Chủ đề 1 sản xuất etanol sinh học

Vì vậy, chủ đề “Sản xuất ethanol sinh học” không chỉ giúp HS kết nối được kiến thức đã học với thực tiễn mà còn giúp HS phát triển năng lực NCKH, tạo hứng thú, say mê, động lực đối với môn Hóa học và định hướng nghề nghiệp.

CHỦ ĐỀ 1: “SẢN XUẤT ETHANOL SINH HỌC” Bảng Hệ thống vấn đề cấu trúc thành đề tài dạy học Hóa học theo chủ đề lượng lượng tái tạo theo định hướng phát triển lực cho HS THPT Tên chủ đề Bài số (Lớp˗ chương trình) Bài 45 (10˗ NC) Bài 25 (11˗ NC) Sản xuất ethanol sinh học Bài 53 (11˗ NC) Bài 54 (11˗ NC) Bài (12˗ NC) Bài 29 (12˗ NC) Nội dung Quy trình thực HS Hợp chất có oxi lưu huỳnh + Axit sunfuric: Cấu tạo, tính chất vật lý, tính chất hóa học, ứng dụng sản xuất axit sunfuric Hóa học hữu hợp chất hữu + Khái niệm hợp chất hữu + Đặc điểm chung hợp chất hữu + Phương pháp tách biệt tinh chế chất hữu Ancol: Cấu tạo, danh pháp, tính chất vật lý Ancol: Tính chất hóa học, điều chế ứng dụng Xenlulozơ + Tính chất vật lý, trạng thái tự nhiên cấu trúc phân tử + Tính chất hóa học: phản ứng polisaccarit Một số hợp chất quan trọng kim loại kiềm GV: cho HS bốc thăm nguyên liệu sản xuất theo chủ đề + Nhóm 1: nghiên cứu khả chuyển đổi bèo tây địa bàn thành phố Huế thành ethanol sinh học + Nhóm 2: nghiên cứu khả chuyển đổi bã mía địa bàn thành phố Huế thành ethanol sinh học Các nhóm phải tìm hiểu thực trạng sử dụng, thành phần thơng số chất gây nhiễm môi trường, gây hại cho sức khỏe người Đồng thời tìm hiểu quy trình sản xuất sản phẩm từ nguyên liệu cho nhóm ứng dụng sản phẩm Đề xuất phương án sản xuất an tồn sản phẩm đó, chọn q trình xử lý phù hợp với nguyên liệu bốc thăm Hiểu vai trò ethanol sinh học tác động mơi + Natri hiđroxit, NaOH: trường tính chất, ứng dụng u cầu nhóm phải có điều chế video quay lại tồn q trình tạo sản phẩm video điều tra thực trạng sử dụng sản phẩm A Lí lựa chọn chủ đề: Việt Nam nước nơng nghiệp lượng phế phẩm nông nghiệp rơm rạ, mùn cưa, bã mía… lớn Bên cạnh đó, ta thấy khu vực kênh rạch, ao hồ, đầm lầy, sông suối Việt Nam xuất nhiều bèo tây nước ta có khí hậu nhiệt đới gió mùa, phù hợp cho bèo tây thích nghi phát triển nhanh sinh khối Thế nhưng, hầu hết người dân sử dụng chúng làm chất đốt thức ăn cho gia súc Nhưng lượng nhỏ, lượng lớn cịn lại thải ngồi mơi trường Nếu khơng xử lí tốt chúng ngun nhân lớn gây ô nhiêm môi trường nông thơn Do đó, ta sử dụng phế thải nơng nghiệp để tạo sản phẩm tái sinh phục vụ lợi ích cho người với nguy giới cạn kiệt nguồn nhiên liệu Vì vậy, chủ đề “Sản xuất ethanol sinh học” không giúp HS kết nối kiến thức học với thực tiễn mà giúp HS phát triển lực NCKH, tạo hứng thư, say mê, động lực mơn Hóa học định hướng nghề nghiệp B Đối tượng học HS: lớp 10 trường THPT Thuận Hóa C Thời điểm triển khai đề tài: D Nội dung kiến thức sử dụng đề tài: tổng hợp bảng E Thông tin trợ giúp giáo viên [19] I Sinh khối nhiên liệu sinh học Khái niệm Sinh khối (SK) dạng vật liệu sinh học từ sống, hay gần sinh vật sống, đa số trồng hay vật liệu có nguồn gốc từ thực vật Được xem nguồn lượng tái tạo, lượng sinh khối dùng trực tiếp, gián tiếp lần hay chuyển thành dạng lượng khác nhiên liệu sinh học Sinh khối chuyển thành lượng theo ba cách: chuyển đổi nhiệt, chuyển đổi hóa học, chuyển đổi sinh hóa Nhiên liệu sinh học (NLSH) (Tiếng Anh: Biofuels, tiếng Pháp: biocarburant) loại nhiên liệu hình thành từ hợp chất có nguồn gốc động thực vật (sinh học) nhiên liệu chế xuất từ chất béo động thực vật (mỡ động vật, dầu dừa, ), ngũ cốc (lúa mỳ, ngô, đậu tương ), chất thải nông nghiệp (rơm rạ, phân, ), sản phẩm thải công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải ), Các dạng nhiên liệu sinh học Nhiên liệu sinh học bao gồm dạng chính: ˗ Dạng rắn (SK rắn dễ cháy): củi, gỗ than bùn ˗ Dạng lỏng: chế phẩm dạng lỏng nhờ chế biến vật liệu có nguồn gốc sinh học như: + Cồn sinh học: etanol sinh học từ đường mía, ngơ,… + Dầu mỡ loại nguồn gốc sinh học: diesel sinh học˗ chuyển hóa este từ mỡ dầu động vật hay thực vật, dầu nhựa thu trình nhiệt phân gỗ, … ˗ Dạng khí: metan thu từ trình phân hủy tự nhiên loại phân, chất thải nông nghiệp rác thải˗ biogas; hiđro thu nhờ cracking hiđrocacbon phân li nước dịng điện hay thơng qua q trình quang hóa tác dụng số vi sinh vật;… Lợi ích nhiên liệu sinh học ˗ Sử dụng NLSH gảm thiểu nhiễm khí nhà kính ˗ Sử dụng NLSH góp phần nâng cao hiệu kinh tế nông nghiệp ˗ Phát triển kĩ thuật kinh tế lượng II Ethanol sinh học Tính chất vật lí, hóa học ethanol 1.1 Tính chất vật lí Ethanol hay rượu etylic chất lỏng, không màu, suốt, mùi thơm dễ chịu đặc trưng, vị cay, nhẹ nước (khối lượng riêng 0,7936 g/ml 15 oC), sơi nhiệt độ 78,39oC, hóa rắn -114,15oC, tan nước vô hạn, tan ete clorofom, hút ẩm, dễ cháy, cháy khơng có khói lửa có màu xanh da trời Độ nhớt etanol 1,200 cP 20oC 1.2 Tính chất hóa học Ethanol rượu no, đơn chức, có cơng thức C 2H5OH Etanol mang đầy đủ tính chất rượu đơn chức phản ứng với kim loại kiềm, phản ứng este hóa, phản ứng tách nước, phản ứng oxi hóa thành anđehit, axit hay CO tùy theo điều kiện phản ứng Ngoài etanol cịn có số phản ứng riêng sau: ˗ Phản ứng tạo buta˗ 1,3˗ đien: Cho rượu qua chất xúc tác hỗn hợp Cu + Al2O3 380˗ 400oC, lúc xay phản ứng tách loại nước ˗ Phản ứng lên men giấm: Oxi hóa rượu etylic 10 độ khí O có mặt men giấm nhiệt độ khoảng 25oC Phương pháp sản xuất etanol sinh học Ethanol sản xuất theo phương pháp hóa học từ: etan hay etilen phương pháp hiđrat hóa etilen Nhưng thực tế etanol sản xuất đường sinh học Khi sản sảm phẩm gọi cồn sinh học hay Bio˗ Ethanol Ngày nay, phương pháp thông dụng thường dùng chuyển hóa nguyên liệu sinh khối thành etanol thông qua lên men rượu chưng cất Sinh khối bị men vi khuẩn nấm men phân hủy Phương pháp lên men áp dụng nhiều nguồn nguyên liệu sinh khối khác 2.1 Nguyên liệu sinh khối Nguyên liệu sản xuất ethanol thích hợp đường (từ củ cải đường, mía), rỉ đường lúa miếng ngọt, tinh bột (khoai tây, loại hạt lúa, lúa mì, ngơ, đại mạch…) Ngày nay, hoạt động nghiên cứu phát triển châu Âu lĩnh vực etanol sinh học chủ yếu tập trung vào sử dụng nguồn nguyên liệu từ cellulozo (từ gỗ) Các trồng quay vòng ngắn (liễu, bạch dương, bạch đàn), chất thải nông nghiệp (rơm, bã mía), phế thải cơng nghiệp gỗ, gỗ thải,… thích hợp để làm nguyên liệu sản xuất etanol Cứ khoảng 2˗ vật liệu gỗ khơ cỏ khơ cho etanol Các nhà khoa học chuyển sang nghiên cứu sản xuất etanol từ SK cellulose (gỗ, thân thảo) loại sẵn có rẻ tiền sơ với loại tinh bột ngũ cốc trồng khác, đặc biệt với nguồn chất thải giá trị kinh tế việc vơ có ý nghĩa Tuy nhiên, q trình chuyển hóa vật liệu khó khăn Hàm lượng cellulose, hemicellulose, lignin, đường tro nguyên liệu SK biểu bảng bảng Bảng Thành phần cellulose, hemicellulose, lignin SK Thành phần Phần trăm trọng lượng khô Cellulose 40˗ 60 Hemicellulose 20˗ 40 Lignin 10˗ 25 Bảng Thành phần đường tro nguyên liệu SK Lignin Tro (%) (%) 18˗ 28 15˗ 28 0,3˗ 1,0 41˗ 57 8˗ 12 24˗ 27 0,1˗ 0,4 30˗ 42 12˗ 39 11˗ 29 2˗ 18 Nguyên liệu Đường cacbon (%) Đường cacbon (%) Gỗ cứng 39˗ 50 Gỗ mềm Phụ phẩm nơng nghiệp 2.2 Q trình chuyển hóa ethanol ˗ Q trình chuyển hóa từ ngun liệu chứa đường Ethanol sản xuất từ nhiều loại nguyên liệu SK khác nhau, có vài loại trồng chứa nhiều loại đường đơn giản, dễ tách nên thuận lợi cho q trình xử lí lên men Thơng thường để tách đường hồn tồn, q trình tách (chiết nghiền nhỏ) cần thực lặp lặp lại nhiều lần ˗ Q trình chuyển hóa từ ngun liệu chứa tinh bột Các loại tinh bột, ngũ cốc nguyên liệu gồm phân tử cacbohiđrat phức tạp nên phải phân hủy chúng thành đường đơn nhờ trình thủy phân Hạt xay, nghiền ướt dạng bột nhão Trong q trình có lượng đường giải phóng Do đó, để chuyển hóa tối đa tinh bột thành đường, tạo điều kiện lên men rượu, bột nhão nấu cho thủy phân enzyme (ví dụ amilaza) Trong trường hợp thủy phần axit phải rót axit vào bột nhão trước đem nấu Quá trình lên men tiếp xúc mạnh có mặt số chủng men rượu Để thuận lợi cho trình lên men, pH dịch thủy phân cần điều chỉnh mức 4,8˗ 5,0 Ethanol sinh q trình lên men hịa tan nước Q trình lên men rượu sinh khí CO2 Sau chuỗi bước chưng cất tinh cất để loại nước, nồng độ etanol tăng cao tối đa (có thể đạt mức độ tuyệt đối˗ etanol khan) ˗ Q trình chuyển hóa ethanol từ ngun liệu chứa cellulose Q trình chuyển hóa SK hỗn hợp cellulose thành etanol khác với trình lên men tinh bột chỗ xử lí nguyên liệu thành đường đơn sẵn sang cho trình lên men Thủy phân cellulose khó tinh bột nhiều hỗn hợp cellulose tập hợp phân tử đường liên kết với thành mạch dài (polyme cacbohiđrat) gồm 40˗ 60% cellulose 20˗ 40% hemicellulose, có cấu trúc tinh thể, bền Hemicellose chứa hỗn hợp polymer có nguồn gốc từ xylo, mano, galaeto arabino bền cellulose Tóm lại, hỗn hợp cellulose khó hịa tan nước Phức polymer có gỗ lignin (10˗ 25%) khơng thể lên men khó phân hủy sinh học, tận dụng vào việc khác Hình 10 Quy trình chung sản xuất ethanol sinh học từ nguyên liệu SK 2.3 Các phương trình hóa học cần có trình sản xuất etanol F Giáo án triển khai chủ đề: I Mục tiêu Sau học xong chủ đề, học sinh Về kiến thức ˗ Các tính chất lý, hóa học axit sunfuric, ancol, xenlulozơ natri hiđroxit ˗ Gọi tên cách điều chế chất ˗ Trình bày thành phần bèo tây, bã mía để từ sản xuất ethanol sinh học ˗ Trình bày ưu điểm nhược sản phẩm ˗ Mơ tả giải thích quy trình, cách làm sản phẩm ˗ So sánh giải thích quy trình cách làm sản phẩm thị trường sản phẩm tay HS tạo ˗ Liệt kê, giải thích tác hại sản phẩm thị trường làm ảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng (so sánh với loại nhiên liệu khác) ˗ Đề xuất phương pháp điều chế an toàn, tiện lợi cho người tiêu dùng môi trường Về kĩ ˗ Rèn luyện kĩ tư sáng tạo, cách xử lý giải tình thực tế ˗ Rèn luyện kĩ nghiên cứu khoa học: kỹ đặt câu hỏi, xây dựng giả thuyết, xác định phương pháp thực hiện, quan sát tượng thí nghiệm, đưa giải thích kết luận Về thái độ ˗ Rèn luyện tư nghiên cứu khoa học thơng qua thực hoạt động, thí nghiệm ˗ Biết cách sử dụng sản phẩm an toàn để bảo vệ sức khỏe cho cá nhân người xung quanh ˗ Xây dựng thói quen tốt học tập đời sống Về lực Năng lực chung Năng lực riêng Năng lực hợp tác Năng lực giải vấn đề ˗ Năng lực tư duy, sáng tạo Năng lực sử dụng CNTT truyền thông Năng lực tự học Năng lực sử dụng ngơn ngữ hóa học Năng lực thực hành hóa học Năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn sống Năng lực tính tốn Năng lực quan sát ˗ Ngoài lực phát triển cho HS trên, dạy học tích hợp trải nghiệm cịn hình thành lực khác như: • • • Năng lực tham gia tổ chức hoạt động tập thể Năng lực định hướng nghề nghiệp Năng lực làm việc nhóm Bảng mơ tả mức yêu cầu cần đạt Vận dụng Nội dung Nhận biết Thông hiểu Sản xuất Biết Minh họa thấp Giải thích ethanol tính chất số tính chất số vật lí hóa học tượng thí điểm ethanol Mơ tả ethanol Lấy nghiệm mang ethanol sinh ví dụ viết tính thực tiễn học, đề xuất sinh học nhận biết tượng Vận dụng cao Phân tích ưu nhược phương biện pháp Giải trình hóa học thích thí nghiệm sở khoa học số hoạt động thực tiễn Bảng mô tả lực STEM Hóa học HS hiểu biết tính chất ethanol, thành phần hóa học nguyên liệu sản xuất ethanol sinh học Từ đưa cách sản xuất ethanol sinh học qua việc phân tích nguyên liệu, lên men, Ngồi ra, cịn liên quan có kết nối với môn sinh học, vật lý Ethanol sinh học sản xuất đường sinh học thơng qua q trình lên men chưng cất Vật lý chưng cất sau q trình lên men rượu II Cơng nghệ Biết nguyên liệu có khả sản xuất ethanol sinh học Kĩ thuật Thiết kế công cụ để điều chế ethanol sinh học phù Tra cứu tài hợp liệu internet, Tốn học Sử dụng cơng thức tốn học để tính tốn cần dùng gam nguyên liệu lượng ethanol sinh học phù hợp với độ tinh khiết cao Chuẩn bị • Giáo viên • ˗ Giáo án, giảng PowerPoint ˗ Phiếu theo dõi 2, Phiếu đánh giá và phiếu học tập Học sinh Tìm hiểu tài liệu có nội dung liên quan đến chủ đề thông qua gợi ý GV phiếu học tập, mạng internet kết hợp sách báo, Phương pháp dạy học • Dạy học dự án • Thực nghiệm IV Các hoạt động dạy học  Những tiết học thực lên lớp III TIẾT 1: Thông báo triển khai chủ đề Hoạt động GV HS ˗ GV hướng dẫn HS cách đánh giá cá nhân nhóm theo phiếu 20 theo dõi (phụ lục 2) ’ ˗ HS lắng nghe, thảo luận phát biểu vấn đề thắc mắc 15 ˗ GV thông báo cụ thể chủ đề: Sản ’ xuất ethanol sinh học ˗ GV đặt vấn đề: Trong sống nay, nhiên liệu vật chất khơng thể thiếu tính quan trọng giải phóng lượng cần thiết cho hoạt động Thế nhưng, nguồn nhiên liệu hóa thạch1 cạn kiệt dần mức độ độ khai thác sử dụng nhiều Do đó, cần có nguồn nhiên liệu thay mà nhà khoa học nghiên cứu thành cơng ứng dụng lượng tái tạo2 Năng lượng tái tạo bao gồm: lượng mặt trời, lượng gió, lượng địa nhiệt, lượng thủy triều, thủy điện, sinh khối, nhiên liệu sinh học Với thực trạng nay, nguồn phế phẩm nông nghiệp (rơm rạ, phân,…), công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải, ) ngày lớn gây nên ô nhiễm mơi trường Tuy nhiên, nguồn rác thải tái chế thành nhiên liệu sinh học giúp ích cho sống nhiều Etanol sinh học dạng nhiên liệu quan tâm pha Nội dung  Cách chấm điểm phiếu theo dõi cá nhân Nhiệm vụ thứ nhất: Sản xuất ethanol sinh học Chia lớp thành nhóm: Mỗi nhóm với chủ đề nguyên liệu sản xuất để tạo sản phẩm ethanol sinh học sau: + Nhóm 1: Nghiên cứu khả chuyển đổi bèo tây địa bàn thành phố Huế thành ethanol sinh học + Nhóm 2: Nghiên cứu khả chuyển đổi bã mía địa bàn thành phố Huế thành ethanol sinh học + Nhóm 3: Nghiên cứu khả chuyển đổi rơm rạ địa bàn thành phố Huế thành ethanol sinh học Mỗi nhóm cần tìm hiểu: + Tìm hiểu rõ khái niệm sinh khối, nhiên liệu sinh học để hồn thành tốt + Thành phần chủ yếu bèo tây, bã mía dùng để sản xuất ethanol sinh học + Ứng dụng etanol sống + Trình bày quy trình sản xuất ethanol sinh học + Mơ hình dự kiến để điều chế Nhiên liệu hóa thạch loại nhiên liệu tạo thành trình phân hủy kỵ khí sinh vật chết bị chôn vùi cách 300 triệu năm Các nguyên liệu chứa hàm lượng cacbon hiđrocacbon cao Nhiên liệu hóa thạch gồm nhóm chính: than đá, dầu khí đốt Năng lượng tái tạo: Chương 1- Phần 1.5.1 10 ’ trộn với xăng để tạo nên xăng sinh học mà thường nói đến xăng E5 (5% etanol) Ví dụ: từ bã mía, rơm rạ điều chế etanol sinh học Vậy etanol sinh học gì? Quy trình điều chế nào? Nó có ứng dụng nhiều sống hay không? Và thực trạng sử dụng etanol sinh học nay? GV: hỏi trực tiếp HS chủ đề lớp, lớp thảo luận chung chủ đề sản xuất ethanol sinh học Sau GV giao nhiệm vụ cho nhóm nhỏ lớp sau: ˗ GV chia lớp thành nhóm nhỏ giao nhiệm vụ chung cho nhóm Các nhóm bốc thăm chủ đề tìm hiểu chi tiết tiêu chí xây dựng phiếu học tập số (phụ lục 3) ˗ Các nhóm thảo luận, tự phân cơng nhiệm vụ cụ thể cho cá nhân nhóm ˗ HS báo cáo kế hoạch phân cơng nhiệm vụ nhóm ˗ GV hướng dẫn điều chỉnh phân công đưa bảng tiêu chí đánh giá mức độ tham gia hoạt động thành viên nhóm theo phiếu đánh giá (phụ lục 4) etanol sinh học Yêu cầu: Mỗi nhóm phải có hình ảnh video vấn quay lại q trình tìm hiểu thực tế nhóm TIẾT 2: Kiểm tra kết thơng tin HS thu thập giao tập áp dụng Hoạt động GV HS Nội dung 35 ˗ GV cho HS trình bày kết thu Kết nhóm ghi ’ (phiếu học tập) 10 ’ ˗ Mỗi nhóm có 10 phút để trình bày kết nhóm mình, bao gồm: + Các tiêu chí ở: phiếu học tập + Đánh giá mức độ tham gia hoạt động thành viên nhóm ˗ GV cho HS tổng kết kết thu vào phiếu học tập (phụ lục 3) ˗ GV giao nhiệm vụ tiếp theo: + Mỗi nhóm phải điều chế ethanol sinh học từ nguyên liệu bốc thăm + Bài thuyết trình sản phẩm nhóm so sánh sản phẩm ngồi thị trường sản phẩm nhóm làm ˗ Các nhóm thảo luận phân công nhiệm vụ cụ thể cho cá nhân nhóm ˗ HS báo cáo kết lựa chọn kế hoạch phân công nhiệm vụ nhóm ˗ GV hướng dẫn điều chỉnh đưa bảng tiêu chí đánh giá mức độ tham gia hoạt động thành viên nhóm theo phiếu theo dõi (phụ lục 2) Nhiệm vụ thứ hai: Sản xuất ethanol sinh học Kết nhóm cần đạt được: + Sản phẩm thực tế hoàn thành từ nguyên liệu thiên nhiên tái tạo + Bài thuyết trình sản phẩm bảng so sánh sản phẩm ngồi thị trường sản phẩm mà nhóm làm + Video quay lại tồn q trình tạo thành sản phẩm + Tranh cổ động TIẾT 3: Kiểm tra tiến trình làm HS Hoạt động GV Theo dõi HS thực hiện, hướng dẫn HS, kịp thời tháo gỡ vướng mắc Hoạt động HS Báo cáo tiến trình thực chung nhóm, việc làm cá nhân, kết đạt khó khăn gặp phải thực đề tài TIẾT 4: HS báo cáo kết quả, GV củng cố˗ dặn dò Hoạt động GV HS ˗ GV tổ chức cho nhóm báo cáo phát vấn, thời gian cho nhóm 12 phút ˗ HS lắng nghe, thảo luận phát vấn thắc mắc kết thu nhóm bạn 40 ’ 5’ ˗ Nội dung Các nhóm trình bày kết quả: + Sản phẩm thực tế hoàn thành từ nguyên liệu bèo tây, bã mía tạo nguồn lượng tái tạo thân thiện với môi trường nhằm thay sản phẩm khơng an tồn ngồi thị trường + Bài thuyết trình sản phẩm nhóm + Video quay lại tồn q trình tạo thành sản phẩm + Tranh cổ động + Viết vài cảm nhận thực tế thân sau tham gia hoạt động ˗ GV triển khai đánh giá nội dung theo phiếu đánh giá (phụ lục 4): + Dựa vào quy trình thực phiếu học tập phiếu theo dõi dự án + Kết thu nhóm dựa theo nội dung nhóm báo cáo ˗ GV cho HS tổng hợp kiến thức thu thông qua báo cáo nhóm ˗ Cho học sinh tham gia trị chơi “Mảnh ghép bí mật” để vận dụng kiến thức giải vấn đề thực tế Thơng qua trị chơi “Mảnh ghép bí mật” giải vấn đề việc sử dụng hệ thống câu hỏi, tập tượng gắn với thực tiễn: Câu 1: Vì rượu lại làm mùi cá? Đáp án: Cá cá có trimetylamin (CH3)3N, đimetylamin (CH3)2NH metylamin CH3NH2 chất có mùi khó ngửi Khi chiên cá ta cho thêm rượu phá hủy mùi cá Vì rượu có cồn, cồn hịa tan trimetylamin (CH 3)3N có cá đun nhiệt độ cao cồn, trimetylamin (CH 3)3N bay hết, nên lúc sau mùi cá bay Câu 2: Vì đốt xăng, cồn cháy hết sạch, đốt gỗ lại tro? Đáp án: Xăng cồn hợp chất hữu có độ khiết cao, đốt chúng cháy hoàn toàn tạo thành CO H2O tất bay vào khơng khí Xăng hỗn hợp nhiều hiđrocacbon, chúng chất dễ cháy Vì cho dù trạng thái hỗn hợp đốt cháy hết Đối với gỗ lại khác, thành phần phức tạp, thành phần xenlulozơ ngồi cịn có khống vật Những khống vật khơng cháy sau đốt gỗ lại tro Câu 3: Vì dụng cụ phân tích rượu lại phát lái xe uống rượu? Đáp án: Thành phần loại nước uống có cồn rượu etylic Đặc tính rượu etylic dễ bị oxi hóa Có nhiều chất oxi tác dụng với rượu người ta chọn chất oxi hóa crom(VI)oxit CrO Đây chất oxi hóa mạnh, chất dạng kết tinh thành tinh thể màu da cam Bột oxit CrO 3, gặp rượu etylic bị khử thành hợp chất có màu xanh đen oxit Cr 2O3 Do cảnh sát giao thơng phát tài xế có uống rượu Câu 4: Tại rượu giả gây hại cho sức khỏe người? Đáp án: Để thu nhiều rượu (rượu etylic) người ta thên nước vào pha loãng làm cho rượu nhạt người uống khơng thích Nên họ pha thêm rượu metylic làm nồng độ rượu tăng lên Chính rượu metylic gây ngộ độc, tác động vào hệ thần kinh nhã cầu, làm rối loạn chức đồng hóa thể gây nên nhiễm độc Câu 5: Vì cồn có khả sát khuẩn? Đáp án: Cồn dung dịch rượu etylic (C 2H5OH) có khả thẩm thấu cao, xuyên qua tế bào sâu vào bên gây đông tụ protein làm cho tế bào chết Thực tế cồn 75o có khả sát trùng cao Nếu cồn lớn 75 o nồng độ cồn cao làm cho protein bề mặt vi khuẩn đơng cứng nhanh hình thành lớp vỏ cứng ngăn không cho cồn thấm vào bên nên vi khuẩn không chết Nếu nồng độ cồn nhỏ 75o hiệu sát trùng Dự kiến trải nghiệm cụ thể:  Hoạt động trải nghiệm 1: “Nghiên cứu khả chuyển đổi bèo tây địa bàn thành phố Huế thành ethanol sinh học” HS trình bày dang powerpoint kết hoạt động trải nghiệm vẽ tranh cổ ˗ ˗ động Dự kiến quy trình mà HS cần thực hiện: Bước 1: Xử lí sơ bộ: Bèo tây Phơi khô, cắt ngắn (2˗ 3cm), nghiền nhỏ Bước 2: Thủy phân axit: Bèo tây thủy phân 100ml axit H 2SO4 7% 100oC vòng 50 phút để phá vỡ chuỗi cacbohiđrat chuyển hóa xenlulozơ thành ˗ phân tử đường ngắn chí phân tử đường glucozơ Bước 3: Trung hòa NaOH: Để nguội nhiệt độ phịng trung hịa NaOH (Có thể thay NaOH Ca(OH)2 đỡ tốn chi phí q trình lọc kết ˗ ˗ tủa CaSO4 khó khăn hơn) Bước 4: Lọc: Tiến hành lọc (giấy lọc) Bước 5: Lên men: Hỗn hợp nghiền nhừ sau thủy phân chuyển vào bồn lên men nơi men bổ sung để chuyển glucozơ thành ethanol ˗ Bước 6: Chưng cất: Nước súp tạo thành trình lên men ethanol hòa  tan Tiến hành chưng cất etanol khỏi chất lỏng nước Dưới mơ hình quy trình điều chế etanol từ bèo tây: Bèo tây Xử lí sơ (nghiền nhỏ, phơi khơ) Thủy phân axit (3g bèo, H2SO4 7% 100oC, 50 phút) Trung hòa NaOH Lọc giấy lọc Men Lên men ngày Chưng cất Ethanol Hình 11 Quy trình điều chế ethanol từ bèo tây Bã ủ làm phân bón  Hoạt động trải nghiệm 2: “Nghiên cứu khả chuyển đổi bã mía địa bàn thành phố Huế thành ethanol sinh học” HS trình bày dạng powerpoint kết hoạt động trải nghiệm vẽ tranh cổ ˗ ˗ động Dự kiến quy trình mà HS cần thực hiện: Bước 1: Tiền xử lý: Bã mía nghiền nát Bước 2: Thủy phân: Bã mía thủy phân mơi trường axit lỗng đun nóng 100oC đồng hồ để phá vỡ chuỗi cacbohiđrat chuyển hóa xenlulozơ thành phân tử đường đơn đơn giản đặc biệt tạo glucozơ (có thể tiến hành thủy phân lần để phá vỡ cấu trúc xenluluzơ tạo glucozơ hiệu suất cao hơn, thủy phần lần sau ˗ với nồng độ axit nhiệt độ lớn hơn) Trung hòa axit dư NaOH Bước 3: Lên men: Hỗn hợp nghiền nát qua xử lí chuyển vào bồn lên men có bổ sung men để chuyển hóa glucozơ thành ethanol  Lưu ý: bước ta gộp lại thành bước là: Thủy phân lên men đồng thời (còn gọi q trình đường hóa lên men đồng thời, glucozơ tạo thành trình thủy phân men tiêu thụ, điều làm cho hiệu suất tạo ˗  glucozơ tăng cao) Bước 4: Chưng cất: Tiến hành chưng cất ethanol khỏi hỗn hợp chất Dưới mơ hình quy trình điều chế ethanol từ bã mía: Bã mía Tiền xử lí (nghiền nhỏ, phơi khơ) Thủy phân (dùng axit lỗng) Men Thủy phân lên men đồng thời Lên men Chưng cất Ethanol Hình 12 Quy trình điều chế ethanol từ bã mía Hoạt động trải nghiệm 3: “Nghiên cứu khả chuyển đổi rơm rạ địa bàn thành phố Huế thành ethanol sinh học” HS trình bày dạng powerpoint kết hoạt động trải nghiệm vẽ tranh cổ ˗ động Dự kiến quy trình mà HS cần thực hiện: Bước 1: Tiền xử lý: Rơm rạ rửa sạch, phơi khô, cắt đoạn ngắn 2˗ 3cm sau ˗ nghiền nát Bước 2: Thủy phân: Rơm thủy phân mơi trường axit lỗng đun nóng 100oC đồng hồ để phá vỡ chuỗi cacbohiđrat chuyển hóa xenlulozơ thành phân tử đường đơn đơn giản đặc biệt tạo glucozơ (có thể tiến hành thủy phân lần để phá vỡ cấu trúc xenluluzơ tạo glucozơ hiệu suất cao hơn, thủy phần lần sau ˗ với nồng độ axit nhiệt độ lớn hơn) Trung hòa axit dư NaOH Bước 3: Lên men: Hỗn hợp nghiền nát qua xử lí chuyển vào bồn lên men có bổ sung men để chuyển hóa glucozơ thành ethanol  Lưu ý: bước ta gộp lại thành bước là: Thủy phân lên men đồng thời (còn gọi q trình đường hóa lên men đồng thời, glucozơ tạo thành trình thủy phân men tiêu thụ, điều làm cho hiệu suất tạo glucozơ tăng cao) ˗ Bước 4: Chưng cất: Tiến hành chưng cất ethanol khỏi hỗn hợp chất  Dưới mơ hình quy trình điều chế ethanol từ rơm rạ: Rơm rạ Tiền xử lí (Rửa sạch, phơ khơ, nghiền nhỏ) Thủy phân (dùng axit loãng) Men Thủy phân lên men đồng thời Lên men Chưng cất Lưu ý: Quá trình sản xuất ethanol sinh học theo quy trình tiến hành triển Ethanol khai thực tế trình chuyển hóa tạo ethanol sinh học bị lẫn tạp chất tạo màu cho ethanol (thực tế không màu) Hình 13 Quy trình điều chế ethanol từ rơm rạ rạ ... pháp sản xuất etanol sinh học Ethanol sản xuất theo phương pháp hóa học từ: etan hay etilen phương pháp hiđrat hóa etilen Nhưng thực tế etanol sản xuất đường sinh học Khi sản sảm phẩm gọi cồn sinh. .. hóa học nguyên liệu sản xuất ethanol sinh học Từ đưa cách sản xuất ethanol sinh học qua việc phân tích ngun liệu, lên men, Ngồi ra, cịn liên quan có kết nối với môn sinh học, vật lý Ethanol sinh. .. tạo: Chương 1- Phần 1. 5 .1 10 ’ trộn với xăng để tạo nên xăng sinh học mà thường nói đến xăng E5 (5% etanol) Ví dụ: từ bã mía, rơm rạ điều chế etanol sinh học Vậy etanol sinh học gì? Quy trình