Ngày 23/10, một bài viết được đăng trên Tạp chí điện tử Giáo dục Việt Nam đã gây xôn xao với tiêu đề "Một số thí nghiệm ở sách KHTN 6, bộ Chân trời sáng tạo được cho là có sai sót". Tác giả của bài viết này là 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 học tự nhiên 6 có sai sót.
Sau khi bài viết được đăng, 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 đã có phản hồi tới Tạp chí điện tử Giáo dục Việt Nam.
Chúng tôi xin trân trọng đăng tải toàn văn phản hồi của PGS Cao Cự Giác để thầy cô cả nước cùng tham gia trao đổi.
Trước tiên, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn tới độc giả đã trao đổi ý kiến với Tạp chí điện tử Giáo dục Việt Nam (giaoduc.net.vn) vào ngày 23/10/2022 về các thí nghiệm trong sách giáo khoa Khoa học tự nhiên 6. Chúng tôi hiểu rằng có một số băn khoăn về các thí nghiệm này và sẽ giải đáp chi tiết cho mọi người.
Trong dạy hóa học phổ thông ở nhiều nước, thường sử dụng một vài thí nghiệm để chứng minh thành phần của không khí (chủ yếu là oxygen và nitrogen): đốt phosphorus hoặc nến trong không khí, hay cho mạt sắt hoặc len thép phản ứng với oxygen. Các thí nghiệm này đều dựa trên nguyên tắc sử dụng nước để đo thể tích oxygen trong không khí bị tiêu hao hoặc sử dụng cylinder để đo thể tích khí dựa vào sự đẩy của piston.
Tuy nhiên, các thí nghiệm này chỉ có tính tương đối và không đáng kể trong nghiên cứu, mà chỉ phục vụ cho mục đích dạy học. Vì vậy, sách giáo khoa Khoa học tự nhiên 6 đã sử dụng thí nghiệm đốt cháy nến với oxygen, thí nghiệm đơn giản và dễ thực hiện, kết quả cũng nhận được sự chấp nhận.
Với những băn khoăn của độc giả, chúng tôi xin trao đổi như sau:
1. Ý kiến về việc "nến tắt là do khí oxygen trong ống thủy tinh đã bị đốt cháy hết"
Chính xác, oxygen không phải là chất cháy mà là chất đốt cháy. Oxygen giúp duy trì sự cháy mà không bị cháy trong quá trình đó. Oxygen có mặt trong khí quyển, và 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 điều gì tồn tại.
Để tạo ra sự cháy, cần phải có hai điều kiện: (1) chất cháy phải đạt đến nhiệt độ cháy; (2) phải có đủ chất oxi hoá (như khí oxygen trong hầu hết trường hợp chất cháy trong oxygen, khí chlorine trong các kim loại cháy trong halogen, khí carbon dioxide trong một số kim loại cháy trong carbon dioxide,…). Nếu một trong hai điều kiện này thiếu, sự cháy sẽ không xảy ra. Đây chính là phản ứng oxi hoá - khử, với các chất cháy đóng vai trò chất khử (nến, xăng, dầu, vải, gỗ, kim loại, …). Cả chất cháy và chất đốt cháy đều bị tiêu hao khi tham gia phản ứng.
Khi ống thuỷ tinh được nhúng vào nước, không khí sẽ không thể vào ống nữa. Trong phản ứng này, oxygen tham gia như là chất oxi hoá và nến vẫn cháy khi còn có oxygen. Nếu lượng oxygen giảm, sẽ làm cho phản ứng cháy ngưng trệ và nến tắt đi. Hiện tượng cháy rừng, xăng, dầu và vật liệu khác khi tiếp xúc với ngọn lửa trong khí quyển xảy ra do hai điều kiện cháy đồng thời được đạt đến: (1) chất cháy nóng cháy đến nhiệt độ cháy; (2) có đủ oxi hoá (sẵn có oxi). Nếu không có biện pháp dập lửa hiệu quả để ngăn chặn chất cháy tiếp xúc với oxi, đám cháy có thể lan rộng.
2. Ý kiến về việc "ngọn nến cháy tiêu thụ hết oxygen trong ống làm cho áp suất bên trong ống giảm"
Khi ống thuỷ tinh được nhúng vào chậu nước, nước sẽ phá vỡ ánh sáng và không cho không khí thoát ra. Do đó, giả thuyết áp suất giảm do không khí bị đẩy ra khỏi ống không hợp lý. Trong thí nghiệm này, khí carbon dioxide và hơi nước sinh ra sẽ bị hấp thụ vào nước trong dung dịch kiềm, do đó có thể coi áp suất trong ống giảm là do mất lượng oxygen (lưu ý: với các chất dễ cháy như nến, lượng oxygen có thể phản ứng đạt tới mức tối đa).
3. Ý kiến về việc "tỉ lệ chiều dài mực nước và chiều dài ống thể hiện phần trăm thể tích oxygen trong không khí"
Điều này hoàn toàn chính xác, tuy nhiên, chúng tôi đã chọn điều kiện thực hiện thí nghiệm không chính xác. Khi thực hiện thí nghiệm, giáo viên nên sử dụng nến nhỏ như được minh hoạ trong sách giáo khoa hoặc sử dụng ống thuỷ tinh có dung tích lớn để có thể bỏ qua thể tích của nến. Như đã đề cập, thí nghiệm này chỉ mang tính tương đối nên tỉ lệ nước dâng lên chỉ xấp xỉ khoảng 1/5, và do đó trong câu thảo luận số 7 (sách giáo khoa Khoa học tự nhiên 6, Chân trời sáng tạo) có yêu cầu "so sánh với kết quả trong biểu đồ Hình 10.2".
4. Ý kiến về việc "hơi nước là chất khí, không thể thấy bằng mắt thường. Những giọt nước nhất định trong không khí là nước ở thể lỏng, không phải hơi nước".
Đúng như những băn khoăn của độc giả, khi hơi nước không chứa bất kỳ giọt nước nào, chúng ta không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Điều này được gọi là "hơi nước bão hoà khô". Khi hơi nước bay ra khỏi nguồn mà không được gia nhiệt, nó sẽ mất nhiệt độ và ngưng tụ thành giọt nước tức thời, và chúng ta gọi đây là "hơi nước ướt". Những giọt nước này được tạo thành khi đạt đến mức bão hòa của hơi nước trong không khí. Thậm chí, khi không khí có độ ẩm cao, ta có thể thấy được nhiều khói nước.
Hãy lưu ý rằng kiến thức sẽ được hình thành từng bước theo từng cấp độ nhận thức. Ví dụ, tại lớp 6 khi nói về chất, chúng ta chỉ nói về các hạt cực nhỏ. Từ lớp 7, chúng ta bắt đầu sử dụng khái niệm về nguyên tử và phân tử, và diễn giải theo mô hình Rutherford - Bohr. Và đến lớp 10, chúng ta bắt đầu hiểu theo mô hình hiện đại, với các electron di chuyển trong các đám mây và xuất hiện khái niệm về orbital nguyên tử.
Đây là những giải đáp từ PGS Cao Cự Giác để làm rõ các băn khoăn về các thí nghiệm trong sách giáo khoa Khoa học tự nhiên 6. Chúng ta hãy cùng nhau trao đổi và thảo luận về những vấn đề này.