BÀI 22. CLO
I. Mục tiêu
Kiến thức
- Học sinh biết:
+ Tính chất vật lí, trạng thái tự nhiên của clo.
+ Số oxi hóa của clo trong các hợp chất.
+ Ứng dụng và phương pháp điều chế clo trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp.
- Học sinh hiểu:
+ Tính chất hóa học cơ bản của clo là tính oxi hóa mạnh.
+ Clo còn có tính khử.
Kĩ năng
- Quan sát và giải thích hiện tượng quan sát khi được làm thí nghiệm hoặc xem hình ảnh thí nghiệm về clo.
- Dự đoán, kiểm tra và kết luận được về tính chất hóa học cơ bản của clo.
- Viết PTHH minh họa tính chất hóa học và điều chế clo.
II. Chuẩn bị
- Bình nước clo.
- Hoa hồng màu đỏ.
- Các clip phim thí nghiệm về clo.
- Tranh ảnh minh họa các ứng dụng của clo trong thực tiễn.
III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
HOẠT ĐỘNG CỦA GV và HS NỘI DUNG
Hoạt động 2. Mở đầu bài học
1. Clo có nhiều ứng dụng cho thực tế cuộc sống. Đặc biệt nhất là khả năng diệt khuẩn, sản xuất các sản phẩm diệt trùng tẩy trắng. Tính chất hóa học nào có thể làm cho clo có các tác dụng đó?
2. Người ta có thể sản xuất clo bằng cách nào, đặc biệt khi clo ở dạng đơn chất rất độc hại?
Hoạt động 2. Tìm hiểu về tính chất vật lí của clo
- GV yêu cầu HS trình bày cấu tạo phân tử của clo.
- GV: Vận dụng kiến thức về tính chất của các chất liên kết cộng hóa trị không cực, hãy dự đoán khả năng tan trong nước và tan trong dung môi hữu cơ của clo.
- GV: Tỉ khối hơi là gì? Ý nghĩa của tỉ khối hơi?
- GV yêu cầu HS tính tỉ khối hơi của clo so với không khí và rút ra kết luận.
- HS: tính dCl2/kk →Clo nặng gấp 2,5 lần không khí.
I. Tính chất vật lí
- Clo là chất khí màu vàng lục, mùi xốc, rất độc.
- Tan ít trong nước tạo thành nước clo, tan nhiều trong các dung môi hữu cơ: benzen, etanol, hexan, cacbon tetraclorua…
- Nặng gấp 2,5 lần không khí.
Hoạt động 3. Nghiên cứu về phản ứng của clo với kim loại và hidro
- GV yêu cầu HS viết cấu hình electron của nguyên tử clo, dựa vào độ âm điện của clo, hãy dự đoán tính chất hóa học cơ bản và xác định số oxi hóa có thể có của clo (biết rằng độ âm điện của clo chỉ nhỏ hơn flo).
IV.Tính chất hóa học
Tính chất hóa học cơ bản của Clo là
tính oxi hóa mạnh
1. Tác dụng với kim loại
Cl2 + KL (trừ Ag,Au,Pt)→Muối clorua
2 + 2 2
0
Na
0
- GV chiếu clip biểu diễn thí nghiệm Fe tác dụng với khí Cl2.
- GV yêu cầu HS viết PƯHH xảy ra giữa Fe với clo và dung dịch axit clohidric. Xác định số oxi hóa của Fe trong hợp chất FeCl3 và nhận xét gì về khả năng oxi hóa của clo.
- HS quan sát, viết PTHH, xác định số oxi hóa của các nguyên tố và suy ra vai trò của clo trong PƯHH trên.
- GV nêu thêm các đặc điểm của PƯHH giữa kim loại với clo.
- GV yêu cầu HS viết PTHH giữa hidro với clo.
- HS viết pư, xác định số oxi hóa của các nguyên tố, suy ra vai trò của clo trong pư trên.
- GV cho HS kết luận vai trò của clo trong PƯHH với kim loại và hidro.
2 + 3 2 2 3
2. Tác dụng với hidro
Khi chiếu sáng hỗn hợp hidro và clo, phản ứng xảy ra nhanh và có thể nổ
2 + 2 2
→Trong các phản ứng với kim loại và
hidro, clo thể hiện tính oxi hóa mạnh.
Hoạt động 4. Nghiên cứu về phản ứng của clo với nước
- GV viết PTHH giữa clo với nước.
- Sau khi tiến hành làm thí nghiệm:cho một cánh hoa hồng đỏ cho vào bình đựng nước clo và một cánh hoa để đối chứng. Hãy nhận xét và dự đoán tính chất nào của nước clo?
- Hãy xác định số oxi hóa của Cl trong HCl và HClO, xác định loại phản ứng hóa học khi Cl2 tan trong nước và vai trò của Cl2.
- HS xác định số oxi hóa của clo và
3. Tác dụng với nước
Khi tan trong nước, một phần clo tác dụng với nước tạo ra hỗn hợp axit clohidric và axit hipoclorơ
2+ H2OH +
Trong phản ứng trên, clo vừa là chất khử vừa là chất oxi hóa
HClO là chất oxi hóa mạnh nên phản ứng trên là phản ứng thuận nghịch và nước clo có tính tẩy màu
0 Fe 0 Cl → FeCl+3−1 0 H 0 Cl → HCl+1−1 0 Cl 1 − Cl 1 + HClO
suy ra vai trò của clo trong pư trên.
- GV giới thiệu thêm về tính axit yếu và tính oxi hóa mạnh của HClO.
- GV yêu cầu HS giải thích tính tẩy màu của clo ẩm
Hoạt động 5. Nghiên cứu về phản ứng của clo với muối của các halogen yếu hơn
- GV nêu quy luật : Halogen đứng trước đẩy được halogen đứng sau ra khỏi muối của nó
- HS viết PƯHH, xác định số oxi hóa của các chất, nhận xét vai trò của clo trong các PƯHH trên.
4. Tác dụng với muối của các halogen yếu hơn
[o] [k]
[o] [k]
Hoạt động 6. Tìm hiểu về trạng thái tự nhiên của clo
- GV thông báo cho HS về đồng vị của clo
- GV yêu cầu HS giải thích vì sao trong tự nhiên clo chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Thông báo cho HS các khoáng chất chứa clo
Có thể cho HS các thông tin sau:
- NaCl chiếm 85% khối lượng các loại
muối hòa tan trong nước biển
- “Biển chết” nằm giữa Palestin và
Gioocdani có hàm lượng NaCl từ 23 – 25% → sức đẩy của nước lớn→có thể nằm trên mặt biển.
- Ở Ba Lan có 1 cung điện làm bằng
muối từ thế kỷ 17, nằm trong mỏ muối
III. Trạng thái tự nhiên
- Trong tự nhiên, clo có hai đồng vị bền là 35Cl (75,77%) và 37Cl (24,23%)
- Do hoạt động hóa học mạnh nên clo chỉ tồn tại trong rự nhiên ở dạng hợp chất, chủ yếu là muối natri clorua trong nước biển và muối mỏ, chất khoáng cacnalit KCl.MgCl2.6H2O, axit clohidric có trong dịch vị dạ dày của người và động vật.
sâu hơn 100m.
Hoạt động 7. Tìm hiểu về ứng dụng của clo
- HS nghiên cứu SGK và nêu các ứng dụng của clo.
- GV bổ sung nếu cần thiết.
IV. Ứng dụng
- Clo được dùng để diệt trùng nước sinh hoạt, tẩy trắng sợi, vải, giấy.
- Một lượng lớn Clo được dùng để sản xuất các hóa chất hữu cơ.
- Clo được dùng để sản xuất các chất tẩy trắng, sát trùng như: nước Javen, clorua vôi… và sản xuất các chất vô cơ như axit clohidric, kali clorat…
Hoạt động 8. Nghiên cứu về nguyên tắc điều chế clo trong PTN và trong CN
- GV: Quan sát hình 5.3, hãy nhận xét quy trình điểu chế và thu khí clo trong phòng thí nghiệm.
+ Khí HCl được hình thành do đâu? Tại sao người ta dùng dung dịch NaCl để giữ khí HCl?
+ Hơi nước được hình thành do đâu? Tại sao người ta dùng H2SO4 đặc để giữ hơi nước?
+ Vai trò của bong tẩm dd NaOH trong giai đoạn cuối của việc thu khí Cl2?
- Dung dịch bão hòa nghĩa là gì?
- Tại sao trong công nghiệp người ta dùng phương pháp điện phân dd NaCl bão hòa chứ không dùng phản ứng oxi hóa – khử giữa các hợp chất để sản xuất clo?
V. Điều chế
1. Trong phòng thí nghiệm
Điều chế clo bằng cách cho axit clohidric đặc tác dụng với chất oxi hóa mạnh như MnO2, KMnO4…
MnO2 + 4HCl →MnCl2 + Cl2 +2H2O 2KMnO4+16HCl→2KCl+2MnCl2 + 5Cl2 +8H2O
2.Trong công nghiệp
Sản xuất clo bằng cách điện phân dung dịch bão hòa natri clorua, có màng ngăn cách hai điện cực
2NaCl + 2H2O →2NaOH + H2 + Cl2
Hoạt động 9.Củng cố
đpdd cmn
GV tiến hành củng cố thông qua phiếu học tập
Hoạt động 10. Dặn dò
- Bài tập 2, 5, 7 trang 101 SGK. - Bài thu hoạch.
1. Vì sao clo ẩm có tính tẩy màu còn clo khô không có khả năng đó?
2. Hãy giải thích tại sao trong tự nhiên, clo tồn tại chủ yếu ở dạng hợp chất? 3. Hiện nay ở nước ta, có những nhà máy hóa chất nào sản xuất clo hoặc các
sản phẩm công nghiệp ứng dụng của clo.
4. Bên cạnh những mặt tích cực, hãy kể các sản phẩm hóa học có chứa clo gây hại cho tự nhiên cũng như con người. Hiện nay, người ta đã thay thế chúng bằng cách hóa chất nào?
Phiếu học tập
CLO Nội dung 1. Tính chất vật lí của clo
- Trạng thái.
………
- Màu sắc.
………
- Khả năng tan của clo.
………
- Tính tỉ khối hơi của clo so với không khí.
………
Nội dung 2. Tính chất hóa học của clo
- Vì sao trong hợp chất oxi, clo có thể có số oxi hóa +1, +3, +5, +7? ………
- Số oxi hóa của clo trong các hợp chất với nguyên tố H và các nguyên tố kim loại. Giải thích.
……… ………
- Nêu tính chất cơ bản của clo. Giải thích.
………
- Đề xuất một số phản ứng chứng minh tính chất hóa học của clo.
……… ……… ……… ………
Nội dung 3. PƯHH minh họa tính chất hóa học của clo
- Thí nghiệm chứng minh tính chất hóa học của clo.
Tên thí nghiệm Cách làm Hiện tượng Giải thích
TN1: Cu + Cl2
TN3: H2 + Cl2
TN4: Thử khả năng tẩy màu của dd nước clo
- Kết luận về tính chất hóa học của clo.
………
Nội dung 4. Điều chế clo trong phòng thí nghiệm
- Nguyên tắc điều chế, viết PTHH.
……… ………
- Phương pháp thu khí clo trong phòng thí nghiệm.
……… ……… ………
Nội dung 5. Grap tổng kết bài clo
CẤU TẠO Cấu hình e : Công thức electron : CTCT : CTPT : TÍNH CHẤT VẬT LÍ Trạng thái : Màu sắc : Khả năng tan : Tính độc : TÍNH CHẤT HÓA HỌC Tác dụng với …. Tác dụng với …. Tác dụng với …. Kết luận : ĐIỀU CHẾ Trong PTN : Nguyên tắc : Phương pháp : Thí dụ : ỨNG DỤNG
Tóm tắt chương 2
Trong chương này, chúng tôi đã tiến hành thiết kế và sử dụng hệ thống câu hỏi trong dạy học Hóa học lớp 10 ở trường THPT. Nội dung gồm các phần sau:
1. Tổng quan về chương trình Hóa học lớp 10 THPT.
2. Những định hướng thiết kế hệ thống câu hỏi trong dạy học Hóa học ở trường THPT.
- Xác định những yêu cầu đối với hệ thống câu hỏi.
- Đề xuất quy trình khi thiết kế hệ thống câu hỏi trong dạy học: 8 bước. - Đề xuất quy trình sử dụng câu hỏi trong dạy học: 8 bước.
3. Thiết kế hệ thống bao gồm 228 câu hỏi của 14 bài học trên 3 chương trong nội dung chương trình hóa học lớp 10 THPT cơ bản.
- Chương 1. Nguyên tử (67 câu).
- Chương 2. Bảng tuần hoàn và định luật tuần hoàn các nguyên tố hóa học (60 câu).
- Chương 5. Nhóm Halogen (101 câu).
4. Thiết kế 4 giáo án có sử dụng hệ thống câu hỏi đã thiết kế.
- Bài 4. Cấu tạo vỏ nguyên tử.
- Bài 7. Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học.
- Bài 9. Sự biến đổi tuần hoàn tính chất của các nguyên tố hóa học. Định luật tuần hoàn.
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1. MỤC ĐÍCH THỰC NGHIỆM
Đánh giá chất lượng hệ thống câu hỏi đã thiết kế dựa trên kết quả và thái độ học tập của học sinh thông qua hệ thống bài lên lớp.
- Kết quả học tập: đánh giá qua điểm số các bài kiểm tra.
- Thái độ học tập: đánh giá qua phiếu thăm dò ý kiến học sinh và phiếu ý kiến của giáo viên thực nghiệm.
3.2. NỘI DUNG THỰC NGHIỆM
Tiến hành thực nghiệm trên 3 chương:
- Chương 1. Nguyên tử.
- Chương 2. Bảng tuần hoàn và định luật tuần hoàn các nguyên tố hóa học.
- Chương 5. Nhóm Halogen.
Tiến hành kiểm tra định lượng 4 bài:
- Bài 4. Cấu tạo vỏ nguyên tử.
- Bài 7. Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học.
- Bài 9. Sự biến đổi tuần hoàn tính chất của các nguyên tố hóa học. Định luật tuần hoàn.
- Bài 21. Clo.
3.3. ĐỐI TƯỢNG THỰC NGHIỆM
Tiến hành thực nghiệm với học sinh khối lớp 10 thuộc 12 lớp, 5 cặp thực nghiệm - đối chứng ở một số trường THPT:
- Trường THPT Bùi Thị Xuân, Quận 1. - Trường THPT Thái Bình, Quận Tân Bình. - Trường THPT Bà Rịa, Tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu. - Trường THPT Nguyễn Du, tỉnh ĐakLak.
Bảng 3.1. Danh sách lớp TN và ĐC
STT TRƯỜNG LỚP GIÁO VIÊN SỈ SỐ
1 Trường THPT Thái Bình, Quận Tân Bình. 10A1 – TN1 Trần Thị Ngọc Khánh 27 2 10A2 – ĐC1 26 3 10A3 – TN2 24 4 10A4 – ĐC2 23 5 Trường THPT Bùi Thị Xuân, Quận 1. 10A8 – TN3 Nguyễn Thị Ngọc Tú 46 6 10A10 – ĐC3 44 7 Trường THPT Bà Rịa, Tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu. 10A3 – TN4 Võ Đức Tài 40 8 10A4 – ĐC4 42 9 Trường THPT Nguyễn Du, tỉnh ĐakLak 10 Sinh – TN5
Phan ThịXuân Hoa
35 10 10A3 – ĐC5 34
3.4. XỬ LÍ KẾT QUẢ
3.4.1. Phương pháp định lượng
Kết quả thực nghiệm được xử lí theo phương pháp thống kê toán học theo các bước sau:
Bước 1. Lập các bảng phân phối tần số, tần suất và tần suất tích lũy Bước 2. Vẽ đồ thị các đường lũy tích
Bước 3. Lập bảng tổng hợp phân loại kết quả học tập Bước 4. Tính các tham số thống kê đặc trưng
+ Trung bình cộng x � =𝑛1𝑥1+ 𝑛2𝑥2 + … + 𝑛𝑘𝑥𝑘 𝑛1 + 𝑛2+ … + 𝑛𝑘 =1 𝑛� 𝑛𝑖𝑥𝑖 𝑘 𝑖=1 𝑛𝑖 : tần số các giá trị 𝑥𝑖
𝑛: sốhọc sinh tham gia thực nghiệm
+ Phương sai S2
và độ lệch tiêu chuẩn S là các số đo độ phân tán của sự phân
𝑆2 = ∑ 𝑛𝑖 (𝑥𝑖−𝑥̅)2
𝑛−1 và 𝑆 = �∑ 𝑛𝑖 (𝑥𝑖−𝑥̅)2
𝑛−1
+ Hệ số biến động V:dùng để so sánh độ phân tán trong trường hợp 2 bảng phân
phối có giá trị trung bình cộng khác nhau hoặc 2 mẫu có quy mô khác nhau. 𝑉 =𝑥̅𝑆 .100%
+ Sai số trung bình mẫu m:giá trị trung bình sẽ dao động trong khoảng 𝑥� ± m
𝑚 = 𝑆
√𝑛
Nếu 2 lớp TN và ĐC có giá trị 𝑥̅𝑇𝑁 và 𝑥̅Đ𝐶 bằng nhau thì lớp nào có độ lệch tiêu chuẩn S tương ứng nhỏ hơn có chất lượng tốt hơn.
Nếu 2 lớp TN và ĐC có giá trị 𝑥̅𝑇𝑁 và 𝑥̅Đ𝐶 khác nhau thì lớp nào có giá trị V tương ứng nhỏ hơn có chất lượng tốt hơn.
+ Đại lượng kiểm nghiệm t
𝑡 = 𝑥̅𝑇𝑁𝑆 − 𝑥̅Đ𝐶 𝑇𝑁−Đ𝐶 với 𝑆𝑇𝑁−Đ𝐶 =�(𝑛𝑇𝑁 − 1).𝑆𝑇𝑁2 + (𝑛Đ𝐶 − 1).𝑆Đ𝐶2 𝑛𝑇𝑁 + 𝑛Đ𝐶 − 2 � 1 𝑛𝑇𝑁 + 1 𝑛Đ𝐶� Trị số tới hạn 𝑡∝,𝑘 có mức ý nghĩa α = 0,01 ÷ 0,05. Số bậc tự do 𝑘= 𝑛𝑇𝑁 + 𝑛Đ𝐶 −2 .
Dùng hàm TINV (α;k) trong Microsoft excel tìm giá trị 𝑡∝,𝑘.
Nếu 𝑡 ≥ 𝑡∝,𝑘 thì sự khác biệt giữa 𝑥̅𝑇𝑁 và 𝑥̅Đ𝐶là có ý nghĩa mới mức ý nghĩa α. Nếu 𝑡 <𝑡∝,𝑘 thì sự khác biệt giữa 𝑥̅𝑇𝑁 và 𝑥̅Đ𝐶là không có ý nghĩa mới mức ý nghĩa α.
3.4.2. Phương pháp định tính
Thống kê số lượng ý kiến của giáo viên và học sinh qua phiếu thăm dò.
Dựa vào kết quả thăm dó ý kiến, chúng tôi phân tích, nhận xét và đưa ra kết luận về chất lượng của hệ thống câu hỏi đã thiết kế.
3.5. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 3.5.1. Kết quả định lượng 3.5.1. Kết quả định lượng
3.5.1.1. Kết quả bài kiểm tra “Cấu tạo vỏ nguyên tử”
Bảng 3.2. Tổng hợp các tham số đặc trưng bài kiểm tra lần 1
Đối tượng x ± m S V% S2 x M
TN 7,71 ± 0,085 1.119 14.520 1.252 7.709 0.085
ĐC 6,89 ± 0,1 1.298 18.842 1.687 6.893 0.099
Kiểm tra kết quả thực nghiệm bằng phép thử Student với α = 0,01;
k = (172+169) – 1 = 339. Dùng hàm TINV(0,01;339) trong Microsoft excel tìm