Chuyên đề Hóa 10 Bài 9: Thực hành thí nghiệm hóa học ảo có đáp án

Những phần mềm như ChemLab, PhET, Yenka,... được sử dụng để mô phỏng thí nghiệm hóa học.

Yenka là tập hợp các phòng thí nghiệm ảo, trong đó có phòng thí nghiệm hóa học với các hóa chất, dụng cụ phổ biến để thực hiện các thí nghiệm hóa học vô cơ và điện hóa. 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 họa bài học một cách trực quan, có thể tương tác trực tuyến.

Những thành phần chính của các vùng trên giao diện phần mềm và vai trò:

Phần 1: New: Sử dụng hóa chất, thiết bị và dụng cụ để tự thiết kế thí nghiệm.

Phần 2: Open – online: Kho các bài thí nghiệm mở trực tuyến

Phần 3: Open – local: Kho các bài thí nghiệm đã được chuẩn bị sẵn có hướng dẫn

- 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 các chủ đề

Nội dung của các chủ đề hóa vô cơ cụ thể như sau:

- Thẻ New cho phép thiết kế một mô phỏng thí nghiệm hóa học, với các hóa chất (Chemicals) và thiết bị, dụng cụ thí nghiệm (Equipments) có sẵn.

Kho hóa chất Chemical:

+ Bao gồm kin loại (metal), acid, alkali (base), oxide, halide, sulfide, carbonate, nitrate, các loại muối khác,…

+ Dạng bột (power), dạng cục, miếng (lump), dạng lỏng (liquid), dạng khí (gas).

+ Dạng bột mịn (fine), mịn vừa (medium), thô (coarse).

Cách chọn hóa chất: Mở kho hóa chất, nháy chuột vào biểu tượng hóa 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 hóa học thông dụng dùng trong các trường phổ thông

+ Cách chọn thiết bị, dụng cụ: Nháy chuột vào dụng cụ thí nghiệm cần chọn, kéo vào vùng thức hiện thí nghiệm và đặt tại vị trí thích hợp.

Các bước sử dụng thẻ Open – local để 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 thể Open – local, chọn Reaction Rates → Definition of reaction rate, mô phỏng đã được thiết kế xuất hiện ở màn hình.

Bước 2: Nhấp chuột vào 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 sự thay đổi thể tích và tính tốc độ của phản ứng. Giải thích.

- Thí nghiệm mô phỏng tốc độ phản ứng calcium carbonate và hydrochloric acid

Phương trình hóa học: CaCO$_{3}$ + 2HCl → CaCl$_{2}$ + CO$_{2}$↑ + H$_{2}$O

- Trục tung của đồ thị biểu diễn thể tích khí CO$_{2}$ thoát ra (cm$^{3}$), trục hoành biểu diễn thời gian phản ứng (giây). Dựa vào đồ thị ta thấy thể tích khí CO$_{2}$ thoát ra tăng dần theo thời gian. Đến thời điểm đồ thị trở nên thẳng là khi phản ứng đã dừng.

- Tốc độ của phản ứng được tính như sau:

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

Từ đồ thị ta thấy, sau 20s thì thể tích khí thoát ra là 86,5 cm$^{3}$.

⇒ Tốc độ phản ứng = $\frac{86{,}5}{20}$ = 4,325 cm$^{3}$/s

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

Trong thí nghiệm mô phỏng này em sẽ biết rằng aicd là chất cho proton (quan sát thấy các ion H$^{+}$xuất hiện khi axit ở trong dung dịch) và một base là chất nhận proton (quan sát thấy các ion OH$^{‑}$xuất hiện khi base ở trong dung dịch).

Nhấp vào biểu tượng , 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