Nâng cao năng lực bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở trường phổ thông - phần ph của dung dịch.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

KHOA HÓA

___________

LÊ VĂN ĐÔNG

NÂNG CAO NĂNG LỰC BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA

HỌC Ở TRƢỜNG PHỔ THÔNG – PHẦN pH CỦA DUNG DỊCH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN SƢ PHẠM

Đà Nẵng, tháng 5 năm 2014

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

KHOA HÓA

___________

NÂNG CAO NĂNG LỰC BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA

HỌC Ở TRƢỜNG PHỔ THÔNG – PHẦN pH CỦA DUNG DỊCH

Sinh viên thực hiện : Lê Văn Đông

Lớp : 10SHH

Giáo viên hƣớng dẫn : ThS. Ngô Minh Đức

Đà Nẵng, tháng 5 năm 2014

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘỊ CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐHSP Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA HOÁ ------------------------------------

---------------

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên : LÊ VĂN ĐÔNG

Lớp : 10 SHH

1. Tên đề tài: Nâng cao năng lực bồi dƣỡng học sinh giỏi Hóa ở trƣờng phổ thông -

phần pH của dung dịch

2. Nội dung nghiên cứu:

- Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn về việc bồi dưỡng HSG Hóa học.

- Nghiên cứu các chuyên đề, phương pháp bồi dưỡng HSG và xây dựng hệ thống lí

thuyết và bài tập phần pH trong bồi dưỡng HSG Hóa học ở phổ thông.

3. Giảng viên hướng dẫn : ThS. Ngô Minh Đức

4. Ngày giao đề tài : 15/10/2013

5. Ngày hoàn thành : 25/05/2014

Chủ nhiệm Khoa Giáo viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ, tên) (Ký và ghi rõ họ, tên)

PGS. TS. Lê Tự Hải ThS. Ngô Minh Đức

Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho Khoa ngày….tháng…năm 2014

Kết quả điểm đánh giá:..................

Ngày…tháng…năm 2014

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Được sự phân công của khoa Hóa Trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng và sự đồng ý

của Thầy giáo hướng dẫn ThS. Ngô Minh Đức tôi đã thực hiện đề tài: “Nâng cao năng

lực bồi dƣỡng học sinh giỏi Hóa ở trƣờng phổ thông - phần pH của dung dịch”.

Để hoàn thành khóa luận này, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã tận tình

hướng dẫn, giảng dạy tôi trong suốt quá trình học tập và rèn luyện ở Trường Đại Học

Sư Phạm Đà Nẵng.

Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy giáo hướng dẫn ThS. Ngô Minh Đức đã tận tình

hướng dẫn, giúp đỡ tôi thực hiện khóa luận này.

Mặc dù đã có nhiều cố gắng để hoàn thành khóa luận một cách tốt nhất, nhưng do

buổi đầu mới làm quen với công tác nghiên cứu khoa học và trình độ hạn chế của bản

thân, các điều kiện thực tế không cho phép nên không thể tránh khỏi sự thiếu sót nhất

định. Kính mong nhận được sự đóng góp của quý thầy cô và các bạn để luận văn được

hoàn thiện hơn.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 20 tháng 05 năm 2014

Tác giả

Lê Văn Đông

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 1

1. Lý do chọn đề tài......................................................................................................... 1

2. Lịch sử vấn đề ............................................................................................................. 2

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................................... 3

3.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................................... 3

3.2. Phạm vi nghiên cứu.................................................................................................. 3

4. Mục đích nghiên cứu................................................................................................... 3

5. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................................. 3

6. Phương pháp nghiên cứu............................................................................................. 3

CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN..................................................... 4

1.1. Tầm quan trọng của việc bồi dưỡng HSG ở Trường ............................................... 4

1.1.1. Quan niệm về HSG ............................................................................................... 4

1.1.2. Mục tiêu của việc bồi dưỡng HSG........................................................................ 4

1.1.3. Tầm quan trọng của việc bồi dưỡng HSG ............................................................ 5

1.2. Đặc điểm của bộ môn Hóa học, vai trò của bộ môn Hóa học ở trường phổ thông.. 6

1.2.1. Đặc điểm của bộ môn Hóa học ............................................................................. 6

1.2.2. Vai trò của bộ môn Hóa học ở trường phổ thông ................................................. 6

1.3. Những phẩm chất và năng lực cần có của một HSG Hóa học và một số biện

pháp phát hiện HSG Hóa học ở Trường THPT .............................................................. 6

1.3.1. Những phẩm chất và năng lực cần có của một HSG Hóa học.............................. 6

1.3.2. Một số biện pháp phát hiện HSG Hóa học ở Trường THPT ................................ 8

CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG LÍ THUYẾT PHẦN pH CỦA DUNG

DỊCH DÙNG ĐỂ BỒI DƢỠNG HSG HÓA HỌC..................................................... 9

2.1. Một số khái niệm...................................................................................................... 9

2.1.1. Khái niệm axit – bazơ ........................................................................................... 9

2.1.1.1. Theo Areniut (Arrhenius)................................................................................... 9

2.1.1.2. Theo Bronstet và Lowry..................................................................................... 9

2.1.1.3. Theo Lewis....................................................................................................... 10

2.1.2. Chỉ số hoạt độ ion hiđro (pH) ............................................................................. 10

2.1.3. Hằng số axit, hằng số bazơ.................................................................................. 10

2.1.3.1. Hằng số axit Ka

................................................................................................. 10

2.1.3.2. Hằng số bazơ Kb............................................................................................... 11

2.1.4. Cặp axit - bazơ liên hợp ...................................................................................... 11

2.1.5. Phân số nồng độ (α) ............................................................................................ 12

2.2. Một số định luật bảo toàn....................................................................................... 12

2.2.1. Định luật bảo toàn vật chất.................................................................................. 12

2.2.1.1. Quy ước biểu diễn nồng độ.............................................................................. 12

2.2.1.2. Định luật bảo toàn nồng độ (ĐLBTNĐ).......................................................... 12

2.2.1.3. Định luật bảo toàn điện tích (ĐLBTĐT).......................................................... 12

2.2.2. Định luật tác dụng khối lượng (ĐLTDKL)......................................................... 13

2.2.3. Định luật bảo toàn proton (điều kiện proton)...................................................... 13

2.3. Nguyên tắc chung để đánh giá thành phần cân bằng trong dung dịch................... 14

2.3.1. Nguyên tắc chung về tính thành phần cân bằng trong dung dịch ....................... 14

2.3.2. Tính gần đúng khi hệ chỉ có một cân bằng chủ yếu............................................ 14

2.4. Tính pH của các dung dịch axit, bazơ, muối.......................................................... 15

2.4.1. pH của dung dịch axit mạnh, dung dịch bazơ mạnh........................................... 15

2.4.2. pH của dung dịch đơn axit yếu, dung dịch đơn bazơ yếu................................... 16

2.4.2.1. pH của dung dịch đơn axit yếu ........................................................................ 16

2.4.2.2. pH của dung dịch đơn bazơ yếu....................................................................... 17

2.4.3. pH của hỗn hợp dung dịch các đơn axit, hỗn hợp dung dịch các đơn bazơ........ 17

2.4.3.1. pH của hỗn hợp dung dịch các axit mạnh và các axit yếu ............................... 17

2.4.3.2. pH của hỗn hợp dung dịch các bazơ mạnh và các bazơ yếu............................ 18

2.4.3.3. pH của hỗn hợp dung dịch các đơn axit yếu.................................................... 18

2.4.3.4. pH của hỗn hợp dung dịch các đơn bazơ yếu .................................................. 19

2.4.3.5. pH của hỗn hợp dung dịch các axit yếu và bazơ liên hợp ............................... 20

2.4.4. pH của dung dịch đa axit, đa bazơ ...................................................................... 20

2.4.4.1. pH của dung dịch đa axit.................................................................................. 20

2.4.4.2. pH của dung dịch đa bazơ................................................................................ 21

2.4.5. pH của dung dịch các chất lưỡng tính................................................................. 22

2.4.6. pH của dung dịch đệm......................................................................................... 22

CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG CÁC CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP PHẦN pH CỦA

DUNG DỊCH DÙNG ĐỂ BỒI DƢỠNG HSG HÓA HỌC...................................... 24

3.1. Chuyên đề 1: Tính pH của dung dịch axit mạnh, dung dịch bazơ mạnh............... 24

3.2. Chuyên đề 2: Tính pH của dung dịch đơn axit yếu, dung dịch đơn bazơ yếu....... 35

3.3. Chuyên đề 3: Tính pH của hỗn hợp axit mạnh và axit yếu, hỗn hợp bazơ mạnh

và bazơ yếu.................................................................................................................... 41

3.4. Chuyên đề 4: Tính pH của hỗn hợp các đơn axit yếu, hỗn hợp các đơn bazơ

yếu ................................................................................................................................. 49

3.5. Chuyên đề 5: Tính pH của hỗn hợp axit yếu và bazơ liên hợp.............................. 58

3.6. Chuyên đề 6: Tính pH của dung dịch đa axit, dung dịch đa bazơ ......................... 67

3.7. Chuyên đề 7: Tính pH của đung dịch chất lưỡng tính ........................................... 76

3.8. Chuyên đề 8: pH liên quan đến tích số tan, hằng số phức, suất điện động của

pin.................................................................................................................................. 84

KẾT LUẬN................................................................................................................ 102

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 103

DANH MỤC VIẾT TẮT

Học sinh giỏi: HSG

Học sinh: HS

Trung học phổ thông THPT

Định luật bảo toàn nồng độ: ĐLBTNĐ

Định luật bảo toàn điện tích: ĐLBTĐT

Định luật tác dụng khối lượng: ĐLTDKL

Điều kiện proton: ĐKP

Phương trình phản ứng: PTPƯ

Thành phần giới hạn: TPGH

Nồng độ gốc: C0

Nồng độ ban đầu: C

0

Nồng độ cân bằng: [ ]

1

MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài

Tại đại hội Đảng toàn quốc lần VIII và IX Đảng ta đều xác định và nhấn mạnh:

“Giáo dục là quốc sách hàng đầu, là một trong những động lực quan trọng tạo sự

chuyển biến toàn diện trong phát triển giáo dục và đào tạo”.

Xuất phát từ quan điểm chỉ đạo của Đảng về giáo dục - đào tạo, thực hiện chiến lược

phát triển giáo dục trong giai đoạn hiện nay, ngành giáo dục đang tích cực từng bước

đổi mới nội dung chương trình, đổi mới phương pháp dạy học, đổi mới công tác quản

lý giáo dục nâng cao chất lượng quản lý dạy bồi dưỡng học sinh giỏi (HSG) nhằm nâng

cao chất lượng giáo dục và đào tạo, nhằm hoàn thành mục tiêu: “Nâng cao dân trí, đào

tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài”. Cũng trong nghị quyết Trung Ương II khoá VIII đã

nêu những giải pháp phát triển giáo dục cùng với việc cải tiến các vấn đề về công tác

giáo dục toàn diện học sinh (HS) cả mặt tri thức lẫn đạo đức học sinh.

Ngành giáo dục và đào tạo không những có nhiệm vụ “Giúp HS phát triển toàn diện

về đạo đức, trí tuệ, thẩm mĩ và các kĩ năng cơ bản, phát triển năng lực cá nhân, tính

năng động sáng tạo, hình thành nhân cách con người Việt Nam xã hội chủ nghĩa, xây

dựng tư cách và trách nhiệm công dân” mà còn phải có nhiệm vụ phát hiện, bồi dưỡng

những HS có năng khiếu, có tư duy sáng tạo nhằm đào tạo các em trở thành những nhà

khoa học, nhà quản lý, doanh nhân giỏi và trở thành cán bộ lãnh đạo các cấp của Đảng,

Nhà nước. Tổ chức bồi dưỡng HSG chính là một hoạt động quan trọng góp phần nâng

cao chất lượng giáo dục. Công tác bồi dưỡng HSG là một công tác mũi nhọn trong việc

nâng cao dân trí, đào tạo nguồn lực, bồi dưỡng nhân tài cho nhà trường nói riêng, cho

địa phương nói chung. Bồi dưỡng HSG là một công việc khó khăn và lâu dài, đòi hỏi

nhiều công sức của thầy và trò. Thông qua hoạt động này, HS sẽ được lĩnh hội hệ

thống kiến thức chuyên sâu và có điều kiện để phát huy tối đa khả năng của bản thân

trong những môn học có ưu thế.

Trong đó, Hóa học - môn khoa học thực nghiệm có ứng dụng vô cùng to lớn trong

2

cuộc sống. Ngành hóa với bàn tay thần kì của mình đã từng bước làm thay đổi cuộc

sống trong tất cả các lĩnh vực: công nghiệp, nông nghiệp, y học, nghệ thuật,... Những

phát minh kì diệu của Hóa học đã thúc đẩy sự phát triển nền văn minh nhân loại. Vì

vậy, phát hiện và bồi dưỡng HSG môn Hóa học ở trường phổ thông chiếm một vị trí

đặc biệt quan trọng.

Hóa học phân tích nói chung và các vấn đề liên quan đến pH của dung dịch nói

riêng có vai trò to lớn, chiếm một vị trí quan trọng trong quá trình giảng dạy môn Hoá

học ở trường trung học phổ thông, đặc biệt đối với các trường chuyên và luyện thi

HSG Quốc gia, Quốc tế. Trong những năm qua, đề thi HSG Quốc gia thường hay đề

cập tới các vấn đề liên quan tới pH của dung dịch dưới nhiều góc độ khác nhau. Tuy

nhiên, trong sách giáo khoa phổ thông, do điều kiện giới hạn về thời gian nên những

kiến thức trên chỉ được đề cập đến một cách sơ lược. Xuất phát từ những khó khăn

trong vấn đề tài liệu khi tham gia dạy và học bồi dưỡng HSG môn Hóa học, tôi chọn đề

tài: “Nâng cao năng lực bồi dƣỡng học sinh giỏi Hóa ở trƣờng phổ thông - phần

pH của dung dịch” với mục đích giúp cho HS hiểu sâu và vận dụng được tốt những

kiến thức đã học vào việc giải các bài tập, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy và

học tập môn Hóa học.

2. Lịch sử vấn đề [9]

Khái niệm về pH được phát triển từ hàng loạt các nghiên cứu dẫn đến hiểu biết đầy

đủ hơn về axit và bazơ. Với sự khám phá của Cavendish năm 1366 về hydro, ngay sau

đó mọi người đều biết tất cả axit chứa nguyên tố hydro. Các nhà Hóa học đã tìm thấy

rằng các phản ứng trung hòa giữa axit và bazơ luôn luôn tạo thành nước. Từ khám phá

trên và các thông tin liên quan, người ta kết luận rằng bazơ chứa các nhóm hydroxyl.

Năm 1887 Arrhenius thông báo lý thuyết của ông về sự phân ly thành ion

(ionization). Từ đó đến nay axit được coi là các chất khi phân ly tạo thành ion - hydro

và basơ khi phân ly tạo thành ion hydroxyl. Theo khái niệm của Arrhenius, trong dung

dịch axit mạnh và bazơ mạnh có khả năng phân ly cao, axit yếu và bazơ yếu có khả