LTS: Ngày 23/10, Tạp chí điện tử Giáo dục Việt Nam đăng tải bài viết: "Một số thí nghiệm ở sách KHTN 6, bộ Chân trời sáng tạo được cho là có sai sót" của tác giả Cao Nguyên.
Bài viết phản ánh ý kiến của giáo viên cho rằng thí nghiệm Xác định thành phần phần trăm thể tích oxygen trong không khí trong sách khoa Khoa học tự nhiên 6 có sai sót.
Ngay sau khi bài viết đăng tải Phó Giáo sư, Tiến sĩ Cao Cự Giác - Tổng Chủ biên kiêm Chủ biên sách giáo khoa Khoa học tự nhiên 6, Bộ Chân trời sáng tạo (Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam đã có phản hồi tới Tạp chí điện tử Giáo dục Việt Nam.
Tòa soạn trân trọng đăng tải toàn văn phản hồi của PGS Cao Cự Giác để thầy cô cả nước cùng trao đổi.
Trước hết, chúng tôi chân thành cảm ơn những ý kiến mà độc giả đã trao đổi trên Tạp chí điện tử Giáo dục Việt Nam (giaoduc.net.vn) ngày 23/10/2022 về thí nghiệm trong sách giáo khoa Khoa học tự nhiên 6 và xin được làm rõ các băn khoăn này.
Hiện nay trong dạy hoá học phổ thông ở nhiều nước, thường sử dụng một trong các thí nghiệm sau đây để chứng minh sự gần đúng về thành phần của không khí (chủ yếu là oxygen và nitrogen): đốt phosphorus hay nến trong không khí, cho mạt sắt hoặc len thép phản ứng với oxygen.
Các thí nghiệm này đều dựa trên nguyên tắc dùng nước để đo thể tích oxygen trong không khí bị tiêu hao hoặc dùng cylinder để đo thể tích khí dựa vào sự đẩy của piston.
Thí nghiệm nào cũng chỉ có tính chất tương đối, đây không phải là thí nghiệm định lượng chính xác trong nghiên cứu mà chỉ hoàn toàn phục vụ cho mục đích dạy học.
 |
Phó Giáo sư, Tiến sĩ Cao Cự Giác - Tổng Chủ biên kiêm Chủ biên sách giáo khoa Khoa học tự nhiên 6 (Chân trời sáng tạo). Ảnh: TTXVN |
Ở thí nghiệm cho mạt sắt hoặc len thép phản ứng với oxygen thì phản ứng chậm hơn, thời gian kéo dài (có thể cần đến vài ngày); nếu dùng cylinder để đo thì thí nghiệm quá phức tạp với các em lớp 6; nếu dùng phosphorus thì học sinh lớp 6 chưa được làm quen nhiều với hoá chất.
Do đó cả 3 bộ sách Khoa học tự nhiên 6 đều dùng nến để đốt cháy với oxygen, thí nghiệm đơn giản, dễ thực hiện, kết quả cũng chấp nhận được.
Với băn khoăn của độc giả, xin được trao đổi như sau:
1. Thứ nhất về ý kiến của độc giả, "nến tắt là do khí oxygen trong ống thủy tinh đã bị đốt cháy hết". Oxygen giúp duy trì sự cháy chứ bản thân nó không bị cháy. Trong khí quyển đâu đâu cũng có oxygen, nếu oxygen có thể cháy thì chỉ cần một ngọn lửa là Trái Đất này cháy như cây rọi giác gió (cây mồi lửa giác hơi), không còn một thứ gì.
Chúng ta đã biết có 2 điều kiện để phát sinh sự cháy, đó là (1) chất cháy phải nóng đến nhiệt độ cháy; (2) phải có đủ chất oxi hoá (khí oxygen trong đa số trường hợp vật liệu cháy trong oxygen, khí chlorine như kim loại cháy trong halogen, khí carbon dioxide như một số kim loại mạnh cháy trong carbon dioxide,…).
Nếu thiếu một trong hai điều kiện này sự cháy sẽ không xảy ra. Đây là phản ứng oxi hoá – khử nên các vật liệu cháy đóng vai trò chất khử (nến, xăng, dầu, vải, gỗ, kim loại, …). Oxygen không phải là chất cháy mà là chất đốt cháy (duy trì sự cháy). Cả chất cháy và chất đốt cháy khi tham gia phản ứng đều bị tiêu hao.
Khi úp ống thuỷ tinh vào nước thì không khí sẽ không vào ống nữa, trong phản ứng này oxygen đã tham gia với vai trò là chất oxi hoá và nến vẫn cháy được khi đang còn oxygen, nếu lượng oxygen giảm sẽ làm phản ứng cháy ngưng trệ và dừng lại (nến tắt).
Trong khí quyển luôn có oxygen, nên thường xảy ra hiện tượng cháy rừng, xăng, dầu, vật liệu khác khi tiếp xúc với nguồn lửa (điều kiện (1)), nếu không có biện pháp dập lửa hiệu quả (ngăn không cho chất cháy tiếp xúc với oxygen, tác động vào điều kiện (2)), có thể cháy trên diện rộng.
Hiển nhiên, khi vật liệu cháy không còn nữa thì điều kiện cháy cũng không thoả mãn và đám cháy sẽ dừng. Trong thí nghiệm này, nến (chất cháy) vẫn đang còn nhưng nến đã tắt, chứng tỏ oxygen (chất oxi hoá) đã hết.
2. Thứ hai băn khoăn, "ngọn nến cháy tiêu thụ hết oxygen trong ống làm cho áp suất bên trong ống giảm". Sự cháy tiêu thụ bao nhiêu oxygen thì sinh ra bấy nhiêu carbon dioxide thì làm gì có chuyện hụt thể tích mà giảm áp suất?
Khi úp ống thuỷ tinh vào chậu nước, thì nước đóng vai trò là một “cái nút” sẽ bịt kín ống và không cho không khí ra ngoài, nên lí giải đẩy bớt không khí ra khỏi ống là không hợp lí.
Trong thí nghiệm này khí carbon dioxide và hơi nước sinh ra sẽ được hấp thụ vào nước màu có pha dung dịch kiềm, nên có thể coi áp suất trong ống giảm là do lượng oxygen đã mất đi (lưu ý với những chất dễ cháy như nến, lượng oxygen có thể phản ứng đến mức tối đa).
3. Thứ ba về ý kiến, "tỉ lệ chiều dài mực nước và chiều dài ống thể hiện phần trăm thể tích oxygen trong không khí". Bên trong ống có cây nến chiếm một phần thể tích, nến càng to (càng mập) thì mực nước bên trong sẽ dâng lên càng cao nên đâu thể tính theo cách này được.
Điều này hoàn toàn đúng, nhưng tại sao mình lại chọn điều kiện để cho thí nghiệm không chính xác.
Khi làm thí nghiệm, giáo viên nên dùng cây nến nhỏ như Hình 10.3 minh hoạ trong sách giáo khoa hoặc dùng ống thuỷ tinh có dung tích lớn để có thể bỏ qua thể tích của cây nến.
Như đã nói, thí nghiệm này chỉ mang tính chất tương đối nên tỉ lệ nước dâng lên chỉ xấp xỉ khoảng 1/5, do đó trong câu thảo luận số 7 (sách giáo khoa Khoa học tự nhiên 6, Chân trời sáng tạo) có thêm yêu cầu “so sánh với kết quả trong biểu đồ Hình 10.2”.
4. Cũng theo độc giả này, cho rằng một ví dụ khác ở Hình 3: Hơi nước (Bài 8: Các thể của nước, trang 37 Hình 8.2) cần phải xem lại. Tác giả sách giáo khoa cho biết phần khói nước bay bay trên cốc nước nóng là hơi nước. Và đây cũng là ý nghĩ của nhiều người và nhiều giáo viên.
Độc giả này cho rằng: "Thực chất không phải. Hơi nước là chất khí có chiết quang giống như không khí, tức là chúng ta không thể nhìn thấy hơi nước trong không khí. Cái mà ta nhìn thấy (khói nước, sương mù, ...) là những giọt nước li ti do hơi nước ngưng tụ trong không khí, tức là nước ở thể lỏng chứ không phải thể khí (hơi nước).
Nước thể lỏng chiết quang hơn không khí nên ta mới nhìn thấy nó trong không khí. Khói nước phụt ra từ vòi ấm đang sôi mà ta nhìn thấy là do hơi nước bên trong bay ra bị giảm nhiệt độ đột ngột ngưng tụ lại.
Khói nước bay là là bao quanh cục nước đá là do hơi nước trong không khí gặp lạnh ngưng tụ lại, độ ẩm càng cao thì khói nước càng nhiều.
Đúng như độc giả băn khoăn, hơi nước khi mà chúng không chứa bất kì giọt nước nào thì ta không nhìn thấy bằng mắt thường, người ta còn gọi đây là “hơi nước bão hoà khô”.
Khi hơi nước này bay ra khí quyển mà không được gia nhiệt, nó sẽ bị giảm nhiệt độ và ngay lập tức ngưng tụ thành những giọt nước, để mắt thường nhìn thấy được, người ta cũng gọi đây là “hơi nước ướt”.
Tại thời điểm này đang là ranh giới giữa 2 pha lỏng và khí, khoảng cách các phân tử nước tương đối xa với pha lỏng và chưa hình thành liên kết hydrogen.
Đối với học sinh phổ thông và cả chúng ta trong cuộc sống, có thể xem đây là trạng thái hơi của nước.
Một điều chúng ta cần lưu ý trong dạy học, đó là kiến thức sẽ được hình thành theo từng cấp độ nhận thức.
Ví dụ ở lớp 6 khi nói về chất, chúng ta chỉ nói chất được cấu tạo bởi những hạt vô cùng nhỏ; lên lớp 7 sẽ có khái niệm nguyên tử, phân tử và chỉ mô tả theo mô hình Rutherford – Bohr, tức là chấp nhận các electron trong nguyên tử chuyển động theo các quỹ đạo tròn xung quanh hạt nhân; đến lớp 10 các em bắt đầu hiểu theo mô hình hiện đại, các electron chuyển động theo các đám mây và từ đó xuất hiện khái niệm orbital nguyên tử.
Video thí nghiệm do Phó Giáo sư, Tiến sĩ Cao Cự Giác cung cấp.
Để làm sáng tỏ vấn đề, đảm bảo khách quan và đa chiều, Tòa soạn Tạp chí điện tử Giáo dục Việt Nam trân trọng mời các thầy cô, các nhà khoa học viết bài phân tích làm rõ, bài viết xin gửi về email: toasoan@giaoduc.net.vn.