1. Khái niệm sè oxi hóa. Bài 1: [61 tr 22]: Soh là gì? cho vớ dô? Hãy phân biệt khái niệm soh và hóa trị của nguyên tố trong hợp chất hóa học. Bài tập này yêu cầu hs chỉ cần nhận biết nêu lên được nội dung của khái niệm, đồng thời cho vớ dô đúng. Qua ví dô đó yêu cầu hs nắm vững “húa trị là gỡ”, “soh” là gỡ? cũng nh­ phân biệt hai khái niệm này, nhất là thông qua những Bài cô thể. Đối với soh là khái niệm có tính quy ước rất dễ nhầm lẫn với khái niệm hóa trị vì vậy nên cần có một số bài tập củng cố, phân biệt hai khái niệm này. Bài 2: Xác định soh và hóa trị của N, P, Cl, Na, Ba trong hợp chất tương ứng: NH3, PH3, HCl. Na2O, BaCl2 * Trong quá trình dạy học giáo viên chú ý nhấn mạnh những sai lầm mà hs hay mắc phải như: + Húa trị chính là soh. + Chỉ số của nguyờn tố này chính là SOH của nguyên tố kia trong hợp chất nhị tố. + Khi viết SOH lại viết nh­ của điện tích (vớ dô Fe2+O: sai) phải viết dấu trước. + Khi tính toán quên dấu, khụng nhõn với chỉ số của nguyên tố. Bài 3:[6 tr 59 ] [7 tr 60], [60 tr 91,106][61 tr 26] “Xỏc định SOH của nguyên tố C, N, P, Cl, Br, S trong các chất sau: CO, CF2Cl2, “H2CO3”, CO2, NH3, NaNH2, NO, N2O, N2, N2O5, HNO3, HNO2 PH3, P4, P2O3, PCl5, PCl3, P2O5, H3PO4, H3PO3 Cl2O, NaCl, HClO2, CaOCl2, Cl2, Cl2O7, Ca(OCl)2, KClO4 NaBrO3, NaBr, Br2, K2S, S, SO2, Na2SO3, Na2SO4, SO3, H2SO4 Bài 4: [6 tr 59 ] [7 tr 60], [60 tr 91,106] [61 tr 26] Xác đinh soh của các nguyên tố: Mn, Cr và Fe trong các chất sau: MnO, MnO2, KMnO4, Mn(OH)2, K2MnO4 Cr2O3, CrO, Na2CrO4, Cr2(SO4)3, K2Cr2O7 FeO, Fe2O3,Fe3O4, FeS, FeCl3, FeSO4, Fe(NO3)3 Mục đích của bài tập này nhằm vận dông quy tắc xác định SOH của một nguyên tố trong hợp chất. Để trả lời bài tập này người học cần nắm vững quy tắc đã được đưa ra. Bài 5: Xác định soh của các nguyên tố trong hợp chất tương ứng a) oxi trong Na2O2, F2O. b) H trong CaH2, NaH c) Fe trong (Fe3O4) Pb trong (Pb3O4). d) Của các nguyên tố trong: FeS2, CuFeS2 e) Xác định soh của Nitơ trong NH4NO3, NH4NO2 Hướng dẫn: - Qua các vớ dô này giáo viên cần chú ý rèn luyện các thao tác tư duy (phân tích, tổng hợp, so sánh) - Tránh cho hs quen nghĩ soh của oxi luôn luôn -2 hay của H (+1). - Soh có thể dương, âm có thể nguyên hay không nguyên, nhiều khi phải viết công thức cấu tạo, nhất là đối với các nguyên tố có khả năng cho nhiều soh, hay trong cùng một phân tử có thể có hai hay nhiều cỏch tớnh soh, hay cùng một nguyên tử của một nguyên tố trong phân tử lại có soh khác nhau . Chóng ta có thể hướng dẫn hs xác định soh giữa hai nguyên tử cú cựng độ âm điện, khác độ âm điện thậm chí đôi khi phải nhí soh trong một vài trường hợp đặc biệt. Bài 6: “Cho hai nguyờn tố 16A, 29B. Hãy viết cấu hình (e) cho mỗi nguyên tố ở trạng thái kích thích và không kích thích. Mỗi cấu hình (e) đó ứng với khả năng mức oxh nào”. Hướng dẫn: Mục đích của bài tập này nhằm xác định mối liên hệ giữa cấu tạo lớp vỏ (e) với các khả năng cho các mức oxh khác nhau. Pư oxh –khử nói riêng và pư hóa học nói chung liên quan mật thiết đến quá trình phá vỡ liên kết cũ và hình thành liên kết mới. Để hình thành liên kết thì vai trò của (e) ngoài cùng quyết định, chính vì vậy khả năng tham gia liên kết của (e) líp ngoài cùng quyết định kiểu liên kết, số lượng nguyên tử tham gia liên kết và từ đó cho ta những soh khác nhau. Trong hai nguyên tố A, B nói trên sẽ cho là những cấu hình (e) khác nhau (trạng thái kích thích và không kích thích) ứng với mỗi dạng cấu hình đó là khả năng cho soh khác nhau. Nói chung dạng bài tập về soh rất đa dạng và phong phó. Qua một sè vớ dô ở trên ta nhận thấy soh là khả năng không thể thiếu được trong việc trang bị hoàn thiện kiến thức về pư oxh - k. Tuy nhiên để hs nắm vững khái niệm và tính được soh cần phải quy trình húa cỏc bước tiến hành. Bài 7: Viết công thức phân tử của các chất trong đó S lần lượt có SOH: -2, 0, +4, +6 Hướng dẫn: Mục đích nhằm kiểm tra khả năng vận dụng kiến thức một cách linh hoạt của hs . Thực chất đây là bài tập ngược với bài tập (soh là gì?). Để trả lời bài tập này hs có thể tiến hành theo từng bước sau: Bước 1: Chọn nguyên tố để kết hợp với S sao cho phù hợp về dấu của soh. Nguyờn tố có độ âm điện lớn hơn S thì mang soh dương và ngược lại. Bước 2: Chọn số lượng các nguyên tử sao cho phù hợp về số của soh Bước 3: Kiểm tra lại xem hợp chất cú phự với các nguyên tắc khác của việc thiết lập công thức. Bài 8: [45 tr 160]. [23 đề 5,11] b) Trong các pư oxh - k, soh của các nguyên tử thay đổi nh­ thế nào? c) Lấy 2 pư trong đó có nguyên tử của cùng một nguyên tố, tử cựng một soh biến thành nhiều soh khác nhau. 2. 1. 2. Khái niệm chất oxi hóa, chất khử. Khái niệm chất oxi hóa, chất khử là hai khái niệm cơ bản trọng tâm trong quá trình hình thành, hoàn thiện kiến thức về pư oxh - k do đó trong hệ thống bài tập thì phần kiểm tra kiến thức cơ bản này chiếm một vị trí đáng kể. Bài 9: [7 tr 59]: “Định nghĩa pư oxh - k ? Hãy phân biệt các khái niệm chất khử và sự khử, chất oxh và sù oxi húa”. Bài 10: “Vỡ sao chất khử cũng là chất bị oxh và chất oxh cũng là chất bị khử”. Dạng bài tập được đưa ra nhằm đa dạng hóa khái niệm để hs hiểu khái niệm một cách toàn diện hơn.. Có thể hướng dẫn các em nhận diện: những chất nào chỉ đóng vai trò chất khử, chất oxi hóa, vừa là chất khử vừa là chất oxh (chất có soh nh­ thế nào ) * Điểm đáng chú ý ở đây là tránh nhầm lẫn giữa “chất oxi húa” và “chất bị oxi húa” giữa “chất khử” và “chất bị khử”... soh lóc tăng lúc giảm (thực ra để thuộc khái niệm này khụng khú nhưng khi vận dụng các em hay nhầm lẫn. Để tránh nhầm lẫn ta có thể trang bị cho hs câu “thần chỳ-khẩu quyết” “Khử ” cho “o” nhận. “Khử ” tiến “o” lùi Hoặc: “Khử - cho, cho tăng”. “O – nhận, nhận giảm”… Xác định vai trò của các chất (trong pư ). Bài 11: Viết phương trình pư xảy ra trong mỗi trường hợp sau: a) Một đơn chất chỉ có tính oxh không có tính khử. b) Một hợp chất chỉ có tính oxh không có tính khử. c) Một đơn chất chỉ có tính khử không có tính oxi hóa. d) Một hợp chất chỉ có tính khử không có tính oxi hóa. e) Một đơn chất vừa có tính khử vừa có tính oxi húa(trong một pư ). f) Một hợp chất vừa có tính khử vừa có tính oxi hóa( trong mét pư ). g) Một đơn chất, một hợp chất, chủ yếu có tính khử, có tính oxi hóa. Phân tích: 1-Từ những suy luận về pư oxh - k đối với các chất vô cơ hs sẽ chọn được nhiều chất phù hợp với yêu cầu của đề bài. Trong quá trình chọn chất hs sẽ củng cố được một số tính chất quan trọng liên quan đến oxh - k : chất khử, chất oxi hóa, nguyên tắc để có pư oxh - k. Thông qua Bài trên hs có thể tự tổng kết cho mình về pư oxh –k xảy ra trong đơn chất, hợp chất vô cơ. Bài 12: Mặc dù cùng là hợp chất của S, tại sao H2S chỉ có tính khử còn SO2 lại vừa có tính oxh vừa có tính khử, vì sao ion S2- chỉ có tính khử còn S vừa có tính khử vừa có tính oxi hóa. Hướng dẫn: Điều này được giải thích khi viết sơ đồ phõn bố (e) vào các obitan trong nguyên tử S và ion S2 * Nguyên tử S: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4. * ion S2- : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 . (Trạng thái bền vững). Trong nguyên tử S; ở phõn lớp 3p có 2 (e) độc thân nên có thể thu thêm 2 (e) nữa, làm giảm soh thể hiện tính oxi hóa. Ngoài ra S cũng có thể nhường (e) làm tăng soh thể hiện tính khử: S0 + 2e → S2- hoặc: S0 → S+4 + 4e Trong ion S2- (H2S, Na2S) các obitan đó cú đầy đủ (e) nên S2- không thu thêm được các (e) → S2- không có tính oxi hóa. (S2-) chỉ có thể nhường (e) làm tăng soh thể hiện tính khử: S2- → S+4 + 6e. Trên cơ sở đó có thể giúp hs “nhận diện” xác định vai trò của các chất trong pư oxh - k (có thể đơn chất, hợp chất hay ion có thể kim loại, phi kim, axit, bazơ, muối hay oxit…) thông qua soh của nó đang ở mức nào: thấp nhất, cao nhất hay trung gian. Hoặc khi khảo sát cấu tạo của ion hoặc thành phần cấu tạo nên chất đú cú cấu hình bền vững hay chưa, nên có khả năng nhường, nhận (e) hay cả hai khả năng đó! Bài 13: [60 tr181] [45 tr 161][23 đề 23]. Khái niệm về các quá trình. Đây là khái niệm nằm trong hệ thống khái niệm cơ bản về pư oxh - k. Việc hình thành khái niệm một cách chắc chắn sẽ giúp nhiều cho việc nghiên cứu pư oxh –k. Bài 14: [7 tr 59], [61 tr 29] Hãy phân biệt sự oxi hóa, chất oxi hóa, chất khử và sự khử. Cho vớ dô. Bài 15: “Vỡ sao trong mét pư oxh - k khi nào cũng xảy ra đồng thời hai quá trình: quá trình oxh và quá trình khử”. Bài 16: “Xem xột cỏc quá trình sau đây, quá trình nào là quá trình oxi hóa, quá trình khử, chất nào là chất oxi hóa, chất nào là chất khử ”. S + 2e → S-2 Na → Na+ + e 2H →2H+ + 2e Fe+2 → Fe+3 + e Al → Al+3 +3e Cl2 +2e → 2Cl- Cu+2 +2e → Cu Mục đích của bài tập này nhằm vận dụng kiến thức về khái niệm oxh - k để nghiên cứu các quá trình oxh - k cô thể. Người học phải biết dùa vào đặc điểm của các quá trình oxh - k, để xác định quá trình nào là quá trình oxi hóa, quá trình khử, tương tự như vậy để xác định được chất oxi hóa, chất khử. Điểm đáng chú ý ở đây là tránh nhầm lẫn giữa “chất” và “quá trình” [thực ra để thuộc khái niệm chất hay quá trình khụng khú nhưng khi vận dụng các em hay nhầm lẫn. Để tránh nhầm lẫn ta có thể trang bị cho hs câu “thần chỳ-khẩu quyết” “Khử ” cho “o” nhận. “Bị” gì “sù ” nấy(đú) Hay “sù nọ - chất kia” Mở rộng của dạng bài tập này là từ quá trình oxh - khử yêu cầu thiết lập phương trình pư oxh - k. Bài tập nâng cao của dạng này chỉ cho sơ đồ biến đổi soh từ đó phải xác định quá trình oxi hóa, quá trình khử chất oxi hóa, chất khử. Bài 17 [77 tr 34]: Xem xét quá trình nào sau đây là quá trình oxh - k: MnO2 → Mn+2 H2SO4 → SO2 Cr2O2-7 → CrO2-4 HNO3 → NO2 2Cl- → Cl2 … Đây là dạng bài tập phân biệt pư oxh - k được nâng cao hơn bài tập trên, ngoài việc kiểm tra kiến thức về khái niệm oxh - k còn đi sâu vào các khái niệm quá trình oxi hóa, quá trình khử. Đối với bài tập này trước hết phải xác định soh của nguyên tố trước và sau pư từ đó xem xét soh tăng hay giảm hay không thay đổi rồi xét đến quá trình đó là quá trình nhường hay nhận (e) để quyết định quá trình là quá trình oxh hay quá trình khử hay không. * Bài 18: [7 tr 59],[60 tr 174],[6 tr 50] Viết sơ đồ (e) biểu diễn các quá trình biến đổi soh sau: S0 S-2 S0 S+4 S+6 → S0 →S-2 N+5 → N+2 → N0 → N-3 → N+2 → N+4 Hãy viết các quá trình oxi hóa, quá trình khử, xác định chất oxi hóa, chất khử ” Phân tích: Trong loại bài tập này hs phải gắn liền được định nghĩa về quá trình oxi hóa, quá trình khử vào một quá trình pư cô thể (nhường hoặc nhận (e)) và từ đó suy luận ra chất oxi hóa, chất khử. Ở đõy đũi hỏi mức độ tư duy cao. Khái niệm phản ứng oxi hóa- khử. Bài 19: [45 tr 164][23 đề 74] [7 tr 59, 137] a) Thế nào là pư oxh - k ? Cho Bài minh họa? b) Dùa vào SOH người ta có thể chia các pư thành mấy loại? Cho Bài cô thÓ. Hướng dẫn: Mục đích của bài tập này yêu cầu nắm được bản chất của pư oxh - k từ đó so sánh với các dạng pư khác. Dạng bài tập này thực chất là dạng bài tập nhận biết pư oxh - k . Bài 20:(ĐH công nghệ Tôn Đức Thắng 99, ĐH Y Dược 93) Cho các pư sau? pư nào là pư oxh - k, trao đổi vì sao? 1) CaO + HCl 2) FeO +HNO3 đ 3) Fe3O4 + HCl 4) NaOH + H2S 5) FeCl3 + H2S Đs: (2), ( 5) là pư oxh - k vỡ có sự thay đổi soh. Bài 21: [45,7,6]Trong các pư sau, pư nào là pư oxh - k ? Nếu là pư oxh - k hãy chỉ ra chÊt nào là chất oxi hóa, là chất khử? 1) 2Na+ H2 → 2NaH. 4) (NH4)2CO3 → 2NH3↑+ CO2↑+H2O 2) 2O3 → 3O2 5) Al2O3 + 2NaOH→ 2NaAlO2 + H2O 3) 2NO2 → N2O4 6)2NH4NO3 2N2 + O2 + 4H2O Hướng dẫn: Pư (1), (5), (6): oxh - k vỡ có sự thay đổi soh … Mục đích của bài tập này là bước phát triển cụ thể hóa mục đích của bài tập trên. Để trả lời bài tập này người học phải xác định được có sự thay đổi soh hay không từ đó kết luận pư nào là pư oxh - k. Để phát triển sâu, củng cố chắc chắn hơn nên đưa (ra) những phương trình có sản phẩm giống nhau nhằm khẳng định bản chất của pư oxh - k . Vớ dô: Các pư điều chế Fe2(SO4)3. Bằng cách cho H2SO4 đ tác dụng với Fe, FeO,Fe3O4 hay H2SO4 l tác dụng với Fe2O3, Fe(OH)3, Fe3O4… Bài 22: Cho các pư hóa học sau: (M2Ox, FexOy, MxOy) lần lượt tác dụng với: HCl, HNO3 (tạo NO nếu có), H2SO4 (tạo SO2 nếu có). Với giá trị nào của x ở pư trên sẽ là pư oxh - k hoặc pư trao đổi? 2.2. Cặp oxi hóa- khử, dãy điện hóa và chiều của phản ứng oxi hóa- khử. * Trong pư oxh - k luôn diễn ra đồng thời hai quá trình: quá trình oxi hóa, quá trình khử, từ đó hình thành khái niệm cặp oxi húa - khử. *Dãy hoạt động hóa học của kim loại được giới thiệu trong sách giáo khoa líp 9với tên gọi “dóy hoạt động hóa học của kim loại” [B tr 63] chỉ dừng lại ở mức sự tương tác của kim loại với dd axit và dd muối, với nội dung là những kim loại nào có thể đẩy được hiđrụ khỏi dd axit, đẩy được hiđro khỏi H2O, đẩy được kim loại khái dd muối. “Dóy điện hóa của kim loại” được nghiên cứu ở líp 12 sau khi hs đã được nghiên cứu (đó cú kiến thức) về cấu tạo chất, liên kết hóa học, về sự điện ly và về pư oxh - k. Do vậy nội dung tìm hiểu là hoàn chỉnh hơn vận dụng ở mức độ cao hơn, bản chất của hiện tượng hóa học được làm rõ hơn. Bài 23: [23 tr 79] “Tớnh oxi húa, tớnh khử của kim loại và ion kim loại thay đổi nh­ thế nào trong dãy điện húa”. Bài 24 [51 tr 44]: Dùa vào dãy điện hóa của các kim loại, hãy cho nhận xét tính chất oxh - khử của các kim loại và ion kim loại Hướng dẫn: [ Từ dãy điện hóa của kim loại ta có nhận xét sau: a) Chỉ những kim loại đầu dãy (kim loại kiềm, kiềm thổ) mới khử H2O cho H2 (Mg khử nước nóng cho H2). b) Kim loại càng về phía trái thì càng hoạt động (tính khử càng mạnh); các ion của các kim loại (tương ứng) có tính oxh càng yếu. c) Kim loại đứng trước đẩy kim loại đứng sau ra khái dd muối (trừ những kim loại tác dụng được với nước ở điều kiện thường). d) Kim loại bên trái H đẩy được H2 ra khái axit không có tính oxh (nh­ HCl, CH3COOH, H2SO4 loang..) Việc xác định được chiều hướng của pư hóa học nói chung và pư oxh –k nói riêng là hết sức quan trọng, là vấn đề khó đối với hs phổ thông trung học. Nó đòi hỏi người học phải có kiến thức tổng hợp về: cặp oxh - k, dãy điện hóa và các khái niệm về pư oxh - k. Việc xác dịnh chiều pư oxh - k trong chương trình hóa học phổ thông được xây dựng từ thấp đến cao, từ định tính đến định lượng. Một số vấn đề về chiều pư oxh - k được đề cập trong các bài tập, thường tập trung ở một số loại sau đây: Bài 25: [73 tr 178]: “Cho pư : n A + m Bn+ nAm+ +m B Hãy so sánh tính oxh khử của cặp Am+/A và Bm+/B để pư xảy ra theo chiều thuận. Phân tích: Mục đích của bài tập này nhằm kiểm tra kiến thức về khái niệm cặp oxi húa-khử, kiến thức về chiều của pư oxh - k. Trong [7] cú nêu quy luật về chiều của pư oxh - k: chất oxh mạnh pư chất khử mạnh để tạo ra chất chất oxh và chất khử yếu hơn (quy tắc α). Từ một phương trình tổng quát bài tập yêu cầu người học phải khái quát và rót ra kết luận Bn+/B > Am+/A từ kết luận này hs sẽ vận dụng vào để giải quyết các bài tập cụ thể. Bài 26: [45 tr 160] [23 đề 5,11] a) Điều khẳng định sau đây cú đỳng khụng? Giải thích? “một chất có tính oxh gặp một chất có tính khử phải xảy ra pư oxh - k” Bài 27: [51 tr42] Hãy cho biết cỏc quỏ trỡnh(thuận nghịch) sau đây có xảy ra hay không? Nếu có, viết các phương trình pư và giải thích nguyên nhân. FeCl3 FeCl2 2.3. Phản ứng oxi hóa- khử trong pin, bình điện phân, ăn mòn kim loại. Bài 28: [47 tr 26]: Quá trình oxh - k xảy ra trong ăc-quy trong pin, trong điện phân giống và khác nhau như thế nào? Bài 29:[47 tr 26]Hãy so sánh pư hóa học xảy ra trong pin và trong bình điện phân. Hướng dẫn: Dạng bài tập này mang tính chất nâng cao, để trả lời hs phải có kiến thức tổng hợp về điện phân và về pin điện. Điện phân là quá trình oxh –khử xảy ra trên bề mặt điện cực nhờ tác dụng của dòng điện một chiều. Pin : Pư oxh - k làm phát sinh dòng điện. Sự diện phân: biến điện năng thành hóa năng, ngược với pin là pư oxh - k tù xảy ra và hóa năng biến thành điện năng. Quá trình oxh - khử cũng xảy ra ngược nhau: Pin Cực âm : Quá trình oxh . Cực dương : Quá trình khử Điện põn Cực âm : Quá trình khử. Cực dương : Quá trình oxi hóa. * Để quá trình điện phân xảy ra thì điện áp tối thiểu của dòng điện một chiều vào điện cực (thế phân giải) Ýt nhất phải bằng suất điện động của các pin tương ứng. Một số trường hợp cần thế phân giải cao hơn so với Epin tương ứng. Thế hiệu phụ thêm vào đó được gọi là quá thế. Trong chương trình phổ thông lý thuyết điện phân chỉ dừng ở việc cung cấp một sè pư điện phân như: điện phân nóng chảy muối Clorua, xót, Al2O3, điện phân dd NaCl có màng ngăn, điện phân dd CuCl2 …để phục vụ một số bài điều chế hay sản xuất. Còn trong các đề thi tuyển sinh đại học và cao đẳng thỡ cú nâng cao hơn, (phần nào) đã đề cập đến lý thuyết điện phân chủ đạo. Bài tập này muốn cho hs nhận ra bản chất của quá trình xảy ra trong pin và trong bình điện phân là pư oxh - k. Quá trình xảy ra trong pin là tự diễn biến làm phát sinh dòng điện, quá trình xảy ra trong bình điện phân xảy ra khi có dòng điện từ ngoài vào. Bài 30: [47 tr 25] :Nêu sự khác nhau về quá trình cho, nhận (e) trong pư điện phân và pư oxh - k thông thường? Hướng dẫn: Pư oxh - k Pư điện phân -Quá trình tự xảy ra -Quá trình xảy ra nhờ dòng điện -Quá trình cho và nhận (e) xảy ra trực tiếp giữa chất oxh và chất khử -Quá trình cho và nhận (e) xảy ra trên bề mặt điện cực Bài 31: [47 tr 25, 33]: a) Bản chất của số Faraday và ý nghĩa của nó trong điện phân. b) Phân biệt khái niệm: “Hiệu suất điện phân” và “hiệu suất pư điện phân”. Cho Bài minh họa. c) Các quá trình điện ly, điện phân, nhiệt phân đều là oxh - k cú đỳng khụng? Phân tích các quá trình đó. Bài 32: Hãy cho biết trong điều kiện nào thì xảy ra sự phá hủy kim loại theo: a) Ăn mòn hóa học. b) ăn mòn điện hóa? Đối với mỗi loại ăn mòn, hãy dẫn ra mét Bài hay gặp trong đời sống để minh họa. Trên cơ sở đó yêu cầu hs xác định các điều kiện xảy ra ăn mòn điện hóa. Bài 33: Có 3 ống nghiệm đựng dd H2SO4 loãng được đánh số từ 1 đến 3. Người ta làm thí nghiệm nh­ sau: Cho vào ống nghiệm 1 một miếng Fe. Cho vào ống nghiệm 2 một miếng Al đặt tiếp xúc với một miếng Fe. Cho vào ống nghiệm 3 một miếng Ag đặt tiếp xúc với một miếng Fe. Hãy miêu tả, so sánh hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm trên và giải thích. Hướng dẫn: Kết luận: Mức độ thoát bọt khí: ống 1 < ống 2 < ống 3. (Nhiều hs sẽ cho rằng ở ống 2 sẽ thoát ra nhiều H2 hơn do có hẳn 2 kim loại Al, Fe đều đứng trước H). Nói tóm lại các bài tập kiểm tra lý thuyết thường được đưa ra từ mức độ thấp đến cao, từ chỗ đơn giản đến phức tạp, từ chỗ chỉ yêu cầu hs tái hiện, củng cố, ghi nhớ kiến thức đến mức độ nâng cao dần. Các câu hỏi gián tiếp, tiếp tục củng cố kiến thức, đồng thời vận đụng đơn giản nhằm giỳp cỏc em dÔ ghi nhớ một cách chủ động chứ không máy móc để từ đó hs có thể làm được các dạng bài tương tự. Đây là một dạng bài tập tương đối dễ trong chương trình nhưng lại rất cơ bản, làm cơ sở, điều kiện để phát triển, hoàn thiện và áp dụng các dạng bài tập nâng cao. 3. HỆ THỐNG BÀI TẬP (CỦNG CỐ, HOÀN THIỆN KIẾN THỨC). Lập (cân bằng) phương trình phản ứng oxi hóa- khử. Giới thiệu các phương pháp cân bằng. Cân bằng pư oxh - k là dạng bài tập vận dụng một cách tổng hợp các kiến thức về pư oxh - k. Thông qua việc thiết lập các phương trình pư ở các dạng khác nhau sẽ giỳp cỏc em phần nào hiểu hơn các khái niệm oxh - k một cách đầy đủ và chính xác không trừu tượng, khó nhớ như trong nội dung các định nghĩa. Qua thực tế làm bài tập hs biết phân loại, nhận dạng các dạng pư oxh - k để từ đó đề suất, sử dụng hợp lý các kiến thức đã học cho từng loại phương trình pư oxh - k khác nhau. Mục đích của loại bài tập này là giúp cho hs ghi nhớ, rèn luyện kĩ năng áp dụng kiến thức về oxh - k còng như hoàn thiện nó, đồng thời qua đó rèn luyện, phát huy năng lực nhận thức và tư duy cho hs, nhất là tư duy sáng tạo. Dùa vào định luật bảo toàn (e) (tổng sè (e) nhường bằng tổng sè (e) nhận) người ta đưa ra một sè pp thiết lập (cân bằng) phương trình pư oxh - k cơ bản nhất đó là: pp đại sè, pp soh, ion-(e) và đặc biệt là pp thăng bằng (e). Chóng ta lần lượt tìm hiểu: Phương pháp đại sè. 1- Nguyên tắc: - Dùa vào số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế phải bằng nhau - Đặt Èn số là các hệ số hợp thức. Dùng định luật bảo toàn khối lượng để cân bằng nguyên tố và lập phương trình đại số. - Chọn nghiệm tùy ý cho mét Èn, rồi dùng hệ phương trình đại số để suy ra các Èn số còn lại. Bài 1: FeS2 + O2 Fe2O3 + SO2 Ta có: a FeS2 + bO2 cFe2O3 + dSO2 Với nguyên tố (Fe) a = 2c còn (S): 2a = d và (O): 2b = 3c + 2d Chọn c = 1 thì a = 2, d = 4, b =11/2, sau đó nhân cả hai vế với 2 ta được phương trình : 4FeS2 +11O2 Fe2O3 + 8SO2 2- Bản chất của pp đại số: - Pp này không cho thấy bản chất của pư oxh - k, không thể xác định được chất oxi hóa, chất khử và trong một số trường hợp không xác định được hệ số! (Pp này áp dụng cho tất cả các loại pư hóa học). Bài 2 : Cân bằng các pư sau theo pp đại số. FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2 Cu + H2SO4 → CuSO4 + SO2 + H2O c) FeS + HNO3 → Fe2(SO3)3+ Fe(NO3)3 + NO + H2O. Đỏp sè: Hệ số của các chất trong pư 4, 11, 2, 8. b) 1, 2, 1, 1, 2. c) 3, 12, 1, 1, 9, 6. Khi viết các phương trình pư biểu diễn quá trình khử hóa của từng nguyên tố, cần theo đúng chỉ số quy định của từng nguyên tố đó. Đối với các pư phức tạp, việc lưu ý các chỉ số như vậy là rất cần thiết. Phương pháp số oxi hóa. Phương pháp này tương tù nh­ pp cân bằng (thăng bằng) (e). Phương pháp này dùa trên nguyên tắc: tổng đại số các sự tăng và giảm soh trong mét pư oxh - k bằng không. Bài 3: N-3H+1+O02 N+2O+2 + H-12O-2 2x N-3 N+2 5x O0 O-2 Vì (+5)x(2) + (-2)x(5) = 0 Ta có 2NH3+5/2 O2 2NO2 +3 H2O Pp này đặc biệt có ý nghĩa khi cân bằng các phương trình pư oxh - k có liên quan đến chất hữu cơ vì trong những trường hợp này nhiều khi chỉ có sự thay đổi mật độ (e) biểu hiện bằng sự thay đổi soh còn trên thực tế chưa có được sự cho hẳn hoặc nhường hẳn (e). Phương pháp ion – electron. Cơ sở của phương pháp là dùa vào sự thay đổi soh của nguyên tố trước và sau pư , áp dụng định luật bảo toàn (e) để cân bằng sè (e) thu vào của các quá trình khử và sè (e) nhường đi của các quá trình oxi hóa. Ưu điểm nổi bật của pp này là rất trực quan: Không đòi hỏi phải biết chính xác soh, giúp hs nhận dạng được pư oxh - k. Pp này áp dụng thuận lợi khi các pư oxh - k xảy ra trong dd ở đó phần lớn chất oxh và chất khử tồn tại ở dạng ion. Pp Ion -(e) nó còn cho biết bản chất của pư oxh - k. Với cách cân bằng này hs không cần quan tâm tới bản chất của các liên kết hóa học trong phân tử các chất, không cần biết tới trạng thái của các chất pư , hoặc thuộc tính hóa học của các chất tham gia pư mà chỉ cần áp dụng một cách “máy móc” là có thể cân bằng được phương trình pư . Đối với hs thỡ khâu dễ nhầm lẫn trong quy trình cân bằng chính là việc chuyển từ các nguyên tố có sự thay đổi soh về dạng phân tử và điền chính xác các cấu tử không thay đổi soh để thỏa mãn định luật bảo toàn khối lượng. * (Thường) Cân bằng theo 5 bước sau: Các bước Cách tiến hành 1 Tách ion, xác định các nguyên tố có soh thay đổi và viết các nửa pư oxh và khử. 2 Cân bằng phương trình các nửa pư : + Cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế của nửa pư : -Thêm H+ hay OH-. -Thêm H2O để cân bằng số nguyên tử Hiđrụ. -Kiểm soát số nguyên tử oxi ở hai vế (phải bằng nhau). + Cân bằng điện tích: thêm (e) vào mỗi nửa pư để cân bằng điện tích. 3 Cân bằng (e): nhân hệ số để: ∑(e) cho =∑ (e) nhận(hay soh tăng= soh giảm) 4 Cộng các nửa pư , ta có phương trình ion thu gọn 5 Để chuyển phương trình dạng ion thu gọn thành phương trình ion đầy đủ và phương trình phân tử cần cộng vào hai vế những lượng như nhau các cation hoặc anion để bù trừ điện tích. Bài 4: Cân bằng phương trình pư : Al + HNO3 Al(NO3)3 + N2O + H2O Hướng dẫn: 8Al + 30HNO3 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O 2NO-3 +10H+ + 8e N2O + 5H2O 8x AlAl3++3e 3x 2NO-3+10H++8e N2O+5H2O 8Al + 6 NO-3+ 30H+ 8Al3+ + 3N2O + 15 H2O. (+ 24 NO-3) (+ 24 NO-3 ) Trong các pư oxh - k, thường có sự tham gia của môi trường, tùy thuộc vào môi trường, khả năng pư của một chất có thể thay đổi. a) Phản ứng có axit tham gia Vế nào thừa oxi thỡ thờm H+ tạo ra H2O (vế nào thiếu oxi thỡ thờm H2O tạo ra H+ ) Sau khi dự đoán các dạng oxi hóa, khử viết cỏc bỏn pư rồi cộng thêm H2O vào vế Ýt oxi hơn, vế nhiều oxi hơn thêm H+ với môi trường axit, dùa vào định luật bảo toàn điện tích để xác định sè (e) nhường và nhận. Cuối cùng là cân bằng (e) và được pư oxh - k ở dạng phương trình ion thu gọn. (Thực ra đây mới chỉ là một trong cỏc cỏch (thiết lập) cân bằng pp ion- (e) mà thôi). b) Phản ứng có kiềm tham gia: Vế nào thừa oxi thỡ thờm H2O tạo OH- hay vế nào thiếu oxi thỡ thờm OH- tạo H2O c) Phản ứng có nước tham gia Nếu sản phẩm sau pư có axit tạo thành, ta cân bằng theo pư có axit tham gia, nếu sản phẩm sau pư có kiềm tạo thành ta cân bằng theo pư có kiềm tham gia. Sau đây là một sè vớ dô về cách lập phương trình pư oxh - k theo pp ion - electron. Bài 5 [ 6 tr 61]: Cân bằng các pư sau theo pp cân bằng ion- (e), cho biết chất oxi hóa, chất khử trong mỗi trường hợp sau: FeO + HNO3 Fe(NO3)3 +NO +H2O P +HNO3 + H2O H3PO4 + NO Hướng dẫn: a) 3FeO + 10HN+5O3 3Fe(NO3)3 +NO + 5H2O 3. FeO + 2H+ → Fe3+ + H2O + e NO3- + 3e + 4H+ → NO + 2H2O b) 3P + 5HNO3 + 2H2O 3H3PO4 + 5NO 3x P + 4H2O →PO3-4 + 8H+ + 5e 5x NO-3 + 4H+ +3e → NO + 2H2O. 3P +12H2O +5NO-3 +20H+ → 3PO3-4 +24H+ +5NO + 10 H2O 3P+ 5NO-3 + 2H2O → 3PO3-4 + 5NO + 4H+ Tuy nhiên để cân bằng phương trình theo pp ion (e) cần có kiến thức về sự điện ly, áp dụng định luật bảo toàn điện tích, bảo toàn khối lượng. Và điều khó đối với hs là việc thiếu nguyên tố nào đó trong bán phương trình thì lấy ở đâu? (OH- hay H2O…) Bài 6 :[51 tr 39] [ 45 tr 115] [ 32 tr 38] [24 tr 71] (ĐH Y Dược 91) Cân bằng các pư sau theo pp cân bằng ion- (e), cho biết chất oxi hóa, chất khử trong mỗi trường hợp sau: KMnO4 + K2SO3+ KOH K2MnO4 + K2SO4 + H2O b) KMnO4+ K2SO3 + H2O MnO2 + K2SO4 + KOH c) KMnO4 + PH3 + H2SO4 K2SO4 + MnSO4 + H3PO4 + H2O Theo pp ion- (e) thì hs chỉ cần biểu diễn một quá trình oxh và một quá trình khử cho dù trong pư có nhiều nguyên tố thay đổi soh. Phương pháp thăng bằng electron. Phương pháp này có thể áp dụng cho mọi trường hợp (dạng oxh - k) từ đơn giản cho đến phức tạp nhất. Nhất là khi hs mới làm quen với pư oxh - k, việc vận dông pp thiết lập (cân bằng) này giúp cho hs củng cố đối với các khái niệm, hiểu một cách sâu sắc về pư oxh - k. Khi đưa các bài tập thiết lập phương trình pư oxh - k bằng pp thăng bằng (e), giỏo viờn nên đưa ra các dạng bài tập độ khó tăng dần (từ đơn giản đến phức tạp). Pp này dùa vào sự bảo toàn (e) nghĩa là ∑ (e) của chất khử cho = ∑ (e) của chất oxh nhận. Cân bằng (thường) theo 5 bước sau: Các bước Cách tiến hành 1 Viết sơ đồ pư với các chất tham gia xác định nguyên tố có soh thay đổi. 2 Viết các phương trình : Khử (cho (e)). . Oxh (nhận (e)). 3 Cân bằng (e): Nhân hệ số để: ∑ (e) cho =∑ (e) nhận. ( hay ∑ soh tăng = ∑ soh giảm) 4 Cân bằng nguyên tố: Nói chung theo thứ tự: 1- Kim loại (ion dương). 2- Gốc axit (ion âm). 3- Môi trường (axit, bazơ). 4- Nước (cân bằng H2O là để cân bằng hiđrụ). 5 Kiểm soát số nguyên tử oxi ở hai vế (phải bằng nhau). Bài 7: 3Cu0 + 8HN+5O3 loãng 3Cu+2(N+5O3)2 + 2N+2O + 4H2O 3x Cu0 Cu+2+2e 2x N+5+3e N+2 3Cu + 2HNO3 3Cu+2 +2 NO + H2O (+ 6 NO-3) (+ 6 NO-3) Cú nờn núi: Trong pư này N+5 vừa thay đổi (+2) vừa không không thay đổi (+5) nên giữ lại cân bằng sau cùng!! Bài 8: [60 tr106] [51 tr 35] Bên cạnh cũng phải nói thêm rằng mỗi pp có ưu, nhược điểm riêng của nã (Không nên cho rằng pp nào ưu việt hơn pp nào) tùy thuộc vào trình độ của hs và mỗi bài toán mà sử dông pp hợp lý. Pp cân bằng ion-(e) dùng với các pư xảy ra trong dd, do pư giữa các chất oxh - k điện li cũng là các ion hoặc việc xác định soh phức tạp hay có nhiều nguyên tố thay đổi soh. Còn pp thăng bằng (e) có tính khái quát hơn dùng cho mọi trường hợp song có thể áp dụng với các pư ở pha rắn, pha khớ, cỏc pư Ýt nguyên tố thay đổi soh hoặc pư có soh tổng quát]. Qua xem xét, phân tích hệ thống các bài tập oxh - k chúng tôi mạnh dạn phân loại các bài tập lập phương trình pư oxh - k tă