Mô phỏng Hóa học Lớp 11

Mô hình quả cầu – que (hoặc đặc) của methane, ethane, propane, butane, 2-methylpropane, ethylene, propene, acetylene, benzene tự dựng theo hình học sp³/sp²/sp; kéo chuột hoặc chạm để xoay. Với alkene, alkyne bấm Cộng Br₂: phân tử Br₂ tiến đến liên kết bội, liên kết π mở ra, hai nguyên tử Br gắn vào hai carbon và dung dịch bromine mất màu; so sánh đồng phân C₄H₁₀.

Chọn công thức phân tử C₄H₁₀, C₅H₁₂, C₆H₁₄ hoặc C₇H₁₆ để xem đủ các đồng phân cấu tạo (2, 3, 5, 9 chất) viết dạng công thức cấu tạo thu gọn hoặc công thức khung, có tô mạch chính và đánh số. Mỗi đồng phân kèm tên thay thế theo IUPAC, bậc carbon và nhiệt độ sôi thực; biểu đồ cho thấy mạch càng phân nhánh thì nhiệt độ sôi càng thấp.

Thí nghiệm ảo với máy đo pH: bắt đầu từ dung dịch HCl, CH₃COOH, NaOH hoặc NH₃ nồng độ C, mỗi lần pha loãng giữ lại 1 phần rồi thêm nước cất đến vạch (10 hoặc 100 lần). Bảng ghi pH sau từng lần và đồ thị pH theo lg(độ pha loãng) cho thấy acid mạnh tăng 1 đơn vị pH mỗi lần pha loãng 10 lần, acid yếu chỉ tăng khoảng 0,5, và pH không bao giờ vượt qua 7 vì có sự phân li của nước.

Thẻ thứ nhất: pha loãng H₂SO₄ 98% theo hai cách – rót acid vào nước (đúng: nhiệt độ tăng dần, đo bằng nhiệt kế và vẽ đồ thị theo lượng acid đã rót) hoặc rót nước vào acid (sai: nước nổi trên acid, sôi tức thì và làm acid bắn ra, kèm cảnh báo). Thẻ thứ hai: H₂SO₄ đặc làm đường hoá than thành cột carbon xốp đen và giải phóng SO₂, H₂SO₄ đặc nóng oxi hoá đồng tạo CuSO₄ và SO₂, còn H₂SO₄ loãng không tác dụng với đồng.

Bình cầu chứa đầy khí NH₃ úp ngược, ống dẫn nhúng vào chậu nước có phenolphthalein. Bóp ống nhỏ giọt cho vài giọt nước vào bình: NH₃ tan rất nhiều (≈ 700 thể tích/1 thể tích nước) làm áp suất trong bình tụt mạnh, nước bị đẩy lên phun thành tia màu hồng. Đổi sang khí HCl (với quỳ tím, methyl orange) hoặc khí N₂ ít tan để so sánh; đồng hồ áp suất và đồ thị p(t) hiện liên tục.

Ba chuyên đề học tập của Hoá học 11 trong một mẫu, chọn bằng tham số chuyên đề. Phân bón: chọn loại phân và lượng bón cho một hecta, xem hàm lượng nguyên tố dinh dưỡng thực tế, cây lớn lên và năng suất tăng theo đường cong rồi chững lại, bón thừa gây phú dưỡng nguồn nước. Trải nghiệm hoá học hữu cơ: phản ứng ester hoá CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O đạt cân bằng với K = 4, đổi tỉ lệ mol ancol/acid để thấy hiệu suất thay đổi. Dầu mỏ: tháp chưng cất phân đoạn với nhiệt độ theo chiều cao, thành phần và ứng dụng từng phân đoạn.

Chế độ ester hoá: carboxylic acid và alcohol gặp nhau trong ống nghiệm có H₂SO₄ đặc xúc tác, phân tử ester và nước hình thành rồi phản ứng dừng lại ở cân bằng; đổi tỉ lệ mol alcohol : acid thì hiệu suất tính lại theo hằng số cân bằng K = 4 và thanh hiệu suất chạy theo. Chế độ tráng bạc: đun nhẹ hợp chất carbonyl với thuốc thử Tollens, aldehyde tạo lớp bạc sáng bám thành ống nghiệm còn ketone thì không, kèm phương trình và khối lượng Ag thu được.

Đo pH của các dung dịch quen thuộc, pha loãng bằng nước. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Bình phản ứng chứa các phân tử N₂ và H₂; khi chạy, chúng va chạm và chuyển dần thành NH₃ cho tới khi đạt cân bằng. Kéo áp suất, nhiệt độ, tỉ lệ mol H₂ : N₂ và bật/tắt xúc tác sắt để thấy hiệu suất cân bằng và tốc độ đạt cân bằng thay đổi đúng theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier: tăng áp suất hoặc hạ nhiệt độ thì hiệu suất tăng, nhưng hạ nhiệt độ lại làm phản ứng chậm đi. Đồ thị hiệu suất theo áp suất vẽ tại nhiệt độ đang chọn.

Đặt cạnh nhau hai cốc HCl và một acid yếu (CH₃COOH, HCOOH, HF hoặc HClO) cùng nồng độ. Kính phóng to cho thấy các phân tử phân li hết hay chỉ một phần, kèm độ điện li α, [H⁺], pH, độ dẫn điện (đèn sáng mạnh hay yếu) và tốc độ sủi bọt khi thả Mg. Pha loãng để thấy α của acid yếu tăng lên.

Nhỏ từng giọt HCl hoặc NaOH vào hai cốc: nước cất và dung dịch đệm (CH₃COOH/CH₃COO⁻, NH₄⁺/NH₃, H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻ hoặc hệ đệm carbonate của máu) rồi so sánh pH. Kính phóng to và thanh lượng chất cho thấy dạng acid và dạng base của hệ đệm chuyển hoá cho nhau, công thức Henderson–Hasselbalch pH = pKa + lg([A⁻]/[HA]) và lúc hệ đệm hết khả năng đệm.

Chọn ethanol (bậc I), propan-2-ol (bậc II), 2-methylpropan-2-ol (bậc III) hoặc phenol: mô phỏng vẽ công thức cấu tạo, tô đậm nhóm –OH và tự đếm số nguyên tử carbon gắn vào carbon mang nhóm –OH để xác định bậc. Chọn tác nhân (Na, CuO đun nóng, H₂SO₄ đặc, nước bromine, dung dịch NaOH) rồi bấm Chạy: ống nghiệm hiện đúng hiện tượng — bọt khí H₂, kết tủa trắng 2,4,6-tribromophenol, chất rắn Cu đỏ, hoặc không phản ứng — kèm phương trình và điều kiện nhiệt độ.

Chọn acid hoặc base mạnh, yếu rồi đổi nồng độ và hằng số phân li để thấy tỉ lệ phân tử, ion trong dung dịch. Học sinh dùng máy đo pH, giấy quỳ và bóng đèn dẫn điện để so sánh độ mạnh yếu của từng dung dịch. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Đo pH của nước chanh, nước ngọt, máu, nước xà phòng và nhiều dung dịch quen thuộc bằng máy đo pH và giấy chỉ thị. Pha loãng bằng nước hoặc đổi thể tích để thấy pH thay đổi, chuyển sang chế độ hiện số mol H₃O⁺ và OH⁻ để liên hệ pH với nồng độ ion. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Ba bộ dụng cụ quen thuộc trong một mô phỏng. Chưng cất: đun hỗn hợp lỏng, nhiệt kế dừng lại đúng nhiệt độ sôi của cấu tử dễ bay hơi, hơi ngưng tụ trong ống sinh hàn và chảy vào bình hứng. Chiết: lắc phễu chiết, chất tan chuyển từ lớp nước sang lớp dung môi hữu cơ theo hệ số phân bố, rồi mở khoá tách lớp. Sắc kí lớp mỏng: dung môi dâng lên bản mỏng kéo các vệt màu đi với tốc độ khác nhau theo độ phân cực, mô phỏng tính ngay hệ số lưu giữ Rf.

Bình khí chứa cân bằng N₂O₄ (không màu) ⇌ 2NO₂ (nâu đỏ). Đổi nhiệt độ hoặc nén/giãn bình rồi theo dõi màu bình cùng đồ thị nồng độ theo thời gian: hệ dịch chuyển đúng theo nguyên lí Le Chatelier rồi lập cân bằng mới, trong khi K chỉ đổi khi nhiệt độ đổi.