I – BỐI CẢNH VÀ VẤN ĐỀ CẦN TÌM HIỂU
Hiện nay, có nhiều ý tưởng sử dụng vỏ trứng (với thành phân chính là canxi cacbonat) để sản xuất các vật dụng trong đời sống như: phấn , phân bón, vôi và dung cụ lọc nước … Khi thực hiện một dự án học tập với chủ đề “sử dụng vỏ trứng để làm phấn viết bảng” thì các bạn trong nhóm đã có các ý kiến tranh luận với nhau.
trứng gà cao”.
- Bạn Y phản đối: “hãy dùng vỏ trứng vịt vì hàm lượng canxi cacbonat trong vỏ trứng vịt cao hơn”.
Bạn ủng hộ lời đề nghị của ai?
II – MỤC TIÊU
Sau khi hoàn thành bài thực hành, HS có khả năng:
a) Kiến thức:
- Liệt kê được một số ứng dụng của canxi cacbonat trong cuộc sống và một số nguồn nguyên liệu giàu canxi cacbonat.
- Phát biểu được định luật bảo toàn khối lượng và viết được biểu thức bảo toàn khối lượng cho phản ứng: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O.
b) Kĩ năng:
- Phân tích và thiết kế được quy trình tiến hành ThN giữa canxi cacbonat (trong vỏ trứng gà và vỏ trứng vịt) với axit clohiđricđể so sánh lượng canxi cacbonat trong mỗi loại.
- Tiến hành thành công được ThN giữa các canxi cacbonat (trong vỏ trứng) với axit clohiđric.
- Thành thạo một số thao tác ThN đơn giản (sử dụng cân điện tử để xác định khối lượng, … ).
- So sánh được hàm lượng canxi cacbonat trong một số loại vỏ trứng bằng phương pháp khối lượng.
c) Thái độ:
- Rèn luyện thái độ và đạo đức làm việc khoa học (đảm bảo an toàn khi thực hiện ThN, trung thực với kết quả ThN …).
- Đam mê, hứng thú và chủ động tích cực tìm tòi khám phá kiến thức thông qua hoạt động thực hành ThN.
Bên cạnh đó, bài thực hành cho định hướng phát triển năng lực cho HS:
- Năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên, năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học.
III – CHUẨN BỊ 1. Dụng cụ
- Chuẩn bị cho mỗi nhóm một bộ dụng cụ bao gồm:
+ 1 khay đựng dụng cụ ThN.
+ 1 cốc thủy tinh 100ml (có vạch chia độ).
+ Phễu lọc và giấy lọc.
2. Hóa chất
- Chuẩn bị các hóa chất cần thiết bao gồm:
+ Vỏ trứng gà, nghiền mịn. + Vỏ trứng vịt, nghiền mịn. + Axit clohiđric 4M.
(*) Cho 500 ml nước cất vào bình định mức 1 lít, sau đó thêm 333 ml axitclohiđric đặc (12M) vào bình, lắc đều. Sau đó tiếp tục thêm nước cất vào đến vạch định mức.
IV – TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG
Đối tượng tham gia hoạt động: Thành viên CLB Hóa học. Hình thức tổ chức thực hành: Theo nhóm (4HS / nhóm)
Thời điểm trải nghiệm: Có thể thực hiện ở đầu năm học (sau khi ôn tập kiến
thức lớp 9) hoặc sau khi học lý thuyết axit clohiđric Quy trình thực hành: Quy trình nghiên cứu khoa học – nghiên cứu thông tin Thời gian và địa điểm: PTN Hóa học – 90 phút (2 tiết học)
TT Hoạt động Nội dung HS cần hoàn thành 1 Khởi động – HS đặt câu hỏi liên
quan đến vấn đề nghiên cứu
(định hướng phát triển biểu hiện 1)
Mục 1 của báo cáo thực hành thí nghiệm.
2
HS thiết kế thí nghiệm
(định hướng phát triển biểu hiện 2)
Mục 3 và 4 của báo cáo thực hành thí nghiệm.
3 HS tiến hành thực hiện thí nghiệm
(định hướng phát triển biểu hiện 3 và 4)
4 HS thực hiện báo cáo kết quả
(định hướng phát triển biểu hiện 4 và 5)
Mục 5 của báo cáo thực hành thí nghiệm.
Mô tả chi tiết các hoạt động:
HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động – HS đặt câu hỏi liên quan đến vấn đề nghiên cứu
- GV nêu vấn đề gợi mở cho HS: Trứng là một thực phẩm giàu chất dinh dưỡng, bên cạnh đó, vỏ trứng cũng có nhiều ứng dụng trong đời sống.
- HS thảo luận, nêu thành phần chính trong vỏ trứng và một số ứng dụng thực tiễn của vỏ trứng.
Tình huống: Hiện nay người ta đang muốn tận dụng nguồn canxi cacbonat trong vỏ trứng để sản xuất phấn viết bảng.…
- Bạn X đề nghị: “nên sử dụng vỏ trứng gà vì hàm lượng canxi cacbonat trong vỏ trứng gà rất cao”.
- Bạn Y phản đối: “hãy sử dụng vỏ trứng vịt vì hàm lượng canxi cacbonat trong vỏ trứng vịt cao hơn”.
Bạn ủng hộ lời đề nghị của ai?
- HS thảo luận nhóm, phân tích tình huống để xác định câu hỏi liên quan đến vấn đề cần tìm hiểu và đề xuất giả thuyết khoa học của bài thực hành.
* Câu hỏi liên quan đến vấn đề: Hàm lượng canxi cacbonat trong vỏ trứng vịt có cao hơn trong vỏ trứng gà không?
* HS có thể đưa ra nhiều các giả thuyết khoa học khác nhau như:
1) Hàm lượng canxi cacbonat trong vỏ trứng vịt cao hơn trong vỏ trứng gà.
2) Hàm lượng canxi cacbonat trong vỏ trứng vịt và trong vỏ trứng gà đều như nhau.
3) Hàm lượng canxi cacbonat trong vỏ trứng vịt thấp hơn trong vỏ trứng gà.
HOẠT ĐỘNG 2: HS thiết kế thí nghiệm
- HS thảo luận nhóm để xác định phản ứng hóa học và các yếu tố trong ThN:
+ Phản ứng hóa học: phản ứng giữa canxi cacbonat và axit clohiđric.
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
+ Yếu tố cố định: khối lượng mẫu (vỏ trứng gà, vỏ trứng vịt), axit clohiđric (cùng nồng độ,
cùng thể tích) ...
+ Yếu tố cần xác định: khối lượng canxi cacbonat trong nước vỏ trứng.
+ Yếu tố trực tiếp theo dõi: có thể là khối lượng giảm đi của dung dịch hoặc khối lượng
+ Mối liên hệ giữa yếu tố cần xác định và yếu tố trực tiếp theo dõi: khối lượng canxi cacbonat trong vỏ trứng càng cao thì khối lượng dung dịch giảm đi càng nhiều hoặc khối lượng chất rắn còn lại sau phản ứng càng thấp.
- HS dựa trên các yếu tố trên và dụng cụ, hóa chất đã được chuẩn bị để thiết kế một quy trình tiến hành ThN phù hợp và khả thi.
- GV chọn ngẫu nhiên ở mỗi nhóm một đại diện trình bày quy trình ThN đã thiết kế. (Các nhóm sử dụng giấy A3 để trình bày).
- GV và các nhóm theo dõi, đặt câu hỏi thảo luận về cho quy trình của nhóm báo cáo. GV nhận xét, góp ý định hướng HS.
Nếu các nhóm HS không thể thiết kế được quy trình thực hành riêng của nhóm thì GV có thể gợi ý cho HS sử dụng một trong hai quy trình sau:
Cách 1: Xác định thông qua khối lượng dung dịch sau phản ứng. Xác định hàm lượng canxi cacbonat trong vỏ trứng gà.
1. Bước 1: Cho 80 ml dung dịch axit clohiđric 4M vào cốc thủy tinh. Cân khối lượng của cả cốc và dung dịch (giá trị m1 gam).
2. Bước 2: Cân lấy m2 gam vỏ trứng gà đã nghiền mịn sao cho m2 < 10 gam.
3. Bước 3: Cho vỏ trứng gà đã lấy vào trong cốc. Để yên cho cốc vỏ trứng tan trong cốc đến khí không còn khí thoát ra.
4. Bước 4: Thực hiện thao tác nghiêng cốc xuống 10o để lượng khí cacbonic trong cốc thoát ra hoàn toàn. (cẩn thận không để dung dịch đổ ra khỏi cốc).
5. Bước 5: Cân lại khối lượng của cả cốc và dung dịch sau phản ứng (m3). Hàm lượng canxi cacbonat trong vỏ trứng gà được tính theo công thức:
%CaCO3 = 𝟏𝟎𝟎(𝒎𝟏+𝒎𝟐−𝒎𝟑)
𝟒𝟒𝒎𝟐 .100% (1)
Lặp lại ThN 3 lần để lấy giá trị trung bình.
Thực hiện ThN tương tự để xác định hàm lượng canxi cacbonat trong vỏ trứng vịt. Chứng minh công thức (1):
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: mCO2 = m1 + m2 – m3
nCaCO3 = nCO2 = (𝒎𝟏+𝒎𝟐−𝒎𝟑)
𝟒𝟒 →mCaCO3 = 𝟏𝟎𝟎(𝒎𝟏+𝒎𝟐−𝒎𝟑)
𝟒𝟒 → %CaCO3 = 100(𝑚1+𝑚2−𝑚3)
44𝑚2 .100%
Xác định hàm lượng canxi cacbonat trong vỏ trứng gà.
1. Bước 1: Cho 80 ml dung dịch axit clohiđric 4M vào cốc thủy tinh.
2. Bước 2: Cân lấy m2 gam vỏ trứng gà đã nghiền mịn sao cho m2 < 10 gam.
3. Bước 3: Cho vỏ trứng gà vào trong cốc. Để yên cốc cho vỏ trứng tan từ từ đến khí không còn khí thoát ra.
4. Bước 4: Dùng phễu và giấy lọc để lọc lấy khối lượng chất rắn còn lại sau phản ứng. 5. Bước 5: Cân khối lượng chất rắn còn lại sau phản ứng (m4).
Hàm lượng canxi cacbonat trong vỏ trứng gà được tính theo công thức:
%CaCO3 = 𝒎𝟐−𝒎𝟒
𝒎𝟐 .100% (2)
Lặp lại ThN 3 lần để lấy giá trị trung bình.
Thực hiện ThN tương tự để xác định hàm lượng canxi cacbonat trong vỏ trứng vịt.
HOẠT ĐỘNG 3: HS thực hiện thí nghiệm
- HS tiến hành thực hiện ThN theo nhóm (mỗi nhóm gồm 4HS) với quy trình đã thiết kế.
- Mỗi HS đều phải thực hiện báo cáo kết quả thực hành cá nhân. - GV theo dõi, giải đáp và hỗ trợ HS khi cần thiết.
HOẠT ĐỘNG 4: HS thực hiện báo cáo kết quả
- GV gọi một số HS (ở các nhóm khác nhau) trình bày báo cáo kết quả thực hành. Các thành viên khác theo dõi, nhận xét và đặt câu hỏi phát vấn.
- GV cho HS chia sẻ cảm nhận, bài học kinh nghiệm sau khi thực hành ThN và tổng kết bài thực hành.
* GV thu lại các báo cáo thực hành để tiến hành theo dõi, đánh giá và nhận xét góp ý cho HS.