CHƯƠNG 2: TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP “KIM LOẠI”
2.6. Tiến trình hoạt động dạy học cụ thể
2.6.1. Tiến trình hoạt động dạy học cụ thể bài 1: Khai thác kim loại
Bảng 2.6: Chuẩn KT, KN quy định trong chương trình bài 1: Khai thác kim loại
Stt
Chuẩn KT, KN
quy định trong chương
trình
Mức độ thể hiện cụ thể
của chuẩn KT, KN Ghi chú
1 Nêu đƣợc khái niệm kim loại và sự phân bố kim loại trong tự nhiên
[Thông hiểu]
Theo hóa học, kim loại là nguyên tố có thể tạo ra các ion dương và có các liên kết kim loại, đôi khi người ta cho rằng nó tương tự như là cation trong đám mây các điện tử. Các kim loại là một trong ba nhóm các nguyên tố đƣợc phân biệt bởi độ ion hóa và các thuộc tính liên kết của chúng, cùng với các á kim và các phi kim.
Theo vật lý, kim loại là vật thể sáng, dẻo có thể rèn đƣợc, hầu hết ở thể rắn, có tính dẫn nhiệt và dẫn điện cao.
Trong sự phát triển của nền kinh tế hiện đại, những kim loại có nhu
55 cầu lớn và có nhiều trong vỏ trái đất nhƣ nhôm, sắt và cả những kim loại có ít hơn nhƣ đồng, chì, kẽm...
đều bị khai thác triệt để, tất nhiên chỉ khai thác đƣợc chúng khi chúng tập trung thành quặng, mỏ. Những kim loại hiếm nhƣ thiếc, bạc, bạch kim... có trữ lƣợng rất ít và phân tán nên khó xác định đƣợc chính xác.
2 Nêu đƣợc cách khai thác kim loại có sẵn
[Thông hiểu]
Những kim loại tồn tại chủ yếu ở dạng tự do và đƣợc tinh chế: Au, Ag.
Điều chế vàng: Vàng đƣợc tách ra chủ yếu từ vàng tự do ở trong quặng gốc hoặc sa khoáng.
Người ta tách vàng ra khỏi quặng (đã nghiền) theo một hoặc kết hợp hai hay ba phương pháp sau:
Tuyển trọng lực, hỗn hống hóa, xianua hóa.
Tuyển trọng lực: dựa vào tỉ khối của đất, đá và cát bé hơn so với vàng, người ta dùng dòng nước rửa trôi chúng ở trên các máng đãi đặt dốc để tách vàng. Tiếp tục đãi nhiều lần như vậy bằng nước có thể thu được vàng thô
Hỗn hống hóa: cho quặng hay tinh quặng hay tinh quặng thu đƣợc sau khi đã đãi bằng nước đi qua những máng đặt dốc và rung, đáy máng có những lá đồng trên mặt đƣợc bôi thủy ngân, vàng tan vào thủy ngân tạo thành hỗn hống vàng và nằm lại trên máng. Đun nóng hỗn hống vàng trong thiết bị riêng để chƣng cất thủy ngân và thu vàng. Phương pháp này cho phép tách đƣợc những hạt vàng có kính thước tương đối nhỏ hơn ở trong quặng.
Xianua hóa: chế hóa quặng hay tinh quặng với dung dịch NaCN (hay
56
KCN) và liên tục xục không khí nén vào dung dịch trong ít ngày, vàng tan dần theo phản ứng:
[ ( ) ]
Sau đó dùng bụi kẽm để kết tủa vàng [ ( ) ]
[ ( ) ]
Hoặc tách vàng bằng phương pháp trao đổi ion.
3 Nêu đƣợc cách điều chế kim loại
[Thông hiểu]
Nguyên tắc chung: Khử ion kim loại về kim loại:
Phương pháp điều chế kim loại: Có 3 phương pháp phổ biến sau:
Phương pháp thủy luyện, phương pháp nhiệt luyện và phương pháp điện phân.
Phương pháp thủy luyện:
- Phương pháp này được dùng để điều chế những kim loại có độ hoạt động hóa học thấp nhƣ Au, Ag, Hg, Cu,…
- Cơ sở của phương pháp này là dùng những dung dịch nhƣ NaCN, NaOH,
… để hòa tan kim loại hoặc hợp chất của kim loại tách ra khỏi quặng. Sau đó dùng những kim loại có tính khử mạnh hơn để đẩy ion kim loại ra khỏi dung dich tạo thành kim loại tự do.
Phương pháp nhiệt luyện:
- Phương pháp này được dùng để điều chế những kim loại có độ hoạt động hóa học trung bình nhƣ Zn, Cr, Fe, Sn, Pb, …
- Cơ sở của phương pháp này là khử những ion kim loại trong các hợp chất ở nhiệt độ cao bằng các chất khử mạnh nhƣ C, CO, H2, Al, kim loại
57
kiềm hoặc kiềm thổ.
Phương pháp điện phân:
- Bằng phương pháp điện phân người ta có thể điều chế đƣợc hầu hết các kim loại.
- Khái niệm: Sự điện phân là quá trình oxi hóa - khử xảy ra ở bề mặt các điện cực khi có dòng điện một chiều đi qua chất điện li nóng chảy hoặc dung dịch chất điện ly.
Cực âm (Catot): xảy ra sự khử.
Cực dương (Anot): xảy ra sự oxi hóa.
4 Nêu đƣợc cách tái chế kim loại
[Thông hiểu]
Khái niệm: Tái chế kim loại là hoạt động phân loại các kim loại nhƣ sắt, đồng, thép, nhôm ... từ rác thải và vật liệu thải, sử dụng chúng nhƣ nguyên liệu để sản xuất ra các sản phẩm.
Tái chế kim loại:
- Tái chế nhôm: Nguyên liệu: Nguồn nguyên liệu cho việc tái chế nhôm bao gồm máy bay, ô tô, xe đạp, tàu thuyền, máy tính, dụng cụ nhà bếp, máng xối, dây và nhiều sản phẩm khác mà cần một loại vật liệu nhẹ hoặc có độ dẫn nhiệt cao.
- Tái chế sắt, thép: Nguyên liệu: sắt, thép phế liệu.
Tái chế nhôm Quy trình tái chế:
- Lon nhôm đƣợc phân loại từ rác thải đô thị và đƣợc cắt thành những mảnh nhỏ có kích thước bằng nhau
- Mảnh nhôm đƣợc làm sạch hóa học/cơ học và đƣợc nén chặt thành khối. Khối nhôm đƣợc nung trong lò đến 750°C ± 100°C để tạo nhôm nóng chảy
- Tùy vào yêu cầu sản phẩm cuối cùng mong muốn, nhôm tinh khiết cao, đồng, kẽm, mangan, silic, magiê đƣợc thêm vào để thay đổi thành phần nhằm thay đổi các đặc điểm kỹ thuật của hợp kim.
Tái chế sắt, thép Quy trình tái chế:
- Sắt, thép phế liệu có kích thước lớn đƣợc cắt thành những mảnh có kích thước nhỏ hơn
- Sắt, thép phế liệu có kích thước phù hợp đƣợc gia công nhiệt trong lò nung
58
tùy theo mục đích mà đƣợc ủ chín 100% để rút sắt buộc hay chỉ nung chín 30% để sản xuất thép xây dựng.
- Nội dung ghi bảng:
Bảng 2.7: Nội dung ghi bảng bài 1: Khai thác kim loại
Bài 1: KHAI THÁC KIM LOẠI I. Kim loại
1. Khái niệm
Theo hóa học, kim loại là nguyên tố có thể tạo ra các ion dương và có các liên kết kim loại, đôi khi người ta cho rằng nó tương tự như là cation trong đám mây các điện tử. Các kim loại là một trong ba nhóm các nguyên tố đƣợc phân biệt bởi độ ion hóa và các thuộc tính liên kết của chúng, cùng với các á kim và các phi kim.
Theo vật lý, kim loại là vật thể sáng, dẻo có thể rèn đƣợc, hầu hết ở thể rắn, có tính dẫn nhiệt và dẫn điện cao.
2. Phân bố
Trong sự phát triển của nền kinh tế hiện đại, những kim loại có nhu cầu lớn và có nhiều trong vỏ trái đất nhƣ nhôm, sắt và cả những kim loại có ít hơn nhƣ đồng, chì, kẽm... đều bị khai thác triệt để, tất nhiên chỉ khai thác đƣợc chúng khi chúng tập trung thành quặng, mỏ. Những kim loại hiếm nhƣ thiếc, bạc, bạch kim... có trữ lƣợng rất ít và phân tán nên khó xác định đƣợc chính xác.
II. Khai thác kim loại 1. Kim loại có sẵn
Những kim loại tồn tại chủ yếu ở dạng tự do và đƣợc tinh chế: Au, Ag.
Điều chế vàng: Vàng đƣợc tách ra chủ yếu từ vàng tự do ở trong quặng gốc hoặc sa khoáng. Người ta tách vàng ra khỏi quặng (đã nghiền) theo một hoặc kết hợp hai hay ba phương pháp sau: Tuyển trọng lực, hỗn hống hóa, xianua
59 hóa.
2. Điều chế kim loại
a. Nguyên tắc chung: Khử ion kim loại về kim loại
b. Phương pháp điều chế kim loại: Có 3 phương pháp phổ biến sau: Phương pháp thủy luyện, phương pháp nhiệt luyện và phương pháp điện phân.
3. Tái chế kim loại a. Khái niệm
Tái chế kim loại là hoạt động phân loại các kim loại nhƣ sắt, đồng, thép, nhôm ... từ rác thải và vật liệu thải, sử dụng chúng nhƣ nguyên liệu để sản xuất ra các sản phẩm.
b. Tái chế kim loại
Tái chế nhôm
Nguyên liệu: Nguồn nguyên liệu cho việc tái chế nhôm bao gồm máy bay, ô tô, xe đạp, tàu thuyền, máy tính, dụng cụ nhà bếp, máng xối, dây và nhiều sản phẩm khác mà cần một loại vật liệu nhẹ hoặc có độ dẫn nhiệt cao.
Tái chế sắt, thép
Nguyên liệu: sắt, thép phế liệu.
c. Ý nghĩa
4. Tác động của việc khai thác kim loại đến môi trường Tác động:
Ảnh hưởng đến khí hậu của khu vực
Gây ô nhiễm môi trường nước
Làm cạn kiệt nguồn khoáng sản
Ảnh hưởng đến kinh tế - xã hội Nguyên nhân:
Các thiết bị, hệ thống cũ kỹ, các công ty có lợi nhuận thấp nên không đủ kinh phí để cải thiện môi trường.
Xuất hiện các hoạt động khai thác thủ công, bất hợp pháp.
Các nhà chức trách kém năng lực và công tác kiểm tra chƣa hiệu quả.
60 - Phương pháp: Phát hiện và giải quyết vấn đề
- Kỹ thuật: Kỹ thuật khăn trải bàn, kỹ thuật động não.
- Tiến trình dạy học cụ thể:
Hoạt động 1: ( 3 phút ) Ổn định tổ chức lớp:
Hoạt động học của học sinh Hoạt động của giáo viên - Báo cáo sĩ số.
- HS trả lời câu hỏi của GV.
- Điểm danh.
- GV đặt vấn đề:
- Yêu cầu HS trả lời câu hỏi: Em biết gì về kim loại?
- Nhận xét chung: đa số các em đều biết về kim loại nhƣ là: kim loại đƣợc dùng làm các vật dụng trong cuộc sống hay kim loại là những vật cứng, dẻo và có ánh kim. Để tìm hiểu rừ hơn về kim loại thỡ hụm nay chỳng ta sẽ cùng nhau đi sâu vào bài “Khai thác kim loại”
Hoạt động 2: ( 20 phút ) Tìm hiểu vì sao phải khai thác kim loại : Hệ thống câu hỏi:
P3, X3: Theo em kim loại đƣợc dùng để làm gì trong cuộc sống?
P3, X3: Vì sao phải khai thác kim loại?
P3: GV cho HS quan sát 1 vật làm bằng kim loại, gọi HS nhận xét về bên ngoài của vật kim loại này?
P5: Cho HS đọc “Bảng 1: Thành phần các nguyên tố cấu tạo nên vỏ trái đất” và nhận xét trong vỏ trái đất có bao nhiêu % là kim loại?
Hoạt động học của học sinh Hoạt động của giáo viên
- Trả lời theo những gì mình biết. - Yêu cầu HS trả lời câu hỏi: Theo em kim
61 - Lắng nghe ý kiến của các nhóm
và nhận xét của GV.
+ Nhận xét: Phải khai thác kim loại vì kim loại đóng vai trò rất quang trọng trong cuộc sống, khai thác kim loại nhằm đáp ứng nhu cầu của con người, giúp con người chế tạo ra rất nhiều vật dụng có ích.
- Lắng nghe GV hướng dẫn - Nhận xét về bên ngoài của vật kim loại: Vật này là vật rắn, sáng và dẻo.
+ Lắng nghe GV hướng dẫn và ghi chép
- Lắng nghe GV hướng dẫn + Đọc “bảng 1” và nhận xét trong vỏ trái đất có bao nhiêu % là kim loại (24,71%).
+ Ghi câu hỏi và cách làm bài về nhà.
loại đƣợc dùng để làm gì trong cuộc sống?
- Gọi 1 số HS trả lời, sau đó GV thống kê ý kiến, sửa chữa bổ sung.
+ Từ đó GV cho HS nhận xét: Vì sao phải khai thác kim loại.
- Giới thiệu cho HS về khái niệm kim loại.
- GV cho HS quan sát 1 vật làm bằng kim loại, gọi HS nhận xét về bên ngoài của vật kim loại này.
+ Nhận xét câu trả lời của HS, đƣa ra câu kết luận về kim loại: Kim loại là vật thể sáng, dẻo có thể rèn đƣợc, hầu hết ở thể rắn, có tính dẫn nhiệt và dẫn điện cao.
- Giới thiệu cho HS về phân bố kim loại.
+ Cho HS đọc “Bảng 1: Thành phần các nguyên tố cấu tạo nên vỏ trái đất” và nhận xét trong vỏ trái đất có bao nhiêu % là kim loại.
+ Đọc cho HS ghi câu hỏi về nhà làm: Em hãy tìm hiểu về sự phân bố của quặng sắt, quặng đồng, quặng nhôm, quặng thiết, quặng cromit ở Việt Nam hiện nay? (mỗi nhóm sẽ chủng bị 1 tờ giấy A0. Chia giấy thành phần chính giữa và phần xung quanh, tiếp tục chia phần xung quanh thành 4 hoặc 6 phần tuỳ theo số thành viên của nhóm là 4 hay 6
62
người. Mỗi thành viên sẽ suy nghĩ và viết các ý tưởng của mình vào phần xung quanh.
Sau đó thảo luận nhóm, tìm ra những ý tưởng chung và viết vào phần chính giữa).
Hoạt động 3: ( 20 phút ) Tìm hiểu cách khai thác kim loại có sẵn:
Hệ thống câu hỏi:
P3: Em hãy cho biết kim loại nào có sẵn trong tự nhiên?
Hoạt động học của học sinh Hoạt động của giáo viên - Hoàn thành theo yêu cầu của GV
+ Lắng nghe nhận xét của GV
- Lắng nghe GV hướng dẫn và ghi chép
- GV đọc câu hỏi cho HS: Em hãy cho biết kim loại nào có sẵn trong tự nhiên? (thành viên của mỗi nhóm lần lƣợt lên bảng viết ý kiến của mình trong thời gian GV quy định, số ý kiến không giới hạn)
+ Sau đó GV tổng hợp lại các ý kiến chung của tất cả các nhóm, nhận xét và bổ sung.
- Giới thiệu cho HS về cách khai thác KL có sẵn.
Hoạt động 4: ( 15 phút ) Tìm hiểu những cách điều chế kim loại: (Tiết 2) Hệ thống câu hỏi:
K3: Hãy cho biết các kim loại kiềm, kiềm thổ (Ba, Ca) chỉ đƣợc điều chế bằng phương pháp nào? Vì sao chúng chỉ được khai thác bằng phương pháp đó?
Hoạt động học của học sinh Hoạt động của giáo viên
- Lắng nghe GV hướng dẫn và ghi - Giới thiệu cho HS những cách điều chế
63 chép.
- Hoàn thành phiếu học tập theo yêu cầu của GV.
+ Lắng nghe GV nhận xét.
- Nhận phiếu học tập và lắng nghe GV hướng dẫn.
KL.
- Phát phiếu học tập số 1, yêu cầu HS làm theo nhóm.
+ GV yêu cầu mỗi nhóm đọc phiếu học tập của mình và nhận xét.
- Phát phiếu học tập số 2 cho HS, yêu cầu HS về nhà làm theo hình thức giống nhƣ câu hỏi về nhà trước đó.
Hoạt động 5: ( 15 phút ) Tìm hiểu về tái chế kim loại:
Hệ thống câu hỏi:
K4: Rác thải của các nhà máy sản xuất sắt, thép chứa rất nhiều kim loại. Bây giờ cô muốn sản xuất 1 thanh sắt nguyên chất. Đầu tiên, cô phải làm gì?
X8, K3, K4: Cho nguyên liệu: lon bia , lon nước ngọt… Yêu cầu: Em hãy đề xuất quy trình làm thành một sản phẩm từ từ nguyên liệu trên?
X8, K3, K4: Cho nguyên liệu: sắt thép phế liệu… Yêu cầu: Em hãy đề xuất quy trình làm thành một sản phẩm từ từ sắt thép bỏ đi đó?
Hoạt động học của học sinh Hoạt động của giáo viên - Trả lời: Phân loại
- Hình thành khái niệm: Là hoạt động phân loại các kim loại từ rác thải và sử dụng chúng nhƣ các nguyên liệu tạo ra sản phẩm mới.
- Từng nhóm tiến hành thảo luận nhóm và trình bày kết quả.
- Cho ví dụ: Rác thải của các nhà máy sản xuất sắt, thép chứa rất nhiều kim loại. Bây giờ cô muốn sản xuất 1 thanh sắt nguyên chất. Đầu tiên, cô phải làm gì?
- Từ vd trên, yêu cầu HS tự phát biểu khái niệm tái chế kim loại.
+ GV nhận xét, cho 1 HS nhắc lại .
- Chia lớp thành 4 nhóm: phát phiếu học tập số 3; nhóm 1, 3 sẽ làm câu hỏi 1, nhóm 2, 4 làm câu hỏi 2 trong PHT.
64 - Lắng nghe GV hướng dẫn.
- Kết luận: ý nghĩa của tái chế kim loại: Giảm thiểu nhu cầu khai thác và chế biến các nguyên vật liệu.
Tạo thêm hàng hóa sử dụng. Tiết kiệm tài nguyên khoáng sản, công khai thác. Hạn chế sự suy thoái môi trường. Tạo công việc làm cho những người thu nhập và phân loại rác. Giảm lƣợng rác thải của môi trường.
- Nhận xét câu trả lời của các nhóm, đƣa ra nội dung kiến thức liên quan đến tái chế nhôm và sắt, thép.
- Yêu cầu HS rút ra kết luận về ý nghĩa của việc tái chế kim loại.
Hoạt động 6: ( 10 phút ) Ảnh hưởng của việc khai thác kim loại đến môi trường:
Hệ thống câu hỏi:
X3, C6: Nêu những ảnh hưởng của việc khai thác kim loại đến môi trường và đề xuất biện pháp khắc phục?
Hoạt động học của học sinh Hoạt động của giáo viên - HS tiến hành thảo luận, trao đổi
kiến thức.
- Lắng nghe nhận xét của GV.
- Chia lớp thành 4 nhóm
+ Yêu cầu HS thảo luận nhóm để giải quyết vấn đề.
+ Vấn đề: Nêu những ảnh hưởng của việc khai thác kim loại đến môi trường và đề xuất biện pháp khắc phục.
- Mời đại diện của 1 nhóm lên báo cáo kết quả.
- GV nhận xét, chỉnh sửa, bổ sung kiến thức.
65
2.6.2. Tiến trình hoạt động dạy học cụ thể bài 2: Sự ăn mòn kim loại