(Trang 60)
MỤC TIÊU
- Thực hiện được các thí nghiệm ảo theo nội dung được cho trước từ giáo viên.
- Phân tích và lí giải được kết quả thí nghiệm ảo.
| ? Làm thế nào thực hiện được các thí nghiệm hoá học ảo trên máy tính? |
I. MỞ ĐẦU
Hiện nay có một số phần mềm để mô phỏng thí nghiệm hoá học ảo như Portable Virtual Chemistry Lab hay ChemLab, Yenka,... Trong bài học này, phần mềm Yenka(*) được sử dụng mang tính chất ví dụ.
Khi khởi động phần mềm, giao diện của phần mềm Yenka xuất hiện (Hình 10.1).
Hình 10.1. Giao diện của phần mêm Yenka
Trên cửa sổ có những thẻ sau:
- New: sử dụng kho chứa các hoá chất và dụng cụ thí nghiệm của phần mềm Yenka để tạo những mô phỏng thí nghiệm mới.
- Open-local: kho chứa các mô phỏng thí nghiệm theo chủ đề có sẵn trong phần mềm.
(*) Nguồn: https://yenka.com/en/Free_teacher_home_licences/
(Trang 61)
Tùy vào mục đích để chọn một trong các công cụ này. Ở mục II sẽ hướng dẫn các em cách thực hiện mô phỏng theo chủ đề có sẵn trong phần mềm bằng thẻ Open-local và cách tự thiết kế mô phỏng một thí nghiệm bằng thẻ New.
II. MÔ PHÒNG THÍ NGHIỆM HOÁ HỌC
1. Dùng thí nghiệm được thiết kế sẵn
Thẻ Open-local là một kho chứa các thí nghiệm đã được mô phỏng. Các thí nghiệm này được sắp xếp theo các chủ đề. Nháy chuột vào (change) để thay đổi chủ đề.
Nội dung của các chủ đề hoá vô cơ như sau:
Bắt đầu, giới thiệu các thao tác thí nghiệm
Phân loại vật liệu
Phương trình hoá học và lượng chất
Tốc độ phản ứng
Nước và dung dịch
Năng lượng
Đá và các kim loại
Các acid, base và muối
Bảng tuần hoàn các nguyên tổ hoá học
Xác định chất
| Hoạt động 1: Sử dụng thẻ Open-local để mô phỏng thí nghiệm về tốc độ phản ứng: 2HCl(aq) + CaCO3(s) → CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l) (1) |
Cách tiến hành:
- Bước 1. Nháy chuột vào thẻ Open-local, chọn Reaction Rates.
- Bước 2. Nháy chuột vào Definition of reaction rate (Định nghĩa tốc độ phản ứng) (Hình 10.2a). Một mô phỏng đã được thiết kế xuất hiện ở màn hình bên phải.
- Bước 3. Nháy chuột trái vào ô chỉ Calcium carbonate rồi kéo thả vào ống nghiệm (Test tube), sau đó kéo thả hoá chất Hydrochloric acid vào ống nghiệm.
(Trang 62)
- Bước 4. Nháy chuột vào nút Pause ở góc dưới bên phải của màn hình mô phỏng để thực hiện mô phỏng. Sau khoảng 20 giây trên trục thời gian mô phỏng, nháy chuột lại vào nút Pause để dừng mô phỏng. Khi đó trên bảng giấy kẻ ô ở màn hình mô phỏng xuất hiện đường cong màu đỏ biểu diễn thể tích khí CO2 thu được theo thời gian (Hình 10.2b).
Hình 10.2. Các bước mô phỏng các thí nghiệm về đo tốc độ phản ứng
| ? 1. Hãy tính tốc độ trung bình của phản ứng (1) trong khoảng thời gian từ 0 đến 20 giây theo thể tích CO2. |
| Hoạt động 2: Sử dụng thẻ Open-local để mô phỏng thí nghiệm về ảnh hưởng của nồng độ acid HCl lên tốc độ phản ứng 2HCl(aq) + CaCO3(s)→ CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l) |
Cách tiến hành:
Bước 1. Nháy chuột vào thẻ Open-local, chọn Reaction Rates.
Bước 2. Nháy chuột vào Concentration and rate (ảnh hưởng của nồng độ lên tốc độ phản ứng). Một mô phỏng đã được thiết kế xuất hiện ở màn hình bên phải.
Bước 3. Nháy chuột vào các quả bóng có màu khác nhau, kéo thả vào cuối ống dẫn khí ở các ống nghiệm có nồng độ khác nhau (Hình 10.3a).
Bước 4. Nháy chuột vào nút Pause để thực hiện mô phỏng. Sau khoảng 9 giây nháy chuột lại vào nút Pause để dừng mô phỏng (Hình 10.3b).
Hình 10.3. Các bước mô phỏng thí nghiệm về ảnh hưởng của nồng độ lên tốc độ phản ứng
| ? 2. Khi khí thoát ra, các quả bóng to dần lên. Hãy quan sát tốc độ tăng dần kích thước của các quả bóng và cho biết tốc độ thoát khí CO2 ở ống nghiệm nào nhanh nhất, ở ống nghiệm nào chậm nhất? Nồng độ ảnh hưởng như thế nào đến tốc độ phản ứng? 3. Sử dụng thẻ Open-local để mô phỏng các thí nghiệm sau: - Thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ của phản ứng (giữa CaCO3(s) và HCl(aq)). - Thí nghiệm ảnh hưởng của chất xúc tác MnO2 đến tốc độ phản ứng phân huỷ H2O2(aq). |
(Trang 64)
2. Tự thiết kế mô phỏng một thí nghiệm
Để thiết kế một mô phỏng thí nghiệm hoá học với phần mềm Yenka, các hoá chất (Chemicals) và thiết bị, dụng cụ thí nghiệm (Equipments) sẽ được lấy trong thẻ New (Hình 10.4).
Hình 10.4. a) Giao diện hoá chất; b) giao diện thiết bị và dụng cụ thí nghiệm.
- Chemical (Hoá chất)
Kho hoá chất chứa các loại hoá chất bao gồm kim loại (metal), acid, alkali (base), oxide, halide, sulfide, sulfate, carbonate, nitrate, các loại muối khác...
- Dạng bột (powder), dạng cục, miếng (lump), dạng lỏng (liquid), dạng khí (gas).
- Dạng bột mịn (fine), mịn vừa (medium), thô (coarse).
Cách chọn hoá chất: Mở kho hoá chất, nháy chuột vào biểu tượng hoá chất cần lấy, kéo ra vùng thực hiện thí nghiệm.
- Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm (Equipment, Glassware)
Kho thiết bị, dụng cụ thí nghiệm bao gồm đầy đủ các thiết bị, dụng cụ thí nghiệm hoá học thông dụng dùng trong các nhà trường phổ thông.
Cách chọn thiết bị, dụng cụ: Nháy chuột vào dụng cụ thí nghiệm cần chọn, kéo vào vùng thực hiện thí nghiệm và đặt tại vị trí thích hợp.
(Trang 65)
| Hoạt động 3: Sử dụng thẻ New để mô phỏng thí nghiệm copper tác dụng với dung dịch nitric acid. |
Cách tiến hành:
- Bước 1. Nháy chuột vào thẻ New, chọn hoá chất (Chemicals).
Nháy chuột vào Chemicals → Metals → Lumps → Copper, kéo thả sang màn hình mô phỏng. Để chọn nitric acid, nháy chuột vào Chemical → Acids. Nháy chuột vào Nitric acid, kéo thả sang màn hình mô phỏng (Hình 10.5).
Hình 10.5. Chọn hoá chất copper và nitric acid
- Bước 2. Chọn thiết bị, dụng cụ.
Nháy chuột vào công cụ Glassware → Standard, sau đó nháy chuột vào Beaker 100 mL (cốc thuỷ tinh 100 mL), kéo và thả sang màn hình mô phỏng (Hình 10.6a).
- Bước 3. Mô phỏng phản ứng.
Nháy chuột vào copper, kéo thả vào cốc thuỷ tinh; nháy chuột vào bình nitric acid, kéo thả vào cốc thuỷ tinh (Hình 10.6b).
(Trang 66)
Hình 10.6. Thiết kể mô phỏng thí nghiệm copper tác dụng với acid nitric
a) Chọn hoá chất, thiết bị, dụng cụ; b) Mô phỏng phản ứng
| ? 4. Nêu hiện tượng và viết phương trình hoá học của phản ứng giữa copper và nitric acid. |
| EM ĐÃ HỌC Cách thực hiện một số thí nghiệm hoá học ảo, phân tích và lí giải được các thí nghiệm đó. |
| EM CÓ THỂ Sử dụng phần mềm để mô phỏng một số thí nghiệm hoá học ảo. So sánh ưu điểm và nhược điểm của việc tiến hành thí nghiệm hoá học trên máy tính và trong thực tế. |
