Thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo module nhằm tăng cường năng lực tự học chương hóa học vật liệu và phản ứng đốt cháy nhiên liệu học phần khoa học tự nhiên 2 (KLTN k41)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC NGUYỄN THU HÀ THIẾT KẾ TÀI LIỆU Tự HỌC CÓ HƯỚNG DẪN THEO MODULE NHẰM TĂNG CƯỜNG NĂNG Lực Tự HỌC CHƯƠNG “HÓA HỌC VẬT LIỆU” VÃ “PHẢN ỨNG ĐÔT CHÁY NHIÊN LIỆU”, HỌC PHẦN KHOA HỌC Tự NHIÊN KHĨA LUẬN TƠT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun ngành: Hóa học Vô HÀ NỘI 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HOC NGUYỄN THU HÀ THIẾT KẾ TÀI LIỆU Tự HỌC CÓ HƯỚNG DẪN THEO MODULE NHẰM TĂNG CƯỜNG NĂNG Lực Tự HỌC CHƯƠNG “HÓA HỌC VẬT LIỆU” VÃ “PHẢN ỨNG ĐÔT CHÁY NHIÊN LIỆU”, HỌC PHẦN KHOA HỌC Tự NHIÊN KHĨA LUẬN TƠT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun ngành: Hóa học Vơ Người hướng dẫn khoa học TS ĐĂNG THỊ THU HUYỀN HÀ NỘI 2019 Khóa luận tơt nghiệp LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy giáo khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, thầy cô tổ Hóa vơ - Đại cương tạo điều kiện thuận lợi suốt thời gian em theo học tạo khoa thời gian em làm khóa luận tốt nghiệp Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Đăng Thị Thu Huyền người trực tiếp giảng dạy, hướng dẫn, tận tâm bảo định hướng giúp đỡ em q trình làm khóa luận tốt nghiệp Em xin cảm ơn gia đình, anh em, bạn bè, người bên, chia sẻ, động viên giúp đỡ em suốt q trình em làm khóa luận tốt nghiệp Mặc dù có nhiều cố gắng khóa luận em khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy bạn để khóa luận hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 14 tháng 05 năm 2019 Sinh viên Nguyễn Thu Hà MỤC LỤC 1.1 Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TÀI LIỆU Tự HỌC CÓ HƯỚNG DẪN THEO MODULE CHƯƠNG “HĨA HỌC VẬT LIỆU” VÀ “PHẢN ỨNG ĐỐT Khóa luận tơt nghiệp DANH MỤC CÁC HÌNH Khóa luận tơt nghiệp MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Thế kỷ XXI với phát triển không ngừng khoa học công nghệ, đổi đẩy mạnh hệ thống viễn thơng tồn giới Việt Nam nước trình phát triển, bước lên cơng nghiệp hóa - đại hóa Cùng với ảnh hưởng kinh tế tri thức, xu hội nhập, toàn cầu hóa, tác động mạnh mẽ đến giáo dục tất phương diện Để đáp ứng nhu cầu thời đại, Đảng Nhà nước ta đưa nghị số 29/TW hội nghị TW (khóa XI) đổi bản, tồn diện giáo dục đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, đại hóa đất nước điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội hội nhập quốc tế [14] Tự học đóng vai trồ quan trọng đường học vấn người, ln phương pháp học tập hiệu quả, tốn phù hợp cho đối tượng Tự học chìa khóa vàng giáo dục, yếu tố định phát triển phẩm chất nhân cách định chất lượng học tập sinh viên, chất lượng đào tạo ngành giáo dục Tự học đường tốt để phát triển hoàn thiện thân khai thác tối đa tài người, đồng thời đường nhanh chóng để đưa nghiệp giáo dục nước ta tiến kịp nước khu vực giới Mạng internet phát triển nhanh chóng, nguồn cung cấp thông tin khổng lồ cho việc nghiên cứu tài liệu sinh viên Tuy nhiên, có bất cập lượng kiến thức lớn, sinh viên khơng thể hiểu hết khó khăn việc tìm hiểu Trong trình tự hình thành nâng cao lực tự học cho sinh viên, giảng viên cần hướng dẫn sinh viên xác định động học tập cách đắn Giảng viên tích cực đổi phương pháp dạy học để giúp nâng cao lực tự học cho sinh viên Module dạy học hướng thiết kế tài liệu tổ chức dạy học học phương pháp tự học có hướng dẫn, nhờ module mà người học bước đạt kiến thức, kỹ thái độ module Phương pháp giúp người học học tập lớp nhà có hiệu học tập lúc đâu Xuất phát từ lý em lựa chọn đề tài: Thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo module nhằm tăng cường lực tự học chương “Hóa học vật liệu ” “Phản ứng đốt cháy nhiên liệu ”, học phần Khoa học tự nhiên Khóa luận tơt nghiệp Mục đích nghiên cứu Góp phần tăng cường lực tự học cho sinh viên học học phần Khoa học Tự nhiên (đặc biệt chương 7: Hóa học vật liệu chương 8: Phản ứng đốt cháy nhiên liệu) thông qua việc thiết kế module Đối tượng nghiên cứu Mối quan hệ phương pháp tự học có hướng dẫn theo module với chất lượng học hai chương Hóa học vật liệu Phản ứng đốt cháy nhiên liệu học phần Khoa học tự nhiên nghiên cứu cách sử dụng tài liệu để tăng cường lực tự học cho sinh viên Phạm vi nghiên cứu Nội dung hai chương Hóa học vật liệu Phản ứng đốt cháy nhiên liệu học phần Khoa học tự nhiên trường Đại học sư phạm Hà Nội Nhiệm vụ nghiên cứu - Thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo module hai chương Hóa học vật liệu Phản ứng đốt cháy nhiên liệu - Xây dựng module tiểu module kiến thức hai chương Hóa học vật liệu Phản ứng đốt cháy nhiên liệu học phần Khoa học tự nhiên Phương pháp nghiền cứu - Phương pháp nghiên cứu tài liệu: đọc nghiên cứu tài liệu lí luận dạy học có sử dụng module, cách thức phương pháp xây dựng module tiểu module để hướng dẫn tự học - Phương pháp chuyên gia: xin ý kiến đóng góp thầy (cơ) am hiểu lĩnh vực nghiên cứu để hồn thành đề tài nghiên cứu Giả thuyết khoa học Neu thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn tốt sử dụng tài liệu cách hiệu góp phần nâng cao lực tự học, tự đọc sinh viên, nâng cao chất lượng dạy học môn Khoa học tự nhiên trường Đại học Sư phạm Hà Nội Đóng góp đề tài Soạn thảo tài liệu tự học có hướng dẫn chương Hóa học vật liệu Phản ứng đốt cháy nhiên liệu học phần Khoa học tự nhiên Đe xuất số cách rèn luyện khả tự học cho sinh viên thông qua hệ thống câu hỏi tập hóa học Khóa luận tơt nghiệp CHƯƠNG 1: Cơ SỞ LÝ LUẬN VÀ THựC TIỄN 1.1 Đổi phương pháp dạy học Một định hướng việc đổi giáo dục chuyển từ giáo dục mang tính hàn lâm, xa rời thực tiễn sang giáo dục trọng việc hình thành lực hành động, phát huy tính chủ động, sáng tạo người học Định hướng quan trọng đổi phương pháp dạy học phát huy tính tích cực, tự lực sáng tạo, phát triển lực hành động, lực cộng tác làm việc người học Đó xu hướng tất yếu cải cách phương pháp dạy học nhà trường Nghị Hội nghị Trung ương khóa XI đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo nêu rõ: “Tiếp tục đổi mạnh mẽ phương pháp dạy học theo hướng đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo vận dụng kiến thức, kỹ người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt chiều, ghi nhớ máy móc Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo sở để người học tự cập nhật đổi tri thức, kỹ năng, phát triển lực Chuyển từ học chủ yếu lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, ý hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin truyền thông dạy học” [15] Để thực tốt mục tiêu đổi bản, toàn diện GD&ĐT theo Nghị số 29 - NQ/TW, cần có nhận thức chất đổi phương pháp dạy học theo định hướng phát triển lực người học số biện pháp đổi phương pháp dạy học theo hướng Đổi phương pháp dạy học thực chất thay phương pháp dạy học cũ loạt phương pháp dạy học mặt chất, đổi phương pháp dạy học đổi cách tiến hành phương pháp, đổi phương tiện hình thức triển khai phương pháp sở khai thác triệt để ưu điểm phương pháp cũ vận dụng linh hoạt số phương pháp nhằm phát huy tối đa tính tích cực, chủ động sáng tạo người học Do phương pháp học tập đại học khác so với phương pháp học phổ thơng, đại học khơng có kiểm tra hàng ngày giáo viên nên việc học tập sinh viên phần lớn tự học Đó hoạt động diễn liên tục, phạm vi lớn nhằm lĩnh hội nhiều tri thức Có thể nói: Bản chất cơng việc tự học sinh viên đại học trình nhận thức cách tự giác, tích cực, tự lực khơng có tham gia hướng dẫn trực tiếp giáo viên nhằm đạt mục đích, nhiệm vụ dạy học Nói khác đi, việc tự học ngồi lớp học đóng vai trị trọng yếu đại học Khóa luận tơt nghiệp Năng lực tự học khả năng, phẩm chất vốn có cá nhân Tuy nhiên ln ln biến đổi tùy thuộc vào hoạt động cá nhân mơi trường văn hóa - xã hội Năng lực tự học khả bẩm sinh người phải đào tạo, rèn luyện hoạt động thực tiễn bộc lộ ưu điểm giúp cho cá nhân phát triển, không khả tiềm ẩn Năng lực tự học sinh viên tảng đóng vai trị định đến thành cơng em đường phía trước tảng để em tự học suốt đời Tự học giúp cho sinh viên chủ động học tập suốt đời, học tập để khẳng định lực phẩm chất để cống hiến Tự học giúp sinh viên thích ứng với biến cố phát triển kinh tế - xã hội Bằng đường tự học cá nhân không cảm thấy bị lạc hậu so với thời cuộc, thích ứng bắt nhịp nhanh với tình lạ mà sống đại mang đến, kể thách thức to lớn từ môi trường nghề nghiệp Nếu rèn luyện cho sinh viên có phương pháp, kĩ tự học, biết linh hoạt vận dụng điều học vào thực tiễn tạo cho họ lịng ham học, nhờ kết học tập ngày nâng cao Đối với sinh viên sư phạm, việc định hình phương pháp tự học mang ý nghĩa quan trọng kết học tập chưa phải đích cuối cùng, kiến thức kĩ đạt trình tự học hành trang cho sinh viên suốt đời giảng dạy Trên sở đó, nhận thấy tài liệu tự học có hướng dẫn theo module nhằm phát triển lực tự học sinh viên trường đại học học tập, công cụ hữu hiệu việc phát lực tự học sinh viên, qua góp phần nâng cao hiệu đào tạo nhà trường 1.2 Cơ sở lí thuyết trình tự học 1.2.1 Khái niệm tự học Theo từ điển giáo dục học - Nhà xuất Từ điển Bách khoa 2001: “Tự học trình tự hoạt động lĩnh hội tri thức khoa học rèn luyện kĩ thực hành” Nhà tâm lý học N.ARubakin coi: Tự tìm lấy kiến thức - có nghĩa tự học Tự học q trình lĩnh hội tri thức, kinh nghiệm xã hội, lịch sử thực tiễn hoạt động cá nhân cách thiết lập mối quan hệ cải tiến kinh nghiệm ban đầu, đối chiếu với mơ hình phản ánh hồn cảnh thực tại, biến tri thức loài người thành vốn tri thức, kinh nghiệm, kỹ năng, kỹ xảo chủ thể 10 LAM 'XJ» Hình 7.14: Sơ đồ lị nung vơi cơng nghiệp - Lị đầy: loại lồ thủ cơng, dung tích lị đến 150 m 3, kích thước nguyên liệu xếp vào lồ từ 150 - 300 mm, Lò làm việc gián đoạn mẻ theo chu kỳ 12 - 20 ngày, thời gian nung 5-9 ngày Nhiên liệu loại than, củi Lị đầy xây dựng đơn giản, vốn ít, dùng loại nhiên liệu khác lượng tiêu tốn lớn khoảng 30 - 50% theo sản phẩm, chừng 16,800 kj/kg CaO, chất lượng kém, làm việc nặng nhọc - Lò đứng: làm việc nửa liên tục liên tục, thủ cơng khí hóa Có thể dùng nhiên liệu rắn, khí bán khí Kích thước lị: đường kính - m, cao - 20 m, nguyên liệu vào lò cỡ 60 - 80 mm lị thơng gió cưỡng tự nhiên Tiêu tốn tùy dạng nhiên liệu từ 4180 - 6400 kj/kg CaO c ứng dụng vôi - Làm vật liệu xây dựng - Vôi sử dụng công nghiệp hóa chất: sản xuất gạch siliconate, điều chế CaCO3 tinh khiết làm phụ gia cho cơng nghiệp xà phịng, thuốc đánh răng, cao su - Vơi cịn dùng công nghiệp tinh chế đường, tẩy vải sợi, khử chua đất nông nghiệp, chống ẩm cho kho tàng - Sản xuất đồ gốm, xi măng, sơn Hình 7.15: Một số ứng dụng vôi Vật liệu polymer Một thành tựu quan trọng kỷ XX phát triển ứng dụng vật liệu polymer tổng hợp, loại vật liệu có nhiều tính q mà khơng loại vật liệu có Chúng mềm dẻo, đàn hồi số nhựa nhiệt dẻo cao su, song cứng sắt, thép làm việc tới hàng ngàn độ loại composite carbon - carbon chế tạo từ polymer Chúng vật liệu cách điện song vật liệu dẫn điện, Bên cạnh vật liệu polymer thường có tỷ trọng nhỏ, dễ gia cơng tạo màu theo ý muốn Chính khả ứng dụng chúng đa dạng, từ làm sản phẩm thông dụng đồ dùng sinh hoạt tới lĩnh vực kỹ thuật cao kỹ thuật điện, điện tử đặc biệt kỹ thuật hàng không vũ trụ 2.1 Khái niệm Hợp chất cao phân tử (đại phân tử) chất có phân tử tạo thành nhiều nguyên tử có khối lượng phân tử đủ lớn từ vài trăm đến hàng triệu, số đại phân tử sinh học tới hàng tỷ Các hợp chất cao phân tử tạo thành từ monomer polyvinylcloride tạo thành từ phân tử vinylcloride (CH2=CHC1) hay polystyrene tạo thành từ phân tử styrene (CH2=CHC6H5), phân tử người ta gọi monomer hợp chất cao phân tử người ta gọi polymer Polymer chất cao phân tử mà đại phân tử tạo nguyên tử hay nhóm nguyên tử (đơn vị cấu trúc) giống liên kết vớinhau lặp lặp lại với số lượng đủ lớn để thể thuộc tính định thuộc tính không thay đổi lấy thêm vào vài đơn vị cấu trúc 2.2 ứng dụng vật liệu polymer Do tính đặc biệt vật liệu polymer nên chúng ứng dụng khắp lĩnh vực kinh tế kỹ thuật Từ việc sản xuất bao bì, vật liệu xây dựng đến chi tiết quan trọng công nghiệp điện, hàng không, vũ trụ, Bảng 7.1: ủng dụng vật liệu polymer số lĩnh vực Lĩnh vực ứng dụng Xây dựng Bao bì Đồ gia dụng Đồ gỗ Cơng nghiệp điện, điện tử Đóng tàu xe Sơn, keo, Tỷ lệ 25,0% 21,0% 2,5% 5,0% 15,0% 7,0% 10,0% 4,0% 10,5% Nông nghiệp Các lĩnh vực khác 2.3 Một số vật liệu polymer 2.3.1 Chất dẻo Chất dẻo vật liệu polymer có tính dẻo Tính dẻo vật liệu tính bị biến dạng chịu tác dụng nhiệt, áp lực bên mà giữ đươc biến dạng thơi tác dụng a Polyethylene (PE) PE chất dẻo mềm, nóng chảy 110°C, có tính trơ tương đối alkanes mạnh khơng nhánh, đươc dùng nhiều làm màng mỏng, vật liệu cách điện, bình chứa Phương trình điều chế: nCH2=CH2 Ethylen TH ch2—ch24^ Polyethyle ne Hình 7.16: Một số sản phẩm làm từPE b Polỵ(vinỵl chloride) (PVC) PVC chất rắn vơ định hình, cách điện tốt, bền với acid, dùng làm ống dẫn nước, vật liệu cách điện, vải che mưa, Phương trình điều chế: TH nCH2=CH— C1 ——* C1 Poly(vinyl chloride) Hình 7.17: Một số sản phẩm làm từPVC Vinyl chloride c Poly(methyl methacrylate) Poly(methyl methacrylate) chất rắn suốt, có khả cho ánh sáng truyền qua tốt (gần 90%) nên dùng làm thủy tinh hữu plexiglas Plexiglas cứng bền với nhiệt Nó bền với nước, acid, base, alcohol, esters, ketones, va chạm mạnh không bị vỡ thành mảnh sắc, ứng dụng làm kính máy bay, tơ, kính máy móc nghiên cứu, kính xây dựng, giả, xương giả, kính bảo hiểm, Phương trình điều chế: nCH2=C—COOCH3 » CH3 CH2-C COOCH3 CH3 Methyl methecrylate Poly(methyl methacrylate Hình 7.18: Kính tơ, máy bay làm từpolmethyl methacrylate) d Nhựa novolac Nhựa novolac chất rắn, dễ nóng chảy, dễ tan số dung môi hữu cơ, dùng sản xuất bột ép, sơn Phương trình điều chế: o - hydroxybenzyl e Polỵ(tetrafluoroethỵlene) (Teflon) alcohol Teflon loại polymer nhiệt dẻo có tính bền cao với dung mơi hóa chất, độ bền kéo cao, hệ số ma sát có, độ bền nhiệt cao, khơng nóng chảy, phân hủy chậm Teflon bền với môi trường vàng platinum, khơng dẫn điện Do đặc tính đó, teílon dùng để tráng phủ lên chảo, nồi, để chống dính Hình 7.19: Chảo chống dính làm từteflon Teílon điều chế từ cloroíồm qua giai đoạn sau: +HF/SbFs _ 700°C CHC13 - 5» CHF2C1 peoxide / > CF2=CF2 — \ » -^-CF2—CF24^Teílon 2.3.2 Tơ Tơ loại vật liệu polymer hình sợi dài mảnh với độ bền định Trong tơ, phân tử polymer có mạch khơng phân nhánh, xếp song song với Polymer tương đối rắn; tương đối bền với nhiệt dung môi thông thường; mềm, dai, không độc có khả nhuộm màu Phân loại tơ: Tơ thiên nhiên (sẵn có tự nhiên) bơng, len, tơ tằm Tơ hóa học (chế tạo phương pháp hóa học) Tơ hóa học lại chia thành hai nhóm: + Tơ tổng hợp (chế tạo từ polymer tổng hợp) tơ polyamide (nylon, capron), tơ vinylic (vinilon, nitron, ) + Tơ bán tổng hợp hay tơ nhân tạo (xuất phát từ polymer thiên nhiên chế biến thêm phương pháp hóa học) tơ viscose, tơ cenllulose acetate, Một số loại tơ thường gặp: a Tơ nylon -6,6 Tơ nylon - 6,6 có tính dai, bền, mềm mại, óng mượt, thâm nước, giặt mau khô bền với nhiệt, với acid base Tơ nilon - 6,6 dùng làm vải may mặc, vải lót săm lốp xe, dệt bít tất, bện làm dây cáp, dây dù, đan lưới Phương trình điều chế: t°c n II2N I CII2^-NH2 + n 1IOOC I CH^COOH » Hexamethylendiamine Adipic acid - - -► -^-NH-|-CH2-|yNHCO-|-CH2-ỴCO-^- + 2nH2O Nylon 6-6 b Nylon - (tơ capron) Tơ nylon - nhiều loại tơ polyamide khác dùng để dệt vải may mặc, dệt bít tất, vải lót săm lốp xe, bện làm dây cáp, dây dù, đan lưới, Tơ capron điều chế cách trùng ngưng caprolactam nhiệt độ 240 - 270°C với - 10% nước: - caprolactam Nylon - Hoặc điều chế từ phương trình sau: _ t° TT _ [ nH2N-|-CH2-kcOOH » + nH2O -CH2- - aminohexanoic acid Nylon - c Nylon - (Tơ enang) P lương trình điều chế: l - cu — coo L4 Z J6 nH2N7 - aminoheptanoic acid CH2 —co 4— 16 /n Nylon - + nH2O Tơ enang bền, dai nên dùng vải may mặc tốt, hay làm võng nằm, lưới bắt cá, khâu, sợi dây thừng, d Tơ nitron (tơ orlon) Tơ nitron dai, bền giữ nhiệt tốt, nên thường dùng làm vải may quần áo ấm bện thành sợi len đan áo rét Phương trình điều chế tơ nitron: nCII2CH xt, CN Acrylonitrile e Tơ ỉapsan Polyacrylonitr ile Tơ lapsan có ưu điểm bền, sợi tạo thành đẹp mắt, có độ dẻo dai định Bởi mà tơ lapsan loại nhiên liệu để dệt vải, dệt lưới, may quần áo, túi xách, mũ nón, Tơ lapsan: Là loại polyester tổng hợp từ terephtalic acid ethylene glycol: nHO-CH2-CH2—OH + nHOOC—COOH Ethylene glycol t° Terephtalic acid / \ —- - -► -4-O-CH2-CH2-O-CO—V^-CO-V- + nH2O Tơ lapsan 2.3.3 Cao su Cao su thiên nhiên làm mủ cao su Cây cao su có nguồn gốc Nam Mĩ trồng pử nhiều tỉnh nước ta Ở Việt Nam, cao su trồng nhiều Tây Nguyên (Kon Tum, Gia Lai, Dak Lak, Dak Nông, Lâm Đồng), Đông Nam Bộ (Tây Ninh, Bình Phước, Đồng Nai, Bình Dương), ngồi trồng tỉnh Quảng Nam, Quảng Trị, Bình Thuận, Cao su loại vật liệu polymer có tính đàn hồi Tính đàn hồi tính bị biến dạng chịu lực tác dụng bên trở lại dạng ban đầu tác dụng lực Cao su có hai loại: Cao su thiên nhiên Cao su tổng hợp a Cao su thiên nhiên Cao su thiên nhiên lấy từ mủ cao su, có nguồn gốc từ Nam Mĩ, trồng nhiều nơi giới nhiều tỉnh nước ta Cấu tạo Khi đun nóng cao su thiên nhiên tới 250 - 300°C thu isopren (CgHg) -^-CH2—C=CH—CH2A ' CH3 ' Với n - 1500 _ 15000 N Tính chất Cao su thiên nhiên có tính đàn hồi, khơng dẫn nhiệt điện, khơng thấm khí nước, khơng tan nước, ethanol, acetone, tan xăng, benzene Do có liên kết đơi phân tử, cao su thiên nhiên tham gia phản ứng cộng H2, HC1, Cl2) đặc biệt tác dụng với lưu huỳnh cho cao su lưu hóa có tính đàn hồi, chịu nhiệt, lâu mịn, khó tan dung mơi cao su thường ứng dụng Cao su thiên nhiên có nhiều ứng dụng: Sản xuất săm, lốp xe; Trong ngành xây dựng: cao su giảm chấn, cao su ốp cột, cao su lót sàn, thảm cao su, ống cao su chịu nhiệt, Trong y tế: găng tay cao su, nút cao su Ngành thủy lợi, thủy điện: loại băng chặn nước, thiết bị chống thấm, a) Lốp xe làm từ cao su thiên nhiên b) Đệm làm từ cao su thiên nhiên Hình 7.20: Một số sản phẩm làm từ cao su thiên nhiên b Cao su tổng hợp Cao su tổng hợp loại vật liệu polymer tương tự cao su thiên nhiên, thường điều chế từ alkadienes phản ứng trùng hợp Có nhiều loại cao su tổng hợp, có số loại thông dụng sau đây: Cao su buna Cao su buna sản xuất từ polybutadien thu phản ứng trùng hợp buta-l,3-diene có mặt Na: Na, t°, p / nCH2=CH-CH=CH2 - » Buta-1,3-diene \ —í— CH2—CH=CH—CH2+nCao su buna Cao su buna có tính đàn hồi độ bền cao su thiên nhiên Cao su buna - s Khi đồng trùng hợp buta-l,3-diene với stirene C 6H5CH=CH2 có xúc tác Na thu polymer sản xuất cao su buna - S: nCH3-CH=CH-CH3 + nCH2=CH ’ Na C6H5 \ Buta-l,3-diene Stiren Cao su buna - s có tính đàn hồi cao C1I,CI1 CH CH,C11H 1n C6H5Z Caosubuna-S Cao su buna - N Khi trùng hợp buta-l,3-diene với acrylonitrile CH2=CH-CN có xúc tác Na thu cao su buna - N: nCH3-CH=CH-CH3 + nCH2=CH J > -4—CH2-CH=CH-CH2-CH—hr 2 Na 1 /n CN ' CN ' Buta-l,3-diene Acrylonitrile Caosubuna-N Cao su buna - N có tính chống dầu cao Vật liệu composite 3.1 Khái niệm Từ xa xưa ông cha ta biết gia cố vật liệu xây dựng nhà cửa cách trộn bùn với rơm, rạ để trát vách nhà, khô tạo lớp vật liệu cứng, mát mùa hè ấm vào mùa đơng Đây sở đầu vật liệu composite Vật liệu composite, cồn gọi vật liệu tổng hợp, vật liệu composite hay composite vật liệu tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác tạo nên vật liệu có tính chất vượt trội hẳn so với vật liệu ban đầu Ngày nay, vật liệu composite người ngày phát triển ứng dụng rộng rãi khoa học đời sống, thay vật liệu thơng thường có ý nghĩa quan trọng việc nâng cao chất lượng sống có tính ưu việt, bền bỉ, chống ăn mịn mà khơng có loại vật liệu thay 3.2 Thành phần a Thành phần cốt Vật liệu cốt hay gọi vật liệu gia cường có vai trị đảm bảo cho composite có đặc tính học cần thiết, có hai kiểu vật liệu cốt dạng cốt sợi dạng cốt hạt Vật liệu cốt sợi (bơng, đay, polyamide, amiang, ), bột silicate, bột nhẹ (CaCO3), bột tan (3MgO.4SiO2.2H2O), b Vật liệu Vật liệu có vai trị đảm bảo cho thành phần cốt composite liên kết với nhằm tạo tính nguyên khối thống cho composite Có dạng vật liệu điển hữu cơ, kim loại, khống, gốm Các chất carbon, kim loại, nhựa nhiệt dẻo hay nhựa nhiệt rắn 3.3 Công nghệ chế tạo Các công nghệ chế tạo composite: công nghệ lăn tay, công nghệ súng phun, công nghệ pultrusion, công nghệ đúc nén, công nghệ sợi Công nghệ lăn tay: Được thực cách tẩm ướt sợi thủy tinh với nhựa lỏng (có thể pha chưa pha với chất đóng rắn) Cơng nghệ súng phun: Được sử dụng thay cho kỹ thuật lăn tay Thường sử dụng cho khuôn lớn khơng chuẩn bị sợi gia cường q nặng dùng tay Công nghệ pultrusion: Là quy trình liên tục, tự động Sản phẩm dạng profile (thanh chữ u, chữ I) có tính chất vật lý, hóa học tốt, thay vật liệu truyền thống sắt thép, nhôm, gỗ nhiều ứng dụng Công nghệ đúc nén: Dùng máy áp lực có gia nhiệt, khuôn gồm hai nửa đực Dưới áp lực cén với gia nhiệt khuôn, phản ứng đóng rắn diễn làm cho sản phẩm đóng rắn hồn tồn Cơng nghệ sợi: Sản xuất thùng chịu áp lực hình trụ, hình cầu Làm sản phẩm dạng ống, ống dẫn oxyen, gas khí khác, làm vỏ động phản lực, cánh máy bay trực thăng, phận tàu vũ trụ 3.4 Ưu nhược điểm vật liệu composite Ưu điểm: - Khối lượng riêng nhỏ, độ bền học cao, độ cứng vững uốn kéo tốt - Khả chịu đựng thời tiết, chống tia uv cao, cách điện cách nhiệt tốt - Khả kháng hóa chất kháng ăn mịn cao, khơng gây tốn bảo quản, không cần phải sơn phủ chống ăn mịn - Gia cơng chế tạo đơn giản, dễ tạo hình, tạo màu, thay đổi sửa chữa, chi phí đầu tư trang thiết bị sản xuất chi phí bảo dưỡng thấp - Tuổi thọ sử dụng cao Nhược điểm: - Khó tái chế, tái sử dụng hư hỏng phế phẩm trình sản xuất - Giá thành nguyên liệu tương đối cao, phương pháp gia công tốn thời gian - Phức tạp phân tích cơ, lý, hóa tính mẫu vật - Chất lượng bị phụ thuộc nhiều vào trình độ công nhân 3.5 Một số sản phẩm từ vật liệu composite - Giao thông vận tải: Thay loại sắt, gỗ, ván, như: càng, thùng loại xe ô tô, số chi tiết xe máy, làm ghe tàu, thuyền, - Quốc phòng: + Phương tiện chiến đấu: tàu, cano, máy bay, phi thuyền, + Thiết bị, dụng cụ, phương tiện phục vụ cho việc sản xuất nghiên cứu quân đội như: bồn chứa nước hóa chất, khay trồng rau, bia tập bắn, - Cơng nghiệp hóa chất: Bồn chứa dung dịch, bồn chứa dung dịch acid, kiềm, - Dân dụng: + Sản phẩm sơn mài: bình, tơ, chén, đũa, + Sản phẩm trang trí nội thất: khung hình, nẹp hình, vách ngăn Bàn ghế, tủ giả đá, khay, thùng, bồn, + Đồ chơi trẻ em a) Vỏ máy bay làm vật liệu composite c) Bồn chứa hóa chất làm từ vật liệu conposite b) Sàn gỗ làm từ vật liệu composite d) Niềng làm từ vật liệu composite Hình 7.21: Một số sản phẩm từ vật liệu composite E Câu hỏi tự kiểm tra đánh giá Poly vinyl chcloride (PVC) có lịch sử phát triển 100 năm qua Năm 1835 lần Henri Regnault tổng hợp đuợc vinyl chcloride, nguyên liệu để tạo nên PVC Nhụa PVC đuợc dùng để tạo màng nhu túi nilon, áo mua, làm ống dẫn nuớc, đuợc ứng dụng rộng rãi sản xuất dây cáp điện Monomer đuợc dùng để điều chế PVC có cơng thức là: A CH3CH=CH2 B CH2=CHCI C CH2=CH2 D CH2=CCI2 Làm để biết hịn đá có phải đá vơi hay khơng? Để khử độ chua đất, nguời nông dân dùng vơi tỏa để bón ruộng Cách làm vơi tỏa nhu sau: để cục vôi sống vào chỗ râm mát vài ngày, vôi sống dần bở tơi thành bột mịn Hãy cho biết vơi tỏa gồm có nhũng chất gì? Giải thích viết phuơng trình phản ứng tạo chất đó? Giải thích đồ nhụa dùng lâu ngày bị nhạt màu trở nên giịn? Có nguời dùng săm tơ để vận chuyển ruợu uống, dùng can nhụa đuợc làm từ nhụa PVC nhụa phenol aldehyde để ngâm ruợu thuốc Hãy cho biết tác việc làm đó? Dùng bao bì chất dẻo để đụng thục phẩm có lợi bất lợi nhu nào? Cách khắc phục bất lợi đó? Làm để phân biệt đuợc lụa đuợc làm từ tơ nhân tạo với tơ tụ nhiên? Tại không nên giặt quần áo nilon, len, tơ tằm xà phịng có độ pH q cao? Tại khơng giặt nuớc nóng là, ủi nóng đồ vật trên? Nung đá vôi (hiệu suất 80%), luợng vôi sống thu đuợc bao nhiêu? Biết phản ứng xảy q trình nung vơi nhu sau: CaCO3 CO2-180kJ Một số câu hỏi sinh viên tự nghiên cứu Phong Nha - Kẻ Bàng địa điểm du lịch tiếng với hang động thạch nhũ phong phú, đa dạng Những hang động thạch nhũ đuợc hình thành nhu nào? Vật liệu thông minh vật liệu mà thay đổi tính chất phù hợp với thay đổi môi truờng xung quanh Đặc điểm vật liệu thơng minh biến đổi dạng luợng sang dạng luợng khác Tuy nhiên ứng dụng vật liệu thơng minh gia đình cịn hạn chế Tìm hiểu ứng dụng vật liệu thơng minh gia đình 2.3 Thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo module chương “Phản ứng đốt cháy nhiên liệu” MODULE 8: PHẢN ỨNG ĐỐT CHÁY NHIÊN LIỆU A Mục tiêu kiến thức - Sinh viên nêu tên loại nhiên liệu rắn, lỏng, khí tự nhiên - Sinh viên trình bày nhiên liệu tương lai - Sinh viên nêu giải pháp sử dụng lượng hiệu - Sinh viên viết thành phần loại nhiên liệu tự nhiên - Sinh viên trình bày vai trò nhiên liệu - Sinh viên vận dụng làm tập phần đốt cháy nhiên liệu - Sinh viên viết phương trình phản ứng đốt cháy nhiên liệu - Sinh viên giải thích số vấn đề sau: + Khi đun nấu không để lửa to + Tại phải sử dụng nhiên liệu cách hiệu + Các chất khí dễ cháy hồn tồn chất rắn, lỏng + Khơng đốt than phịng kín + Tạo nhiều khe nhỏ bếp gas Kỹ - Viết phương trình hóa học số phản ứng cháy - Giải tập phần đốt cháy nhiên liệu: Tính nhiệt lượng tỏa trình đốt cháy nhiên liệu, tính khối lượng nhiên liệu, - Giải thích số tượng hóa học tự nhiên Thái độ - Tích cực, chủ động, tự giác học tập - Say mê, u thích mơn hóa học - Giáo dục tư tưởng, đạo đức tác phong rèn luyện tính tự học, sáng tạo, xác, khoa học Định hướng phát triển lực - Sử dụng ngơn ngữ hóa học - Năng lực tự học, tự đọc tài liệu - Năng lực tư duy, tổng hợp - Năng lực hợp tác, làm việc nhóm B Tài liệu tham khảo Nguyễn Duy Thiện (2013), Cơng trình lượng khí sinh vật Biogas, Nhà xuất xây dựng, trang - 10 Sách giáo khoa hóa học 9, Nhà xuất Giáo dục, trang 130 - 132 Sách giáo viên hóa học 9, Nhà xuất Giáo dục, trang 126 - 128 c Hướng dẫn sinh viên tự đọc Sinh viên tự đọc tài liệu tham khảo nhà tìm thơng tin mạng internet trả lời câu hỏi sau: Tìm hiểu nhiên liệu để nấu ăn, làm nóng vận chuyển? Nhiên liệu gì? Điện có phải loại nhiên liệu khơng? Kẻ tên loại nhiên liệu rắn, lỏng, khí tự nhiên thành phần Tại phải sử dụng nhiên liệu có hiệu quả? Sử dụng nhiên liệu có hiệu quả? Nêu cách tiết kiệm lượng nhà bạn? D Nội dung lí thuyết cần nghiên cứu Các loại nhiên liệu 1.1 Khái quát Nhiên liệu (chất đốt) chất cháy được, cháy phát sáng toả nhiệt Ví dụ: than, củi, dầu mỏ, khí gas, Căn trạng thái nhiên liệu chia nhiên liệu thành nhóm: nhiên liệu rắn, nhiên liệu lỏng nhiên liệu khí 1.1.1 Nhiên liệu rắn Gồm: than mỏ, gỗ, rơm, rạ, mùn cưa, v.v a Than mỏ - Được tạo thành thực vật bị vùi lấp đất phân hủy dần hàng triệu năm Thời gian phân hủy dài, than già hàm lượng carbon cao - Thành phần nguyên tố: Carbon, hydrogen, photphorous; nguyên tố kim loại: Al, Si, Fe, Na, sulíua, oxygen, nitrogen, ... viên tự kiểm tra 24 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TÀI LIỆU Tự HỌC CÓ HƯỚNG DẪN THEO MODULE CHƯƠNG “HÓA HỌC VẬT LIỆU” VÀ “PHẢN ỨNG ĐỐT CHÁY NHIÊN LIỆU” 2. 1 Cấu trúc học phần khoa học tự nhiên Học phần Khoa học. .. 7: Hóa học vật liệu module 8: Phản ứng đốt cháy nhiên liệu 2. 2 Thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo module chng ? ?Hóa học vật liệu? ?? Xây dựng module ? ?Hóa học vật liệu? ?? chia thành tiểu module. .. ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HOC NGUYỄN THU HÀ THIẾT KẾ TÀI LIỆU Tự HỌC CÓ HƯỚNG DẪN THEO MODULE NHẰM TĂNG CƯỜNG NĂNG Lực Tự HỌC CHƯƠNG “HÓA HỌC VẬT LIỆU” VÃ “PHẢN ỨNG ĐÔT CHÁY NHIÊN LIỆU”, HỌC