Hệ thống lí thuyết và bài tập bồi dưỡng học sinh giỏi hoá học trường trung học phổ thông (phần cấu tạo chất)

Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

Phan Thị Vân

Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học vinh
------------ -------------

Phan thị Vân

Hệ thống lý thuyết và bài tập
bồi dỡng học sinh giỏi hóa học
trờng trung học phổ thông
(Phần cấu tạo chất )

Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục

Vinh 2006

Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học vinh
------------ -------------

-1-


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

Phan Thị Vân

Phan thị vân

Hệ thống lý thuyết và bài tập
bồi dỡng học sinh giỏi hóa học trờng
trung học phổ thông
(Phần cấu tạo chất )
Chuyên nghành: Lý luận và phơng pháp dạy học
hóa học
Mã số: 60.14.10

Luận văn thạc sĩ giáo dục học
Ngời hớng dẫn khoa học: PGS - TS Nguyễn Điểu

Vinh 2006

-2-


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

Phan Thị Vân

Lời cảm ơn

Công trình luận văn này đã đợc hoàn thành nhờ sự giúp đỡ nhiệt tình của
thầy giáo PGS - TS Nguyễn Điểu, thầy giáo thạc sĩ Cao Cự Giác và của các
thầy cô giáo trong khoa Hoá học, khoa Sau đại học trờng Đại học Vinh.
Ngoài ra còn có sự động viên giúp đỡ vô cùng quý báu của gia đình tôi,
ban giám hiệu trờng THPT Kim Liên nơi tôi công tác, bạn bè đồng nghiệp và
các em học sinh của các trờng THPT Kim Liên, trờng THPT Nam Đàn I,
THPT Lê Viết Thuật.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến thầy giáo PGS - TS Nguyễn
Điểu, thầy giáo Thạc sĩ Cao Cự Giác về sự hớng dẫn tận tình đầy tâm huyết
trong suốt quá trình xây dựng và hoàn thành luận văn.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy cô giáo trong khoa
Hoá học, khoa Sau đại học trờng Đại học Vinh, ban gíam hiệu trờng THPT
Kim Liên, đến gia đình tôi, đến các bạn đồng nghiệp và các em học sinh của
các trờng thực nghiệm đẵ tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành tốt
luận văn này.
Vinh, ngày 20 tháng 5 năm 2006

Phan Thị Vân
Mục lục

Trang

Phần I. Mở đầu

1

1. Lý do chọn đề tài

2

2. Mục đích của đề tài

2

3. Nhiệm vụ của đề tài

2

-3-


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

Phan Thị Vân

4. Khách thể và đối tợng nghiên cứu

2

5. Giả thuyết khoa học

2

6. Phơng pháp nghiên cứu

3

7. Những đóng góp của đề tài

3

Phần II. Nội dung

4

Chơng I. Cơ sở lý luận và thực tiễn vấn đề

4

1.1. Một số quan niệm về học sinh giỏi hóa

4

1.2. Các biện pháp để phát hiện và tổ chức bồi dỡng học sinh có năng

khiếu về

hóa học

7

1.3. Thực trạng bồi dỡng học sinh giỏi hóa học của tỉnh Nghệ An

8

1.4. Các nội dung về phần cấu tạo chất thờng đợc đề cập trong các
đề thi học sinh giỏi hóa của tỉnh Nghệ An

9

1.4.1. Cấu tạo nguyên tử

9

1.4. 2. Bảng tuần hoàn và định luật tuần hoàn

10

1.4.3. Liên kết hóa học

11

Chơng II. Tóm tắt nội dung lý thuyết cơ bản và những vấn đề cần
nâng cao

12

2.1. Chơng: nguyên tử

12

2.1.1. Tóm tắt nội dung lý thuyết cơ bản

12

2.1.2. Một số vấn đề lý thuyết cần bồi dỡng cho học sinh giỏi

13

2.2. Chơng: Bảng tuần hoàn và định luật tuần hoàn

18

2.2.1.Tóm tắt nội dung lý thuyết cơ bản
2.2.2. Một số vấn đề lý thuyết cần bồi dỡng cho học sinh giỏi

18
19

2.3. Chơng: Liên kết hóa học

27

2.3.1. Tóm tắt nội dung lý thuyết cơ bản

27

-4-


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

Phan Thị Vân

2.3. 2. Một số vấn đề lý thuyết cần bồi dỡng cho học sinh giỏi 29
Chơng III. Lựa chọn hệ thống câu hỏi lý thuyết và bài tập
3.1. Nguyên tắc lựa chọn

39
39

3.2. Câu hỏi lý thuyết và bài tập chơng I: nguyên tử

41

Dạng 1. Mối quan hệ giữa các hạt cấu tạo nguyên tử

41

Dạng 2. Tính theo thành phần % các đồng vị

48

Dạng 3. Bài tập về các số lợng tử

51

Dạng 4. Cấu hình electron của nguyên tử

53

Dạng 5. Bài tập trắc nghiệm khách quan

60

3.3. Câu hỏi lý thuyết và bài tập chơng II: Bảng tuần hoàn các
nguyên tố hoá học và định luật tuần hoàn

65

Dạng 1. Mối liên quan giữa vị trí của các nguyên tố trong
chu kì và trong nhóm

66

Dạng 2. Quy luật biến đổi tính chất của các nguyên tố

74

Dạng 3. Hóa trị và số oxi hóa

80

Dạng 4. Bài tập trắc nghiệm khách quan

86

3.4. Câu hỏi lý thuyết và bài tập chơng III: Liên kết hoá học

93

Dạng 1. Sự hình thành liên kết

93

Lai hóa

100

Dạng 3. Góc hóa trị - độ phân cực của phân tử

106

Dạng 4. Các lực liên kết yếu

108

Chơng IV. Thực nghịêm s phạm

112

4.1. Mục đích của thực nghiệm s phạm

112

4.2 Nhịêm vụ của thực nghiệm s phạm

112

4.3. Nội dung thực nghịêm s phạm

112

4.4. Phơng pháp thực nghiệm s phạm

113

4.4.1. Chọn mẫu thực nghịêm

113

4.4.2. Kiểm tra mẫu trớc thực nghiệm

114

4.4.3. Chọn giáo viên dạy thực nghịêm

114

4.4.4. Tiến hành thực nghịêm s phạm

114

4.5. Kết quả thực nghịêm s phạm

114

4.5.1. Kết quả kiểm tra trớc thực nghịêm

114

4.5.2. Kết quả kiểm tra sau thực nghịêm

115

-5-

Dạng 2.


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

Phan Thị Vân

Kết lụân

120

1. Những vịêc đã hoàn thành của lụân văn

120

2. Các kết lụân

120

3. Hớng phát triển của đề tài

120

Tài liệu tham khảo

122

Phụ lục

Trờng THPT Kim Liên

Trờng THPT Kim Liên

Giáo án dạy bồi dỡng 10

Giáo án hoá 10 - NC

Giáo viên: Phan Thị Vân

Giáo viên: Phan Thị Vân

Năm học: 2006 - 2007

Năm học: 2006 - 2007

Phần I. Mở đầu
1. Lý do chọn đề tài
Từ thế kỷ XV, câu nói Hiền tài là nguyên khí của quốc gia đã đợc
khắc trên bia đá Văn Miếu Quốc Tử Giám, thể hiện sự coi trọng nhân tài đối
với sự nghiệp phát triển đất nớc. Ngày nay, câu nói đó vẫn giữ nguyên giá trị.
Vấn đề phát hiện và bồi dỡng nhân tài còn cấp thiết hơn khi mà chúng ta đang
bớc
vào thếTHPT
kỷ XXI,Kim
thế kỷ
của nền kinh tế Trờng
tri
thức, thế
kỷ màKim
khoa
học
công
Trờng
THPT
KimLiên
Liên
Trờng
THPT
Kim
Liên
Trờng

Liên
THPT

Trờng THPT Kim Liên
Giáo
ánkinh
tự chọn
Sổ tích
lũy
nghiệm
Giáo
Giáo viên:
viên: Phan
Phan Thị
Thị Vân
Vân
Năm
Năm học:
học: 2006
2006 -- 2007
2007

-6-

Sổ
họp
Sổ
tựhội
BDTX
Giáo án

hoá
10BTVH
Giáoviên:
viên:Phan
PhanThị
ThịVân
Vân
Giáo
viên:
Phan
Thị
Vân
Giáo
Nămhọc:
học:2006
2006---2007
2007
Năm
học:
2006
2007
Năm


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

Phan Thị Vân

nghệ phát triển nh vũ bão. Để đáp ứng nhu cầu phát triển đất nớc, theo kịp sự
phát triển của khu vực và thế giới, đại hội toàn quốc lần thứ IX của Đảng đã

khẳng định Giáo dục, khoa học công nghệ là quốc sách hàng đầu, là sự
nghiệp của nhà nớc và của toàn dân.
Nghị quyết Trung ơng 4 (khóa VII) về tiếp tục sự nghiệp Giáo dục và
Đào tạo đã nhấn mạnh đến việc phải đào tạo những con ngời lao động mới, tự
chủ, năng động sáng tạo, có năng lực tự giải quyết những vấn đề do cuộc sống
đặt ra, chủ động tìm kiếm việc làm, lập nghiệp và góp phần xây dựng đất nớc
giàu mạnh, xã hội công bằng văn minh.
Để quán triệt những quan điểm trên của Đảng, ngành giáo dục và đào
tạo không những có nhiệm vụ đào tạo toàn diện cho thế hệ trẻ mà còn phải có
chức năng phát hiện, bồi dỡng những học sinh có năng khiếu nhằm đào tạo
các em trở thành những ngời đi đầu trong các lĩnh vực của khoa học và đời
sống. Nhiệm vụ này đợc thực hiện thờng xuyên trong quá trình dạy học và qua
các kỳ thi chọn và bồi dỡng học sinh giỏi các cấp.
Số lợng học sinh giỏi các trờng cũng là một trong những mặt để khẳng
định uy tín của giáo viên và vị thế của nhà trờng. Cho nên vấn đề này đang đợc các giáo viên và nhà trờng rất quan tâm. Việc tổng kết đúc rút kinh nghiệm
bồi dỡng học sinh giỏi là rất cần thiết và mang tính thiết thực, góp phần nâng
cao chất lợng giáo dục.
Nắm vững kiến thức lý thuyết hóa học là rất quan trọng để giải các bài
tập một cách linh hoạt và sáng tạo. Giải bài tập là một phơng pháp học tập tích
cực. Bài tập hóa học có tác dụng khắc sâu, củng cố và mở rộng kiến thức, tạo
điều kiện để t duy học sinh phát triển, nâng cao hứng thú học tập của học sinh.
Là một giáo viên hóa học ở trờng trung học phổ thông, đã đợc tham gia bồi dỡng học sinh giỏi hóa lớp 10 và đã thu đợc những kết quả cao, tôi rất hứng thú
với hoạt động này nên đã chọn đề tài: Hệ thống lý thuyết và bài

-7-


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

Phan Thị Vân

tập bồi dỡng học sinh giỏi hóa học trờng trung học
phổ thông (phần cấu tạo chất) làm đề tài nghiên cứu của mình.
2. Mục đích của đề tài
- Xây dựng một hệ thống lý thuyết bài tập cơ bản, nâng cao để bồi dỡng đội tuyển học sinh giỏi hóa phần cấu tạo chất.
- Nghiên cứu cách phát hiện và tổ chức bồi dỡng học sinh giỏi hóa ở trờng phổ thông.
3. Nhiệm vụ của đề tài
- Tổng kết và mở rộng lý thuyết cơ bản phần cấu tạo chất.
- Xây dựng hệ thống bài tập và phân loại bài tập nhằm làm cho học sinh
vận dụng tốt kiến thức lý thuyết, có khả năng t duy sáng tạo.
- Tổng kết cách giải một số dạng bài tập.
- Thực nghiệm s phạm đánh giá chất lợng và khả năng áp dụng của đề
tài.
4. Khách thể và đối tợng nghiên cứu
- Khách thể nghiên cứu: quá trình dạy học hóa học phần cấu tạo chất.
- Đối tợng nghiên cứu: vấn đề phát hiện và bồi dỡng học sinh giỏi hóa
học ở trờng phổ thông.
5. Giả thuyết khoa học
- Nếu xây dựng đợc một hệ thống lý thuyết và bài tập phần cấu tạo chất
dùng để bồi dỡng học sinh giỏi hoàn chỉnh thì sẽ nâng cao đợc chất lợng dạy
học của giáo viên và nâng cao hiệu quả của đội tuyển thi học sinh giỏi hóa
học.
6. Phơng pháp nghiên cứu
- Phơng pháp tìm hiểu thực tiễn dạy và bồi dỡng học sinh giỏi hóa ở các
trờng phổ thông nhằm phát hiện vấn đề nghiên cứu.

-8-


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

Phan Thị Vân

- Phơng pháp làm việc với các tài liệu có liên quan tới đề tài: sách, báo,
tạp chí, các đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh, đề thi olimpic hóa học quốc gia và
quốc tế... nhằm đề ra giả thuyết khoa học và nội dung của đề tài.
- Phơng pháp trao đổi kinh nghiệm với các giáo viên đã tham gia bồi dỡng đội tuyển học sinh giỏi.
- Phơng pháp thực nghiệm s phạm nhằm chứng minh cho các vần đề đặt
ra là đúng đắn và khả năng áp dụng của đề tài vào thực tế giảng dạy bồi dỡng
học sinh giỏi.
7. Những đóng góp của đề tài
- Về mặt lý luận: Đề tài đã góp phần xây dựng đợc một hệ thống lý
thuyết và bài tập phần cấu tạo chất tơng đối phù hợp với yêu cầu và mục đích
bồi dỡng học sinh giỏi hóa học ở trờng phổ thông.
- Về mặt thực tiễn: Nội dung đề tài giúp cho giáo viên có thêm t liệu bổ
ích trong việc bồi dỡng đội tuyển học sinh giỏi hóa.

Phần II.

Nội dung

Chơng I
Cơ sở lý luận và thực tiễn vấn đề
1.1. Một số quan niệm về học sinh giỏi hóa

-9-


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

Phan Thị Vân

Cùng với việc chú trọng bồi dỡng nhân tài trong ngành giáo dục nh hiện
nay, vấn đề phát hiện và bồi dỡng học sinh giỏi các môn học nói chung và
môn hóa nói riêng đang đợc các trờng phổ thông và các nhà giáo dục rất quan
tâm. Vậy thế nào là một học sinh giỏi hóa? Sau đây là một số quan điểm về
học sinh giỏi hóa:
1. 1. 1. Theo tác giả Trần Thành Huế (ĐHSP Hà Nội)
Nếu dựa vào kết quả bài thi để đánh giá thì một học sinh giỏi hóa cần hội
đủ các yếu tố sau đây:
- Có kiến thức cơ bản tốt, thể hiện nắm vững các khái niệm, định nghĩa,
định luật, quy tắc đã đợc quy định trong chơng trình, không thể hiện thiếu sót
về công thức, phơng trình hóa học. Số điểm phần này chiếm 50% toàn bài.
- Vận dụng sắc bén, có sáng tạo, đúng các kiến thức cơ bản trên. Phần
này chiếm khoảng 40% toàn bài.
- Tiếp thu và dùng đợc ngay một số ít vấn đề mới do đầu bài đa ra.
Những vấn đề mới này là những vấn đề cha đợc cập nhật hoặc đã đề cập đến
một mức độ nào đó trong chơng trình hóa học phổ thông, nhng nhất thiết vấn
đề đó phải liên hệ mật thiết với các nội dung của chơng trình. Số điểm chiếm
khoảng 6% toàn bài.
- Bài làm cần đợc trình bày rõ ràng, càng sạch và đẹp càng tốt. Phần
này chiếm khoảng 4% toàn bài.
1.1.2. Theo các tài liệu về tâm lý học, phơng pháp dạy học hóa học và
những tài liệu, bài viết về vấn đề học sinh giỏi hóa học thì học sinh giỏi
hóa đợc thể hiện qua các năng lực sau đây:
a) Có năng lực tiếp thu kiến thức và có kiến thức cơ bản tốt.
-10-


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

Phan Thị Vân

- Có khả năng tiếp thu nhanh các kiến thức bài mới, luôn hào hứng trong
các tiết học.
- Nắm vững kiến thức cơ bản một cách sâu sắc, có hệ thống.
- Có ý thức tự bổ sung, hoàn thiện kiến thức ngay ở dạng sơ khởi.
b) Có năng lực t duy tốt và sáng tạo:
- Biết phân tích sự vật và hiện tợng qua các dấu hiệu đặc trng của chúng.
- Biết thay đổi góc nhìn khi xem xét một sự vật hiện tợng.
- Biết cách tìm ra con đờng ngắn nhất để sớm đi tới kết luận cần thiết.
- Biết xét đủ các điều kiện cần thiết để đạt đợc kết quả mong muốn.
- Biết xây dựng các phần ví dụ để loại bỏ một số miền tìm kiếm vô ích.
- Biết quay lại điểm vừa xuất phát để tìm đờng đi mới.
c) Có năng lực trình bày và diễn đạt:
- Biết diễn đạt chính xác, gọn gàng, logic điều mình muốn.
- Biết sử dụng thành thạo hệ thống kí hiệu, quy ớc để diễn đạt vấn đề một
cách ngắn gọn, nổi bật điều quan trọng nhất.
d) Có năng lực lao động sáng tạo:
- Biết vận dụng kiến thức cơ bản một cách sáng tạo vào những tình huống
mới.
- Biết tổ hợp các yếu tố, các thao tác để thiết kế một dãy hoạt động, nhằm
đạt kết quả mong muốn.
e) Có năng lực kiểm chứng.

-11-


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

Phan Thị Vân

- Biết suy xét đúng sai từ một loại sự kiện.
- Biết tạo ra các tơng tự hay các tơng phản để khẳng định hoặc bác bỏ
một đặc trng nào đó trong sản phẩm do mình làm ra.
- Biết chỉ ra một cách chắc chắn các dữ kiện cần phải kiểm nghiệm sau
khi thực hiện một số lần kiểm nghiệm.
f) Có năng lực thực hành thí nghiệm.
- Biết thực hiện tốt, chính xác những động tác cần thiết trong thực hành
thí nghiệm.
- Có khả năng vận dụng những vấn đề lý thuyết vào thực hành một cách
hợp lý, khoa học.
- Có tính kiên nhẫn, có khả năng khéo léo trong thực hành.
g) Có năng lực ghi nhớ:
Có khả năng ghi nhớ nhanh, chính xác và ghi nhớ nhiều vấn đề kể cả
những vấn đề phức tạp, lắt léo.
1.1.3. Theo tác giả Cao Cự Giác (ĐH Vinh)
Một học sinh giỏi hóa phải là:
- Có kiến thức cơ bản tốt: thể hiện nắm vững kiến thức cơ bản một cách
sâu sắc có hệ thống.
- Có khả năng t duy tốt và tính sáng tạo cao: trình bày và giải quyết vấn
đề một cách linh hoạt, rõ ràng, khoa học.

-12-


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

Phan Thị Vân

- Có khả năng thực hành thí nghiệm tốt: Hóa học là khoa học vừa lý
thuyết vừa thực nghiệm, do đó không thể tách rời lý thuyết với thực nghiệm,
phải biết cách vận dụng lý thuyết để điều khiển thực nghiệm và từ thực
nghiệm kiểm tra các vấn đề của lý thuyết, hoàn thiện lý thuyết cao hơn.
Dựa trên những cơ sở đó và qua trao đổi với các giáo viên có kinh
nghiệm trong công tác bồi dỡng học sinh giỏi cũng nh kinh nghiệm của bản
thân, theo chúng tôi một học sinh giỏi hóa phải là:
- Có khả năng tiếp thu kiến thức và nắm vững kiến thức cơ bản.
- Vận dụng linh hoạt, sáng tạo kiến thức cơ bản trong giải quyết các
vấn đề thực tế hoặc các vấn đề do bài toán đặt ra dựa trên kỹ năng hoặc dựa
trên t duy nhạy bén, sáng tạo.
1.2. Các biện pháp để phát hiện và tổ chức bồi dỡng học sinh có năng
khiếu về hóa học
a) Để phát hiện học sinh có năng khiếu về hóa học, các biện pháp đợc
các giáo viên và các cấp trong ngành giáo dục thờng áp dụng hiện nay là:
- Dựa trên sự theo dõi hứng thú học tập trên lớp, qua kết quả kiểm tra vở
ghi, vở bài tập, kết quả bài kiểm tra.
- Qua các kì thi chọn học sinh giỏi các cấp: Mức thấp nhất là cấp trờng
mức thứ hai là học sinh giỏi tỉnh, sau đó là học sinh giỏi trong toàn quốc. Cao
hơn nữa là học sinh giỏi của nhiều nớc với nhau, thi olimpic quốc tế hóa học.
- Qua các kỳ thi vào lớp chọn của trờng hay kỳ thi vào các trờng chuyên
của tỉnh, các khối trung học phổ thông chuyên của các trờng đại học.

-13-


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

Phan Thị Vân

b) Để tổ chức bồi dỡng cho học sinh có năng khiếu về hóa học, các hình
thức tổ chức bồi dỡng thờng đợc thực hiện là:
- Thành lập đội tuyển để bồi dỡng kiến thức, kỹ năng thi học sinh giỏi
các cấp.
- Tổ chức lớp chọn: lựa chọn những học sinh có kiến thức và năng lực tổ
chức thành một lớp riêng để các giáo viên dạy có thể nâng cao kiến thức trên
cơ sở kiến thức cơ bản trong sách giáo khoa.
- Tổ chức trờng chuyên, khối trung học phổ thông chuyên của các trờng
đại học: những học sinh vào học các trờng này đều phải trải qua một kì thi
tuyển chọn nghiêm ngặt, các em đều là những học sinh giỏi của các địa phơng, có trình độ và năng lực học tập đồng đều nhau do đó việc bồi dỡng, nâng
cao kiến thức rất thuận lợi. Đây cũng là nguồn để đào tạo những học sinh giỏi
cấp quốc gia, quốc tế.
1.3. Thực trạng bồi dỡng học sinh giỏi hóa học của tỉnh Nghệ An
Tỉnh Nghệ An là tỉnh đợc cả nớc đánh giá cao về phong trào học tập.
Hàng năm tỉnh đều có số lợng học sinh thi đỗ vào đại học, số học sinh đạt
điểm cao trong các kì thi đại học, số học sinh giỏi quốc gia và quốc tế rất đáng
kể.
Để có đợc những kết quả đó, phải kể đến sự nỗ lực phấn đấu vơn lên
không ngừng của giáo viên và học sinh trong tỉnh. Bên cạnh nâng cao chất lợng đại trà thì chất lợng mũi nhọn rất đợc chú trọng, đó là công tác bồi dỡng
học sinh giỏi. Kết quả của những kì thi học sinh giỏi các cấp là nguồn động
viên, cổ vũ rất lớn cho tinh thần thi đua học tập của mỗi trờng.

-14-


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

Phan Thị Vân

Tuy nhiên, bên cạnh những thành công đó thì công tác bồi dỡng học sinh

giỏi của tỉnh còn có một số vấn đề tồn tại nh:
- Nặng về kiến thức mà ít quan tâm đến phơng pháp t duy.
- Cha chú trọng bài tập thực nghiệm liên quan đến kĩ năng thực hành.
- Có nhiều phản ứng hóa học khó, phức tạp, giáo viên bắt buộc học sinh
phải nhớ một cách máy móc.
- Một số giáo viên tham gia công tác bồi dỡng còn hạn chế về kiến thức
và phơng pháp.
1.4. Các nội dung về phần cấu tạo chất thờng đợc đề cập trong các đề
thi học sinh giỏi hóa của tỉnh Nghệ An
1.4.1. Cấu tạo nguyên tử
Thành phần cấu tạo nguyên tử. Nguyên tố hóa học đồng vị. Nguyên tử
khối trung bình. Cấu hình electron của nguyên tử, của ion. Đặc điểm của lớp
electron ngoài cùng.
Ví dụ:
- Đề thi năm 2000 - 2001:
M+3 có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 3d4.
a) Viết cấu hình electron của nguyên tử nguyên tố M.
b) Xác định vị trí của M trong bảng tuần hoàn (lập luận, không dùng
bảng).

-15-


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

Phan Thị Vân

c) M có thể có những số oxi hoá nào? Số oxi hoá nào bền nhất? Giải
thích?
- Đề thi năm 2005 - 2006:

1) Tổng số hạt mang điện và không mang điện của n nguyên tử của một
nguyên tố là 18. Xác định tên nguyên tố, viết cấu hình electron của nguyên tử
nguyên tố đó.
2) Phân tử X có công thức abc. Tổng số hạt mang điện và không mang
điện trong phân tử X là 82. Trong đó số hạt mang điện và không mang điện là
22, hiệu số khối giữa b và c gấp 10 lần số khối của a, tổng số khối của b và c
gấp 27 lần số khối của a. Tìm công thức phân tử đúng của X.
1.4. 2. Bảng tuần hoàn và định luật tuần hoàn:
quan hệ giữa vị trí của nguyên tố trong bảng tuần hoàn với cấu hình
electron nguyên tử nguyên tố đó. Quy luật biến đổi về bán kính nguyên tử, độ
âm điện, năng lợng ion hóa, tính kim loại, phi kim, hóa trị, tính axit bazơ
của oxit và hiđro xit tơng ứng của các nguyên tố.
Ví dụ:
- Đề thi năm 2003 - 2004:
Ba nguyên tố X, Y, Z trong cùng một chu kì, có tổng số hiệu nguyên tử
là 39. Số hiệu nguyên tử của Y bằng trung bình cộng của số hiệu nguyên tử
của X và Z. Ba nguyên tố trên hầu nh không tác dụng với nớc ở nhiệt độ thờng.
a) Gọi tên, viết cấu hình electron nguyên tử của ba nguyên tố trên và từ
cấu hình suy ra vị trí của các nguyên tố đó trong bảng tuần hoàn.

-16-


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

Phan Thị Vân

b) So sánh (có giải thích): độ âm điện, bán kính nguyên tử , tính bazơ của
các hiđroxit tơng ứng của ba nguyên tố trên.
c) Hãy tách riêng từng oxit trong hỗn hợp oxit của ba nguyên tố trên.

1.4.3. Liên kết hóa học
Sự tạo thành liên kết ion, liên kết cộng hóa trị, quy tắc bát tử, các trờng
hợp trái quy tắc bát tử, lai hóa các obitan. Viết công thức cấu tạo các chất.
Liên kết hiđro, liên kết Vandevan.
Ví dụ:
- Đề thi năm 1999 - 2000:
1) Dựa vào độ âm điện của các nguyên tố sau: O (3,5); Na(0,9); Mg(1,2);
Al(1,5); Si(1,8); P(2,1); S(2,5); Cl(3,0).
- Hãy nêu bản chất liên kết hoá học trong oxít của mỗi nguyên tố ở số
oxi hoá cao nhất.
- Phân loại các oxít trên, nêu tính chất hoá học đặc trng của mỗi loại oxít
và giải thích sự biến thiên tính chất hoá học của mỗi loại oxít.
2) Giải thích tại sao BCl3 có thể kết hợp với NH3 cho ra BCl3NH3 và tại
sao hai phân tử NO2 có thể kết hợp cho ra N2O4. Viết công thức electron và
công thức cấu tạo của các hợp chất trên.
- Đề thi năm 2002 - 2003:
Viết công thức electron và công thức cấu tạo của SF 6. Cho biết trạng thái
lai hoá của S trong hợp chất.

Chơng II
-17-


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

Phan Thị Vân

Tóm tắt nội dung lý thuyết cơ bản và những
vấn đề cần nâng cao
2.1. Chơng: nguyên tử

2.1.1. Tóm tắt nội dung lý thuyết cơ bản
Đối với chơng này, học sinh cần nắm vững những vấn đề sau đây:
a) Nguyên tử:
Kích thớc, khối lợng nguyên tử: vô cùng nhỏ, đờng kính nguyên tử
khoảng 10 10 m (1 A 0 ), đơn vị khối lợng nguyên tử là u ( 1u =1,66. 10 27 Kg)
Proton(p)

điện tích: 1+

- Hạt nhân nguyên tử

khối lợng: 1u
Điện tích: 0
Nơtron(n)

Khối lợng: 1 u
điện tích: 1-

- Vỏ nguyên tử

electron (e)

Khối lợng: 5,5 . 10-4 u

Nh vậy: Nguyên tử đợc cấu tạo bởi ba loại hạt cơ bản: p, n, e, trong đó:
+ Có hai loại hạt mang điện là p và e, có một loại hạt không mang điện là
n. Vì nguyên tử trung hòa điện nên số p bằng số e.
+ mp = mn >>me, do đó khối lợng nguyên tử gần bằng tổng khối lợng p
và n.
b) Cấu trúc vỏ nguyên tử:

- Obitan nguyên tử: là khu vực không gian xung quanh hạt nhân có xác
suất có mặt của electron là lớn nhất (khoảng 90%).
- Lớp electron: + Gồm các electron có năng lợng gần bằng nhau.
+ Ký hiệu: n =
+ Số obitan:

1

2

3

4

5

6

7

K

L

M

N

O

P

Q

n2

-18-


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

Phan Thị Vân

- Phân lớp electron: + Lớp đợc chia thành các phân lớp, mỗi phân lớp
gồm các electron có năng lợng bằng nhau.
+ Ký hiệu:

s

p

d

f

+ Số obitan:

1

3

5

7

- Sự phân bố electron vào các obitan trong các lớp và phân lớp tuân theo:
+ Nguyên lý Paoli
+ Nguyên lý vững bền
+ Quy tắc Hun
+ Trật tự các mức năng lợng
- Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng.
c) Nguyên tố hóa học:
- Là tập hợp những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân (Z+): Z = số
proton = số electron.
- Số khối (A): A = Z + N
- Đồng vị: là những nguyên tử:

- Cùng điện tích hạt nhân
- Khác số nơtron (khác A)

- Nguyên tử khối trung bình.
2.1.2. Một số vấn đề lý thuyết cần bồi dỡng cho học sinh giỏi
Đối với học sinh giỏi, ngoài việc nắm chắc và vận dụng tốt những kiến
thức cơ bản, các em cần đợc trang bị thêm một số kiến thức để hiểu một cách
sâu sắc về bản chất các kiến thức đã đợc học và để đáp ứng yêu cầu của các
đề thi chọn học sinh giỏi các cấp.
Qua tham khảo đề thi học sinh giỏi các tỉnh và đề thi olympic 30 4
của các tỉnh phía Nam, chúng tôi thấy cần phải bổ sung thêm kiến thức về các
số lợng tử, nguyên nhân của cách viết cấu hình electron của nguyên tử.
a) Các số lợng tử

Các số lợng tử n, l, ml xuất hiện khi giải phơng trình Schrodingo đối với
hệ nguyên tử.
-19-


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

-

Phan Thị Vân

Số lợng tử chính n: có vai trò quan trọng nhất, nó có thể nhận những giá

trị nguyên dơng bất kỳ từ một trở đi (n = 1, 2, 3, ), nó cho biết electron
thuộc lớp nào trong nguyên tử (n là số thứ tự của lớp).
-

Số lợng tử phụ l (còn gọi là số lợng tử obitan): cùng với số lợng tử chính

xác định năng lợng của obitan của electron. Đối với mỗi giá trị của n, l có thể
nhận những giá trị nguyên dơng bất kì trong giới hạn từ 0 đến (n-1). Mỗi giá
trị của l tơng ứng với một phân lớp electron trong lớp thứ n.
Kí hiệu phân lớp:
Ví dụ:

l= 0

1

2

3



s

p

d

f



n=1

l=0

phân lớp 1s

n= 2

l = 0, l = 1 phân lớp 2s, 2p

n=3

l = 0, l = 1, l = 2 phân lớp 3s, 3p, 3d

Do đó số phân lớp trong một lớp bằng số thứ tự của lớp.
-

Số lợng tử từ ml
Trong một phân lớp, các AO có cùng mức năng lợng (ứng với cùng giá

trị số lợng tử n, l) nhng khác nhau về sự định hớng trong không gian.
Phân lớp s chỉ có một AO: đối xứng cầu trong không gian
Phân lớp p có ba AO: px, py, pz định hớng theo các trục Ox, Oy, Oz.
Phân lớp d có năm AO: có năm cách định hớng trong không gian.
Sự định hớng trong không gian của các AO thể hiện trong từ trờng và
mỗi cách định hớng ứng với một số lợng tử từ ml. ứng với mỗi giá trị của l, ml
có thể nhận bất kỳ giá trị nguyên nào trong giới hạn l, kể cả giá trị 0.
Ví dụ:

l=0

ml = 0

có một AO s

l=1

ml = +1, 0, -1

l=2

ml = +2, +1, 0, -1, -2 có 5 AO d

-20-

có ba AO p


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

Phan Thị Vân

Vậy ứng với mỗi giá trị l có (2l + 1) giá trị m l. Qua đó học sinh hiểu đợc
tại sao số obitan trong các phân lớp s, p, d, f là 1, 3, 5, 7 obitan.
-

số lợng tử spin ms: các số lợng tử trên đợc đặc trng cho sự chuyển động

của electron trong nguyên tử. Tuy nhiên, electron còn có sự chuyển động
riêng: nó có momen động lợng riêng do sự tự quay quanh một trục tởng tợng
của nó gây ra. Vectơ mô tả sự quay đó chỉ có thể định hớng theo hai chiều và
mỗi chiều đó ứng với số lợng tử spin ms = + 1/2 hoặc ms = - 1/2.
Nh vậy trạng thái đầy đủ của electron trong nguyên tử đợc đặc trng bằng
bốn số lợng tử: n, l, ml, ms .
b) Cấu hình electron
Học sinh đã biết sự phân bố các electron trong nguyên tử tuân theo
nguyên lý Pauli, nguyên lý vững bền và quy tắc Hun. Đối với học sinh giỏi,
sau khi đã đợc học về các số lợng tử, giáo viên có thể bổ sung thêm cách phát
biểu các nguyên lý và các quy tắc đó theo ngôn ngữ cơ học lợng tử.
-Nguyên lý Paoli: Trên 1 obitan chỉ có thể có nhiều nhất là hai electron,
biểu diễn bằng hai mũi tên ngợc chiều nhau (theo cơ học lợng tử: trong một
nguyên tử, không thể tồn tại hai electron có cùng bốn số lợng tử).
- Nguyên lý vững bền: ở trạng thái cơ bản, các electron lần lợt chiếm
những obitan có mức năng lợng từ thấp đến cao.

- Quy tắc Hun: Trong cùng một phân lớp, các electron sẽ phân bố trên
các obitan sao cho số electron độc thân là tối đa và các electron này phải có
chiều tự quay giống nhau (theo cơ học lợng tử: trong một phân lớp các
electron đợc sắp xếp nh thế nào để tổng spin là cực đại ) quy tắc Hun 1.
- Trật tự các mức năng lợng (quy tắc kinh nghiệm Kletcopxki):
1s 2s 2p 3s 3p 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d.
Cơ sở để sắp xếp các mức năng lợng trên dựa vào các quy tắc sau:
+

Tổng giá trị (n + l) tăng dần.

+

Nếu có cùng giá trị (n + l) thì viết theo thứ tự tăng giá trị n.
-21-


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

Phan Thị Vân

Cần lu ý học sinh cấu hình electron đợc viết theo những nguyên lí và quy
tắc trên là cấu hình electron ở trạng thái cơ bản, đó là trạng thái có năng lợng
thấp nhất, những trạng thái có năng lợng cao hơn là trạng thái kích thích.
Ngoài ra, giáo viên cần cung cấp thêm cho các em nội dung quy tắc Hun
2 để xác định bộ số lợng tử của electron trong nguyên tử .
-

Quy tắc Hun 2: Trong một phân lớp, các electron phân bố vào các obitan

sao cho tổng ml là cực đại.
Nghĩa là các electron có khuynh hớng sắp xếp trớc tiên vào obitan có giá
trị ml lớn.
Ví dụ: Xác định bộ số lợng tử của electron cuối cùng của nguyên tử oxi.
Ta có: O

2s2

2p4

0 +1 0 -1
bộ số lợng tử của electron cuối cùng của nguyên tử oxi là n = 2, l = 1, m l =
+1, ms=- 1/2
c) Một số trờng hợp bất thờng khi xây dựng các lớp electron
Giáo viên có thể dạy phần này theo phơng pháp nêu vấn đề. Ví dụ: Crom
đáng

lẽ

có

cấu

hình:

1s 2 2s 2 2 p 6 3s 2 3 p 6 3d 4 4 s 2

nhng

thực

tế

là

1s 2 2s 2 2 p 6 3s 2 3 p 6 3d 5 4 s 1 . Hãy giải thích?

Giải thích: Từ quy tắc Hun 1 ta thấy độ bền của các cấu hình electron
chẳng những phải thể hiện ở các cấu hình electron bão hòa 2 8 18 32
và các phân lớp bão hòa s 2 , p 6 , d 10 , f 7 mà còn thể hiện ở cả cấu hình các phân
lớp nửa bão hòa p 3 , d 5 .


Trờng hợp của crom: sở dĩ nh vậy vì phân lớp 4s có mức năng lợng xấp xỉ

phân lớp 3d và cấu hình 3d5 nửa bão hòa là một cấu hình bền vững, ở đây phân
lớp 3d đã có 4 electron nên 1 electron của phân lớp 4s đã nhảy vào phân lớp
3d để đạt tới cấu hình bền vững (hiện tợng bán bão hòa gấp).
-22-


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục



Trờng

hợp

của

Cu:

Nếu

cấu

Phan Thị Vân

hình

electron

của

Cu

là

1s 2 2s 2 2 p 6 3s 2 3 p 6 3d 9 4 s 2 thì phân lớp 3d9 cha phải là cấu hình nền vững. Vì vậy

một electron của phân lớp 4s đã nhảy vào phân lớp 3d để đạt tới cấu hình 3d 10
bền vững. Do đó cấu hình electron thực tế của Cu là [ Ar ] 3d104s1 (hiện tợng bão
hòa gấp).


Trờng hợp của Pd: có cấu hình [ Kr ] 4d 10 5s 0 . ở đây cả hai electron của

phân lớp 5s nhảy vào phân lớp 4d đã có 8 electron để đạt tới cấu hình 4d 10 bền
vững. Vì vậy mà phân lớp 5s (do đó cả lớp thứ năm) không có electron nào.

Đây là trờng hợp duy nhất trong bảng tuần hoàn mà số lớp electron nhỏ hơn số
chu kì.


Trờng hợp của Nb: [ Kr ] 4d 4 5s 1 , cũng do khuynh hớng điền gấp rút

electron ở phân lớp ns vào phân lớp (n - 1)d để tới Mo thì đạt đợc cấu hình
electron bền vững (Mo: [ Kr ] 4d 4 5s 1 ).
Các trờng hợp khác giải thích tơng tự.

2.2. Chơng: Bảng tuần hoàn và định luật tuần
hoàn
2.2.1.Tóm tắt nội dung lý thuyết cơ bản
Trong chơng này học sinh cần nắm vững những vấn đề sau đây:
a) Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng tuần hoàn.
b) Cấu tạo bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.
- Ô nguyên tố : số thứ tự của ô = Z = số đơn vị điện tích hạt nhân = số
proton = số electron
- Chu kỳ: Số thứ tự của chu kỳ bằng số lớp electron
+ Chu kỳ nhỏ: là các chu kỳ 1, 2, 3 chỉ gồm các nguyên tố s và nguyên tố
p.
+ Chu kỳ lớn: là các chu kỳ 4, 5, 6, 7 gồm các nguyên tố s, p, d, f.
-23-


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

Phan Thị Vân

- Nhóm: Số thứ tự của nhóm bằng số electron hóa trị (trừ hai nhóm cuối

của VIIIB).
+ Nhóm A: Số thứ tự của nhóm A bằng số electron lớp ngoài cùng, gồm
các nguyên tố s và p.
+ Nhóm B: Số thứ tự của nhóm B bằng số electron hóa trị, gồm các
nguyên tố d và f.
c) Những đại lợng và tính chất biến đổi tuần hoàn theo chiều tăng của
điện tích hạt nhân:
- Bán kính nguyên tử
- Năng lợng ion hóa thứ nhất.
- Độ âm điện
- Tính kim loại, tính phi kim
- Tính axit bazơ của oxit và hiđroxit
- Hóa trị cao nhất của nguyên tố với oxi và hóa trị của nguyên tố phi
kim với hiđro.
d) Định luật tuần hoàn.
Tính chất của các nguyên tố và đơn chất, cũng nh thành phần và tính
chất của các hợp chất tạo nên từ các nguyên tố đó biến đổi tuần hoàn theo
chiều tăng của điện tích hạt nhân nguyên tử
Nguyên nhân của định luật tuần hoàn: Theo chiều tăng của điện tích hạt
nhân, có sự biến đổi tuần toàn cấu hình electron nguyên tử các nguyên tố hóa
học.
2.2.2. Một số vấn đề lý thuyết cần bồi dỡng cho học sinh giỏi
Qua tham khảo các đề thi học sinh giỏi tỉnh, đề thi olimpic, chúng tôi
thấy cần trang bị thêm cho các em các kiến thức về bán kính ion, một số trờng hợp bất thờng của quy luật biến đổi năng lợng ion hóa, nguyên nhân
của quy luật biến đổi tính axit - bazơ, của các oxit và hiđroxit.
-24-


Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục

Phan Thị Vân

a) Bán kính ion
Học sinh đã biết quy luật biến đổi bán kính nguyên tử của các nguyên tố
trong một chu kì và trong một nhóm A. Trên cơ sở đó giáo viên có thể đặt câu
hỏi:
So sánh bán kính của:

- nguyên tử O và ion O2-?
- nguyên tử Na và ion Na+?

Từ đó dẫn dắt đến lý thuyết:
- Bán kính của anion lớn hơn bán kính của các nguyên tử trung hòa tơng ứng do hai nguyên nhân:
+ Khi kết hợp electron vào nguyên tử thì sự đẩy nhau giữa các
electron tăng lên làm cho lực hút của hạt nhân với các electron giảm đi.
+ Nguyên tử trung hòa có lớp vỏ electron đang xây dựng dở, trong
khi đó ở anion tơng ứng đã đầy đủ và có đối xứng cầu. Rõ ràng kích thớc của
anion đợc quyết định chủ yếu bởi lớp vỏ electron đầy đủ.
- Bán kính của cation giảm mạnh so với bán kính của nguyên tử trung
hòa tơng ứng vì:
+ Sự mất electron làm giảm tác dụng đẩy lẫn nhau của các electron,
do đó làm tăng lực hút của hạt nhân với các electron còn lại, dẫn đến bán kính
nguyên tử giảm.
+ Khi mất electron để tạo thành cation với cấu hình khí hiếm thì mất
đi cả lớp vỏ electron.
b) Năng lợng ion hóa
Học sinh đã biết giải thích quy luật biến đổi năng lợng ion hóa thứ nhất
của các nguyên tố trong chu kì và trong nhóm A. Tuy nhiên đối với học sinh
giỏi, cần phải giải thích đợc năng lợng ion hoá thứ nhất của một số nguyên tố
trong chu kì không theo quy luật chung.

Giáo viên có thể dạy nội dung này theo phơng pháp nêu vấn đề. Chẳng
hạn giáo viên đa ra câu hỏi sau:
-25-