Khóa luận Xây dựng sách điện tử hỗ trợ dạy và học phần điện hóa học bằng ngôn ngữ tiếng anh – chương trình trung học phổ thông chuyên

HƯ� TIE� U CHUA� N ĐE� DỰ ĐOA� N PHA� N Ư� NG Nhiều phương trình oxi hóa khử có thể được thiết lập bằng cách cộng hai bán phương trình. Hai thế có thể được cộng với nhau để thiết lập một sức điện động tiêu chuẩn của pin (e.m.f) hoặc một thế pin tiêu chuẩn cho phản ứng oxi hóa khử. Một ví dụ cho phản ứng oxi hóa khử là: 2 2 3 4 28 5 4 5MnO H Fe Mn H O Fe − + + + ++ + + +  Phương trình oxi hóa khử được tạo từ hai thế oxi hóa khử tiêu chuẩn: - + - 2+ θ 4 2 3+ - 2+ θ MnO +8H +5e Mn +4H O;E =+1.52V...equation1 Fe +e Fe ; E =+0.77V...equation 2     Phương trình thứ nhất không đổi, nhưng phương trình thứ hai được viết ngược lại để tạo thành hai bán phương trình cho phản ứng oxi hóa khử: - + - 2+ θ 4 2 2+ - 3 θ MnO +8H +5e Mn +4H O;E =+1.52V (unchange) Fe +e Fe ; E =-0.77V (equation and sign of voltage reversed)+     Hai phương trình được cộng để sinh ra phương trình oxi hóa khử gốc. Sức điện động của hai bán phuông trình được cộng lại để cho giá trị e.m.f hoặc sức điện động của pin cho phản ứng oxi hóa khử: - + 2+ 2+ 3+ 04 2 cellMnO +8H +5Fe Mn +4H O+5Fe ;E =+0.75V Phản ứng oxi hóa khử sẽ diễn ra nếu sức điện động tiêu chuẩn của phản ứng có giá trị dương. Bài tập: Sử dụng thế oxi hóa khử tiêu chuẩn để dự đoán các phản ứng sau có thể xảy ra hay không. a) 2 32 7 2 214 6 2 7 3Cr O H I Cr H O I − + − ++ + → + + b) 2 32 7 2 214 6 2 7 3Cr O H Cl Cr H O Cl − + − ++ + → + + Biết thế oxi hóa khử tiêu chuẩn là: 2 3 2 7 2 2 2 14 6 2 7 ; 1.33 2 2 ; 0.54 2 2 ; 1.36 Cr O H e Cr H O E V I e I E V Cl e Cl E V θ θ θ − + − + − − − − + + + = + + = + + = +       Đáp án: (a) 2 3 2 7 2 2 14 6 2 7 ; 1.33 6 3 6 ; 0.54 Cr O H e Cr H O E V I I e E V θ θ − + − + − − + + → + = + → + = − Cộng: 2 32 7 2 214 6 2 7 3 ; 0.79Cr O H I Cr H O I E V θ− + − ++ + + + = +  Vì E0cell cho phản ứng này (đồng nghĩa là e.m.f) dương nên phản ứng có diễn ra. (b) 2 3 2 7 2 2 14 6 2 7 ; 1.33 6 3 6 ; 1.36 Cr O H e Cr H O E V Cl Cl e E V θ θ − + − + − − + + → + = + → + = − Cộng: 2 32 7 2 214 6 2 7 3 ; 0.03Cr O H Cl Cr H O Cl E V θ− + − ++ + + + = −  Vì E0 của phàn ứng này có giá trị âm, nên phản ứng này không xảy ra. Bài tập 2 Sử dụng thế oxi hóa khử tiêu chuẩn cho ở trang web để dự đoán phản ứng nào có thể xảy ra giữa axit nitric (HNO3) và dung dịch kali pecmanganat (KMnO4). Kali pemanganat chỉ có thể đóng vai trò như một chất oxi hóa. Do đó, bán phương trình có khả năng cho phản ứng này là: 2 4 2( ) 8 ( ) 5 ( ) 4 ; 1.52MnO aq H aq e Mn aq H O E V θ− + − ++ + + = +  Phương trình cho quá trình oxi hóa của HNO2 là: 2 2 3 3 2 ; 0.94HNO H O NO H e E V θ− + −+ → + + = − Ghi chú: Đây là trường hợp ngược của bán phản ứng trong Bảng thế oxi hóa khử, nên kí hiệu sức điện động được viết ngược lại. Cộng hai phương trình (nên electron được loại bỏ): 2 4 2 2 2 3 2 4 2 2 3 2 16 5 5 2 8 5 15 ; 0.58 2 5 2 3 5 ; 0.58 cell cell MnO H HNO H O Mn H O NO H E V or MnO H HNO Mn H O NO E V θ θ − + + − + − + + − + + + → + + + = + + + → + + = + Giá trị E0cell (đồng nghĩa với e.m.f) cho phản ứng này dương, nên phản ứng sẽ diễn ra. Chương 7. DÃY OXI HÓA – KHỬ Khi các điện cực oxi hóa khử tiêu chuẩn được sắp xếp theo sức điện động, dãy oxi hóa khử được thiết lập. Một phần dãy oxi hóa được trình bày theo đường dẫn bên dưới. Dãy oxi hóa khử gồm một hỗn hợp các chất oxi hóa và chất khử. Sức điện động càng dương thì tác nhân oxi hóa càng mạnh. Do đó, F2 là tác nhân oxi hóa mạnh nhất trong các chất trên. Sức điện động càng âm thì tác nhân khử càng mạnh. Do đó, kim loại magie càng là tác nhân khử mạnh nhất trong dãy trên. Bất kì chất khử có thể khử tất cả các chất oxi hóa dưới nó trong dãy oxi hóa khử. Ví dụ, trong dãy trên, I- có thể khử Fe3+, Cl2, MnO4- và F2. Bất kì chất oxi hóa có thể oxi hóa tất cả các chất khử trên nó trong dãy oxi hóa. Ví dụ, trong dãy trên, I2 có thể oxi hóa H2, Zn và Mg. Chương 8. THẾ OXI HÓA KHỬ VÀ PIN ĐIỆN Một pin điện có thể tạo từ hai điện cực có thế oxi hóa khử. Một ví dụ như sau: Hı̀nh 2.24. Pin điện với hai điện cực oxi hóa – khử. Hai thế oxi hóa khử tiêu chuẩn là: - + - 2+ θ 4 2 3+ - 2 θ MnO +8H +5e Mn +4H O;E =+1.52V Fe -e Fe ; E =+0.77V+ → → Nên điện cực platin trong B là cực dương vì thế oxi hóa khử của nó là dương nhất. Do đó, điện cực platin trong A là cực âm. Phản ứng ở điện cực A là: 2+ - 3 θFe (aq)+e Fe (aq); E =-0.77V+→ vì phản ứng này để lại electron trên điện cực nên là nó tích điện âm. Electron từ A chạy thành dòng khép kín ( qua dây dẫn và vôn kế) đến điện cực B. Phản ứng ở điện cực B là: - + - 2+ θ 4 2MnO (aq)+8H (aq)+5e Mn (aq)+4H O(l);E =+1.52V→ Phương trình hòan chỉnh được thiết lập bằng cách cộng hai bán phương trình (và sức điện động) để thiết lập e.m.f của pin: - + 2 3 2+ θ 4 2MnO (aq)+8H (aq)+5Fe ( ) 5Fe (aq)+Mn (aq)+4H O(l);E =+0.75Vaq + +→ Chương 9. ỨNG DỤNG CỦA PIN TRONG ĐỜI SỐNG VÀ CÔNG NGHIỆP Vai trò của ắc quy điện trong công nghiệp và trong đời sống. Một số loại pin phổ biến. Bình điện được sử dụng như một nguồn điện di động. Các bình điện (pin) miêu tả trong chương này có đặc đie�m chung: (a) sức điện động thường nhỏ (khoảng 1 - 2 vôn). (b) chúng dễ hết năng lượng và không dễ di chuyển. (c) chúng chỉ có thể cung cấp cường độ dòng điện thấp (do đó chúng không thể dùng để khởi động cho động cơ ô tô). Pin khô là một loại bình điện ứng dụng được dùng trong các thiết bị điện kích thước nhỏ như đèn pin, đồ chơi điện tử và radio xách tay.Nó có một số tiện ích sau: (a) nó rất kín, nên nó không bị rò rỉ (do đó nó dễ vận chuyển); (b) nó cung cấp một sức điện động có thể chấp nhận được. Những hạn chế chính là: (a) nó cung cấp điện có sức điện động thấp; (b) nó cho dòng điện cường độ rất thấp; (c) nó không thể sạc điện lại được. Hı̀nh 2.25. Mô hı̀nh ca� u tạo pin khô Một sức điện động lớn có thể đạt được bằng cách ghép nhiều pin khô thành một dãy. Tuy nhiên pin không thể nạp lại được và chỉ có thể cung cấp một cường độ dòng rất nhỏ (nên không thể dùng để khởi đổng động cơ ô tô). Hı̀nh 2.26. Một so� loại pin khô Ắc quy chì thường được sử dụng trong các phương tiện giao thông. Nó có các ích lợi sau: (a) nó cung cấp cường độ dòng cao (khoảng 30 ampe) đủ để khởi động động cơ ô tô; nó có thể sạc lại (b) nó cho sức điện động từ 12 đến 24 vôn bằng cách ghép 6 đến 12 pin thành một dãy. Hı̀nh 2.27. A� c quy chı̀ Bất lợi lớn nhất của nó là ắc quy chì có khối lượng rất lớn, nguyên nhân là do khối lượng của chì nặng. Hı̀nh 2.28. Ca� u tạo a� c quy chı̀ Ô tô điện, trong đó động cơ chạy bằng điện thay cho nhiên liệu, không đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch có giá trị như dầu và không gây ô nhiễm môi trường. Một ô tô điện cần những bình điện phải có các tính chất sau: - chúng có thể sạc lại được; - chúng có thể cung cấp cường độ dòng điện lớn đủ để chạy động cơ một cách liên tục; - chúng có khối lượng nhỏ. Ở hiện tại bình điện ứng dụng duy nhất để chạy ô tô điện là ắc quy chì. Nó có thể sạc được và có thể cung cấp cường độ dòng điện cao. Vấn đề lớn nhất là khối lượng của bình điện. Bình điện phải có khối lượng rất lớn để chạy được ô tô trên những cự li xa. Khối lượng lớn không được thực tế vì nó sẽ làm cho xe quá nặng. Rất nhiều nghiên cứu được tiến hành để tím ra loại bình điện thỏa mãn ba yêu cầu mà vẫn rẻ. Nếu được hiện thực hóa, nó sẽ có thể dùng để sản xuất ô tô không gây ô nhiễm môi trường. PIN NHIE� N LIE�̣ U Một pin nhiên liệu bao gồm một nhiên liệu có thể bị oxi hóa hoàn toàn bởi chất oxi hóa (thường chất oxi hóa là khí oxi). Nhiên liệu có thể là hidro hoặc một nhiên liệu khác như khí mêtan. Năng lượng sinh ra từ phản ứng được chuyển đổi hoàn toàn thành điện năng hiệu dụng (trong thực tế hiệu suất hơn 60%). Cách khả thi nhất thiết lập dòng điện từ nhiên liệu là đốt cháy nhiên liệu sinh ra nhiệt. Lượng nhiệt này được dùng để sinh ra dòng khí chạy dynamo xuất ra dòng điện. Nhiều nhất, chỉ 30% năng lượng tạo ra trong quá trình cháy được chuyển đổi thành điện năng hiệu dụng. Một pin nhiên liệu đơn giản được trình bày trong hình 2.29. Khí hidro (nhiên liệu) và khí oxi (chất oxi hóa) vượt qua điện cực platin hòa tan vào trong dung dịch NaOH. Hı̀nh 2.29. Sơ đo� ca� u tạo pin nhiên liệu - Khí hidro phản ứng trên bề mặt điện cực platin theo phương trình hóa học sau: 2 22 ( ) 4 ( ) 4 ( ) 4 ; 0.83H g OH aq H O l e E V θ− −+ → + = + Electron làm cho điện cực platin mang điện âm. Các electron này sau đó đi qua dây dẫn đến điện cực platin còn lại, nơi mà chúng bị oxi lấy đi. - Khí oxi phản ứng trên bề mặt cực platin theo phương trình sau: 2 2( ) 2 ( ) 4 4 ( ); 0,40O g H O l e OH aq E V θ− −+ + → = + - Phương trình hoàn chỉnh cho phản ứng là: 2 2 22 ( ) ( ) 2 ( ); 1.23H g O g H O l E V θ+ → = + Pin nhiên liệu khác so với các pin truyền thống ở chỗ chất phản ứng được cung cấp liên tục, và sản phẩm được lấy ra một cách liên tục. Các pin thông thường sẽ ngừng hoạt động ngay sau khi vật liệu điện cực cạn kiệt. Hı̀nh 2.30. Pin nhiên liệu của NASA Ở hiện tại, pin nhiên liệu thực tế có hai chủng loại chuyên cung cấp điện: Chúng rất đắt vì lượng lớn kim loại niken và platin bị đòi hỏi như là chất xúc tác cho phản ứng điện cực. Phần lớn nhiên liệu cần nhiệt độ cao để phản ứng trong pin nhiên liệu. Vì lí do này, pin nhiên liệu ít được sử dụng như một pin tiện lợi. Hiện tại mục đích sử dụng chính của nó trong các tàu vũ trụ. Chúng đang được kì vọng là trở thành một nguồn cung cấp điện quan trọng trong tương lai, khi các chất xúc tác rẻ hơn được phát triển và khi hidrocacbon có thể được sử dụng trong pin nhiên liệu ở nhiệt độ phòng. Chương 11. ĐIỆN PHÂN CA� C ĐỊNH LUA�̣ T CƠ BA� N CU� A QUA� TRI�NH ĐIE�̣ N PHA� N Hı̀nh 2.31. Sơ đo� bı̀nh điện phân Quá trình điện phân diễn ra trong thiết bị quan sát được ở hình 2.31. Hai điện cực được đặt trong một chất điện ly. Quá trình điện phân diễn ra khi có một cường độ dòng điện đi qua chất điện ly. Chất điện ly là một chất chứa các ion có thể di chuyển. Dòng điện được tạo ra do sự di chuyển các ion. Một chất điện ly là một hợp chất ion nóng chảy (ví dụ chì (II) bromua nóng chảy) hoặc một dung dịch chứa các ion (ví dụ dung dịch đồng (II) sunphat hay dung dịch axit sunfuric). Khi bình điện được nối với các điện cực, cation dương (M+) đi về cực âm. Anion âm (X-) di chuyển về phía cực dương. Ở catôt - Hai điều khác biệt có thể xảy ra - Các cation bị điện phân: + -M +e M→ Do đó, khi dung dịch đồng(II) sunphat bị điện phân, ion đồng bị khử ở catot, tạo ra đồng kim loại. 2 ( ) 2 ( )Cu aq e Cu s+ −+ → - Trong dung dịch, cation của kim loại hoạt động (với thế điện cực có giá trị âm lớn) sẽ không bị khử. Do đó, khi dung dịch của kim loại ở nhóm I và nhóm II bị điện phân, khí hidro được hình thành ở catot. - Quá trình khử luôn luôn diễn ra ở catot vì các ion nhận electron. Ở anot - Có 3 quá trình có thể xảy ra. - Anion của quá trình oxi hóa bị oxi hóa bằng cách nhường electron. X X e− −→ + Do đó, khi axit clo hidric bị điện phân với điện cực cacbon, ion clo bị oxi hóa ở anode tạo ra khí clo: 22 ( ) ( ) 2Cl aq Cl g e − −→ + - Trong dung dịch chứa nước, một số ion không bị oxi hóa. Ví dụ khi điện phân dung dịch axit sunfuric, sử dụng các điện cực platin, ion SO42- không bị oxi hóa ở anod, thay vào đó, khí oxi đượ hình thành từ nước: 2 24 ( ) ( ) 2 ( ) 4OH aq O g H O l e − −→ + + - Các anod có thể bị hòa tan trong chất điện li. Ví dụ, khi dung dịch đồng (II) sunphat bị diện phân, sử dụng điện cực đồng, điện cực đồng tan ra: 2( ) 2Cu s Cu e+ −→ + - Quá trình oxi hóa luôn xảy ra ở anod vì các atom hoặc các ion nhận electron PHO� NG THI�CH CHỌN LỌC CA� C ION Trong một hỗn hợp các cation, cation của kim loại có thế điện cực tiêu chuẩn dương nhất thì sẽ bị khử trước tiên. Ví dụ, xem xét một hỗn hợp gồm các ion Zn2+ (aq), Cu2+ (aq), Pb2+ (aq), và Ag+ (aq). Thứ tự của kim loại/ion kim loại trong dãy điện hóa là: 2 2 2 2 2 2 Zn e Zn most negative E Pb e Pb Cu e Cu Ag e Ag most positive E θ θ + − + − + − + − + + ↓ + +         Khi hỗn hợp bị điện phân, các ion bạc (Ag+)bị khử đầu tiên. Sau khi tất cả các ion bạc bị điện phân, thì các ion đồng (Cu2+) bị khử, tiếp theo nữa là các ion chì.Cuối cùng, Zn2+ sẽ bị khử. Trong hỗn hợp các anion, anion với thế oxi hóa khử tiêu chuẩn âm nhất bị oxi hóa đầu tiên. Anion này bị oxi hóa dễ nhất. Ví dụ, trong hỗn hợp gồm ion Cl- và I-, trật tự của dãy oxi hóa khử là: 2 2 1 2 1 2 I e I morenegative E Cl e Cl morepositive E θ θ − − − − + +     Khi hỗn hợp này bị điện phân thì ion I- bị oxi hóa đầu tiên (E0 âm điện hơn). Sau khi tất cả các ion I- bị oxi hoá thì đến các ion Cl- sẽ bị oxi hóa. ĐIE�̣ N PHA� N ĐỊNH LƯỢNG Điện lượng (được đo bằng coulomb, C) chạy qua một tiết diện dây dẫn = cường độ dòng điện tính bằng ampe x thời gian tính theo giây. Khối lượng chất bị mất đi ở điện cực trong quá trình điện phân tỉ lệ với lượng điện năng trao đổi. Bài tập 1 Khi một dòng điện có cường độ dòng điện là 0.400 A đi qua chất điện li trong 30 phút ở 250C, 2.00 g của kim loại được sinh ra ở catot. Khối lượng kim loại sẽ sinh ra ở catot, a) nếu cường độ dòng điện là 0.800 V đi qua chất điện li trong 30 phút ở 250C? b) nếu cường độ dòng điện đi qua chất điện li trong vòng 2.0 giờ ở 250C? c) nếu cường độ dòng là 0.400 A đi qua chất điện li trong vòng 30 phút ở 600C? Đáp án a) Cường độ dòng điện tăng gấp đôi, nên khối lượng kim loại được tăng gấp đôi. Do đó, câu trả lời là 4.00 g. b) Điện tích trong thí nghiệm gốc = 0.400 x 30 x 60 = 720 C Điện tích trong thí nghiệm này = 0.200 x 2.0 x 60 x 60 = 1440 C = 2 x điện tích trong thí nghiệm gốc. Vì điện tích gấp đôi, khối lượng kim loại cũng tăng gấp đôi. Do đó, câu trả lời là 4.00g. c) Sự thay đổi duy nhất trong thí nghiệm này là nhiệt độ. Nhiệt độ không có ảnh hưởng gì lên khối lượng của chất tạo thành trong quá trı̀nh điện phân. Do đó, câu trả lời là 2.00 g. Điện lượng của 1 mol electron = 96500 cu lông. Lượng điện này được gọi là hằng số Faraday (F). Từ đó, nó kéo theo: F = L x e trong đó L = hằng số Avogadro và e = điện tích của electron. Điện lượng cần thiết để phóng thích một mol của ion kim loại (Mz+) = 96500 x điện tích của ion. 1 1 zM ze M mole z mole mole + −+ → Bài tập 2 30.0 g của kim loại samarium (kí hiệu Sm) bị phóng thích trong quá trình điện phân bằng dòng điện có cường độ dòng điện là 2.4 A trong 24125 giây. Công thức của samarium là gì? [Sm = 150] Đáp án Số mol samarium trong 30.0 g = 30.0 / 150 = 0.2 mol Điện lượng = 24 x 24 125 = 57 900 cu-lông. 0.2 mol samarium được sinh ra bởi 57 900 cu-lông. Do đó, 1.0 mol của samarium được sinh ra bởi 57 900 / 0.2 = 289 500 (cu-lông). Vì vậy điện tích của ion samarium = 289 500/96500 = 3 Công thức của ion samarium là Sm3+. TI�NH KHO� I LƯỢNG KIM LOẠI TRONG ĐIE�̣ N PHA� N Điện lượng chạy qua chất điện li = cường độ dòng điện x thời gian. z mol electron sinh ra 1 mol nguyên tử kim loại từ ion Mz+. Do đó, z x F cu-lông sinh ra 1 mol nguyên tử kim loại từ Mz+. Vì vậy 1 cu- lông sinh ra 1/(z x F) mol nguyên tử kim loại. Tổng số mol của kim loại sinh ra = điện lượng chạy qua tiết diện dây dẫn x 1/(z x F) mol Do đó, khối lượng kim loại sinh ra = số mol x đương lượng nguyên tử Bài tập 3 Một cường độ dòng điện 4.00 A qua dung dịch đồng (II) sunphat trong 965 giây. Khối lượng của đồng sinh ra ở catot? [F = 96 500 C mol-1; Cu = 63.5] Đáp án Điện lượng chạy qua tiết diện dây dẫn = 4.00 x 965 C 2 2Cu e Cu+ −+ → 2 x 96500 cu-lông sinh ra 1 mol nguyên tử kim loại đồng. Vậy khối lượng đồng giải phóng = 0.02 x 63.5 g = 1.27 g. Bài tập 4 Tính thể tích của khí oxi sinh ra (đo ở điều kiện tiêu chuẩn) khi cường độ dòng điện 2.00A chạy qua dung dịch axit sunfuric trong 1830 giây, sử dụng điện cực platin. [1 mol khí chiếm 22400 cm3 ở điều kiện tiêu chuẩn; F = 96500 C mol-1] Đáp án Điện lượng chạy qua tiết diện = 2.00 x 1830 C 2 24 2 4 1 4 OH O H O e mole mole − −→ + + Từ phương trình, 4 mol electron cũng sinh ra 1 mol khí O2. đồng thời 4 x 96500 cu-lông sinh ra 1 mol O2 Do đó, 1 cu-lông sinh ra 1/(4 x 96 500) mol O2. Vậy 2.00 x 1830 C sinh ra (2.00 x 1830)/(4 x 96500) mol O2 = (2.00 x 1830)/(4 x 96 500) x 22 400 cm3 = 212 cm3 khí O2. MO� I QUAN HE�̣ GIƯ� A HA� NG SO� FARADAY, HA� NG SO� AVOGADRO VA� ĐIE�̣ N TI�CH Hằng số Faraday (F) = hằng số Avogadro (L) x điện tích electron (e) Hằng số Avogadro (L) có thể tìm được từ kết quả của một thiết bị điện phân, dùng mối tương quan ở trên. Bài tập 5 Khi 3860 cu-lông di chuyển qua dung dịch đồng(II) sunphat, 1.27 g kim loại đồng bị khử ở catot. Tính giá trị hằng số Avogadro (L). [điện tích electron = 1.60 x 10-19 C, Ar của đồng = 63.5] Đáp án Số mol của đồng bị khử = 1.27/63.5 = 0.02 mol Một ion đồng, Cu2+, giải phóng hai electron. Do đó, số mol electron chạy qua tiết diện dây dẫn = 0.02 x 2 = 0.04 mol. (1.60 x 10-19 = 2.41 x 1022 Do đó, 0.04 mol phải .............2.41 x 1022 hạt. Vì vậy, 1 mol .................(2.41 x 1022)/0.04 = 6.02 x 1023 hạt. Vậy hằng số Avogadro = 6.02 x 1023. Chương 12. CHIẾT KIM LOẠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN Các ứng dụng của phương pháp điện phân trong việc tách chiết kim loại Các kim loại rất hoạt động (trên cao trên dãy điện hóa) được thiết lập từ quặng bằng điện phân hỗn hợp nóng chảy. Điện phân được sử dụng vì oxit của các kim loại hoạt động không thể bị khử với cacbon rẻ như coke. Điện phân đắt hơn quá trình khử với cacbon. Kim loại tách bởi điện phân gồm Na, K, Mg và Al. CHIE� T NHO� M Nhôm được xem là nguyên to� có trữ lượng lớn trên vỏ Trái Đất. Mặc dù nhôm được tìm thấy trong nhiều khoáng vật (ví dụ như thạch cao), trong thực tế nó được tách từ khoáng vật bôxit vì lí do thương mại. Bôxit là nhôm ôxit, Al2O3. Bôxit được khai thác lần đầu tiên là để sản xuất nhôm ôxit rất tinh khiết. Al2O3 tinh khiết được hòa tan với cryolit (Na3AlF6) nóng chảy ở 9000C. Hỗn hợp nóng chảy này bị điện phân với điện cực cacbon như hình 2.32. Vai trò của cryolit là: - để tạo ra một chất điện li cau truc tốt. - để hạ thấp nhiệt độ của Al2O3 nóng chảy (Al2O3 tinh khiết nóng chảy ở 23000C, nhiệt độ quá cao để có thể được thương mại hóa).Đây là lí do chính để sử dụng cryolit. Hı̀nh 2.32. Sơ đo� lò luyện nhôm Chất điện li gồm có ion Al3+ và O2- (từ nhôm oxit), và Na+, AlF63- và F- (từ cryolit). Ion dương đi qua catot, ion âm đi qua anot. Trong quá trình điện phân: - ion nhôm bị khử ở catot. Phương trình đơn giản là: 3 3Al e Al+ −+ → Nhôm nóng chảy được thu lại ở đáy của lò điện phân. Kim loại nóng chảy được chuyển đi bằng ống xi phông từ thời gian này qua thời gian khác. - Ion oxit bị oxi hóa ở anod. Phương trình đơn giản là: 2 22 4O O e − −→ + Oxi này bị đốt cháy ở anod cacbon, sinh ra CO2. Các anod này phải được thay thế liên tục, một phương trình dúng hơn cho phản ứng ở anod: 2 22 4O C CO e − −+ → + Phương trình hoàn chỉnh cho quá trình này là: 2 3 22 3 4 3Al O C Al CO+ → + Nhôm oxit và điện cực cacbon thường được sử dụng và được thay thế. Cryolit thì giữ nguyên không đổi. Một cường độ dòng diện rất lớn (khoảng 40 000 A) và sức điện động nhỏ (khoảng 5 vôn) được sử dụng. Nhiệt độ sinh ra bởi cường độ dòng giữ cho chất điện li nóng chảy và sức điện dộng thấp ngăn sự oxi hóa ở anode của ion flo (F- ). Có một số vấn đề ô nhiễm trong quá trình tách nhôm. - Một số ion flo bị oxi hóa ở anode. Sản phẩm là khí flo (F2) và khí CF4. Các chất của flo là chất độc và có hại cho động vật, nên lò nhôm không nên được xây dựng ở trong các khu vực đất nông nghiệp. Flo có thể bị loại bỏ bằng cách rửa khí thải từ lò điện phân, nhưng rất khó để làm sạch CF4 vì nó không hoạt động. - Một lượng lớn các chất thải sinh ra từ quy trình tinh luyện nhôm oxit. Chất thải này phải được chứa trong các thùng chứa lớn. Nếu bị rò rỉ, nó có thể gây ô nhiễm đất và nước ở các khu vực xung quanh. ANOT HO� A (ĐIE�̣ N PHA� N CA� C ĐIE�̣ N CỰC) NHÔM Một trong các tính chất quan trọng của nhôm là tính chống ăn mòn của nó, bất chấp vị trí cao của nó trên dãy điện hóa (đồng nghĩa vói E0 rất âm). Khả năng chống ăn mòn của nhôm là do lớp phủ bề mặt nhôm oxit bảo vệ kim loại khỏi sự tấn công của không khí và nước. Lóp phủ này hình thành tự nhiên trong không khí. Lớp bảo vệ nhôm oxit trên các vật bằng nhôm có thể tăng lên bằng cách anod hóa. Trong quá trình anod hóa, các vật bằng nhôm được làm anode trong quá trình điện phân trong axit sunfuric. Oxi được phóng thích ở anod. Oxi này phản ứng với nhôm tạo thành lớp nhôm oxit mỏng. Hı̀nh 2.33. Quy trı̀nh anod hóa nhôm QUY TRI�NH TINH CHE� ĐO� NG KIM LOẠI Đồng lẫn tạp chất được tinh chế bằng điện phân. Đồng lẫn tạp chất được dùng làm anode và một mảnh đồng sạch được dùng làm catot. Chất điện li là dung dịch đồng (II) sunphat.: Hı̀nh 2.34. Tinh che� đo� ng theo phương pháp điện phân Trong quá trình điện phân: - Đồng từ anode tan vào dung dịch chất điện li: 2( ) ( ) 2Cu s Cu aq e+ −→ + Các tạp chất được thu thập bên dưới anode. Các tạp chất này bao gồm bạc, vàng là những chất không tan vào trong dung dịch chất điện li. - Ion đồng từ dung dịch được giải phóng ở catot đồng nguyên chất: 2 ( ) 2 ( )Cu aq e Cu s+ −+ → - Sự thay đổi hoàn toàn là việc chuyển đồng tinh khiết từ anode đến catot. - Tinh chế kim loại đồng ĐIE�̣ N PHA� N NƯƠ� C MUO� I Natri hidroxit và khí clo được điều chế từ điện phân nước muối (dung dịch NaCl). Hình 2.35. Điện phân NaCl 2.4.2. Cấu trúc sách điện tử Trang chủ của sách điện tử bao gồm 4 đề mục cùng cấp. Từ trang chủ người dùng có thể truy xuất đến bất kì đề mục nào. Dưới đây là sơ đồ cấu trúc của sách điện tử: Hı̀nh 2.36. Sơ đo� ca� u trúc sách điện tử 2.4.3. Nội dung sách điện tử 2.4.3.1. Trang chủ Trang chủ Lý thuyết Quá trình oxi hóa và quá trình khử theo sự trao đổi electron Nội dung Củng cố Số oxi hóa ... Tách kim loại theo phương pháp điện phân Bài tập Bài tập trắc nghiệm nhiều lựa chọn Bài tập tự luận Tổng hợp đề thi olympic hóa học quốc tế Tổng hợp đề thi học sinh giỏi và olympic các nước Thư giãn Âm nhạc Mini game Liên hệ Hı̀nh 2.37. Giao diện trang chủ Trên trang chủ giới thiệu một cách khái quát nha� t ve� những nội dung có trong website đe� HS có the� de� dàng sử dụng nhanh chóng và đạt mục đıćh học tập của mı̀nh. HS có the� từ trang chủ click vào các link đe�n các trang con hoặc các trang mở rộng. Đo� ng thời thông qua các nút chuye� ngôn ngữ, HS có the� chuye�n giao diện trang chủ và hệ tho� ng các trang con sang ngôn ngữ tie�ng Anh hoặc tie�ng Việt tùy theo ý muo� n. 2.4.3.2. Trang “Kiến thức” Hı̀nh 2.38. Giao diện trang “Kie�n thức” Trang “Kie�n thức” được thie� t ke� nha� m mục đı́ch giới thiệu nội dung của pha� n “Điện hóa học”. Ca� u trúc trang “Kie�n thức” bao go� m: -Tựa đe� và menu (như ở trang chủ). - Pha� n đăng kı́ thành viên của website. - Pha� n nội dung bài học: khi click vào bài nào trang web sẽ tự động liên ke� t đe�n bài học tương ứng. 2.4.3.3. Trang “Bài tập” Hı̀nh 2.39. Giao diện trang “Bài tập” Trang “Bài tập” được thie� t ke� với mục đı́ch giúp HS tự luyện tập các bài tập to� ng hợp pha� n “Điện hóa học”. Đây còn là nguo� n tư liệu phong phú phục vụ cho nhu ca� u của các GV trong công tác giảng dạy và bo� i dưỡng học sinh giỏi. Ca� u trúc của trang “Bài tập” như sau: - Tên trang web “Liquid” và link ke� t no� i tương ứng. - Pha� n intro giới thiệu một so� tiện ı́ch trong treng web như “Lịch sử hóa học”, “Đôi nét ve� kı̀ thi Olympic hóa học quo� c te� ”, - 4 pha� n bài tập theo các mức độ và hı̀nh thức khác nhau đòi hỏi HS phải có kie�n thức đa�y đủ. - Pha� n đáp án hoặc hướng da� n giải cho các bài tập và đe� thi. Qua đó giúp HS tự kie�m tra đáp so� , cách làm. Ne�u HS có các giải hay hơn thı ̀được khuye�n khı́ch chia sẻ qua pha�n liên hệ hay đăng kı́ thành viên. Hoặc trong quá trı̀nh làm tâm đa� c với các bài tập có the� chia sẻ với bạn bè qua các mạng xã hội như Facebook, twitter, gmail, 2.4.3.4. Trang “Thư giãn” Hı̀nh 2.40. Giao diện trang “Thư giãn” Đây là nơi không những cung ca� p cho HS các kie�n thức mở rộng qua pha� n “Có the� em chưa bie� t” mà còn được thie� t ke� với mục đı́ch giải tỏa căng tha� ng cho các em sau khi học tập căng tha� ng. Trang “Thư giãn” go� m: - Pha� n “Có the� em chưa bie� t” với một so� đie�u lı́ thú ve� các hiện tựng có liên quan đe� n điện hóa học như: “Pin điện co� nha� t trong lịch sử”, “Cột sa� t không gı̉ ở A� n Độ”, - Pha� n “Nghe nhạc” đe� giải trı́ và nâng cao kı̃ năng nghe trong tie�ng Anh. - Pha� n “Đọc sách” sử dụng khi có ke� t no� i internet cung ca� p các sách hay từ kho tàng sách kho� ng lo� trên internet. Giúp HS mở rộng kie�n thức của bản thân và tie�p cận với văn hóa đọc. - Pha� n “Game”, to� ng hợp một so� game hóa học hay, không chı̉ thư giãn mà còn giúp nâng cao vo� n kie� n thức hóa học. 2.4.3.5. Trang “Liên hệ” Hı̀nh 2.41. Giao diện trang “Liên hệ”. Trang “Liên hệ” chứa các thông tin ve� địa chı̉ nơi tạo trang web, so� điện thoại, email của người xua� t bản và pha� n “Liên hệ nhanh” giúp người sử dụng gửi các ý kie�n phản ho� i hay tha� c ma� c ve� cho trung tâm (có the� là người xua� t bản hay giáo viên dạy bộ môn) đe� được giải đáp kịp thời. Đây cũng là nguo� n mở phục vụ cho nhà xua� t bản cải thiện trang web cho hoàn chı̉nh hơn và cho các GV na� m được khả năng tie�p thu của HS sau các bài học. 2.4.3.5. Các trang mở rộng Hı̀nh 2.42. Giao diện trang “IChO” Trang “IChO” cung ca� p cho cả GV và HS các thông tin cơ bản ve� kı̀ thi Olympic hóa học quo� c te� như lịch sử kı̀ thi, ca� u trúc và quy định của kı̀ thi, to� chức hội đo� ng ra đe� và cha� m thi, ca� u trúc đe� thi, Qua đó, GV và HS có định hướng ôn thi, chua� n bị sa� n tâm lı́, hie�u bie� t nha� m hoàn thành kı̀ thi với ke� t quả to� t nha� t. Ngoài ra trong sách điện tử (tı́ch hợp web) còn chứa nhie�u nội dung mở đe� người dùng từ từ khám phá. Do hạn che� nên không trı̀nh bày trong luận văn. Hı̀nh 2.43. Giao diện trang “Lịch sử Điện hóa học” 2.5. Sử dụng sách điện tử trong dạy và học phần “Điện hóa học” – THPT chuyên 2.5.1. Đối với học sinh Chúng tôi thiết kế sách điện tử với mục đích hỗ trợ cho học sinh giỏi hóa học tự học phần “Điện hóa học” – chương trình THPT chuyên và nâng cao hiệu quả quá trình học tập. Để đạt kết quả đó, HS cần tiếp cận sách điện tử theo các bước sau: - Nắm được dàn ý của bài, biết và hiểu được các kiến thức cơ bản, trọng tâm trong mỗi chương. - Xem kĩ các ví dụ và bài tập mẫu đưa ra trong từng chương để nắm rõ dạng bài tập cơ bản nhất ứng với từng chương. - Hoàn thành các câu trắc nghiệm ở phần củng cố, để có thể tự đánh giá khả năng lĩnh hội kiến thức sau mỗi bài. - Cuối cùng, HS sẽ làm các dạng bài tập được phân thành các dạng cụ thể trong trang “Bài tập”. Trong đó, HS nên bắt đầu làm từ phần trắc nghiệm và tự luận với các dạng bài tập cơ bản; rồi mới chuyển sang giải các đề thi IChO và đề thi học sinh giỏi, Olympic các nước ở mức độ nâng cao hơn. Các bài tập này đòi hỏi HS có khả năng tư duy cao, vận dụng kiến thức đã được cung cấp một cách linh hoạt. - Chú ý trong quá trình học phần “Lí thuyết” , HS nên có ý thức tự trau dồi khả năng tiếng Anh để bước sang phần “Bài tập”, nếu nhận thấy khó khăn thì có thể nhận hỗ trợ thông qua giao diện tiếng Việt. 2.5.2. Đối với giáo viên Sách điện tử là nguồn tư liệu hỗ trợ cho GV trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học. Khi sử dụng sách điện tử, GV cũng phải thay đổi cách thiết kế giáo án tổ chức hoạt động trên lớp. Có thể tiến hành như sau: - Yêu cầu HS đọc trước các nội dung có liên quan đến bài học trong sách điện tử. - Tổ chức cho HS thảo luận các nội dung trong sách điện tử. - Cho HS hoạt động cá nhân hay hoạt động nhóm giải quyết các kiến thức, bài tập khó. Sau đó GV giải đáp các thắc mắc, bổ sung, đưa ra kết luận về các kiến thức trọng tâm. - Dựa vào các thông tin mở rộng của sách điện tử để giới thiệu, định hướng cho HS về các kì thi hóa học quốc tế. Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1. Mục đích thực nghiệm Đánh giá tính khả thi và hiệu quả của sách điện tử đối với việc dạy và học ở các trường THPT chuyên. Tính khả thi - Số lượng HS sử dụng sách điện tử để tự học. - Sự phù hợp của sách điện tử với điều kiện thực tế. Tính hiệu quả - Kết quả học tập của HS được nâng lên (đánh giá qua điểm số bài kiểm tra). - Nâng cao khả năng tự học (đánh giá qua việc HS báo cáo những nội dung được GV phân công). - HS hứng thú học tập, yêu thích môn học hơn (đánh giá qua phiếu tham khảo ý kiến). - Nguồn tư liệu hỗ trợ GV trong công tác bồi dưỡng HSG hóa học ở các trường THPT (đánh giá qua phiếu tham khảo ý kiến). 3.2. Đối tượng thực nghiệm Lớp TN-ĐC Lớp Sı̃ so� Trường THPT, Tı̉nh, Thành pho� GV tham gia thực nghiệm sư phạm TN 10CH1 19 Chuyên Lê Ho� ng Phong, thành pho� Ho� Chı́ Minh Vũ Thị Hải Ye�n ĐC 10CH2 27 Chuyên Lê Ho� ng Phong, thành pho� Ho� Chı́ Minh Bùi Phương Trinh Bảng 3.1. Các lớp thực nghiệm và đo� i chứng 3.3. Nội dung thực nghiệm Chúng tôi chọn bài (Electric cells) Pin điện để thực nghiệm sư phạm dựa trên các tiêu chí sau: Bài ‘Pin điện’ là một bài rất quan trọng và thường có mặt trong các đề thi.Vì vậy, GV sẽ tiến hành giảng dạy và tổ chức cho HS thảo luận bài này ở lớp. 3.4. Tiến hành thực nghiệm Bước 1: Chọn lớp thực nghiệm và đối chứng Dựa trên cơ sở trình độ HS ở các lớp thực nghiệm và đối chứng đồng đều nhau. Bước 2: Chuẩn bị - Phát đĩa CD đến trường thực nghiệm, kèm theo phiếu tham khảo ý kiến HS và GV và các đề kiểm tra. - Gặp GV thực nghiệm, trao đổi với GV tham gia thực nghiệm về mục đích, cách tiến hành và kế hoạch giảng dạy cho lớp thực nghiệm và lớp đối chứng. Soạn đề kiểm tra phần pin điện và luyện tập điện hóa học Bước 3. Tiến hành giảng dạy ở các lớp TN và ĐC. - Trước mỗi bài học, GV yêu cầu HS (lớp TN) xem trước trong đĩa CD, phát phiếu học tập về những kiến thức cần đạt được của bài học đó (cần xem mục nào, thí nghiệm nào) - Trong giờ học, GV: + Tổ chức HS báo cáo theo nhóm, trả lời những câu hỏi trong phiếu học tập. + Giảng giải, phân tích những nội dung mới và khó của bài học. + Nhận xét, tổng kết, củng cố và kiểm tra lại mức độ nắng vững kiến thức của HS sau mỗi bài học. Bước 4: Đánh giá kết quả học tập Sau khi học xong chương 6, kết quả học tập của HS được đánh giá qua 2 bài kiểm tra: 1 bài kiểm tra 15’ (sau bài “pin điện”); 1 bài kiểm tra 1 tiết (sau bài “luyện tập điện hóa học”). 3.5. Phương pháp xử lí kết quả thực nghiệm Kết quả thực nghiệm được xử lý theo phương pháp thống kê toán học theo các bước sau: 1. Lập các bảng phân phối tần số, tần suất và tần suất lũy tích. 2. Vẽ đồ thị các đường lũy tích. 3. Lập bảng tổng hợp phân loại kết quả học tập. 4. Vẽ đồ thị tổng hợp kết quả học tập. 5. Tính các tham số thống kê đặc trưng. a. Trung bình cộng k 1 1 2 2 k k i i i=11 2 k n x +n x +...+ n x 1x = = n x n + n + ... + n n∑ ni: tần số của các giá trị xi n: số HS tham gia thực nghiệm b. Phương sai S2 và độ lệch chuẩn S là các số đo độ phân tán của sự phân phối. S càng nhỏ số liệu càng ít phân tán. 2 2 ( ) 1 i in x x S n − = − ∑ 2( ) 1 i in x xS n Σ − = − c. Hệ số biến thiên V: dùng để so sánh độ phân tán trong trường hợp 2 bảng phân phối có giá trị trung bình cộng khác nhau hoặc 2 mẫu có quy mô rất khác nhau. 100%SV x = × d. Sai số tiêu chuẩn m: giá trị trung bình sẽ dao động trong khoảng x m± Sm n = e. Đại lượng kiểm định Student TN ĐC 2 2 (x - x )T= ( 1) ( 1)1 1 2 TN TN ĐC ĐC TN ĐC TN ĐC n S n S n n n n   − + − +  + −  - Chọn xác suất α (từ 0,01÷ 0,05). Tra bảng phân phối Student [11], tìm giá trị ,kTα với độ lệch tự do TN Ck n n – 2Đ= + - Nếu ,kT Tα≥ thì sự khác nhau giữa TNx và ĐCx là có ý nghĩa với mức ý nghĩa α. - Nếu ,kT Tα< thì sự khác nhau giữa TNx và ĐCx là không có ý nghĩa với mức ý nghĩa α. 3.6. Kết quả thực nghiệm Sau khi thống kê và tính toán, tác giả thu được các kết quả sau: Bảng 3.2. Đie�m bài kie�m tra la� n 1 Lớp So� HS Đie�m xi Đie�m TB 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TN 19 0 0 0 0 0 0 0 1 3 5 10 9.26 ĐC 27 0 0 0 0 0 1 3 1 9 7 6 8.33 Bảng 3.3. Đie�m bài kie�m tra la� n 2 Lớp So� HS Đie�m xi Đie�m TB 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TN 19 0 0 0 0 0 0 0 0 4 3 12 9.42 ĐC 27 0 0 0 0 0 0 0 1 6 11 9 9.04 Bảng 3.4. Đie�m to� ng hợp ke� t quả 2 bài kie�m tra Lớp So� HS Đie�m xi Đie�m TB 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TN 38 0 0 0 0 0 0 0 1 7 8 22 9.34 ĐC 54 0 0 0 0 0 1 3 2 15 18 15 8.68 Bảng 3.5. Phân pho� i ta� n sua� t 2 bài kie�m tra Đie�m xi % HS đạt đie�m xi TN ĐC 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 1.85 6 0 5.55 7 2.63 3.70 8 18.42 27.77 9 21.01 33.33 10 57.89 27.77 To� ng 100 100 Bảng 3.6. Phân pho� i ta� n sua� t lũy tı́ch của 2 bài kie�m tra Đie�m xi % HS đạt đie�m xi trở xuo� ng TN ĐC 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 1.85 6 0 7.40 7 2.63 11.11 8 21.10 38.88 9 42.10 72.22 10 100 100 Từ số liệu ở bảng 3.6, tác giả tiến hành vẽ đo� thị các đường lũy tích của các lớp TN và ĐC Hı̀nh 3.1. Đo� thị đường lũy tı́ch của lớp TN và ĐC Quan sát đồ thị đường lũy tích của các lớp TN và ĐC, tác giả nhận thấy đường lũy tích của lớp TN luôn nằm bên phải của lớp ĐC. Điều này chứng tỏ lớp TN có kết quả học tập cao hơn lớp ĐC. Bảng 3.7. To� ng hợp ke� t quả học tập của 2 bài kie�m tra Lớp So� HS Giỏi Khá Trung bı̀nh Ye�u – Kém SL % SL % SL % SL % TN 38 37 97,36 1 2.63 0 0 0 0 ĐC 54 39 88,91 1 3.7 4 7,4 0 0 0 20 40 60 80 100 120 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 TN ĐC Từ số liệu ở bảng 3.7, chúng tôi tiến hành vẽ bie�u đo� tổng hợp kết quả học tập của các lớp TN và ĐC. Hı̀nh 3.2. Bie�u đo� to� ng hợp ke� t quả học tập của lớp TN và ĐC Quan sát đồ thị tổng hợp kết quả của các lớp TN và ĐC, tác giả nhận thấy tỉ lệ % HS khá và giỏi của các lớp TN cao hơn và tỉ lệ HS trung bình, yếu kém thấp hơn so với các lớp ĐC. Điều này chứng tỏ sau khi học sách điện tử, kết quả học tập của HS có sự tiến bộ hơn. Bảng 3.8. Tổng hợp các tham số đặc trưng của 2 bài kiểm tra Lớp x m± S S2 V% TN 9,34 ± 0,14 0,88 0,77 9,42 ĐC 8,68 ± 0,16 1,19 1,41 13,7 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Giỏi Khá TB Yếu - Kém TN ĐC Bảng 3.9. Thống kê Tkđ của 5 cặp ĐC-TN T Tkđ Tα,k (α = 0,01) TN – ĐC 2,91 2,63 Căn cứ vào số liệu thu được sau xử lí thống kê, tác giả rút ra những kết luận sau: - Kết quả các tham số thống kê ở bảng 3.8 + Điểm trung bình cộng của các lớp TN đều cao hơn lớp ĐC, như vậy kết quả kiểm tra lớp TN tốt hơn lớp ĐC. + Hệ số biến thiên VTN < VĐC: nghĩa là mức độ phân tán quanh điểm trung bình cộng các lớp TN nhỏ hơn, chứng tỏ trình độ lớp TN đồng đều hơn lớp ĐC. - Kết quả ở bảng 3.9 với mức ý nghĩa α = 0,01, Tkđ của tất cả cặp TN – ĐC đều lớn hơn Tα,k. Điều này chứng tỏ sự khác nhau giữa các giá trị điểm trung bình ở các lớp TN và ĐC là có ý nghĩa, có thể kết luận chất lượng học tập ở lớp TN tốt hơn lớp ĐC. Sau khi nghiên cứu xây dựng sách điện tử, tác giả đã tiến hành thực nghiệm sư phạm, nhưng do thời gian thực nghiệm và số lượng GV, HS được khảo sát còn hạn chế, nên chưa đủ khẳng định một cách chắc chắn hiệu quả của sách điện tử như mục đích của đề tài đưa ra. Tuy nhiên, qua kết quả thực nghiệm sư phạm bước đầu có thể khẳng định giả thuyết khoa học của luận văn là đúng đắn, tiến trình dạy - học có sự trợ giúp của sách điện tử là phù hợp và có tính khả thi. Với những kết quả bước đầu, chúng tôi có thể kết luận việc tổ chức dạy - học với sách điện tử góp phần nâng cao chất lượng học tập của học sinh, đáp ứng mục tiêu đổi mới phương pháp dạy học hiện nay. Chương 4. KẾT LUẬN 1. Những kết quả thu được từ đề tài nghiên cứu Tuy gặp không ít khó khăn về việc tìm kiếm tài liệu tham khảo cũng như trong quá trình thực nghiệm sư phạm, nhưng đối chiếu với mục đích và nhiệm vụ đặt ra đề tài cũng đã thực hiện được một số nhiệm vụ sau: 1.1. Nghiên cứu một số nội dung làm cơ sở lí luận của đề tài - Nghiên cứu lịch sử vấn đề, tìm những khóa luận, luận văn thiết kế website, các đĩa CD về tự học và các E-book về hoá học. - Tìm hiểu các xu hướng đổi mới phương pháp dạy học và sự thay đổi của phương pháp dạy học với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin. - Tìm hiểu về thực trạng dạy và học tại các trường chuyên ở nước ta hiện nay. - Nghiên cứu lí luận về hoạt động tự học. - Nghiên cứu về sách điện tử. -Nghiên cứu phần mềm Adobe Flash CS5 Professional, Adobe Dreamweaver CS5, các phần mềm hóa học và các ứng dụng khác để thiết kế sách điện tử. 1.2. Thiết kế sách điện tử Sử dụng phần mềm Adobe Flash CS5 Professional, Adobe Dreamweaver CS5 để thiết kế sách điện tử về phần Điện hóa học bằng ngôn ngữ tiếng Anh – chương trình chuyên THPT gồm các nội dung sau: 1.2.1. Lý thuyết: Toàn bộ kiến thức phần Điện hóa học được biên soạn kĩ lưỡng cùng với: • Lý thuyết: 74 hình ảnh minh họa cho bài học, nhiều hình ảnh các nhà bác học , 5 file flash mô phỏng và 10 phim minh họa. • 10 tư liệu liên quan đến bài học. Ngoài ra phần này còn mở rộng thêm một số kiến thức cho HS và GV một cách nhẹ nhàng, thoải mái. 1.2.2. Bài tập: Bài tập tham khảo từ nhiều nguồn khác nhau như sách bài tập, sách tham khảo, các trang web hoá học, đề thi Olympic hóa học quốc tế và các nước Phần bài tập được xây dựng với: • 7 đề trắc nghiệm nhiều lựa chọn về điện hóa học. • Bài tập tự luận về điện hóa trích từ nguồn bài tập của Cambride. • Toàn bộ các câu hỏi lý thuyết có liên quan đến điện hóa học trong các đề thi Olympic hóa học quốc tế từ lần thứ nhất đến lần thứ 43. • Các câu hỏi lý thuyết về điện hóa học trong một số đề thi Olympic và học sinh giỏi quốc gia của Australia, Canada, Hoa Kỳ. (Mở rộng thêm 3 đề trắc nghiệm nhiều lựa chọn trích từ đề thi của Hoa Kỳ và Canada). 1.2.3. Thư giãn: Phần này gồm có 4 nội dung: - Games: gồm 7 games vui nhộn và trí tuệ giúp các em tự thư giãn sau những giờ học mệt mỏi. - Nhạc. - Video: Hướng dẫn cách làm pin từ quả chanh. - Các Trang “Có thể bạn chưa biết” gồm: Pin cổ nhất trong lịch sử nhân loại, Cột sắt không gỉ ở Ấn Độ, 1.2.4. Liên hệ – Đăng kí: gồm phần liên hệ với tác giả và đăng kí thành viên. 1.3. Thực nghiệm sư phạm để đánh giá kết quả của đề tài Tác giả đã tiến hành thực nghiệm tại trường THPT chuyên Lê Hồng Phong thành phố Hồ Chí Minh với 19 HS lớp TN và 27 HS lớp ĐC. Kết quả thực nghiệm sư phạm cho thấy sách điện tử đã đạt được các yêu cầu sau: - Về mặt nội dung và thiết kế, sách điện tử đáp ứng các yêu cầu về mặt nội dung cũng như hình thức, đảm bảo tính thẩm mĩ. - Đảm bảo tính tính khả thi, có thể sử dụng với một số đông học sinh biết sử dụng vi tính. - Về tính hiệu quả của việc sử dụng sách điện tử: việc sử dụng sách điện tử để dạy và học góp phần làm cho kết quả học tập của học sinh được nâng lên. Bên cạnh đó, học sinh còn được trực tiếp tham gia báo cáo, thảo luận những nội dung của bài học nên khả năng tự học cũng nâng cao, kiến thức thu nhận được bền vững. Nhìn chung, luận văn đã thực hiện được những mục đích và nhiệm vụ của đề tài đặt ra. Kết quả thực nghiệm và thăm dò cũng phần nào khẳng định hướng đi đúng đắn của đề tài. Tuy nhiên, trong quá trı̀nh biện soạn còn nhie�u thie�u sót cần phải chỉnh sửa, bổ sung nhằm khai thác tốt hơn nữa những ưu điểm của sách điện tử trong việc kết hợp với phương pháp dạy học truyền thống để dạy học. 2. Đề xuất Qua quá trình nghiên cứu đề tài, chúng tôi có một số đề xuất sau: 2.1. Đối với Sở Giáo dục và Đào tạo - Sở Giáo dục và Đào tạo cần có văn bản chỉ đạo, hướng dẫn các trường triển khai ứng dụng CNTT trong dạy học (triển khai từ đâu và triển khai như thế nào?). Mỗi năm cần tổ chức hội thi “Giáo viên sử dụng công nghệ Giỏi” hay giải “Bàn phím vàng”, để kích thích lòng đam mê sáng tạo phục vụ cho sự nghiệp giáo dục. - Sở Giáo dục cần có Máy chủ Web (WebServer) để triển khai các văn bản, tạo kho tư liệu giáo dục, www, elearning, hơn thế nữa là cấp tên miền cho các đơn vị trực thuộc (sub Domian) để giảm chi phí và quản lý dữ liệu tập trung. - Tích cực quan tâm đầu tư cho sự nghiệp giáo dục, chú trọng ở khâu đào tạo, bồi dưỡng giáo viên, sinh viên sư phạm, đặc biệt là khả năng ứng dụng CNTT vào dạy học. - Xây dựng thư viện thông tin, các website giáo dục (minh hoạ thí nghiệm, bài giảng điện tử, giáo trình điện tử, các phần mềm dạy học...). Có sự phối hợp trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu giữa các trường sư phạm và các giáo viên phổ thông để có thể áp dụng rộng rãi, đạt hiệu quả giáo dục cao. - Tăng cường đầu tư, phát triển, sản xuất thêm các phần mềm tin học nói chung và hoá học nói riêng bằng ngôn ngữ tiếng Việt và đưa các phần mềm có nội dung phù hợp lên mạng Internet có thể sử dụng một cách đại chúng, phục vụ mục tiêu khoa học và giáo dục. - Phát động các phong trào thiết kế, đề xuất ý tưởng về phần mềm dạy và học rộng khắp để từ đó lựa chọn những phần mềm, những ý tưởng tốt nhất nhằm ứng dụng và phát triển. - Cần đầu tư cơ sở vật chất cho các trường phổ thông, đặt biệt là các trang thiết bị hiện đại như máy tính, đầu video, máy chiếu đa năng, nối mạng internet... 2.2. Đối với các trường phổ thông - Cần phải xây dựng phòng học đa năng với các thiết bị nghe nhìn hiện đại tối thiểu: như máy vi tính nối mạng Internet, máy chiếu, loa, màn hình - Khuyến khích GV ứng dụng CNTT trong dạy học (soạn bài giảng điện tử, xây dựng website môn học, thiết kế và nghiên cứu các phần mềm dạy học). Nếu có điều kiện, nhà trường có thể hỗ trợ GV một phần kinh phí mua máy tính cá nhân để thuận tiện khi giảng dạy bằng CNTT. - Tổ chức trình diễn các tiết dạy có ứng dụng CNTT nhằm mục đích tuyên truyền, động viên các cá nhân, đơn vị tổ chức tốt việc ứng dụng CNTT. - Bên cạnh đó, bản thân và ý thức của mỗi các nhân là GV mới có vai trò quyết định. GV cần phải nhận thức đúng đắn về vai trò của CNTT trong giảng dạy, phải có niềm đam mê, yêu thích, chịu khó học hỏi và tích cực trong việc dạy học ứng dụng CNTT. GV cần nhận thức được việc ứng dụng những thành tựu của khoa học kĩ thuật, trong đó có CNTT sẽ góp phần thực hiện “hoạt động hóa” quá trình dạy học, nhưng “kĩ thuật và máy móc” không thể quyết định, chính GV với PPDH và nghiệp vụ sư phạm mới quyết định hiệu quả sử dụng CNTT, GV là người “làm chủ công nghệ” chứ không phải “công nghệ điều khiển” GV.  Việc ứng dụng CNTT vào dạy học nói chung muốn đạt kết quả tốt cần phải kết hợp hài hòa với các phương pháp truyền thống, phù hợp với nội dung, điều kiện cụ thể. Bản thân từng GV cũng phải tự trang bị, bồi dưỡng và nâng cao trình độ chuyên môn để phục vụ cho công tác giảng dạy được hiệu quả hơn. 3. Hướng phát triển của đề tài - Khắc phục những hạn chế về nội dung và hình thức của sách điện tử, hoàn thiện một số yêu cầu về mặt kỹ thuật lập trình để sách điện tử có tính chuyên nghiệp hơn, có thể triển khai ứng dụng trong phạm vi rộng. - Tiếp tục hoàn thiện các chương về điện hóa học và mở rộng toàn bộ nội dung chương trình hóa học của cấp THPT chuyên (lớp 10, 11, 12) còn lại. Tăng cường hình ảnh, mô hình, thí nghiệm minh họa, tư liệu tham khảo và khai thác những phần mềm tin học mới để ứng dụng vào thiết kế các nội dung sách điện tử hóa học ngày càng phong phú, sinh động và hấp dẫn hơn. - Tiếp tục Việt hóa phần Bài tập trong sách điện tử nhằm giúp HS tiếp thu tối đa kiến thức. - Cập nhật các kiến thức gắn liền hóa học với đời sống, hóa học và môi trường, hóa học với thực phẩm và sức khỏe con người - Xây dựng thêm hệ thống bài tập trắc nghiệm, tự luận phong phú hơn. - Đưa thêm các phương pháp giải nhanh trắc nghiệm. Trong điều kiện thời gian nghiên cứu và thử nghiệm có hạn chế nên luận văn chắc chắn còn nhiều khiếm khuyết. Tác giả rất mong nhận được sự góp ý, phê bình của các thầy cô, các chuyên gia và các bạn đồng nghiệp. Hy vọng rằng những kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần hỗ trợ cho công tác giảng dạy của các nhà sư phạm được tốt và hiệu quả hơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. Trịnh Văn Biều (2004), Lí luận dạy học hóa học, Trường ĐH Sư phạm TP. Hồ Chí Minh. 2. Trịnh Văn Biều (2005), Phương pháp thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học, ĐH Sư phạm TP. Hồ Chí Minh. 3. Ban từ đie�n (2001), Từ điển giáo dục học, NXB khoa học công nghệ. 4. Bộ Giáo dục và Đào tạo (1991), Phát triển sự nghiệp giáo dục quốc dân trong chặng đường đầu tiên của thời kì quá độ tiến lên chủ nghĩa xã hội, Báo cáo kết quả nghiên cứu chương trình cấp nhà nước, Hà Nội. 5. Bộ Giáo dục và Đào tạo (1997), Công nghệ thông tin trong Giáo dục và Đào tạo, Tài liệu hội nghị, Ban Công nghệ thông tin. 6. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2005), Phát triển năng lực thông qua phương pháp và phương tiện dạy học mới, tài liệu hội thảo tập huấn, Dự án phát triển Giáo dục THPT. 7. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2006), Đổi mới nội dung và phương pháp dạy học hóa học, Hội thảo tập huấn triển khai chương trình giáo trình CĐ Sư phạm. 8. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2007), Những vấn đề chung về đổi mới giáo dục Trung học phổ thông môn hóa học, NXB Giáo dục. 9. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2007), Thực hiện chương trình sách giáo khoa lớp 11 môn hóa học, Tài liệu bồi dưỡng giáo viên, NXB Giáo dục. 10. Hoàng Minh Châu (2011), Từ điển giáo khoa hóa học, NXB Giáo dục Việt Nam. 11. Lê Mạnh Chie�n (Chủ biên) (1997), Từ điển hóa học, NXB Khoa học và kı̃ thuật. 12. Nguyễn Thị Thu Hà (2008), Thiết kế sách giáo khoa điện tử lớp 10 – nâng cao chương “Nhóm Halogen”, Luận văn thạc sĩ giáo dục học, ĐH Sư phạm TP. Hồ Chí Minh. 13. Tra� n Hiệp Hải (2005), Phản ứng điện hóa và ứng dụng, NXB Giáo dục. 14. Nguye�n Khương (1999), Điện hóa học, NXB Khoa học và kı̃ thuật. 15. Bùi Thị Mùi (2006), Lý luận dạy học, NXB Đại học Ca� n Thơ. 16. Nguye�n Thị Ngà (2009), Xây dựng và sử dụng tài liệu học có hướng dẫn theo mođun phần kiến thức hóa học chung – Chương trình THPT chuyên hóa học góp phần nâng cao năng lực tự học cho học sinh, luận án tie�n sı̃ Giáo dục học, đại học Sư phạm Hà Nội. 17. Tra� n Trung Ninh, Nguye�n Thị A� nh Mai, Nguye�n Thị Ngà (2008), Thiết kế E- book nhằm nâng cao dạy học hóa học ở trường THPT, Journal of science of HNUE, NXB Đại học sư phạm Hà Nội. 18. Dương Quang Phùng (2009), Một số phương pháp phân tích điện hóa, NXB Đại học sư phạm TP HCM. 19. Trịnh Lê Hồng Phương (2008), Thiết kế học liệu điện tử chương oxi – lưu huỳnh lớp 10 hỗ trợ hoạt động tự học hóa học cho học sinh trung học phổ thông, Khóa luận tốt nghiệp, ĐH Sư phạm TP. Hồ Chí Minh. 20. Trịnh Xuân Sén (2006), Ăn mòn và bảo vệ kim loại, NXB Đại học quo� c gia Hà Nội. 21. Trịnh Xuân Sén (2002), Điện hóa học, NXB Đại học quo� c gia Hà Nội. 22. Nguyễn Trọng Thọ (2002), Ứng dụng tin học trong giảng dạy hóa học, NXB Giáo dục. 23. Đo� Văn Tho� ng (2001), Tìm hiểu về việc bồi dưỡng học sinh giỏi tại các nước đang phát triển, tạp chı́ Tia Sáng. 24. Nguyễn Cảnh Toàn (Chủ biên), Nguyễn Kỳ, Vũ Văn Tảo, Bùi Tường (1998), Quá trình dạy – tự học, NXB Giáo dục. 25. Nguyễn Cảnh Toàn, Tuyển tập tác phẩm tự giáo dục – tự học – tự nghiên cứu, tập 1, Trường ĐH Sư phạm Hà Nội. 26. Trung tâm Tin học ĐHSP (2006), Bài giảng thiết kế web Dreamweaver, Trường ĐH Sư phạm TP. Hồ Chí Minh. 27. Trung tâm Tin học ĐHSP (2006), Bài giảng Adobe PhotoShop, Trường ĐH Sư phạm TP. Hồ Chí Minh. 28. Viện chiến lược và chương trình giáo dục (2007), “Ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học ở trường phổ thông Việt Nam”, trang web Tiếng Anh 29. Daniel. C. Harris (2007), Quantitative Chemical analysis, NXB Houndmiles Basumy Stoke. 30. Fern M. Cheek and Lynda J. Hartel (2012), The Electronic Book—Beginnings to the Present. 31. Magda Vassiliou and Jennifer Rowley (2008), Progressing the definition of “e-book”, NXB Emerald Group 32. Oxford University Press (2008), Oxford learner’s dictionary, NXB Oxford University Press. 33. Petr Vany´sek (2000), Electrochemical series, NXB CRC PRESS LLC 34. Stiftung Gemeinsames Rücknahmesystem Batterien , The world of Batteries - Function, systems, disposal, www.grs-batterien.de 35. R. Balasubramaniam (2000), On the corrosion resistance of the Delhi iron pillar, NXB Elsevier Science Ltd. 36. V.S. Bagotsky (2006), Fundamential of electrochemistry (second edition), NXB John Wiley & Sons, Inc. Website 37. 38. www.bbcnews.com 39. 40. 41. 42. 43. www.els.com 44.www.freecsstemplates.com 45. www.flashmo.com 46. gevethan/g-6l6oje1mkmiiqc2cghi4ta 47. istry /animations 48. 49. 50. 51. Logo-for-the-International-Chemistry-Olympiad-143.html 52. 53. www.iuventa.sk/en/Subpages/ICHO/ICHO.alej/ 54. 55. 135491_ 104 6/ 56. 57.