2.4.1. Giáo án bài “Sự ăn mòn kim loại”
Bài 20: SỰ ĂN MÒN KIM LOẠI
I. CHUẨN KIẾN THỨC, KĨ NĂNG CẦN ĐẠT ĐƯỢC
1. Kiến thức:
HS hiểu:
- Các khái niệm: ăn mòn kim loại, ăn mòn hóa học, ăn mòn điện hóa. - Điều kiện xảy ra sự ăn mòn kim loại
HS biết: các biện pháp bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn.
2. Kĩ năng
-Phân biệt được ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa ở một số hiện tượng thực tế. - Sử dụng và bảo quản hợp lý một số đồ dùng bằng kim loại và hợp kim dựa vào những đặc tính của chúng.
3. Trọng tâm bài
Phân biệt được ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa.
II. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC CHỦ YẾU 1. Phương pháp dạy học
- Đàm thoại nêu vấn đề.
- Sử dụng TN tạo THCVĐ: TN số 2, TN số 3, TN số 4 phần hóa 12.
- HS làm việc độc lập với SGK, trả lời câu hỏi, tự thu nhận kiến thức.
2. Phương tiện dạy học
- Sử dụng bảng phụ vẽ hình 5.6 SGK: Ăn mòn điện hóa hợp kim của sắt. - TN về ăn mòn điện hóa học:
+ Hóa chất: dd H2SO4 1M, dd CuSO4
+ Dụng cụ: Cốc thủy tinh loại 100ml, dây dẫn, điện kế, các thanh kim loại Zn và Cu, mảnh bìa cứng.
III. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC
1. Ổn định lớp: 2. Kiểm tra bài cũ: 3. Giảng bài mới:
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Hoạt động 1: Tổ chức tình huống học tập
Có một chiếc tàu bị chìm sâu dưới biển, một thời gian sau, người ta vớt xác con tàu lên thì con tàu đẹp ngày trước giờ đã mục nát, người ta đi tìm nguyên nhân của hiện tượng trên. Tại sao toàn bộ con tàu làm bằng thép lại nhanh chóng bị mục nát sau một thời gian chìm dưới biển sâu? Nguyên nhân của hiện tượng này là gì?
GV thông báo, hiện tượng trên là hiện tượng kim loại sắt trong hợp kim bị ăn mòn khi tiếp xúc với nước biển, thật ra hợp kim của sắt cũng bị ăn mòn khi ở trên đất liền, nhưng có thể hạn chế được hiện tượng này bằng việc sơn phủ lên bề mặt hợp kim sắt. Khi chìm dưới biển do tiếp xúc với nước biển, hiện tượng trên xảy ra với tốc độ nhanh hơn rất nhiều.
GV đặt vấn đề về các nội dung cần tìm hiểu:
- Thế nào là sự ăn mòn kim loại? Bản chất của hiện tượng ăn mòn kim loại là gì?
- Các dạng ăn mòn kim loại và sự khác nhau giữa chúng? - Làm thế nào để bảo vệ kim loại, chống ăn mòn kim loại?
Hoạt động 2: Nghiên cứu khái niệm ăn mòn kim loại
GV tổ chức cho HS đọc SGK và trả lời câu hỏi:
- Thế nào là sự ăn mòn kim loại? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
HS nghiên cứu SGK, trả lời và ghi nhận kiến thức
- Sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi
- Vì sao kim loại và hợp kim dễ bị ăn mòn?
- Bản chất của sự ăn mòn kim loại?
trường xung quanh.
- Nguyên tử kim loại có ít electron hóa trị, điện tích hạt nhân nhỏ, lực hút giữa hạt nhân với electron hóa trị yếu nên dễ nhường electron tạo ion dương.
- Quá trình oxi hóa – khử trong đó nguyên tử kim loại bị oxi hóa thành ion dương
M Mn+ + ne
Hoạt động 3: Tìm hiểu hiện tượng ăn mòn hóa học
GV tổ chức cho HS làm TN theo nhóm.
+ TN1: Ngâm lá Zn trong dd H2SO4 loãng.
GV đặt các yêu cầu và câu hỏi: - Bọt khí tập trung xung quanh lá kẽm cho biết điều gì? Viết phương trình phản ứng dạng phân tử và pt ion.
- Hãy xác định vai trò của Zn và ion H+ trong TN này.
GV thông báo TN trên nói đến hiện tượng lá kẽm bị ăn mòn hóa học.
GV đặt tiếp câu hỏi:
- Bản chất của sự ăn mòn hóa học là gì?
Hoạt động nhóm: - Tiến hành TN1
- Báo cáo kết quả: có bọt khí xuất hiện xung quanh lá kẽm, lá kẽm bị ăn mòn.
- Lá kẽm đã phản ứng với dd H2SO4 loãng
PT: Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2 PT ion: Zn + 2H+ Zn2+ + H2 - Zn nhường e cho ion H+ do đó Zn đóng vai trò chất khử, H+ đóng vai trò chất oxi hóa.
HS tìm hiểu SGK, thảo luận và trả lời:
- Quá trình ăn mòn của oxi hóa – khử, các nguyên tử kim loại nhường electron hóa trị trực tiếp cho các chất trong môi trường.
- Sự ăn mòn hóa học thường xảy ra ở đâu?
- Các phản ứng hóa học mô tả sự ăn mòn hóa học và sự biến đổi của kim loại trong các phản ứng đó?
- Các chi tiết kim loại của máy móc trong nhà máy hóa chất, thiết bị lò đốt, nồi hơi… có sự tiếp xúc trực tiếp với các hóa chất, hơi nước ở nhiệt độ cao.
- Các phản ứng: Fe + H2O; Fe + Cl2; … các nguyên tử sắt, kim loại biến thành ion dương.
Hoạt động 4: Tìm hiểu hiện tượng ăn mòn điện hóa học
a. GV tổ chức tiến hành TN2 về sự ăn mòn điện hóa học:
GV tổ chức thí nghiệm tạo THCVĐ như sau:
- Nhúng thanh kẽm và thanh đồng vào cốc đựng H2SO4 loãng yêu cầu HS quan sát bề mặt hai thanh kim loại. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Nối thanh kẽm với thanh đồng bằng dây dẫn cho đi qua một điện kế, quan sát hai thanh kim loại và kim điện kế và nhận xét.
+ TN này có gì giống và khác TN trên?
+ Bọt khí thoát ra ở cả lá Cu, vậy có phải lá Cu cũng bị ăn mòn?
- Giải thích hiện tượng này như thế nào khi chưa nối hai thanh kim loại với nhau và khi nối chúng bằng dây dẫn?
- GV thông báo: Hiện tượng ở
Hoạt động nhóm - Tiến hành TN 2 - Báo cáo kết quả:
+ Có chất khí thoát ra trên bề mặt thanh kẽm, thanh kẽm mòn đần đi, thanh đồng không có hiện tượng gì.
+ Kim điện kế quay, chứng tỏ có dòng điện chạy qua.
+ Bọt khí thoát ra ở thanh kẽm ít hơn và thoát ra cả ở thanh đồng. Thanh kẽm mòn dần.
- Khi Chưa nối hai thanh kim loại: có sự ăn mòn hóa học, Zn bị ăn mòn do tương tác Zn + 2H+ Zn2+ + H2 nên khí thoát ra trên bề mặt thanh kẽm. Kim loại Cu đứng sau H trong dãy điện hóa nên
TN sau được gọi là hiện tượng ăn mòn điện hóa.
- GV tổ chức cho HS giải thích hiện tượng của TN để làm rõ cơ chế của sự ăn mòn điện hóa.
- GV đặt câu hỏi: Nếu không có điện kế hoặc bóng đèn, có thể nhận ra hiện tượng ăn mòn điện hóa trong TN trên dựa vào hiện tượng nào?
không phản ứng với axít.
- Khi nối hai thanh kim loại nhúng trong dd chất điện li đã trở thành pin điện hóa:
+ Kẽm hoạt động mạnh hơn bị ăn mòn theo phản ứng Zn Zn2+ + 2e. Ion Zn2+ đi vào dung dịch, electron theo dây dẫn đi sang thanh đồng, Zn đóng vai trò điện cực âm (anot) cung cấp nguồn electron.
+ Thanh đồng chứa các electron đóng vai trò cực dương (catot), Ion H+
của dd H2SO4 đến thanh đồng nhận electron thành phân tử H2 thoát ra nên trên thanh đồng cũng có khí thoát ra: 2H+ + 2e H2.
- Bọt khí xuất hiện xung quanh lá Cu.
Kết luận: Như vậy do tác dụng của dd chất điện li, hai thanh kim loại cùng
tiếp xúc với chất điện li và được nối với nhau, kim loại mạnh hơn sẽ bị ăn mòn và tạo nên dòng electron chuyển từ kim loại hoạt động mạnh hơn (cực âm) sang kim loại hoạt động yếu hơn ( cực dương). Đây là hiện tượng ăn mòn điện hóa.
b. Điều kiện xảy ra sự ăn mòn
điện hóa
GV tổ chức thí nghiệm tạo tình huống sau: GV cho HS tiến hành 4 thí nghiệm:
+ TN 1. Ngâm 2 lá Zn tiếp xúc với nhau trong dd HCl.
HS hoạt động nhóm, thông báo kết quả và giải thích thông qua sự hướng dẫn của GV
+ Ở TN 1, cả hai lá Zn đều bị ăn mòn hóa học do sự tương tác trực tiếp của hai lá Zn với ion H+
trong dd HCl: Zn + 2H+ Zn2+ + H2, khí H2 đều
+ TN 2. Thay một lá Zn bằng một lá Cu cùng ngâm trong dd H2SO4.
+ TN 3. Tách lá Cu rời khỏi lá kẽm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ TN 4. Lấy lá Cu ra khỏi dd nhưng vẫn tiếp xúc với lá Zn.
GV yêu cầu HS quan sát các thí nghiệm, thảo luận và giải quyết các vấn đề sau:
+ Hiện tượng quan sát được chứng tỏ điều gì?
+ Khi nào kim loại bị ăn mòn điện hóa?
GV yêu cầu HS rút ra kết luận về điều kiện xảy ra ăn mòn điện hóa.
thoát ra ở cả hai lá Zn.
+ Ở TN 2. Hai lá kim loại tiếp xúc trực tiếp với nhau và cùng tiếp xúc với dd điện li, chúng trở thành một cặp pin điện hóa, lá Zn có tính khử mạnh hơn nên bị ăn mòn điện hóa, bọt khí tập trung xung quanh lá Cu.
+ Ở TN 3. Hai thanh kim loại tách rời nhau, không tiếp xúc với nhau. Do đó chỉ lá Zn bị ăn mòn hóa học do sự tương tác trực tiếp với ion H+ tạo ra khí H2 thoát ra trên bề mặt Zn, Cu đứng sau H trong dãy điện hóa nên không tác dụng với ion H+, không bị ăn mòn.
+ Ở TN 4. Chỉ có lá Zn tiếp xúc với dd điện li, không thỏa mãn điều kiện của một cặp pin điện hóa, không có dòng điện chạy qua hai lá kim loại. Vì vậy trong trường hợp này Zn bị ăn mòn hóa học và khí H2 sinh ra tập trung xung quanh lá Zn.
HS thảo luận nhóm dựa trên 4 TN vừa làm, rút ra kết luận.
Kết luận
- Các điện cực phải khác nhau về bản chất: Cặp hai kim loại phải khác
nhau hoặc cặp kim loại – phi kim, hoặc cặp kim loại – hợp chất hóa học.
- Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp (trong hợp kim) hoặc gián tiếp với
nhau qua dây dẫn.
GV chú ý, nếu thiếu 1 trong 3 điều kiện trên thì không xảy ra ăn mòn điện hóa.
Hoạt động 5: Nghiên cứu các biện pháp chống ăn mòn kim loại
GV nêu ra tác hại của sự ăn mòn kim loại bằng việc chiếu các hình ảnh trên máy chiếu và yêu cầu HS nêu các biện pháp chống ăn mòn kim loại (chống gỉ) trong thực tế mà HS biết. GV hệ thống và giới thiệu hai biện pháp chống ăn mòn kim loại
a. Phương pháp bảo vệ bề mặt
GV hệ thống lại các biện pháp bảo kim loại mà HS nêu ra, chúng thuộc loại bảo vệ bề mặt và nhấn mạnh:
- Tính chất của chất bảo vệ bề mặt kim loại. (bền vững với môi trường bám chắc trên bề mặt kim loại)
- Cách sử dụng các dụng cụ bằng kim loại được bảo vệ bằng phương pháp này.
b. Phương pháp bảo bệ điện hóa
GV giới thiệu một số ví dụ về phương pháp điện hóa bảo vệ kim loại trong thực tiễn (bảo vệ vỏ tàu biển, bảo vệ ống thép dẫn nước, dẫn
HS bằng những quan sát của mình trong thực tế, đưa ra những phương pháp chống ăn mòn kim loại thường gặp.
HS thảo luận nhóm và đưa ra nhận xét:
dầu ở dưới đất…).
Yêu cầu HS nêu nhận xét về: - Nguyên tắc chung của phương pháp điện hóa bảo vệ kim loại?
- Nguyên tắc lựa chọn kim loại bảo vệ?
- Những kim loại thường được dùng để bảo vệ thép? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
với kim loại cần bảo vệ để tạo pin điện hóa bảo vệ kim loại hoạt động yếu hơn.
- Hoạt động mạnh hơn kim loại cần bảo vệ và có tốc độ ăn mòn chậm.
- Zn, Al là kim loại hoạt động mạnh hơn sắt và có lớp oxit mỏng, chắc không cho không khí, nước thấm qua, bảo vệ chúng, nên làm giảm tốc độ ăn mòn.
Hoạt động 6: Củng cố
Tổ chức thí nghiệm tạo tình huống sau:
Cho HS tiến hành thí nghiệm: GV yêu cầu HS quan sát hiện tượng xảy ra ở cả hai ống nghiệm, thảo luận để trả lời các vấn đề đặt ra như sau:
- Đã có hiện tượng hóa học nào xảy ra ở cả hai ống nghiệm lúc đầu?
- Khi cho thêm dd CuSO4 vào một trong hai ống nghiệm, xảy ra hiện tượng hóa học nào khác so với ban đầu?
- Từ các hiện tượng đó xác định dạng ăn mòn kim loại xảy ra trong hai ống nghiệm và giải thích?
GV kết luận vấn đề: Tốc độ ăn
HS: Lấy hai ống nghiệm, cho vào mỗi ống 2ml dd H2SO4 1M và hai viên kẽm. Quan sát thấy khí thoát ra ở hai ống nghiệm là như nhau. Cho tiếp vào một trong hai ống nghiệm 4-5 giọt đung dịch CuSO4 5%. Quan sát hiện tượng xảy ra ở hai ống nghiệm, giải thích?
HS thảo luận nhóm theo sự hướng dẫn của GV và giải thích hiện tượng quan sát được
- Bọt khí thoát ra ở cả hai ống nghiệm lúc đầu là do sự tương tác của Zn với ion H+
trong dd axit: Zn +2H+ Zn2+ +H2, ở đây Zn bị ăn mòn hóa học.
- Ống nghiệm cho thêm CuSO4 có khí thoát ra nhanh hơn, trên mảnh Zn có kim loại Cu bám vào màu đỏ nâu:
Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu
=> Kim loại Cu bám trên mặt viên Zn, trong dd axit sunfuric tạo ra những
mòn điện hóa diễn ra mạnh mẽ hơn ăn mòn hóa học, do đó sự phá hủy kim loại do ăn mòn điện hóa gây hậu quả trầm trọng hơn và phổ biến hơn.
pin điện, cực âm là Zn, cực dương là Cu. Do đó Zn bị phá hủy nhanh hơn, viên Zn đã bị ăn mòn điện hóa, khí H2 thoát ra mạnh hơn.
4. Giao bài tập về nhà
2.4.2. Giáo án bài “Kim loại kiềm”
Bài 25: KIM LOẠI KIỀM VÀ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA
KIM LOẠI KỀM A. Kim loại kiềm (tiết 1)
I. CHUẨN KIẾN THỨC, KĨ NĂNG CẦN ĐẠT ĐƯỢC
1. Kiến thức
HS biết:
- Vị trí, cấu hình electron lớp ngoài cùng của kim loại kiềm. HS hiểu:
- Tính chất vật lý (mềm, khối lượng riêng nhỏ, nhiệt độ nóng chảy thấp). - Tính chất hóa học: Tính khử mạnh nhất trong số các kim loại (phản ứng với nước, axit, phi kim).
- Phương pháp điều chế kim loại kiềm (điện phân muối halogenua nóng chảy).
2. Kĩ năng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Dự đoán tính chất hóa học, kiểm tra dự đoán bằng TN và kết luận về tính chất của đơn chất và một số hợp chất kim loại kiềm.
- Quan sát thí nghiệm, hình ảnh, sơ đồ rút ra được nhận xét về tính chất, phương pháp điều chế.
- Viết phương trình phản ứng hóa học minh họa tính chất hóa học của kim loại kiềm. - Tính thành phần phần trăm về khối lượng mỗi kim loại kiềm trong hỗn hợp phản ứng.
3. Trọng tâm bài
Tính chất hóa học đặc trưng của kim loại kiềm và các phương pháp điều chế kim loại kiềm.
II. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC CHỦ YẾU 1. Phương pháp dạy học
- Đàm thoại tìm tòi, DH nêu vấn đề kết hợp với TN tạo THCVĐ: Sử dụng
TN số 1 phần hóa 12.
- HS làm việc độc lập với SGK, trả lời câu hỏi, tự thu nhận kiến thức.
2. Phương tiện dạy học
- Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, bảng 6.1: Một số hằng số vật lý quan trọng của các kim loại kiềm.
- Sơ đồ thùng điện phân NaCl nóng chảy
- Hóa chất và dụng cụ để tiến hành các thí nghiệm: Natri tác dụng với oxi, Natri tác dụng với nước, Natri tác dụng với dd CuSO4.
+ Các hóa chất: Na kim loại, lọ khí oxi, dd HCl, dd phenolphtalein, dd