Thiết kế giáo án dạy học tiêu biểu theo chuẩn kiến thức kĩ năng

7. Cái mới của đề tài

3.2. Thiết kế giáo án dạy học tiêu biểu theo chuẩn kiến thức kĩ năng

BÀI 40: SẮT.

CHƢƠNG 7: CROM, SẮT, ĐỒNG. Lớp 12- nâng cao

Những kiến thức kỹ năng HS đã biết có liên quan

Những kiến thức kỹ năng mới HS cần hình thành

1. Kiến thức: Biết:

- Kí hiệu hóa học, NTK của sắt

- Một số tính chất vật lí của sắt, thế điện cực chuẩn 0 2

E Fe / Fe ,

0 3 2

E Fe / Fe , năng lượng ion hóa, số oxi hóa 0, +2, +3

- Một số tính chất hóa học của sắt + Tác dụng với phi kim.

+ Tác dụng với dung dịch axit. + Tác dụng với dung dịch muối. 2. Kỹ năng:

- Quan sát thí nghiệm, nhận xét hiện

1. Kiến thức: Biết:

- Trong tự nhiên sắt ở dưới dạng các các oxit sắt, FeCO , FeS3 2.

Hiểu:

- Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình e nguyên tử sắt.

- Tính chất vật lí, tính chất hóa học của sắt.

2. Kỹ năng:

tượng, giải thích. - Viết PTHH.

- Giải một số bài tập có liên quan.

- Viết PTHH dạng oxi hóa khử, dạng ion thu gọn.

- Tính thành phần phần trăm về khối lượng của Fe.

I. Mục tiêu:

1. Kiến thức: Giúp HS: a. Biết được:

- Trong tự nhiên sắt ở dưới dạng các các oxit sắt, FeCO , FeS3 2. b. Hiểu được:

- Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình e nguyên tử sắt, ion 2 3

Fe , Fe , năng

lượng ion hóa, thế điện cực chuẩn của 0 2

E Fe / Fe , 0 3 2

E Fe / Fe , số oxi hóa, tính chất vật lí.

- Tính chất hóa học của sắt: Tính khử trung bình( tác dụng với oxi, lưu huỳnh, clo, nước, dung dịch axit, dung dịch muối).

2. Kỹ năng:

- Dự đoán, kiểm tra bằng thí nghiệm và kết luận được tính chất hóa học của sắt.

- Viết các PTHH minh họa tính khử của sắt.

- Giải được bài tập: Tính thành phần phần trăm về khối lượng sắt trong hỗn hợp phản ứng; Xác định tên kim loại dựa vào số liệu thực nghiệm; Bài tập khác có nội dung liên quan.

3.Thái độ:

- Biết cách bảo vệ các dụng cụ , đồ dùng bằng Fe tránh bị ăn mòn.

II. Phƣơng pháp dạy học chủ yếu.

- Trực quan: sử dụng công nghệ thông tin, thí nghiệm hóa học. - Nêu vấn đề.

- Vấn đáp(tái hiện, tìm tòi, giải thích minh họa) - Dạy học hợp tác theo nhóm nhỏ.

1. Giáo viên:

- Máy tính, máy chiếu.

- Bảng tuần hoàn các nguyên tố Hóa học phóng to. - Phiếu học tập số 1,2.

- Dụng cụ: ống nghiệm, diêm, giá thí nghiệm, ống dẫn khí, đèn cồn, pipet, bình tam giác, bình cầu, chậu thủy tinh…

- Hóa chất: đinh sắt, S bột, khí Cl2, axit H SO2 4 loãng, HNO3đ, dung dịch

3

HNO loãng, nước, bình khí O2... 2. Học sinh:

IV. Các hoạt động dạy học. 1. Ổn định lớp.(1 phút). Sĩ số:

2. Kiểm tra bài cũ:

3. Thiết kế các hoạt động của giáo viên và học sinh.

Đặt vấn đề: Ở chương trước chúng ta đã được nghiên cứu về các nguyên tố thuộc phân nhóm chính. Các nguyên tố phân nhóm phụ có những đặc điểm cấu tạo, tính chất gì? Chúng ta cùng tìm hiểu trong chương 7. Fe là một nguyên tố chuyển tiếp điển hình. Vậy Fe có vị trí, cấu tạo và những tính ra sao?

Hoạt động 1: Tìm hiểu về vị trí, cấu hình electron và tính chất vật lí (Thời gian: 10 phút).

Nội dung Hoạt động của GV Hoạt động của HS

I. Vị trí và cấu tạo.

1.Vị trí của sắt trong bảng tuần hoàn.

- Fe là một nguyên tố kim loại chuyển thuộc nhóm VIII B, chu kỳ 4, số hiệu nguyên tử là 26.

Chia lớp thành 4 nhóm nhỏ và yêu cầu các em thảo luận theo câu 1 phiếu học tập số 1.

- GV lắng nghe, nhận xét, đánh giá và chiếu

- Quan sát bảng tuần hoàn và thảo luận trong 5 phút. - Các nhóm báo cáo kết quả.

- Các nhóm khác nhận xét, bổ sung.

lên màn hình. - Rút ra kết luận. 2. Cấu tạo của sắt.

*Cấu hình e:

1s22s22p63s23p63d64s2 hoặc [Ar]3d64s2 hay [Ar]

↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓ 3d6 4s2

- Nguyên tử Fe dễ nhường 2e ở phân lớp 4s tạo ra ion Fe2+

có cấu hình: [ Ar]3d6 hay [Ar]

↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ 3d6 4s0

hoặc nhường 2e ở phân lớp 4s và 1e ở phân lớp 3d tạo ra ion Fe3+

có cấu hình [Ar]3d5 hay [Ar] ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 3d5 4s0 - Biểu diễn các e trong các obitan? - Cho biết các số oxi hóa có thể có của sắt. Fe là nguyên tố s, p, d, f?

- Trả lời.

*Một số đại lượng của nguyên tử. + Bán kính nguyên tử Fe: 0,162(nm) + Bán kính ion 2 3

Fe v Feà : 0,076

và 0,064 (nm)

+ Năng lượng ion hóa I1, I2 và I3: 760, 1560, 2960 (kj/mol). + Độ âm điện: 1,83 + Thế điện cực chuẩn: 0 2 E Fe / Fe= - 0,44V 0 3 2 E Fe / Fe = + 0,77V

Yêu cầu HS thảo luận theo câu 2 phiếu học tập số 1

- GV lắng nghe, nhận xét và chiếu bảng kết luận yêu cầu HS ghi bài. - HS nghiên cứu SGK và thảo luận rút ra kết luận. - Đại diện các nhóm báo cáo kết quả. - Các nhóm khác nhận xét bổ sung.

*Cấu tạo của đơn chất.

Tùy thuộc vào nhiệt độ, sắt có thể tồn tại ở dạng tinh thể khác nhau ( mạng tinh thể lập phương tâm khối hoặc lập phương tâm diện).

II. Tính chất vật lí.

- Là kim loại màu trắng hơi xám ,có khối lượng riêng lớn (D=7.9 g/cm3). - Có tính dẫn điện ,dẫn nhiệt tốt - Có từ tính . - Giải thích tính dẫn điện, dẫn nhiệt của sắt? - Vì sao sắt có khối lượng riêng lớn?

Dựa vào những kiến thức chung về kim loại và giải thích.

Hoạt động 2: Tìm hiểu về tính chất hóa học của sắt. (Thời gian: 23 phút)

Nội dung Hoạt động của GV Hoạt động của HS III. Tính chất hóa học.

Có tính khử trung bình có thể bị oxi hóa thành 2 3

,

Fe Fe

Với chất oxi hóa yếu Fe→ 2

Fe + 2e

Với chất oxi hóa mạnh Fe→ 3

Fe +3e

1. Tác dụng với phi kim.

Fe khử được hầu hết các phi kim ở nhiệt độ cao.

* Với các phi kim là các chất oxi hóa mạnh như O Cl2, 2 Fe bị oxi hóa thành 3 Fe 0 2 3 4 t Fe O Fe O (FeO Fe O. 2 3)

+ GV yêu cầu HS thảo luận theo phiếu học tập số 2.

+ GV quan sát và có những uốn nắn kịp thời.

- Thảo luận theo nhóm + Dự đoán các tính chất hóa học có thể có của sắt và tiến hành thí nghiệm kiểm chứng cho dự đoán vừa đưa ra. + Đại diện các nhóm tiến hành thí nghiệm.

+ Các HS khác quan sát và ghi chép hiện tượng theo mẫu của phiếu học tập.

0

0 0 3 1

2 3

2Fe 3Cl t FeCl

* Với các phi kim yếu hơn như lưu huỳnh Fe bị oxi hóa thành 2

Fe 0 0 o 2 1 t Fe S Fe S + GV nhận xét và chiếu bảng tổng kết tính chất hóa của sắt. + Đại diện các nhóm báo cáo kết quả. + Các nhóm khác nhận xét, bổ sung. 2. Tác dụng với axit.

- Với dung dịch HCl, H SO2 4loãng 4 0 1 2 0 2SO SO 4 2 Fe H Fe H 0 1 2 0 2 2 2 Fe H Cl FeCl H 0 2 0 2 Fe 2H Fe H Fe0 +2H+→ Fe+2 +H20 ↑

- Với dung dịch HNO3và

2 4

H SO đặc Fe khử 5

N hoặc 6

S trong HNO3

và H SO2 4đến số oxi hóa thấp hơn, còn Fe bị oxi hóa thành Fe+3 0 5 3 3 3 3 4H O NO Fe N Fe +NO↑ + H20 0 3 3 2 Fe 4H NO Fe NO 2H O H O2 0 6 2 4 Fe H SO (đ) t0 3 4 2 4 2 2 3 SO O H O Fe S 2 4 2Feo 6SO t0 3 2 2 2Fe 3 SO 6H O * Fe bị thụ động bởi các axit - Fe có tác dụng với axit HCl và H SO2 4

loãng không? Nếu có nhận xét về số oxi hóa của sắt trong trường hợp này? Viết PTHH và xác định số oxi hóa của các chất. - Fe tác dụng với 2 4 H SO , HNO3đặc cho sản phẩm khí là gì? Nêu cách nhận biết. - Quan sát HS tiến hành thí nghiệm, uốn nắn kịp thời.

- Yêu cầu HS giải thích về tính thụ động của Fe? Tiến hành thí nghiệm kiểm chứng. - Chiếu lên màn hình phần tính chất này. GV bổ sung: Dựa vào tính chất này người ta

- Trả lời và nhận xét về số oxi hóa của sắt. - Dự đoán sản phẩm. - Đại diện các nhóm tiến hành thí nghiệm kiểm chứng . - Các HS khác quan sát và hoàn thiện theo mẫu của phiếu học tập số 2.

- Đại diện các nhóm báo cáo kết quả. - Các nhóm khác nhận xét bổ sung.

3

HNO đ,nguội hoặc H SO2 4đ,nguội thường dùng thùng

bằng thép để chuyên

chở axit

3

HNO vàH SO2 4đặc, nguội.

3. Tác dụng với dung dịch muối.

0 2 4 SO Fe Cu →Fe2 SO4 Cu0 . 0 2 Fe Cu → 2 0 Fe Cu . 0 1 3 3 Fe Ag NO dư→ 3 0 3 3 NO 3 Fe Ag 0 1 3 0 3 3 Fe Ag Fe Ag - Fe có khả năng khử được các ion kim loại nào trong dd muối của chúng? Sản phẩm là muối sắt(II) hay muối sắt(III)?

- Sắt tác dụng với dd đồng sunfat thu được đồng kết tủa đỏ và muối sắt (II), vậy nếu cho Fe vào dd muối bạc nitrat dư có xảy ra phản ứng không? Sản phẩm là gì?

- GV gợi ý HS giải quyết mâu thuẫn

Dự đoán:

+ Fe có thể khử được ion kim loại có thế điện cực chuẩn lớn hơn nó trong dãy hoạt động hóa học Ví dụ: 2 Cu , Ag - Sản phẩm là muối sắt(II). - Tiến hành thí nghiệm kiểm chứng với dd muối đồng. - HS nêu dự đoán sau đó tiến hành thí nghiệm theo mẫu của phiếu học tập. - HS quan sát hiện tượng: trên lớp mạt sắt có bạc màu xám bám vào, dd thu được không có màu lục nhạt mà có màu

1, Nhỏ vài giọt NaOH vào dd thu được, quan sát và rút ra nhận xét đó là dung dịch gì? 2, So sánh giá trị thế điện cực chuẩn của các cặp rút ra nhận xét. + 2 Cu có thể o xi hóa 2 Fe thành 3 Fe được không? 0 2 E Fe / Fe= - 0,44V 0 3 2 E Fe / Fe =+ 0,77V E0 Ag / Ag = + 0,8 V 0 2 E Cu / Cu= + 0,34V - Quan sát và hướng dẫn HS thao tác thí nghiệm. GV nhận xét - Chiếu phần kết luận tính chất này. vàng nâu. - HS ngạc nhiên vì dự đoán không đúng, xuất hiện câu hỏi tại sao Fe tác dụng với AgNO3 lại không tạo ra muối sắt (II). Mâu thuẫn nhận thức xuất hiện. - HS: Dựa vào gợi ý của GV, HS rút ra nhận xét : + Dung dịch thu được là muối sắt (III). + Ag có thể oxi hóa 2 Fe thành 3 Fe Suy ra khi sắt tác dụng với dd AgNO3 dư sẽ oxi hóa 2 Fe thành 3 Fe . 4. Tác dụng với nước. 2 3 4H O o Fe 570oC 0 3 4 2 Fe O 4H 0 2 H O Fe 5700C 2 0 2 O Fe H

Trong không khí ẩm, sắt dễ bị ăn mòn:

0

2 2

4Fe 3O nH O →

- Sắt tác dụng với nước tạo ra dạng oxit nào của sắt?

- GV chiếu lên màn hình thí nghiệm Fe tác dụng với nước và yêu cầu HS quan sát viết

- Dự đoán

- Quan sát thí nghiệm và nêu hiện tượng, viết PTHH. Kết luận: Sắt tinh khiết bền với nước và không khí ở nhiệt

2 3 2

2Fe O .nH O PTHH.

- Viết PTHH? Nếu cho một mẩu Fe sạch vào ống nghiệm chứa nước đã đun sôi, để nguội có phản ứng xảy ra

không?

- Có thể giữ gìn đồ dùng bằng sắt như thế nào? Lớp oxit sắt trên bề mặt có bảo vệ Fe khỏi bị oxi hóa không? Tại sao? độ thường, nhưng sắt có lẫn tạp chất dễ bị ăn mòn dưới tác dụng đồng thời của hơi ẩm,khíCO , O 2 2 trong không khí. Lớp gỉ sắt tạo ra trên bề mặt sắt là một lớp xốp, giòn, không bảo vệ được sắt nên sắt dễ bị ăn mòn. Biện pháp đơn giản nhất để bảo vệ đồ dùng bằng sắt là nơi khô ráo, thường xuyên lau chùi bụi bẩn.

Hoạt động 3: Tìm hiểu về trạng thái tự nhiên của sắt (Thời gian: 5 phút)

Nội dung Hoạt động của GV Hoạt động của HS

IV. Trạng thái tự nhiên

Chiếm khoảng 5% khối lượng vỏ trái đất ,đứng hàng thứ 2 trong các kim loại (sau Al).

- Trong tự nhiên Fe chủ yếu tồn tại dưới dạng hợp chất trong các

GV cho HS nghiên cứu SGK để biết

+ Trạng thái tự nhiên của Fe?

+ Quặng sắt có giá trị gì trong công nghiệp luyện kim?

HS nghiên cứu SGK trả lời.

quặng: (quặng manhetit Fe O3 4, quặng hematit Fe O2 3, quặng hematit nâu Fe O .nH O2 3 2 , quặng xeđerit FeCO3 quặng pirit FeS2.

- Có trong hemoglobin (huyết cầu tố) của máu.

GV tổng kết và chiếu lên phần kết luận về trạng thái tự nhiên của sắt.

4. Củng cố.(5 phút).

Câu 1. Dựa vào một số đại lượng của nguyên tử hãy chứng minh Fe là một kim lọai có tính khử trung bình ?

Câu 2. Viết PTHH thực hiện dãy biến hóa sau: Fe FeCl3  FeCl2Fe  Fe NO3 3 . Fe O3 4

5. Dặn dò. (1 phút).

- Làm bài tập 1, 2, 3, 4, 5 SGK trang 198. - Chép bài tập về nhà

Bài tập: Hỗn hợp X gồm FeS2 và RS có cùng số mol ( R có hóa trị không đổi). Cho 13,02g hỗn hợp X tác dụng hoàn toàn với lượng dư dd HNO3 đặc nóng thu được dd Y và 26,432l hỗn hợp Z có khối lượng là 56,68g gồm NO NO, 2. Xác định tên kim loại R.

- Chuẩn bị bài 41 “Một số hợp chất của Sắt”. Xem phần phụ lục 1 cuối sách.

Sau khi soạn giáo án và tiến hành giảng dạy trực tiếp bài sắt SGK Hóa học 12 nâng cao tôi nhận thấy SGK Hóa học 12 nhìn chung đã đảm bảo chuẩn kiến thức kĩ năng. Tuy nhiên còn có một số điểm không đạt chuẩn cụ thể như sau:

Về mức độ kiến thức: Kiến thức đã đảm bảo theo chuẩn. Nội dung kiến thức đã đạt theo yêu cầu mà chuẩn kiến thức kĩ năng đưa ra như vị trí, cấu hình e nguyên tử của sắt và biểu diễn các e trong các obitan, ion 2

Fe , 3

thế điện cực chuẩn, số oxi hóa, tính chất vật lí của sắt, các dạng hợp chất sắt trong tự nhiên, tính chất hóa học của sắt.

Về kĩ năng: Vẫn chưa theo chuẩn. Chưa cho HS dự đoán tính chất hóa học của sắt và tiến hành thí nghiệm kiểm chứng, rút ra kết luận. Do đó HS không hình thành được kĩ năng nêu giải thích hiện tượng, viết PTHH….

Phần tính chất hóa học cũng chỉ đưa ra các thí nghiệm minh họa cho tính chất hóa học của sắt mà không nêu cách tiến hành thí nghiệm.

Bài tập chưa đưa ra các dạng bài tập cơ bản đó là bài tập về xác định tên kim loại và bài tập về xác định thành phần trăm về khối lượng các kim loại trong hỗn hợp. Tôi bổ sung một số bài tập theo chuẩn kiến thức kĩ năng như sau:

Bài 1. Cho hỗn hợp A chứa Fe và kim loại M có hóa tri không đổi trong mọi hợp chất. Tỉ lệ số mol của M và Fe trong hỗn hợp A là 1:3. Cho 19,2g hỗn hợp A tan hết vào dd HCl thu được 8,96l H2. Cho 19,2g hỗn hợp A tác dụng hết với khí Cl2 thì cần dùng 12,32l khí Cl2. Xác định kim loại M và phần trăm khối lượng các kim loại trong hỗn hợp A. Các thể tích khí đo ở điều hiện tiêu chuẩn.

Bài 2. Dùng quặng manhetit chứa 80% Fe O3 4để luyện thành 800 tấn gang có hàm