NGHIÊN cứu KIẾN THỨC về NGUỒN điện và đề XUẤT CHẾ tạo NGUỒN điện sử DỤNG PIN điện hóa THÂN THIỆN với môi TRƯỜNG

I. Vấn đề thực tiễnVấn đề ô nhiễm môi trường luôn là vấn đề nan giải đối với nhiều quốc gia và cả thế giới. Hiện nay, nhiều người cho rằng những viên pin sử dụng trong các thiết bị điện tử chỉ là một vật dụng nhỏ bé vô hại. Tuy nhiên, sau khi sử dụng, các viên pin này sẽ trở thành phế thải, nếu không được thu gom, xử lý đúng cách chúng sẽ gây ô nhiễm môi trường và nguy hại đáng kể đến sức khỏe cộng đồng. Ngay cả loại pin tốt nhất, đắt nhất cũng có thời gian sử dụng nhất định và nên xử lý đúng cách sau khi đã sử dụng. Hiện nay vẫn chưa có giải pháp cụ thể xử lý hoàn toàn pin cũ và giảm tác hại pin cũ tới môi trường.Vì thế chúng ta cần có biện pháp chế tạo ra nguồn điện sử dụng pin điện hóa thân thiện với môi trường bằng cách dụng các kiến thức khoa học như vật lý, hóa học, …II. Mục tiêu dạy học1. Phẩm chất:Nhân ái: Tôn trọng sự khác biệt trong ý tưởng về cách lắp ghép chế tạo pin điện hóa của các bạn trong lớp.Trung thực: Nghiêm túc nhìn nhận khuyết điểm của bản thân, của nhóm trong thiết kế, chế tạo sản phẩm pin điện hóa từ hoa quả.Trách nhiệm: Tiết kiệm trong chi tiêu, mua sắm dụng cụ, nguyên vật liệu, sử dụng vật liệu thân thiện với môi trường.2. Năng lựcNăng lực nhận thức và vận dụng kiến thức khoa họcNêu được khái niệm dòng điện không đổi.Nêu được định nghĩa suất điện động của nguồn điện.Nêu được cấu tạo chung của các nguồn điện hóa học (pin, acquy).Viết được công thức tính công của nguồn điện: A=Eq=EIt.Viết được công thức tính công suất của nguồn điện: Png = EI.Phát biểu được định luật Ohm đối với toàn mạch.Viết được công thức tính suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn mắc nối tiếp, mắc song song, mắc hỗn hợp đối xứng.Nêu được khái niệm phản ứng oxi hóa – khử và sự ăn mòn kim loại.Mô tả được một số phản ứng oxi hóa – khử quan trọng gắn liền với cuộc sống.Năng lực giải quyết vấn đề thực tiễnNăng lực thành phầnBiểu hiệnPhát hiện vấn đề thực tiễn Nhận ra được đối tượng cần tìm hiểu là pin điện hóa và ảnh hưởng của rác thải pin điện hóa đến môi trường tự nhiên.Phân tích tình huống và dự đoán nguyên nhân Phân tích được cấu tạo và nguyên lí hoạt động của pin điện hóa. Dự đoán được nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường của rác thải pin điện hóa.Đề xuất, lựa chọn và thực hiện giải pháp phù hợp Đề xuất phương án và thực hành chế tạo được pin điện hóa từ các vật liệu thân thiện với môi trường như các loại củ, quả.Đánh giá kết quả Đánh giá được tính khả thi của các phương án đề xuất chế tạo pin điện hóa. Đánh giá ưu điểm, nhược điểm, ứng dụng của mô hình pin điện hóa đã chế tạo được.Lưu kết quả và chia sẻ cộng đồng Chia sẻ kết quả thực hiện chế tạo pin điện hóa (thuyết trình trước lớp) và phản biện kết quả của nhóm khác.

Chủ đề NGHIÊN CỨU KIẾN THỨC VỀ NGUỒN ĐIỆN VÀ ĐỀ XUẤT CHẾ TẠO NGUỒN ĐIỆN SỬ DỤNG PIN ĐIỆN HĨA THÂN THIỆN VỚI MƠI TRƯỜNG I Vấn đề thực tiễn Vấn đề ô nhiễm môi trường vấn đề nan giải nhiều quốc gia giới Hiện nay, nhiều người cho viên pin sử dụng thiết bị điện tử vật dụng nhỏ bé vô hại Tuy nhiên, sau sử dụng, viên pin trở thành phế thải, không thu gom, xử lý cách chúng gây ô nhiễm môi trường nguy hại đáng kể đến sức khỏe cộng đồng Ngay loại pin tốt nhất, đắt có thời gian sử dụng định nên xử lý cách sau sử dụng Hiện chưa có giải pháp cụ thể xử lý hồn tồn pin cũ giảm tác hại pin cũ tới môi trường Vì cần có biện pháp chế tạo nguồn điện sử dụng pin điện hóa thân thiện với môi trường cách dụng kiến thức khoa học vật lý, hóa học, … II Mục tiêu dạy học Phẩm chất:  Nhân ái: Tôn trọng khác biệt ý tưởng cách lắp ghép chế tạo pin điện hóa bạn lớp  Trung thực: Nghiêm túc nhìn nhận khuyết điểm thân, nhóm thiết kế, chế tạo sản phẩm pin điện hóa từ hoa  Trách nhiệm: Tiết kiệm chi tiêu, mua sắm dụng cụ, nguyên vật liệu, sử dụng vật liệu thân thiện với môi trường Năng lực  Năng lực nhận thức vận dụng kiến thức khoa học  Nêu khái niệm dịng điện khơng đổi  Nêu định nghĩa suất điện động nguồn điện  Nêu cấu tạo chung nguồn điện hóa học (pin, acquy)  Viết cơng thức tính cơng nguồn điện: A=Eq=EIt  Viết cơng thức tính cơng suất nguồn điện: Png = EI  Phát biểu định luật Ohm tồn mạch  Viết cơng thức tính suất điện động điện trở nguồn mắc nối tiếp, mắc song song, mắc hỗn hợp đối xứng  Nêu khái niệm phản ứng oxi hóa – khử ăn mịn kim loại  Mơ tả số phản ứng oxi hóa – khử quan trọng gắn liền với sống  Năng lực giải vấn đề thực tiễn Năng lực thành phần Phát vấn đề thực tiễn Biểu - Nhận đối tượng cần tìm hiểu pin điện hóa ảnh hưởng rác thải pin điện hóa đến mơi trường tự nhiên Phân tích tình dự đốn ngun - Phân tích cấu tạo nguyên lí nhân hoạt động pin điện hóa - Dự đốn ngun nhân gây nhiễm mơi trường rác thải pin điện hóa Đề xuất, lựa chọn thực giải pháp - Đề xuất phương án thực hành chế phù hợp tạo pin điện hóa từ vật liệu thân thiện với môi trường loại củ, Đánh giá kết quả - Đánh giá tính khả thi phương án đề xuất chế tạo pin điện hóa - Đánh giá ưu điểm, nhược điểm, ứng dụng mô hình pin điện hóa chế Lưu kết chia sẻ cộng đồng tạo - Chia sẻ kết thực chế tạo pin điện hóa (thuyết trình trước lớp) phản biện kết nhóm khác III Nội dung dạy học - Dòng điện:  Là dịng điện tích dịch chuyển có hướng  Dịng điện kim loại dịng chuyển động có hướng electron tự  Dòng điện tạo trì nhờ nguồn điện  Cường độ dịng điện đặc trưng cho lượng điện tích dịch chuyển theo thời gian qua tiết diện dây dẫn Nếu chiều cường độ dịng điện khơng đổi theo thời gian ta có dịng điện khơng đổi - Nguồn điện:  Điều kiện để có dịng điện phải có hiệu điện đặt vào hai đầu vật dẫn điện - Suất điện động nguồn điện:  Đặc trưng khả thực công nguồn điện  Công công suất mạch điện tỉ lệ với điện áp điện lượng chuyển qua mạch với công thức A = qU = UIt, P = UI  Công công suất nguồn điện là: Ang = It Png = I Ang: công nguồn điện (J) : suất điện động nguồn điện (V) I: cường độ dịng điện chạy tồn mạch sau khoảng thời gian t giây (A) Png: công suất nguồn điện (W)  Định luật Ohm toàn mạch: Phát biểu: Cường độ dòng điện chạy mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động nguồn điện tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần mạch  Các cách ghép nguồn điện để tạo điện áp thích hợp  Ghép nguồn điện thành nguồn nối tiếp  Ghép nguồn điện thành nguồn song song  Ghép nguồn điện thành nguồn hỗn hợp đối xứng (Bộ nguồn hỗn hợp đối xứng nguồn gồm n dãy ghép song song với nhau, dãy gồm m nguồn điện giống ghép nối tiếp) - Pin điện hóa  Cấu tạo chung pin điện hóa gồm hai cực có chất hóa học khác ngâm chất điện phân (dung dịch axit, bazo muối) Kiến thức hóa học:  HS dựa vào kiến thức Sự điện li (Bài 1) - Hóa học 11, Phản ứng oxi hóa khử (Bài 17) - Hóa học 10 Sự ăn mịn kim loại (Bài 20) - Hóa học 12 tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động pin điện hóa  Pin điện hóa thiết bị chuyển đổi lượng hóa học thành lượng điện lượng điện thành lượng hóa học  Cấu tạo pin điện hóa: gồm điện cực anot catot có chất khác đặt dung dịch điện giải định  Pin điện hóa hoạt động dựa ăn mịn điện hóa điện cực Khi sạc pin, nguồn điện đẩy lùi ion từ cathode sang anode lưu trữ Quá trình sử dụng theo chiều ngược lại, ion từ anode quay trở lại cathode để tạo lượng  Nguyên nhân gây ô nhiễm mơi trường rác thải pin điện hóa:  Khi chơn lấp pin kim loại nặng như: chì, kẽm, niken thủy ngân có pin thấm vào đất, nguồn nước ngầm gây ô nhiễm nguồn nước Hoặc đốt thành phần nguy hại pin bốc lên thành khói độc hay chất độc pin đọng lại tro gây nhiễm khơng khí, người hít vào gây bệnh hơ hấp  Hơn nữa, thủy ngân cục pin làm nhiễm 500l nước 1m khối đất vòng 50 năm Khi người hấp thụ qua đường ăn uống hít thở, độc tố phát tác từ pin gây hại não, thận, hệ thống sinh sản tim mạch Cấu tạo, ưu điểm, nhược điểm pin chanh Trong chanh chứa chất muối, axit hữu cơ, đặc biệt acid citric Chúng cung cấp mơi trường có hai dây dẫn nối vào, phản ứng hóa học xảy ra, tạo dòng điện làm cho đồ dùng điện hoạt động Hiểu cách đơn giản, pin khoai tây hay pin chanh, có cấu tạo giống hệt pin điện hóa  Cấu tạo pin chanh  Hai dây dẫn làm hai kim loại khác - hai điện cực  Một đầu cắm vào chanh - mơi trường điện phân, đầu cịn lại gắn vào thiết bị điện  Ưu điểm:  Một viên pin chanh “xịn” dùng để thắp sáng vài Nếu liên kết nhiều viên lại, thời gian sử dụng lâu hơn, có tới vài ngày  Pin chanh cịn gọi pin “xanh”, tính thân thiện với mơi trường  Pin chanh rẻ pin thường từ 5-50 lần, hiệu lần so với đèn  Nhược điểm:  Do dịng điện khơng lớn nên pin kiểu phù hợp với loại bóng đèn nhỏ, cơng suất thấp đèn LED, đèn ngủ, đồng hồ điện tử  Sự tạo thành dòng điện viên pin chanh  Do tác dụng hóa học ion Zn2+ từ kẽm vào dung dịch axit sunfuric loãng>> Thanh kẽm thừa electron nên tích điện âm (cực âm)  Mặt khác ion H+ tới bám vào cực đồng thu lấy electron có đồng, đồng electron tích điện dương (cực dương) Ngồi ra, khơng chanh mà loại hoa khác khoai tây, táo, cam chứa nhiều axit nguồn điện tự nhiên sẵn có, thường chanh chứa nhiều acid citric hết  ... pháp - Đề xuất phương án thực hành chế phù hợp tạo pin điện hóa từ vật liệu thân thiện với môi trường loại củ, Đánh giá kết quả - Đánh giá tính khả thi phương án đề xuất chế tạo pin điện hóa -... - Hóa học 12 tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động pin điện hóa  Pin điện hóa thiết bị chuyển đổi lượng hóa học thành lượng điện lượng điện thành lượng hóa học  Cấu tạo pin điện hóa: gồm điện. .. thuận với suất điện động nguồn điện tỉ lệ nghịch với điện trở tồn phần mạch  Các cách ghép nguồn điện để tạo điện áp thích hợp  Ghép nguồn điện thành nguồn nối tiếp  Ghép nguồn điện thành nguồn