6. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Thiết kế bài dạy có sử dụng mô hình, mẫu vật, tranh ảnh, sơ đồ
Bài 20: dãy điện hóa của kim loại
Giai đoạn I: Lựa chọn PP sử dụng PTTQ phù hợp với nội dung dạy học
I- mục tiêu bài học
1. Kiến thức
Võ Ngọc Bình 46 K31A – Hoá
- Các khái niệm: cặp oxi hóa – khử của kim loại, pin điện hóa, suất điện động và thế điện cực.
- Cấu tạo của pin điện hóa, sự chuyển động của các phân tử mang điện khi pin điện hóa hoạt động.
- Các phản ứng hóa học xảy ra ở catot (cực +) và anot (cực -) của pin điện hóa.
- Thế điện cực chuẩn của kim loại.
- Dãy thế điện cực chuẩn của kim loại và ý nghĩa của nó.
2. Kĩ năng
- So sánh tính oxi hóa của các ion kim loại, tính khử của các kim loại giữa các cặp oxi hóa – khử.
- Xác định tên và dấu của các điện cực trong pin điện hóa, tính được suất điện động của pin điện hóa.
- Tính được thế điện cực chuẩn của một số cặp oxi hóa – khử trong pin điện hóa.
II- Chuẩn bị
Một số tranh ảnh đã được vẽ trước:
- Sơ đồ chuyển dịch của các ion trong pin điện hóa Zn – Cu. - Sơ đồ cấu tạo của điện cực hiđro chuẩn.
- Thí nghiệm xác định thế điện cực chuẩn của cặp Zn2+/Zn. - Thí nghiệm xác định thế điện cực chuẩn của cặp Ag2+/Ag.
- Bảng dãy điện hóa chuẩn của kim loại. Tranh vẽ một số pin điện hóa. III- Phương pháp dạy học
- Đàm thoại gợi mở kết hợp với sử dụng PTTQ. - Phương pháp thuyết trình và nghiên cứu.
Giai đoạn II: Tổ chức thực hiện PP sử dụng PTTQ
Thiết kế giáo án. Tổ chức DH trên lớp
Võ Ngọc Bình 47 K31A – Hoá
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Hoạt động 1. Khái niệm về cặp oxi hóa – khử của kim loại.
GV cho HS tìm hiểu khái niệm này trong SGK, yêu cầu HS khái quát hóa theo sơ đồ và viết cặp oxi hóa- khử của kim loại M: Mn+
/M.
I- Khái niệm về cặp oxi hóa – khử của kim loại.
Mn+ + ne M
Dạng oxi hóa và dạng khử của cùng một kim loại tạo nên cặp oxi hóa-khử. Kí hiệu tổng quát: Mn+/M.
GV sử dụng hình 5.3 (SGK) theo PP minh họa.
Bước 1: GV mô tả cấu tạo của pin điện hóa Zn – Cu.
Bước 2: GV nêu kết luận về pin điện hóa
Bước 3: GV cho HS quan sát hình vẽ pin Zn – Cu.
GV: Ta thấy vôn kế lệch đi chứng tỏ có sự chênh lệch thế giữa hai điện cực nói trên, tức là trên mỗi điện cực một thế điện cực nhất định.
GV thông báo: Hiệu điện thế lớn nhất giữa hai điện cực (Epin), tức hiệu của thế điện cực dương (E+) và thế điện cực âm (E-) được gọi là suất điện động.
Chú ý: Epin>0, phụ thuộc vào bản chất của kim loại là điện cực, nồng độ và nhiệt độ.
II- Pin điện hóa
1. Khái niệm pin điện hóa,suất điện động và thế điện cực
HS: Nghe, quan sát, hiểu và rút ra khái niệm về pin điện hóa.
Võ Ngọc Bình 48 K31A – Hoá
Epin khi nồng độ kim loại đều bằng 1M, ở 250C gọi là suất điện động chuẩn. Kí hiệu E0
pin.
GV dựa vào hình 5.4, 5,5 (SGK).
Yêu cầu HS mô tả các quá trình xảy ra ở 2 điện cực.
GV Đặt vấn đề: Trong quá trình hoạt động của pin Zn – Cu, nồng độ ion Zn2+ trong cốc đựng dd ZnSO4 tăng dần, nồng độ ion Cu2+
trong cốc kia giảm dần. Đến một lúc nào đó, dòng electron trong dây dẫn không còn dòng điện sẽ tự ngắt. Để duy trì dòng điện trong quá trình hoạt động ta phải làm gì?
GV gợi ý cho HS phân tích vai trò của cầu muối (dựa vào hình 5.6, SGK).
GV giải thích cho HS tên gọi các điện cực.
GV viết PTPư xảy ra trong pin cho HS.
2. Cơ chế phát sinh dòng điện trong pin điện hóa.
- ở lá Zn: Xảy ra sự oxi hóa Zn Zn2+ + 2e - ở lá Cu: Xảy ra sự khử Cu + 2e Cu2+
- Cầu muối: Có vai trò trung hòa điện tích của hai dung dịch
Điện cực âm (Zn) gọi là anot, xảy ra sự oxi hóa.
Điện cực dương (Cu) gọi là catot, xảy ra sự khử.
Zn + Cu2+ Cu + Zn2+
Võ Ngọc Bình 49 K31A – Hoá
Hoạt động 3. Thế điện cực chuẩn
của kim loại.
GV đặt vấn đề: Vì sao cần phải xác định thế điện cực chuẩn cho mỗi cặp oxi hóa – khử?
GV sử dụng hình vẽ trong SGK theo các bước sau:
a. GV thông báo về thế điện cực hiđro chuẩn.
GV dùng tranh vẽ sẵn hình 5.7 (SGK) để giới thiệu cho HS biết: - Cấu tạo của điện cực hiđro chuẩn. - Quy ước về thế điện cực hiđro chuẩn: E0
(2H+/H2) = 0,00 V.
b. HS tìm hiểu về cách xác định thế điện cực chuẩn của kim loại.
GV thông báo khái niệm điện cực chuẩn cho HS.
- Dùng tranh vẽ sẵn hình 5.8 (SGK)
để trình bày về những nội dung của thí nghiệm xác định thế điện cực chuẩn của cặp Zn2+
/Zn.
+ Cách lắp thiết bị để xác định thế điện cực chuẩn của một kim loại nào
oxi hóa - khử trong pin điện hóa đã sinh ra dòng điện một chiều.
III- Thế điện cực chuẩn của kim loại
HS: Quan sát, biết được cấu tạo điện cực hiđro chuẩn. E0
(2H+/H2) = 0,00 V.
HS: nghe, ghi bài.
Võ Ngọc Bình 50 K31A – Hoá
đó, thí dụ Zn.
+ Yêu cầu HS xác định các điện cực và những phản ứng hóa học xảy ra ở các điện cực khi pin Zn – H2 hoạt động.
+ Thế điện cực chuẩn của cặp Zn2+/Zn. Lưu ý HS đế giá trị âm của thế điện cực chuẩn (- 0,76 V).
- Dùng tranh vẽ sẵn hình 5.9 (SGK)
để HS trình bày về những nội dung của thí nghiệm xác định thế điện cực chuẩn của cặp Ag+/Ag. Hoạt động dạy và học tương tự đã nói ở trên. ở đây GV lưu ý HS đến giá trị dương của thế điện cực chuẩn Ag+
/Ag (+0,08 V).
- GV hướng dẫn HS rút ra nhận xét về thế điện cực chuẩn của kim loại.
Hoạt động 4. Dãy thế điện cực
chuẩn của kim loại GV đặt câu hỏi:
- Thế nào là dãy điện cực chuẩn của kim loại?
- Nguyên tắc sắp xếp các cặp oxi hóa – khử của kim loại trong dãy?
GV giới thiệu Dãy thế điện cực chuẩn của kim loại được viết sẵn
+ Tại cực âm (anot): Zn Zn2+ + 2e + Tại cực dương (catot):
2H+ + 2e H2
Phản ứng oxi hóa – khử xảy ra: Zn + 2H+ Zn2+ + H2
HS: Tự trình bày, rút ra kiến thức.
IV- Dãy thế điện cực chuẩn của kim loại
HS tìm hiểu về cách sắp xếp các cặp oxi hóa – khử trong dãy thế điện cực chuẩn của kim loại.
Võ Ngọc Bình 51 K31A – Hoá
trên băng giấy.
GV: Dựa vào giá trị E0
(Mn+/M) hãy cho biết nguyên tắc sắp xếp dãy thế điện cực chuẩn của kim loại.
Hoạt động 5. Củng cố
GV củng cố các kiến thức trọng tâm của bài.
HS: Dãy thế điện hóa của kim loại là dãy sắp xếp các kim loại theo thứ tự tăng dẫn thế điện cực chuẩn.
Giai đoạn III: Kiểm tra, đánh giá kết quả bài dạy có sử dụng PTTQ
Cho HS làm bài kiểm tra 15 phút cuối giờ học (Bài kiểm tra số 1, phụ lục 1).
2.3.2. Thiết kế bài dạy có sử dụng thí nghiệm hóa học Bài 41. Một số hợp chất của sắt
Giai đoạn I: Lựa chọn PP sử dụng PTTQ phù hợp với nội dung dạy học
I- mục tiêu bài học
1. Kiến thức
- Hiểu được những tính chất hóa học của hợp chất Fe(II) và Fe(III). - Biết phương pháp điều chế một số hợp chất Fe(II) và Fe(III). - Biết ứng dụng của hợp chất Fe(II) và Fe(III).
2. Kĩ năng
- Tiếp tục rèn luyện kĩ năng viết PTHH, đặc biệt là phản ứng oxi hóa - khử. - Rèn luyện kĩ năng thực hành và quan sát thí nghiệm.
Võ Ngọc Bình 52 K31A – Hoá
- Dung dịch muối Fe(II) và Fe(III), KMnO4, KI, hồ tinh bột, axit H2SO4 loãng, dung dịch NaOH, Cu mảnh.
- ống nghiệm, đèn cồn. III- phương pháp dạy học
- Sử dụng thí nghiệm theo PPNC và PP nêu vấn đề.
Giai đoạn II: Tổ chức thực hiện PP sử dụng PTTQ
Thiết kế giáo án Tổ chức DH trên lớp
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Hoạt động 1. Hợp chất sắt (II)
GV sử dụng thí nghiệm theo PPKC Bước 1: GV nêu mục đích thí nghiệm Nghiên cứu tính chất hóa học của hợp chất Fe(II).
+ GV: Sắt có những trạng thái oxi hóa cơ bản nào? Từ đó suy ra hợp chất Fe(II) có khả năng thể hiện tính chất hóa học như thế nào?
+ Xác định thí nghiệm để chứng minh tính chất của hợp chất Fe(II). I- hợp chất sắt (II) 1. Tính chất hóa học + Nắm mục đích thí nghiệm HS: Trong các phản ứng sắt có 2 khả năng.
+ SOXH của sắt tăng từ +2 lên +3. Khi đó hợp chất Fe(II) thể hiện tính khử.
+ SOXH của sắt giảm từ +2 xuống 0. Khi đó hợp chất Fe(II) thể hiện tính oxi hóa.
+ Xác định các thí nghiệm chứng minh:
Tính khử của hợp chất Fe(II) dựa vào phản ứng:
- Tác dụng với dd KMnO4 trong H2SO4 (l).
Võ Ngọc Bình 53 K31A – Hoá
GV chú ý: Hợp chất Fe(II) có khả năng thể hiện tính oxi hóa và tính khử, nhưng ở đây đặc biệt quan tâm đến tính khử. Đó là tính chất hóa học đặc trưng của hợp chất Fe(II).
+ Dự đoán kết quả thí nghiệm.
Bước 2: HS làm TNKC
TN 1: Lấy vào ống nghiệm khoảng 2ml FeCl2. Nhỏ vào đó vài giọt dd NaOH. Quan sát trạng thái, màu sắc, chất tạo thành trong một phút. Chất tạo thành là chất gì? Tại sao có sự chuyển màu? viết PTPư.
TN 2: FeSO4 tác dụng với dd KMnO4
trong H2SO4 (l).
- Sắt (II) hiđroxit bị oxi hóa trong không khí.
+ Dự đoán:
- Dung dịch màu tím hồng KMnO4
chuyển sang màu vàng của Fe2(SO4)3. - Kết tủa trắng xanh Fe(OH)2 chuyển thành kết tủa màu nâu đỏ Fe(OH)3.
Hiện tượng: ban đầu xuất hiện kết tủa trắng xanh do:
FeCl2 + 2NaOH Fe(OH)2 + 2NaCl
Sau một thời gian kết tủa trắng xanh hóa nâu trong không khí.
4Fe(OH)2 + O2 +2H2O 4Fe(OH)3
trắng xanh nâu đỏ Fe+2 Fe+3 + 1e
Fe+2 là chất khử.
Hiện tượng: dd màu tím hồng KMnO4 chuyển sang màu vàng Fe2(SO4)2do: 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4
Võ Ngọc Bình 54 K31A – Hoá Bước 3: GV hướng dẫn HS kết luận
về tính chất của hợp chất Fe(II). GV yêu cầu HS viết PTPư của FeCl2 với Cl2
GV bổ sung: Oxi và hiđroxit sắt (II) có tính bazơ: tác dụng với axit (HCl, H2SO4 (l)) tạo thành muối Fe(II). GV đặt câu hỏi: Từ tính chất của các hợp chất Fe(II), người ta có thể điều chế các hợp chất như oxit, hiđroxit, muối sắt (II) như thế nào?
GV cho HS đọc ứng dụng trong SGK, tự rút ra những ứng dụng cần thiết.
Hoạt động 2. Hợp chất sắt (III)
GV sử dụng thí nghiệm nêu vấn đề
+ Nêu vấn đề: nghiên cứu tính chất của FeCl3.
8H2O
Kết luận: tính chất hóa học đặc trưng của hợp chất Fe(II) là tính khử.
HS: 2FeCl2 + Cl2 2FeCl3
b. Oxi và hiđroxit sắt (II) có tính bazơ: tác dụng với axit (HCl, H2SO4 (l)) tạo thành muối Fe(II).
2. Điều chế một số hợp chất sắt (II)
* Điều chế sắt (II) oxit: phân huỷ Fe(OH)2 ở nhiệt độ cao, không có O2. Fe(OH)2 FeO + H2O
hoặc khử Fe2O3
Fe2O3 2FeO + CO2
* Điều chế Fe(OH)2:
FeCl2 + 2NaOH Fe(OH)2
+2NaCl
* Điều chế muối sắt (II): cho Fe hoặc hợp chất sắt (II) như FeO, Fe(OH)2 tác dụng với HCl, H2SO2 loãng (trong điều kiện không có không khí).
3. ứng dụng: SGK
II- hợp chất sắt (III) 1. Tính chất hóa học
a. Hợp chất sắt (III) có tính oxi hóa
+ Hiểu mục đích t0
500 - 600
Võ Ngọc Bình 55 K31A – Hoá
- Cho mảnh Cu và dd FeCl3 có phản ứng không?
- Quan sát mảnh Cu, dd FeCl3.
- Tiến hành: cho mảnh Cu và dd FeCl3, quan sát nêu hiện tượng, nhận xét.
GV hướng dẫn HS viết PTPư của FeCl3 với KI.
GV bổ sung: Oxi và hiđroxit của sắt (III) có tính bazơ khi tác dụng với axit tạo thành muối sắt (III).
GV yêu cầu HS: Dựa vào tính chất
+ Dự đoán: không có phản ứng vì Cu đứng sau Fe trong dãy điện hóa.
- Quan sát: mảnh Cu màu đỏ, dd FeCl3 màu vàng nâu.
+Thí nghiệm có hiện tượng: - Mảnh Cu vẫn màu đỏ.
- Dung dịch xung quanh mảnh Cu nhạt màu, có màu xanh.
+ Nhận xét: có phản ứng xảy ra nhưng vì sao Cu lại tác dụng với FeCl3, hiện tượng trên có mâu thuẫn gì với kiến thức đã biết?
+ Phản ứng xảy ra vì Cu là chất khử, Fe3+ là chất oxi hóa.
- Fe có SOXH
Fe3+ Fe2+ Fe0
- Từ hiện tượng dung dịch xanh có quá trình.
Cu – 2e Cu2+
Không có kết tủa Fe nên đã có quá trình. Fe3+ +1e Fe2+
Phương trình phản ứng
2FeCl3 + Cu 2Fecl2 + CuCl2
Kết luận: Fe3+
có tính oxi hóa
2FeCl3 + 2KI 2FeCl2 + 2KCl + I2
b. Oxi và hiđroxit của sắt (III) có tính bazơ khi tác dụng với axit tạo
Võ Ngọc Bình 56 K31A – Hoá
hóa học của đơn chất và hợp chất của sắt hãy cho biết các PP điều chế hợp chất Fe(III).
GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK từ đó rút ra ứng dụng của hợp chất sắt (III). Hoạt động 3: Củng cố GV có thể sử dụng bài tập 3 (SGK) để củng cố kiến thức trọng tâm. 2. Điều chế một số hợp chất sắt (III). * Điều chế Fe2O3: 2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O * Điều chế Fe(OH)3
FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3+ 3NaCl
* Điều chế muối Fe(III)
2Fe(OH)3 +3H2SO4 Fe2(SO4)3 + 6H2O 3. ứng dụng - FeCl3: chất xúc tác trong một số phản ứng hữu cơ. - Fe2(SO4)3: phèn sắt – amoni - Fe2O3: dùng để pha chế sơn chống gỉ.
Giai đoạn III: Kiểm tra, đánh giá kết quả bài dạy có sử dụng PTTQ
Cho HS làm bài kiểm tra 15 phút cuối giờ học (Đề kiểm tra số 2, phụ lục 1)