Giáo án điện tử chuyên đề Hoá học 10 chân trời Bài 9: Thực hành thí nghiệm hoá học ảo

NHIỆT LIỆT CHÀO MỪNG CÁC EM ĐẾN VỚI BÀI HỌC MỚI!

KHỞI ĐỘNG

Thí nghiệm hoá học có vai trò quan trọng đối với quá trình nhận thức và phát triển năng lực trong dạy và học môn Hoá học. Khi thiếu phương tiện, điều kiện thí nghiệm không đảm bảo hay thí nghiệm quá độc hại, tốn kém hoặc mất nhiều thời gian, chúng ta có thể thực hiện thí nghiệm hoá học ảo trên máy tính.

BÀI 9: THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM HÓA HỌC ẢO

I. Giới thiệu phần mềm thí nghiệm hóa học ảo

NỘI DUNG BÀI HỌC

II. Thực hành thí nghiệm hóa học ảo bằng phần mềm Yenka

III. Thực hành thí nghiệm hóa học ảo bằng phần mềm PhET

I.

GIỚI THIỆU PHẦN MỀM THÍ NGHIỆM ẢO HÓA HỌC

• Yenka là tập hợp các phòng thí nghiệm ảo, trong đó có phòng thí nghiệm hoá học với các hoá chất, dụng cụ phổ biến để thực hiện các thí nghiệm hoá học vô cơ và điện hoá. Yenka mô phỏng các thí nghiệm ảo dễ dàng, nhanh chóng và hiệu quả. Có thể sử dụng Yenka để tiến hành một số thí nghiệm với những chất độc hại hay những thí nghiệm không an toàn
• PhET gồm các mô phỏng tương tác miễn phí thuộc lĩnh vực Toán và khoa học. PhET minh hoạ bài học một cách trực quan, có thể tương tác trực tuyến.

II.

THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM HÓA HỌC ẢO BẰNG PHẦN MỀM YENKA

• Cài đặt và sử dụng phần mềm Yenka:

Trả lời câu hỏi thảo luận 1, 2.

1. Từ giao diện của phần mềm (Hình 9.1), nêu những thành phần chính của các vùng trên giao diện phần mềm. Kho các bài thí nghiệm (open – online hay open – local) có vai trò gì cho người sử dụng?

2. Tìm hiểu cách sử dụng các thanh công cụ trong phần mềm Yenka.

Thảo luận 1:

New: Sử dụng hoá chất, thiết bị và dụng cụ để tự thiết kế thí nghiệm

Open-local: Kho các bài thí nghiệm đã được chuẩn bị sẵn có hướng dẫn .

Open-online: Kho các bài thí nghiệm mở trực tuyến.

Thảo luận 2:

• Tính năng chính của phòng thí nghiệm ảo Yenka:
• Công nghệ truyền thông và máy tính (Computing): Giới thiệu lập trình theo cách thức mới, hấp dẫn hơn, cho phép người dùng điều khiển nhân vật hoạt hình 3D bằng cách sử dụng lệnh sơ đồ đơn giản.
• Toán học (Mathematics): Cho phép tạo mô hình toán học 3D một cách dễ dàng để chứng minh các số liệu thống kê, xác suất, hình học và toạ độ.
• Khoa học (Sciene): Phòng thí nghiệm ảo của Yenka vô cùng lí tưởng cho các bài giảng khoa học, chứng minh các khái niệm đầy an toàn, mô phỏng chính xác.

• Công nghệ (Technology): Cho phép kiểm tra các dự án điện tử, các chương trình PIC, PICAE và tạo giao diện PCB 3D.
• Sau khi chọn tính năng, chọn môn học (Chemistry). Chọn: New; Open – online hay Open – local. Tìm thí nghiệm đã được chuẩn bị sẵn có hướng dẫn hay tự thiết kế thí nghiệm.

• Sử dụng kho các bài thí nghiệm thiết kế sẵn có hướng dẫn

Kho các bài thí nghiệm có hướng dẫn Open – local chứa các thí nghiệm được sắp xếp theo các chủ đề theo thứ tự như sau:

Quan sát các bước sử dụng thẻ Open – local của phần mềm Yenka thông qua các Ví dụ 1 và 2 SGK trang 57.

Chú ý một số thanh menu của đồ thị:

Điều chỉnh trục x

Điều chỉnh trục y

Thu nhỏ

Phóng to

Làm lại

Từ các bước sử dụng thẻ Open – local, hãy thực hiện mô phỏng thí nghiệm “Định nghĩa tốc độ phản ứng” (Definition of reaction rate) trong mục “Tốc độ phản ứng” (Reaction Rates).

Bước 1: Nhấp chuột vào thẻ Open – local, chọn Reaction Rates  Definition of reaction rate, mô phỏng đã được thiết kế sản xuất ở màn hình

Bước 2: Nhấp chuột vào biểu tượng Next page để thực hiện theo hướng dẫn. Nhấp vào biểu tượng , giữ và kéo cho vào ống nghiệm, tương tự thêm tiếp vào ống nghiệm.

Bước 3: Nhấp chuột vào nút Play/Pause để thực hiện thí nghiệm. Trên bảng giấy kẻ (đồ thị) xuất hiện đường màu đỏ biểu diễn thể tích khí thoát ra theo thời gian. Sau khoảng 2 – 3 phút, sử dụng nút Play/Pause để dừng mô phỏng.

Bước 4: Ghi lại thể tích và tốc độ phản ứng. Giải thích.

Viết phương trình mô phỏng tốc độ phản ứng của calcium carbonate và hydrochloric acid.

Quan sát đồ thị, trục tung biểu diễn gì?

Thể tích CO2 thoát ra

Dựa vào đồ thị, nhận xét sự thay đổi thể tích khí CO2

thể tích khí CO2 thoát ra tăng dần theo thời gian

Đến thời điểm nào phản ứng đã dừng?

Đến thời điểm đồ thị trở nên thẳng

Viết công thức tính tốc độ phản ứng?

Tốc độ phản ứng = (lượng sản phẩm tạo thành) / (thời gian)

Sử dụng thẻ Open – local để mô phỏng thí nghiệm “Acids and bases”. Phân tích và lí giải kết quả của thí nghiệm.

Bước 1: Nhấp chuột vào thể Open – local, chọn Acids, Bases and Salts  Acids and bases, mô phỏng đã được thiết kế xuất hiện ở màn hình.

Bước 2: Nhấp chuột vào Next page để thực hiện theo hướng dẫn.

Bước 3: Ghi lại kết quả thí nghiệm và nhận xét , giữ và kéo cho vào cốc, quan sát các ion trong dung dịch. Ta quan sát được các ion OH- màu xanh. Chứng tỏ dung dịch sodium hydroxide là dung dịch base.

Tương tự, nhấp vào biểu tượng để quan sát các ion trong dung dịch hydrochloric acid.

Ta quan sát thấy các ion H+ màu đỏ chứng tỏ hydrochloric acid là dung dịch acid.

- Kéo thả solution 1 (dung dịch 1) vào cốc ta quan sát thấy có ion H+. Chứng tỏ dung dịch 1 là acid.

- Kéo thả solution 2 (dung dịch 2) vào cốc quan sát thấy có ion OH-. Chứng tỏ dung dịch 2 là base.

- Kéo thả solution 3 (dung dịch 3) vào cốc quan sát thấy có ion H+. Chứng tỏ dung dịch 3 là acid.

Dung dịch Sodium hydroxide là dung dịch axit hay bazơ?

Dung dịch Hydrochloric acid là dung dịch axit hay bazơ?

Trong thí nghiệm này, axit là chất cho hay nhận proton? Tại sao?

Bazơ là chất cho hay nhận proton? Tại sao?

Dung dịch Sodium hydroxide là dung dịch bazơ.

Dung dịch Hydrochloric acid là dung dịch axit.

Trong thí nghiệm này, axit là chất cho. Vì quan sát thấy các ion H+ xuất hiện khi axit ở trong dung dịch.

Bazơ là chất nhận proton. Vì quan sát thấy các ion OH- xuất hiện khi base ở trong dung dịch.

LUYỆN TẬP

a. Mục đích sử dụng các quả bóng có màu khác nhau trong thí nghiệm

b. Tốc độ thoát khí ở ống nghiệm nào nhanh nhất, ở ống nghiệm nào chậm nhất?

c. Diện tích bề mặt ảnh hưởng như thế nào đến tốc độ phản ứng?

Từ kết quả thí nghiệm “Surface area and rate” (Hình 9.5), hãy cho biết:

a. Sử dụng các quả bóng có màu khác nhau trong thí nghiệm ta có thể dễ dàng quan sát và phân biệt được tốc độ tăng dần kích thước của quả bóng và nêu ra kết luận.

b. Tốc độ thoát khí ở thí nghiệm sử dụng calcium carbonate dạng bột mịn (fine) (quả bóng màu xanh lá cây) nhanh nhất, ở ống nghiệm sử dụng calcium carbonate dạng bột (power) (quả bóng màu đỏ) chậm nhất.

c. Diện tích bề mặt các chất phản ứng càng lớn thì tốc độ phản ứng càng nhanh.

Trả lời:

• Tự thiết kế thí nghiệm bằng phần mềm Yenka

Thực hiện mô phỏng thí nghiệm hoá học với phần mềm Yenka, các hoá chất (Chemicals), dụng cụ - thiết bị (Equipments), chất chỉ thị (Indicators),... được lấy trong phần New.

Kho hoá chất, thiết bị và dụng cụ:

• Kho hoá chất (Chemicals) bao gồm: kim loại, acid, base, oxide, halogen, các muối và chất khí,.... Có các dạng chất khác nhau cho phù hợp với mỗi thí nghiệm: dạng bột (power), bột mịn (fine), mịn vừa (medium),

thô (coarse), cục/ miếng (lups), dạng lỏng (liquid), dạng khí (gas).

• Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm (Equipment): bao gồm đầy đủ các thiết bị, dụng cụ thí nghiệm hoá học thông dụng. Dụng cụ thuỷ tinh (Glassware), chỉ thị (Indicators),...

Đọc và tìm hiểu các bước tiến hành thí nghiệm hoá học ảo với “New” qua ví dụ 3 (SGK – tr59).

Chọn hoá chất, dụng cụ và thực hiện thí nghiệm điều chế khí sulfur dioxide từ sulfur và oxygen.

Bước 1: Nhấp chuột vào thẻ New, chọn Presentation  rồi kéo ra màn hình làm việc, gõ tên thí nghiệm “Điều chế khí sulfur dioxide từ sulfur và oxygen”. Sau đó chọn (khay để lấy hoá chất, dụng cụ).

Bước 2: Lấy hoá chất

Trả lời:

• Chọn sulfur: Nhấp chuột chọn vào thẻ Chemicals  Metals  Miscellaneous  Powders  Sulfur, rồi kéo vào vùng làm thí nghiệm. Nếu thí nghiệm nhiều hoá chất và dụng cụ nên cho vào khay.
• Chọn oxygen: Nhấp chuột vào thẻ Chemicals  Metals  Gases  Oxygen, thả sang màn hình hoặc vào khay.

Bước 3: Lấy dụng cụ

• Chọn nút cao su có cắm ống thuỷ tinh: Nhấp chuột vào thẻ Equipment  Stoppers  Large  One tube
• Chọn bình tam giác: Nhấp chuột vào thẻ Glassware  Standard  Erlenmayer flask
• Chọn bếp điện: Nhấp chuột vào thẻ Equipment  Apparatus  Electric heater

Sắp xếp các dụng cụ như sau:

Bước 4: Nhấp nút Play/Pause hh trên thanh công cụ. Thêm sulfur vào bình tam giác, đậy nắp, nối với bình

oxygen, chỉnh nhiệt độ trên bếp điện như hình bên dưới:

Bước 5: Nhấn nút Play/Pause trên thanh công cụ để thí nghiệm bắt đầu diễn ra, quan sát hiện tượng xảy ra. Muốn phản ứng xảy ra nhanh hay chậm, nhấp chuột vào nút Simulation Speed

Sau khi các chất phản ứng với nhau, nhấn chuột vào các

Bước 6: Quan sát – Giải thích thí nghiệm.

icon bên phải của dụng cụ để biết các thông tin:

LUYỆN TẬP

Sử dụng thẻ New để mô phỏng thí nghiệm copper(II) oxide tác dụng với 10mL dung dịch hydrochloric acid 1M. Nêu hiện tượng và viết phương trình hoá học của phản ứng giữa các chất.

Bước 1: Nhấp chuột vào thẻ New, chọn Presentation  rồi kéo ra màn hình làm việc, gõ tên thí nghiệm “Copper(II) oxide tác dụng với dung dịch hydrochloric ”. Sau đó chọn (khay để lấy hoá chất, dụng cụ).

Bước 2: Lấy hoá chất

• Chọn sulfur: Nhấp chuột chọn vào thẻ Chemicals  Metals  Miscellaneous  Powders  Sulfur, rồi kéo vào vùng làm thí nghiệm. Nếu thí nghiệm nhiều hoá chất và dụng cụ nên cho vào khay.
• Chọn hydrochloric acid: Nhấp chuột vào thẻ Chemicals  Acids  Hydrochloric thả sang màn hình hoặc vào khay.

Nhấp vào các thông số về nồng độ và thể tích để điều chỉnh cho phù hợp với thí nghiệm. Chọn nồng độ 1M và thể tích 10 cm3.

Bước 3: Lấy dụng cụ

--------------- Còn tiếp ---------------