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:

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 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

a) Sử dụng các quả bóng có màu khác nhau trong thí nghiệm ta có thể dễ dàng quan sát và phân biệt được tốc độ tăng dần kích thước của các quả bóng và nêu ra kết luận.

b) Tốc độ thoát khí ở thí nghiệm sử dụng calcium carbonate dạng bột mịn (fine) (quả bóng màu xanh lá cây) nhanh nhất, ở ống nghiệm sử dụng calcium carbonate dạng bột (power) (quả bóng màu đỏ) chậm nhất.

c) Diện tích bề mặt các chất phản ứng càng lớn thì tốc độ phản ứng càng nhanh.

Bước 1: Nhấp chuột vào thẻ New, chọn Presentation →  rồi kéo ra màn hình làm việc, gõ tên thí nghiệm “Điều chế khí sulfur dioxide từ sulfur và oxygen”. Sau đó chọn  (khay để lấy hóa chất, dụng cụ)

Bước 2: Lấy hóa chất

- Chọn sulfur: Nhấp chuột vào thẻ Chemicals → Metals → Miscellaneous → Powders → Sulfur, rồi kéo vào vùng làm thí nghiệm. Nếu thí nghiệm nhiều hóa chất và dụng cụ nên cho vào khay.

- Chọn oxygen: Nhấp chuột vào thẻ Chemicals → Metals → Gases → Oxygen, thả sang màn hình hoặc vào khay.

Bước 3: Lấy dụng cụ

- Chọn bình tam giác: Nhấp chuột vào thẻ Glassware → Standard → Erlenmayer flask

- Chọn nút cao su có cắm ống thủy tinh: Nhấp chuột vào thẻ Equipment → Stoppers → Large → One tube

- Chọn bếp điện: Nhấp chuột vào thẻ Equipment → Apparatus → Electric heater

Sắp xếp các dụng cụ như sau:

Bước 4: Nhấp nút Play/Pause  trên thanh công cụ. Thêm sulfur vào bình tam giác, đậy nắp, nối với bình oxygen, chỉnh nhiệt độ trên bếp điện như hình bên dưới:

Bước 5: Nhấn nút Play/Pause trên thanh công cụ để thí nghiệm bắt đầu diễn ra, quan sát hiện tượng xảy ra. Muốn phản ứng xảy ra nhanh hay chậm, nhấp chuột vào nút Simulation Speed 

Sau khi các chất phản ứng với nhau, nhấn chuột vào các icon bên phải của dụng cụ để biết các thông tin:

Bước 6: Quan sát – Giải thích thí nghiệm

Hiện tượng:

Sulfur cháy trong oxygen với ngọn lửa màu xanh;

Kết thúc phản ứng thu được khí không có màu;

Phương trình hóa học:

S + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$  SO₂

Bước 1: Nhấp chuột vào thẻ New, chọn Presentation →  rồi kéo ra màn hình làm việc, gõ tên thí nghiệm “Copper(II) oxide tác dụng với dung dịch hydrochloric acid loãng”. Sau đó chọn  (khay để lấy hóa chất, dụng cụ)

Bước 2: Lấy hóa chất

- Chọn copper(II) oxide: Nhấp chuột vào thẻ Chemicals → Oxides → Copper oxide. Kéo thả vào khay

- Chọn hydrochloric acid: Chemicals → Acids → hydrochloric acid. Kéo thả vào khay,

- Nhấp vào các thông số về nồng độ và thể tích để điều chỉnh cho phù hợp với thí nghiệm. Chọn nồng độ 1 M và thể tích 10 cm³

Bước 3: Lấy dụng cụ

- Chọn bình tam giác: Nhấp chuột vào thẻ Glassware → Standard → Erlenmeyer flask

Bước 4: Nhấp nút Play/Pause  trên thanh công cụ. Cho copper oxide vào rồi thêm tiếp hydrochloric acid.

Bước 5: Nhấn nút Play/Pause trên thanh công cụ để thí nghiệm bắt đầu diễn ra, quan sát hiện tượng xảy ra. Muốn phản ứng xảy ra nhanh hay chậm, nhấp chuột vào nút Simulation Speed 

Sau khi các chất phản ứng với nhau, nhấn chuột vào các icon bên phải của dụng cụ để biết các thông tin:

Bước 6: Quan sát – Giải thích thí nghiệm

Hiện tượng:

- Bột CuO màu đen tan nhanh trong dung dịch

- Dung dịch không màu chuyển sang màu xanh lam

Giải thích:

- Đã có phản ứng hóa học xảy ra giữa CuO và HCl tạo dung dịch CuCl₂ có màu xanh lam.

CuO + 2HCl → CuCl₂ (dung dịch xanh lam) + H₂O

Bước 1: Nhấp chuột vào thể Open – local, chọn Acids, Bases and Salts → Acid rain, mô phỏng đã được thiết kế xuất hiện ở màn hình.

Trong thí nghiệm này em sẽ được hiểu rằng khi nhiên liệu hóa thạch bị đốt cháy thì sulfur (lưu huỳnh) sẽ chuyển thành khí sulfur dioxide (SO₂). Khí này có tính acid rất cao và có thể dẫn đến mưa acid.

Bước 2: Nhấp chuột vào Next page   để thực hiện theo hướng dẫn.

- Kéo Sulfur  rồi thêm vào bình

- Kéo (chỉ thị vạn năng) và thêm nó vào nước trong cốc.

- Bật bình khí oxygen bằng cách kéo thanh trượt lên trên

- Kéo tay cầm của thanh trượt trên bếp điện lên trên, cho đến khi sulfur bắt đầu đốt cháy.

- Quan sát điều gì xảy ra với tính acid của nước khi các khí từ bình đi qua nó.

- Kéo đá vôi  vào cốc, quan sát hiện tượng xảy ra.

Bước 3: Ghi lại kết quả thí nghiệm và nhận xét

- Kết quả thí nghiệm:

+ Sulfur cháy trong oxygen với ngọn lửa màu xanh sáng.

+ Có khí thoát ra được dẫn vào cốc nước.

+ Khí này làm dung dịch trong cốc chuyển thành màu đỏ nhạt

+ Cho đá vôi vào dung dịch trong cốc thấy đá vôi tan, dung dịch từ màu đỏ chuyển thành không màu. Có khí thoát ra từ cốc.

- Nhận xét:

+ Sulfur cháy trong oxygen mãnh liệt với ngọn lửa màu xanh sáng tạo khí sulfur dioxide. Phương trình hóa học:

S(s) + O₂(g)  SO₂(g)

+ Khí SO₂ tan trong nước tạo dung dịch làm chỉ thị chuyển thành màu đỏ nhạt. Do có SO₂ phản ứng với nước tạo H₂SO₃. H₂SO₃ có tính acid.

SO₂ + H₂O  H₂SO₃

+ Cho đá vôi vào cốc có khí thoát ra từ cốc do có phản ứng:

CaCO₃ + H₂SO₃ → CaSO₃↓ + H₂O + CO₂↑

Acid phản ứng hết tạo môi trường trung tính.

Bước 1: Nhấp chuột vào thể Open – local, chọn Reaction → Temperature and 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.

- Cả hai ống nghiệm đều chứa bột calcium carbonate và hydrochloric giống hệt nhau

- Em hãy dự đoán xem phản ứng ở ống nghiệm nào nhanh nhất?

- Kéo quả bóng bay màu xanh lá cây lên và gắn nó vào ống nghiệm em cho là sẽ phản ứng nhanh nhất. Căn chỉnh miếng đệm trên đầu ống với miếng đệm ở đáy của quả bóng bay. Tương tự gắn quả bóng màu đỏ vào ống nghiệm mà em cho rằng sẽ phản ứng chậm nhất.

- Nhấp chuột vào nút Play/Pause  để thực hiện thí nghiệm.

Bước 3: Ghi lại kết quả thí nghiệm và nhận xét

- Kết quả: Quả bóng ở ống nghiệm được đun nóng đến 85^oC to lên nhanh hơn và vỡ trước.

- Nhận xét: Phương trình hóa học của phản ứng:

CaCO₃(s) + 2HCl(aq) → CaCl₂(aq) + CO₂(g) + H₂O(l)

Quả bóng ở ống nghiệm được đun nóng đến 85^oC to lên nhanh hơn. Chứng tỏ nhiệt độ càng cao thì tốc độ phản ứng càng lớn.

Bước 1: Nhấp chuột vào thẻ New, chọn Presentation →  rồi kéo ra màn hình làm việc, gõ tên thí nghiệm “Phản ứng của dung dịch iron(II) chloride với dung dịch potassium hydroxide”. Sau đó chọn  (khay để lấy hóa chất, dụng cụ)

Bước 2: Lấy hóa chất

- Chọn Fe: Nhấp chuột vào thẻ Chemicals → Metal → Iron. Kéo thả vào khay.

Nhấp vào thông số khối lượng, điều chỉnh khối lượng Fe về 0,56 gam.

- Chọn hydrochloric acid: Chemicals → Acids → hydrochloric acid. Kéo thả vào khay. Nhấp vào các thông số về nồng độ và thể tích để điều chỉnh cho phù hợp với thí nghiệm. Chọn nồng độ 2 M và thể tích 10 cm³

- Chọn dung dịch potassium hydroxide: Chemicals → Alkalis → Potassium hydroxide. Thông số về nồng độ là 1M phù hợp với thí nghiệm nên không cần điều chỉnh.

Bước 1: Bấm vào hình tam giác sẽ xuất hiện dạng mô hình (Model) và dạng phân tử thật (Real Molecules). Chọn dạng phân tử thật (Real Molecules)

Bước 2: Sau đó hiện màn hình hiển thị mô hình phân tử.

Chọn phân tử cần quan sát ở mục Molecule

- Tích chuột vào Show Lone Pairs sẽ hiển thị các cặp electron riêng.

Tích chuột vào Show Bond Angles sẽ hiển thị góc liên kết.

Nhấn giữ chuột vào phân tử để xoay theo ý muốn.

Bước 3: Quan sát, rút ra nhận xét, kết luận.

Xung quanh nguyên tử trung tâm O có hai cặp electron chưa liên kết và hai cặp electron chung với nguyên tử H. Chiếm 4 khu vực điện tích âm đẩy nhau để góc hóa trị lớn nhất là 109,5^o.

Tuy nhiên, do cặp electron chưa liên kết chiếm khoảng không gian lớn hơn so với các cặp electron liên kết, tương tác đẩy giữa các cặp electron chưa liên kết lớn hơn tương tác đẩy giữa các cặp electron liên kết, nên góc liên kết  thực tế bằng 104,5^o, nhỏ hơn góc hóa trị theo lí thuyết (109,5^o).

Phân tử có dạng góc.