Giáo án dạy học tích hợp liên môn Hóa học, Vật lí, Sinh học trong dạy học bài Cacbon Hóa học lớp 11. Giáo án dạy học tích hợp liên môn Hóa học, Vật lí, Sinh học trong dạy học bài Cacbon Hóa học lớp 11.
Trang 1GIÁO ÁN TÍCH HỢP KIẾN THỨC CÁC MÔN ĐỊA LÍ – VẬT LÍ – SINH HỌC
VÀO GIẢNG DẠY BÀI “CACBON”
MÔN HÓA HỌC LỚP 11
I MỤC TIÊU
1 Kiến thức
- Nêu được vị trí của cacbon trong Bảng tuần hoàn
- Các dạng thù hình của cacbon; Tính chất vật lí (cấu trúc tinh thể, độ cứng,
độ dẫn điện) và ứng dụng của nó
- Trình bày được cacbon có tính oxi hóa, tính khử
- Chỉ ra được: Các phản ứng của C với O2, với oxit kim loại đều tạo thành khí CO2 và toả nhiệt
- Chỉ ra được nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường trong quá trình sử dụng C làm nhiên liệu, chất đốt
2 Kỹ năng
- Liên hệ kiến thức vật lí để giải thích tính chất vật lí của các dạng thù hình cacbon
- Liên hệ kiến thức địa lí để biết các mỏ than lớn của nước ta
- Liên hệ kiến thức môn sinh học để thấy xác định được nguồn, nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường và biện pháp xử lí chất thải sau thí nghiệm
3 Phát triển năng lực
- Năng lực ngôn ngữ hóa học
- Năng lực phát hiện vấn đề: thông qua các thí nghiệm
- Liên hệ kiến thức các môn học khác nhau trong việc giải quyết vấn đề
4 Tình cảm, thái độ
- Có tinh thần hợp tác với HS khác để xây dựng kiến thức mới về Cacbon
- Có hứng thú học tập với Hoá học
- Có ý thức bảo vệ môi trường không khí, đất, trong đun nấu thức ăn, nung vôi,…
II CHUẨN BỊ
1 Giáo viên:
- Phương pháp: - phương pháp trực quan
- phương pháp đàm thoại
- phương pháp nêu và giải quyết vấn đề
- Đồ dùng: giáo án, mô hình
Trang 22 Học sinh
Xem trước bài mới
III TIẾN TRÌNH BÀI GIẢNG
1 Ổn định tổ chức
Ổn định lớp, kiểm tra sĩ số
2 Kiểm tra bài cũ
Không
3 Giảng bài mới
Vào bài: trình chiếu các hình ảnh:
Than tổ ong, bút chì, kim cương, mỏ
than đá để HS dự đoán nguyên tố
được nhắc tới
=> Vào tìm hiểu bài ‘‘Cacbon’’
HOẠT ĐỘNG 1: Nghiên cứu vị trí và cấu hình electron nguyên tử.
- GV cung cấp thông tin: điện tích hạt
nhân và khối lượng mol của cacbon
- GV: Viết cấu hình electron nguyên tử
và xác định vị trí của C trong bảng tuần
hoàn?
- GV: Từ cấu hình electron của C, hãy
cho biết C chủ yếu tạo loại liên kết nào
và tối đa bao nhiêu liên kết?
- GV: C có những trạng thái oxi hoá
nào?
I VỊ TRÍ VÀ CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ
- Cacbon: C (Z = 6; M = 12)
- Vị trí: Ô thứ 6, nhóm IVA, chu kì 2
- Cấu hình e:
2 2 2
1 2 2s s p
→ Có 4 e lớp ngoài cùng, tạo 4 liên kết cộng hoá trị
- Các số oxi hoá: -4, 0, +2 và +4
HOẠT ĐỘNG 2: Tìm hiểu tính chất vật lý.
- GV cho biết các dạng thù hình của
cacbon
- Chia lớp thành 3 nhóm lớn:
+ Nhóm 1: Tìm hiểu cấu trúc và tính
chất vật lí của kim cương
+ Nhóm 2: Tìm hiểu cấu trúc và tính
chất vật lí của than chì
+ Nhóm 3: Tìm hiểu cấu trúc và tính
II TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Một số dạng thù hình của cacbon:
- Kim cương
- Than chì
- Fuleren(giảm tải không tìm hiểu)
- Cacbon vô định hình
Trang 3chất vật lí của cacbon vô định hình.
- HS thảo luận và hoàn thành bảng
- GV nhận xét và bổ sung
- GV: hướng dẫn HS dựa vào đặc điểm
cấu trúc tính thể của các dạng thù hình
giải thích tại sao các dạng thù hình của
cacbon có những tính chất vật lí trái
ngược nhau
Kim cương Than chì Cacbon vô định
hình
Cấu tạo
Tinh thể có cấu trúc
tứ diện đều, liên kết cộng hóa trị bền vững
Tinh thể có cấu trúc lớp, các lớp liên kết với nhau bằng lực tương tác yếu
Cấu tạo xốp
Tính chất vật lí Là tinh thể trong suốt không màu,
không dẫn điện, dẫn nhiệt kém, rất cứng (cứng nhất)
Màu xám đen, mềm, có ánh kim, dẫn điện và nhiệt tốt nhưng kém kim loại
Có khả năng hấp phụ
- GV: Vì sao khi cơm bị khê người ta
thường cho vào nồi cơm một mẩu than
củi ?
HOẠT ĐỘNG 3: Tìm hiểu tính chất hóa học của Cacbon
- GV: Dựa vào thang oxi hoá của
cacbon, các em hãy dự đoán tính chất
hoá học của cacbon?
- GV: Cacbon thể hiện tính khử khi
nào?
- GV: Vì sao than đá chất thành đống
III TÍNH CHẤT HÓA HỌC
Cacbon vừa thể hiện tính khử vừa thể hiện tính oxi hoá
1 Tính khử
a) Tác dụng với oxi: Cacbon cháy
Trang 4lớn có thể tự bốc cháy?
Tích hợp kiến thức địa lí và sinh học
về hiệu ứng nhà kính: Yêu cầu HS
nêu hiểu biết về hiệu ứng nhà kính,
nguyên nhân, biện pháp bảo vệ môi
trường?
- GV cung cấp thông tin: Trong điều
kiện thiếu oxi, cacbon khử CO2 thành
cacbon mono oxit, ngoài ra C còn tác
dụng được với các hợp chất thể hiện
tính oxi hóa Yêu cầu HS viết PTPƯ
Tích hợp bảo vệ môi trường: CO là
chất khí độc → Nên sử dụng bếp than
như thế nào để giảm thiểu sự gây ô
nhiễm không khí?
+ Đốt than ở nơi thoáng khí(dư oxi)
Liên hệ: Ở thành phố vào mùa đông
hay xảy ra hiện tượng người dân sưởi
ấm bằng việc đốt than trong nhà đóng
kín cửa Vì vậy dễ dẫn đến hiện tượng
bị ngạt và ngộ độc khí gây ra tử vong
- GV: Đã học về HNO3, hãy viết phản
ứng của C với HNO3 đặc?
- GV cung cấp thông tin về phản ứng C
với KClO3
- GV: Yêu cầu HS viết phương trình
của C với ZnO và CuO
- GV cho biết: C khử oxit kim loại ra
kim loại và giải phóng khí CO hay CO2
→ Ở nhiệt độ cao, cacbon khử được
nhiều oxit và hợp chất khác nhau
trong không khí, toả nhiều nhiệt
o t
C O+ →C O+ −
b) Tác dụng với hợp chất: Ở nhiệt độ
cao, cacbon khử được nhiều oxit, nhiều chất oxi hoá khác nhau
2 t o 2
C C O++ → C O+
o
t
C+ H N O+ →C O+ + N O+ + H O
3C+ 2K Cl O+ →t o 2K Cl− + 3C O+
t
C ZnO+ + → +Zn C O+
t
C Cu O+ + →Cu C O++
- GV: Cacbon thể hiện tính oxi hoá khi
nào?
- GV: yêu cầu HS hoàn thành PTPƯ
C + H2 →
2 Tính oxi hoá Ở nhiệt độ cao
a) Tác dụng với hiđro
,
2 xt t o
C+ H →C H−
Trang 5Hỏi thêm: Tại sao ra sản phẩm CH4
oxi hóa bao nhiêu?
→ Đây là trường hợp đặc biệt của
cacbon
b) Tác dụng với kim loại
3 4
4Al+ 3C→t o Al C+ −
(Nhôm cacbua)
2
2 t o
Ca+ C→Ca C+ −
(Canxi cacbua)
HOẠT ĐỘNG 4: Ứng dụng
- GV: Yêu cầu HS nêu ứng dụng của
kim cương, than chì, than muội, than
hoạt tính
- GV đặt ra các câu hỏi để học sinh vận
dụng các kiến thức cũ để trả lời
- GV liên hệ thực tiễn cho biết kim
cương được sử dụng làm mũi khoan,
dao cắt tủy tinh Vậy dựa vào tính chất
gì mà kim cương được sử dụng vậy?
- Kim cương cứng nhất, vậy để cắt kim
cương dùng gì?
- GV: Dựa vào tính chất nào mà người
ta dùng kim cương làm đồ trang sức?
- GV: Giải thích vì sao than chì có thể
dùng làm chất bôi trơn?
Liên hệ: Vào mùa đông áo rét hay bị
kẹt khóa, lấy bút chì tô thành các vệt
vào khóa sẽ làm khóa áo trơn hơn
- GV: Dựa vào tính chất nào mà người
ta dùng than hoạt tính trong mặt lạ
phòng độc?
IV ỨNG DỤNG
- Kim cương: Mũi khoan, Bột mài, Dao cắt thủy tinh, Đồ trang sức
- Than chì: Bút chì, Điện cực trong pin, chất bôi trơn, nồi để nấu chảy các hợp kim chịu nhiệt
- Trong công nghiệp luyện kim
- Than muội: Mực in, xi đánh giầy
- Than hoạt tính: mặt lạ phòng độc, nệm bằng than hoạt tính
HOẠT ĐỘNG 5: Tìm hiểu trạng thái tự nhiên của cacbon.
- GV: Trong tự nhiên, cacbon tồn tại ở
dạng đơn chất hay hợp chất?
- Tích hợp kiến thức địa lí: cho biết
V TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN
- Cacbon tự do: kim cương, than chì
- Khoáng vật: canxit (đá vôi, đá phấn,
đá hoa: CaCO3), magiezit (MgCO3),
Trang 6các mỏ than lớn nước ta nằm ở đâu?
+ Quảng Ninh, Thanh Hóa, Nghệ An
- Tích hợp kiến thức sinh học: hợp
chất của Cacbon là thành phần cơ sở
của tế bào động và thực vật
đolomit (CaCO3.MgCO3),
- Hợp chất của cacbon là thành phần cơ
sở của các tế bào động vật và thực vật
HOẠT ĐỘNG 6: Tìm hiểu phương pháp điều chế
- GV cung cấp cho HS
cách điều chế Cacbon
VI ĐIỀU CHẾ
2000 0 C, 50-1000 nghìn atm Xt(Fe, Cr, Ni)
Kim cương nhân tạo Than chì
2500-3000 0 C
Than chì nhân tạo Than cốc
Lò điện, không có KK
1000 0 C Than cốc Than mỡ
Đốt, thiếu O2
Lò cốc, không có KK
Than gỗ Gỗ
t 0 C, xt
Than muội CH4