Tiến trình hoạt động dạy học cụ thể bài 3: Sử dụng kim loại

CHƯƠNG 2: TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP “KIM LOẠI”

2.6. Tiến trình hoạt động dạy học cụ thể

2.6.3. Tiến trình hoạt động dạy học cụ thể bài 3: Sử dụng kim loại

Bảng 2.10: Chuẩn KT, KN quy định trong chương trình bài 3: Sử dụng kim loại

73 Stt

Chuẩn KT, KN

quy định trong chương

trình

Mức độ thể hiện cụ thể của chuẩn KT, KN Ghi chú

1 Nêu đƣợc kim loại đƣợc sử dụng trong ngành công nghiệp nhƣ thế nào

[Thông hiểu]

 1 số kim loại đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp nhƣ: Nhôm, sắt, Liti, Kali, magie, Canxi, bạc, vàng, …

 Nhôm:

- Tính theo cả số lƣợng lẫn giá trị, việc sử dụng nhôm vƣợt tất cả các kim loại khác, trừ sắt, và nó đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế thế giới.

- Nhôm dễ dát mỏng, nhẹ, dẫn điện tốt: Dùng làm dây dẫn điện cực tốt vì dây dẫn cần phải nhẹ để có thể chăng xa.

- Độ bền với thời tiết cao: Do lớp màng oxy hóa nên nhôm không bị oxy hóa tiếp, tính chất này thích hợp cho việc ứng dụng làm cửa, vì cửa phải hứng chịu nắng mƣa.

- Nhôm nhẹ: Có nhiều thiết bị, máy móc cần vật liệu nhẹ, do đó nhôm là một giải pháp tốt cho chúng nhƣ vỏ máy bay, vỏ tàu vũ trụ, vỏ điện thoại… (dĩ nhiên là hợp kim nhôm, nhôm nguyên chất không đáp ứng đƣợc về độ cứng).

 Sắt:

- Sắt là kim loại đƣợc sử dụng nhiều nhất, chiếm khoảng 95% tổng khối lƣợng kim loại sản xuất trên toàn thế giới. Sự kết hợp của giá thành thấp và các đặc tính tốt về chịu lực, độ dẻo, độ cứng làm cho nó trở thành không

 Nhôm:

- Dễ phản ứng với oxy: Do nằm trong nhóm kim loại kiềm thổ, nên tính kim loại của nhôm khá cao, bột nhôm oxy hóa rất dễ và bốc cháy dưới ngọn lửa trắng nên đƣợc sử dụng trong pháo hoa. Ngoài ra với nhiệt độ đủ cao thì nhôm sẽ phản ứng với oxy tạo thành phản ứng nhiệt nhôm nổi tiếng dùng để nung chảy kim loại, điển hình là ứng dụng để hàn đường ray xe lửa.

- Ngoài ra, nhôm còn đƣợc dùng để đóng gói (can, giấy gói, v.v); xử lý nước; sản xuất các hàng tiêu dùng có độ bền cao (trang thiết

74

thể thay thế đƣợc, đặc biệt trong các ứng dụng nhƣ sản xuất ô tô, thân tàu thủy lớn, các bộ khung cho các công trình xây dựng. Thép là hợp kim nổi tiếng nhất của sắt, ngoài ra còn có một số hình thức tồn tại khác của sắt nhƣ: Gang thô, thép carbon, sắt non, … - Ôxít sắt (III) đƣợc sử dụng để sản xuất các bộ lưu từ tính trong máy tính. Chúng thường đƣợc trộn lẫn với các hợp chất khác, và bảo tồn thuộc tính từ trong hỗn hợp này.

- Trong sản xuất xi măng người ta trộn thêm Sunfat Sắt vào để hạn chế tác hại của Crom hóa trị 6 - nguyên nhân chính gây nên bệnh dị ứng xi măng với những người thường xuyên tiếp xúc với nó.

 Liti:

- Khi cho thêm Liti và hợp chất của Liti vào thuỷ tinh thì có thể làm tăng cường độ và tính bền của thuỷ tinh, tăng cường tính quang học, có điện trở suất cao, có thể chịu đƣợc sự ăn mòn của axit, kiềm, sự nở vì nhiệt cũng không gây nguy hiểm lớn, thường được sử dụng trong công nghiệp hoá học và các dụng cụ quang học.

- Trong các nghành sản xuất của công nghiệp cơ khí cũng có thể tìm thấy “dấu tích“ của Liti. Hợp chất của Liti thì có thể cải thiện đáng kể hiệu năng bôi trơn, tiết kiệm lƣợng dùng dầu mỡ, giảm bớt mài mòn các linh kiện, kéo dài tuổi thọ của các máy móc.

- Lợi dụng tính dễ kết hợp với các phi kim và các tạp chất nhƣ than, các chất silicat, nghành luyện kim dùng nó để trừ khử các khí, lưu huỳnh, cacbon ...làm cho sản phẩm

bị, đồ nấu bếp, v.v);

chế tạo máy móc;

đƣợc sử dụng trong công nghiệp điện tử và sản xuất đĩa CD, pháo hoa; điều chế các kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao (nhƣ crôm Cr Vonfarm W...).

 Liti:

- Liti cùng với Nhôm, Magiê, Bơili hợp tác tạo nên hợp kim vừa bền, vừa chịu va đập tốt dùng trong chế tạo đạn đạo, hoả tiễn, máy bay....

- Vì nhiệt dung riêng lớn của nó (lớn nhất trong số các chất rắn), liti đƣợc sử dụng trong các ứng dụng truyền nhiệt.

Nó cũng là vật liệu quan trọng trong chế tạo anốt của pin vì khả năng điện hóa học cao của nó.

Bạc: - Các sản phẩm điện và điện tử, trong đó cần có tính dẫn điện cao của bạc, thậm chí ngay

75

càng sít đặc, bền chắc. Chỉ cần cho thêm vào mấy phần vạn hay tới mấy phần mười vạn Liti là cú thể nhận ra hiệu quả rừ rệt.

 Kali:

- Hơi kali đƣợc sử dụng trong các từ kế, đó là một công cụ để đo hướng của từ trường.

- Các ngành công nghiệp khác có sử dụng kali bao gồm mực và công nghiệp nhuộm, trong đó sử dụng cromat kali. Kali cũng đƣợc sử dụng để làm vật liệu nổ và pháo hoa.

- Nó cũng được dùng như một phương tiện để truyền nhiệt trong nhiều ngành công nghiệp.

 Magiê:

- Magiê, giống nhƣ nhôm, là cứng và nhẹ, vì thế nó đƣợc sử dụng trong một số các thành phần cấu trúc của các loại xe tải và ô tô dung tích lớn. Đặc biệt, các bánh xe ô tô cấp cao đƣợc làm từ hợp kim magiê.

- Các tấm khắc quang học trong công nghiệp in.

- Nằm trong hợp kim, nó là quan trọng cho các kết cấu máy bay và tên lửa.

- Là chất khử để sản xuất các kim loại khác từ muối của chúng.

- Các sử dụng khác bao gồm đèn flash trong nhiếp ảnh, pháo hoa, bao gồm cả bom cháy.

 Canxi:

- Chất khử trong việc điều chế các kim loại khác nhƣ uran, ziriconi hay thori.

- Chất chống ôxi hóa, chống sulfua hóa hay chống cacbua hóa cho các loại hợp kim chứa hay không chứa sắt.

- Một chất tạo thành trong các hợp kim của nhôm, beryli, đồng, chì hay magiê.

cả khi bị xỉn. Ví dụ, các bảng mạch in đƣợc làm từ sơn bạc, bàn phím máy tính sử dụng các tiếp điểm bằng bạc. Bạc cũng đƣợc sử dụng trong các tiếp điểm điện cao áp vì nó là kim loại duy nhất không đánh hồ quang ngang qua các tiếp điểm, vì thế nó rất an toàn.

 Bạc:

- Các loại gương cần tính phản xạ cao của bạc đối với ánh sáng đƣợc làm từ bạc nhƣ là vật liệu phản xạ ánh sáng. Các loại gương phổ biến có mặt sau đƣợc mạ nhôm.

- Bạc đƣợc sử dụng để làm que hàn, công tắc điện và các loại pin dung tích lớn nhƣ pin bạc - kẽm hay bạc - cadmi.

- Việc sử dụng bạc trong các viên đạn cho súng là các ứng dụng phổ biến.

76

- Nó đƣợc sử dụng trong sản xuất xi măng hay vữa xây sử dụng rộng rãi trong xây dựng.

 Bạc:

- Các sản phẩm điện và điện tử, trong đó cần có tính dẫn điện cao của bạc, thậm chí ngay cả khi bị xỉn. Ví dụ, các bảng mạch in đƣợc làm từ sơn bạc, bàn phím máy tính sử dụng các tiếp điểm bằng bạc. Bạc cũng đƣợc sử dụng trong các tiếp điểm điện cao áp vì nó là kim loại duy nhất không đánh hồ quang ngang qua các tiếp điểm, vì thế nó rất an toàn.

 Vàng:

- Vàng nguyên chất quá mềm không thể dùng cho việc thông thường nên chúng thường được làm cứng bằng cách tạo hợp kim với bạc, đồng và các kim loại khác.

Vàng và hợp kim của nó thường được dùng nhiều nhất trong ngành trang sức, tiền kim loại và là một chuẩn cho trao đổi tiền tệ ở nhiều nước.

- Bởi vàng là một chất phản xạ tốt với bức xạ điện từ nhƣ hồng ngoại và ánh sáng nhìn thấy đƣợc cũng nhƣ các sóng radio, nó đƣợc dùng làm lớp phủ bảo vệ cho nhiều vệ tinh nhân tạo, trong các tấm bảo vệ nhiệt hồng ngoại và mũ của các nhà du hành vũ trụ và trên các máy bay chiến tranh điện tử.

 Vàng:

- Vàng đƣợc dùng nhƣ lớp phản xạ trên một số đĩa CD công nghệ cao.

- Vàng có thể đƣợc sản xuất mỏng tới mức nó dường như trong suốt. Nó đƣợc dùng trong một số cửa sổ buồng lái máy bay để làm tan băng hay chống đóng băng bằng cách cho một dòng điện chạy qua đó.

Nhiệt tạo ra bởi kháng trở của vàng đủ để khiến băng không thể hình thành.

2 Nêu đƣợc kim loại đƣợc sử dụng trong

[Thông hiểu]

 1 số kim loại đóng vai trò quan trọng trong đời sống nhƣ: Liti, Kali, Magie, Canxi, bạc, vàng, …

 Liti: Trong các bệnh viện, các cơ sở công cộng, nhà máy, xí nghiệp, thậm chí ngay

 Canxi:

- Canxi là khoáng chất giữ những vai trò thiết yếu trong việc tạo và duy trì xương chắc khỏe.

77 đời sống

nhƣ thế nào

trong tàu ngầm, dùng máy lạnh, sử dụng Bromua Liti để chống chế không khí có thể tạo nên môi trường dễ chịu, mát mẻ...

 Magiê: Trong các bệnh viện, các cơ sở công cộng, nhà máy, xí nghiệp, thậm chí ngay trong tàu ngầm, dùng máy lạnh, sử dụng Bromua Liti để chống chế không khí có thể tạo nên môi trường dễ chịu, mát mẻ...

 Kali: Kali là khoáng chất cần thiết trong khẩu phần dinh dƣỡng; nó có mặt trong các cơ và là chất lỏng duy trì và cân bằng điện giải trong các tế bào. Kali đóng vai trò quan trọng trong việc gửi các xung thần kinh cũng nhƣ giải phóng năng lƣợng từ protein, chất béo và các cacbohiđrat trong quá trình trao đổi chất. Ăn các loại thức ăn khác nhau có chứa kali nhƣ khoai lang, cà chua, cà rốt, các loại đậu, … là phương pháp tốt nhất để duy trì một lƣợng vừa đủ của kali.

 Magiê: Không đủ magiê trong cơ thể sinh ra các chứng co thắt cơ, và nó liên quan đến các chứng bệnh tim mạch, đái đường, huyết áp cao và loãng xương.

 Canxi: Canxi là một thành phần quan trọng của khẩu phần dinh dƣỡng. Vitamin D là cần thiết để hấp thụ canxi. Các sản phẩm sữa chứa một lƣợng lớn canxi.

 Bạc:

- Bạc đƣợc chọn vì vẻ đẹp của nó trong sản xuất đồ trang sức và đồ bạc

- Tính dễ uốn, không độc và vẻ đẹp của bạc làm cho nó có lợi trong nha khoa để làm răng giả.

- Nếu không có canxi, trẻ em sẽ bị yếu xương. Người trưởng thành thiếu canxi rất dễ mắc chứng loãng xương - nguyên nhân chính gây ra hiện tƣợng gãy xương ở người già. Các nghiên cứu cũng chỉ ra mối liên hệ giữa việc ăn ít canxi với nguy cơ mắc bệnh tim, huyết áp cao mà một số bệnh ung thƣ nhất định.

 Bạc:

- Nhiều nhà sản xuất thiết bị điện lạnh ứng dụng công nghệ nano bạc trong tủ lạnh, điều hòa nhiệt độ, máy giặt với mục đích sát khuẩn.

- Theo những nghiên cứu gần đây, sữa mẹ để trong bình sữa tráng bạc lâu hỏng hơn là đựng trong đồ dùng thông thường.

 Vàng:

- Điện tử: Vàng có tính dẫn điện rất cao, và đã đƣợc dùng làm

78

- Bạc có hiệu ứng và khả năng giết chết nhiều loại vi khuẩn, vi trùng mà không để lại ảnh hưởng rừ ràng tới sức khỏe và sự sống của các động vật bậc cao.

 Vàng:

- Trao đổi tiền tệ: Vàng đã đƣợc sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới như một phương tiện chuyển đổi tiền tệ.

- Đầu tư: Nhiều người sở hữu vàng và giữ chúng dưới hình thức các thỏi nén hay thanh nhƣ một công cụ chống lại lạm phát hay những đợt khủng hoảng kinh tế.

- Nữ trang: Vì tính mềm của vàng nguyên chất, nó thường được pha trộn với các kim loại căn bản khác để sử dụng trong công nghiệp nữ trang, làm biến đổi độ cứng và tính mềm, điểm nóng chảy, màu sắc và các đặc tính khác.

- Y tế: Các hợp kim vàng đã đƣợc sử dụng trong việc phục hồi nha khoa, đặc biệt là răng, nhƣ thân răng và cầu răng vĩnh viễn.

dây dẫn điện trong một số thiết bị tiêu thụ nhiều điện năng (bạc thậm chí có độ dẫn điện trên thể tích cao hơn, nhƣng vàng có ƣu điểm chống ăn mòn).

Vàng đƣợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp điện tử bởi chỉ một lớp phủ vàng mỏng có thể đảm bảo kết nối điện mọi dạng, vì thế đảm bảo độ kết nối tốt.

- Thực phẩm và đồ uống: Vàng lá, bông hay bụi đƣợc dùng nhƣ thành phần trang trí. Vàng lá đã đƣợc giới quý tộc thời châu Âu Trung Cổ sử dụng nhƣ một thứ đồ trang trí cho thực phẩm và đồ uống, dưới dạng lá, bông hay bụi, hoặc để thể hiện sự giàu có của chủ nhà hay với niềm tin rằng một thứ có giá trị và hiếm sẽ có lợi cho sức khoẻ con người.

79 3 Nêu

đƣợc kim loại đƣợc sử dụng trong ngành nông nghiệp nhƣ thế nào

[Thông hiểu]

 Liti (Li): Trong nông nghiệp, muối Liti đƣợc dùng làm một số loại phân bón có tác dụng làm tăng khả năng kháng bệnh của nhiều loại nông sản nhƣ: lúa, dứa, bông, cây ăn quả...

 Kali (K): Trong mối quan hệ giữa đất - phân bón, kali đóng một vai trò quan trọng trong sự sinh trưởng và phát triển của cây.

 Magiê (Mg): Magiê là một chất dinh dƣỡng thiết yếu cho thực vật, là thành phần quan trọng của Clorophyl ( diệp lục) và đóng vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp.

 Canxi (Ca): Canxi có vai trò quan trọng trong việc hình thành tế bào, hình thành các mô cơ quan của cây. Chúng có ý nghĩa quan trọng trong việc trung hòa độ chua của đất cũng nhƣ việc khử độc do sự có mặt của các cation (Na+, Al3+ ...) trong nguyên sinh chất của tế bào. Cùng với P, Ca là nguyên tố hàng đầu để tăng năng suất và chất lƣợng cây họ đậu. Là thành phần của màng tế bào dưới dạng canxi pectate cần thiết cho sự phân chia tế bào đƣợc bình thường. Đóng vai trò như một chất giải độc bằng cách trung hoà axít hữu cơ trong cây.

Đồng hóa đạm nitrat và vận chuyển gluxit từ tế bào đến các bộ phận dự trữ của cây.

4 Nêu đƣợc ảnh hưởng của việc sử dụng kim loại

[Thông hiểu]

 Tại vùng cửa sông, vùng ven biển và biển - Ô nhiễm kim loại ở môi trường biển đã gia tăng trong những năm gần đây do dân số toàn cầu gia tăng và sự phát triển công nghiệp. Ô nhiễm kim loại nặng ở nhiều vùng cửa sông, vùng ven biển trên

 Ảnh hưởng

của kim loại nặng đến môi trường và sức khỏe con người

- Khi sinh vật sống trong môi trường bị ô nhiễm,

80 đến môi

trường và con người

thế giới đã đƣợc biết từ lâu bởi tính độc hại đe dọa đến sự sống của sinh vật thủy sinh, gây nguy cơ cho sức khỏe của con người.

- Ô nhiễm Pb, As, Cd và Zn là một trong những điều đáng quan tâm do ảnh hưởng độc hại của chúng lên hệ sinh thái tại cỏc cửa sụng ở ệc, Anh và Phỏp. Hàm lƣợng của các hợp chất chì có lẽ có nguồn gốc do sử dụng xăng dầu pha chì. Hàm lƣợng As cũng đã đƣợc xác định ở nhiều vùng cửa sông, vùng ven biển trên thế giới.

Hàm lƣợng As trong trầm tích cửa sông đã được xác định là rất lớn nơi nhận nước thải từ các khu vực khai thác quặng mỏ kim loại. Hàm lƣợng Cd cũng đƣợc xác định tại các cửa sông ở Anh là rất lớn. Sông Deule ở Pháp là một trong những con sông bị ô nhiễm rất nặng do hứng chịu chất thải từ nhà máy luyện kim. Hàm lƣợng kim loại trong trầm tích sông này rất cao.

 Tại vùng đất phèn: Đất phèn là nguồn phóng thích kim loại nặng gây ô nhiễm nguồn nước. Khi đất phèn tiềm tàng tiếp xúc với ôxy do hiện tƣợng tự nhiên hoặc do thoát nước nhân tạo, pyrite bị ôxy hóa tạo ra acid sulfuric làm hạ thấp pH. Khi pH <4 các proton đƣợc phóng thích tấn công các khoáng sét, hòa tan một số kim loại mà nồng độ của chúng có thể vƣợt xa nồng độ trong các loại đất không phèn.

 Ảnh hưởng của kim loại nặng đến môi trường và sức khỏe con người: Ô nhiễm môi trường do tính độc hại của kim loại nặng gây mất cân bằng sinh thái làm suy giảm nhiều quần thể sinh vật đã đƣợc tìm

khả năng tích tụ các chất ô nhiễm trong cơ thể chúng là rất cao nhất là ô nhiễm kim loại, gây nguy cơ cho sức khỏe của người tiêu thụ chúng thông qua chuỗi thức ăn.

- Những năm gần đây, ảnh hưởng nghiêm trọng của As đối với sức khỏe con người cũng đã đƣợc báo cáo ở Ấn Độ, Trung Quốc. Ƣớc tính có đến hàng triệu người có nguy cơ bị ngộ độc do ngộ độc As. Việt Nam có khoảng 10 triệu người ở đồng bằng sông Hồng, 500 ngàn đến 1 triệu người ở ĐBSCL bị ngộ độc mãn tính do uống nước giếng khoang có chứa arsen. Tương tự, sự tích tụ Cd trong gan và thận của động vật chăn