Hãy cho biết:
- Phương pháp trên được gọi là phương pháp gì trong các phương pháp điều chế kim loại?
- Chất khử trong thí nghiệm này là chất nào? Tại sao?
- Có thể điều chế kim loại từ những oxit nào sau đây theo phương pháp trên: Al2O3, Fe2O3, CuO, MgO, FeCO3? Giải thích?
Bài 110: Có bốn thanh sắt được đặt tiếp xúc với những kim loại khác nhau và
nhúng trong các dung dịch HCl như hình vẽ dưới đây:
Hình 2.2. Thí nghiệm ăn mịn điện hóa
Hãy cho biết:
1. Thanh sắt sẽ bị ăn mòn trong các trường hợp nào? Giải thích? 2. Trường hợp nào thanh sắt bị ăn mịn nhanh nhất? Giải thích?
Bài 111. Cho kim loại Na vào các cốc chứa các dung dịch sau: KNO3, (NH4)2SO4, AlCl3, CuSO4, FeCl3. Dưới đây là các cốc chứa các dung dịch trên và kèm theo hiện tượng tương ứng. Hãy điền công thức muối ứng với mỗi dung dịch.
........ Có kết tủa xanh lam ......... Có khí mùi khai. ......... Có bọt khí ......... Có kết tủa keo trắng, có thể bị tan ......... Có kết tủa nâu đỏ.
Hình 2.3. Thí nghiệm Na tác dụng với dung dịch muối
Bài 112. Nhúng các thanh Zn giống nhau vào các dung dịch muối sau: CuSO4, FeSO4, AgNO3, MgSO4. Hãy điền công thức của muối phù hợp với mỗi hiện tượng tương ứng
Hình 2.4. Thí nghiệm Zn tác dụng với dung dịch muối
2.3.4. Hệ thống bài tập gắn với bối cảnh, tình huống thực tiễn
Bài 113. Bình nước nóng hiện nay là một sản phẩm rất phổ biến trong các gia đình.
Ruột bình bằng thép thường được phủ một lớp men, tuy nhiên lớp men khơng hồn tồn kín nên khi tiếp xúc với nước rất nhanh bị ăn mòn. Để làm tăng độ bền của ruột bình, người ta thường gắn thêm một thanh Mg phía trong bình.
Khối lượng thanh Zn tăng
Dung dịch.........
Khối lượng thanh Zn giảm, có chất màu đỏ bám vào mặt ngồi
Dung dịch............
Khối lượng thanh Zn không thay đổi
Dung dịch...........
Khối lượng thanh Zn giảm
Hình 2.5. Cấu tạo bên trong bình nước nóng
Em hãy cho biết:
a) Tác dụng bảo vệ của thanh Mg đối với ruột bình như thế nào?
b) Nhà sản xuất thường khuyến cáo từ 1-2 năm phải kiểm tra và thay thanh mới thanh Mg. Theo em nguyên nhân nào sẽ làm tốc độ ăn mòn của thanh Mg xảy ra nhanh hơn bình thường? Tại sao?
Phát hiện vấn đề: Lõi thép (hợp kim Fe-C) liên tục tiếp xúc với nước (dung
dịch điện li) nên xảy ra ăn mịn điện hóa, Fe bị ăn mịn, có thể sử dụng kim loại Mg là kim loại bị ăn mòn thay thế.
Giải quyết vấn đề: Khi gắn thêm thanh Mg thì sẽ tạo cặp điện cực Mg-Fe
trong đó Mg là cực âm, bị ăn mịn.
Trong quá trình sử dụng, thanh Mg sẽ bị ăn mòn dần. Tốc độ bị ăn mòn của thanh Mg phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó nguồn nước có ảnh hưởng rất lớn. Thí dụ nếu nguồn nước nhiễm phèn sẽ làm cho tốc độ ăn mịn điện hóa rất nhanh. Vì vậy sau một thời gian nhất định cần phải kiểm tra và thay thanh Mg để làm tăng độ bền của bình.
Bài 114. Thủy ngân (Hg) là chất lỏng (ở t0 thường) rất dễ bay hơi và rất độc, khi rây trên mặt đất thì rất khó để thu dọn nó do nó bị phân tách thành những giọt tròn lăn trên bề mặt đất. Nếu chẳng may nhiệt kế thủy ngân bị vỡ thì biện pháp xử lí nhanh và đơn giản nhất là người ta rắc bột S lên, sau đó mới xử lí. Hãy giải thích tại sao?
Phát hiện vấn đề: Khả năng xảy ra phản ứng giữa Hg và S để chuyển hóa thủy ngân thành chất khác.
Giải quyết vấn đề: Thủy ngân (Hg) phản ứng với S ngay ở nhiệt độ thường
Hg + S → HgS
Như vậy người ta thu được HgS (là chất rắn), ít độc hại hơn Hg và dễ dàng thu dọn hơn.
Bài 115. Dựa trên các cơ sở nào để phân biệt kim loại nặng, kim loại nhẹ, kim loại
màu, kim loại đen?
Bài 116. Vì sao các kim loại dẫn điện tốt trong khi các chất rắn ion lại dẫn điện rất
kém mặc dù các chất đó lại được tạo nên từ các phần tử tích điện?
Bài 117. Đồng và nhôm đều là những kim loại dẫn điện tốt. Tai sao người ta sử
dụng dây dẫn cao thế bằng những hợp kim của nhôm chứ không phải là dây đồng (mặc dù đồng dẫn điện tốt hơn nhôm) ?
Bài 118. Tại sao vỏ tàu bằng thép bị ăn mòn nhanh ở khu vực mạn tàu tiếp xúc với
nước biển và khơng khí? Vì sao để bảo vệ vỏ tàu khỏi bị ăn mòn ta thường gắn những tấm kẽm nhỏ ráp vào vỏ tàu (phần chìm trong nước)?
Bài 119. Có những vật bằng sắt tráng thiếc (sắt tây) hoặc sắt tráng kẽm (tơn). Nếu
trên bề mặt những vật đó có những vết xước sâu tới lớp sắt bên trong, hãy cho biết: a. Hiện tượng gì sẽ xảy ra khi vật đó tiếp xúc với khơng khí ẩm?
b. Vì sao người ta lại dùng tơn để lợp nhà mà không dùng sắt tây?
Bài 120. Trong hoạt động sản xuất và đời sống hàng ngày, sau một thời gian sử
dụng, chúng thường làm vệ sinh các máy móc, phương tiện để chúng được bền hơn. Hãy giải thích tại sao?
Bài 121. Giải thích ngắn gọn đoạn hướng dẫn sau đây trong giáo trình đào tạo thủy
thủ:
“...Tàu có vỏ bằng nhơm thì rất bền, dễ bảo quản. Ở đây sự oxi hóa hầu như khơng xảy ra. Ngược lại, các hiệu ứng điện hóa lại là mối lo thường xuyên. Vỏ tàu sẽ bị hủy hoại nếu sơn chứa chất màu có đồng. Nếu ai đó vơ ý đánh rơi một đồng xu bằng hợp kim đồng xuống đáy tàu, lâu ngày tàu sẽ bị thủng. Chớ neo quá lâu bên cạnh các tàu khác có sườn bọc đồng...”
Bài 122. Trong quá trình làm huân, huy chương, đầu tiên người ta đúc chúng bằng
sắt, sau đó phủ lên bề mặt chúng một lớp mạ bằng các kim loại đồng, bạc hoặc vàng. Trong quá trình mạ bạc, để lớp bạc bám chắc, mịn và bóng người ta sử dụng phương pháp xianua tức là điện phân dung dịch phức xianua của bạc:
Anot: Ag(CN)2- + e → Ag + 2CN- Catot: 2H2O + 4e → O2 + 4H+ Theo em:
- Vật dùng để mạ (huân, huy chương) được dùng làm catot hay anot? - Viết phương trình điện phân tổng quát ?
Bài 123. Trong quá trình thi cơng lắp đặt các đường ống, cơng trình bằng thép đặt
trong lòng đất, người ta thường chơn cạnh đó các cọc kim loại bằng nhôm hoặc kẽm. Hãy giải thích ý nghĩa của việc làm trên?
Bài 124. Trong khí quyển có các khí sau: O2, Ar, CO2, H2O, N2. Những khí nào là nguyên nhân gây ra ăn mòn kim loại?
A. O2 và H2O. B. CO2 và H2O. C. O2 và N2. D. A hoặc B.
Bài 125. Kim loại nào sau đây có khả năng tự tạo ra màng oxit bảo vệ khi để ngồi
khơng khí ẩm?
A. Zn. B. Fe. C. Ca. D. Na.
Bài 126. Để bảo vệ những vật bằng Fe khỏi bị ăn mòn, người ta tráng hoặc mạ lên
những vật đó lớp Sn hoặc lớp Zn. Làm như vậy là để chống ăn mòn theo phương pháp nào sau đây?
A. Bảo vệ bề mặt. B. Bảo vệ điện hoá.
C. Dùng chất kìm hãm. D. Dùng hợp kim chống gỉ.
Bài 127. Sau bài thực hành hóa học, trong một số chất thải ở dạng dung dịch chứa
các ion: Cu2+, Zn2+, Fe3+, Pb2+, Hg2+, . . .Dùng chất nào sau đây để xử lí sơ bộ chất thải trên
C. Etanol. D. Nước vôi trong dư.
2.4. Một số biện pháp sử dụng hệ thống bài tập hóa học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh
2.4.1. Phương hướng chung về việc sử dụng bài tập hóa học để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh lực giải quyết vấn đề cho học sinh
Bản thân BTHH đã là PPDH hóa học tích cực song tính tích cực của PP này được nâng cao hơn khi được sử dụng như là nguồn kiến thức để HS tìm tịi chứ khơng chỉ để tái hiện kiến thức. Với tính đa dạng của mình, BTHH là phương tiện để tích cực hóa hoạt động của HS trong các bài dạy hóa học, nhưng hiệu quả của nó cịn phụ thuộc vào việc sử dụng của GV trong q trình dạy học hóa học.
Năng lực giải quyết các vấn đề nảy sinh trong cuộc sống, thực tiễn là một năng lực cần thiết. GV có thể sử dụng bài tập nêu vấn đề để tạo tình huống có vấn đề rồi giúp HS tự lực giải quyết các vấn đề đặt ra. Bằng cách đó HS vừa nắm được tri thức mới vừa nắm được PP nhận thức tri thức đó, phát triển được tư duy sáng tạo, HS cịn có khả năng phát triển vấn đề và vận dụng kiến thức vào tình huống mới.
Sử dụng các bài tập GQVĐ địi hỏi ở HS sự phân tích, tổng hợp, đánh giá, vận dụng kiến thức vào những tình huống thay đổi, GQVĐ. Dạng bài tập này đòi hỏi sự sáng tạo của HS và phát triển mạnh mẽ năng lực GQVĐ cho HS.
Sử dụng các bài tập gắn với bối cảnh, tình huống thực tiễn địi hỏi sự phân tích, tổng hợp, đánh giá vận dụng kiến thức vào những bối cảnh và tình huống thực tiễn. Những bài tập này là những bài tập mở, tạo cơ hội cho nhiều cách tiếp cận, nhiều con đường giải quyết khác nhau, góp phần hình thành cho HS các năng lực như: Năng lực xử lý thông tin, năng lực GQVĐ, năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn... Với các dạng bài tập này câu trả lời khơng chỉ có 1 đáp án duy nhất, có thể chia thành các mức: Mức đầy đủ, mức chưa đầy đủ, mức khơng đạt.
Trong học tập hố học, một trong những hoạt động chủ yếu để phát triển tư duy cho HS là hoạt động giải bài tập. Vì vậy, GV cần phải tạo điều kiện để thông qua hoạt động này các năng lực tư duy được phát triển, HS sẽ có những phẩm chất tư duy mới, thể hiện ở:
- Tìm ra hướng mới.
- Tạo ra kết quả học tập mới.
Để có được những kết quả trên, người GV cần ý thức được mục đích của hoạt động giải BTHH, khơng phải chỉ là tìm ra đáp số đúng mà cịn là phương tiện khá hiệu quả để rèn luyện tư duy hoá học cho HS. BTHH cần phong phú và đa dạng, để giải được BTHH cần phải vận dụng nhiều kiến thức cơ bản, sử dụng các thao tác tư duy so sánh, phân tích, tổng hợp, khái qt hố, trừu tượng hố, ... Qua đó HS thường xun được rèn luyện ý thức tự giác trong học tập, nâng cao khả năng hiểu biết của bản thân.
Thông qua hoạt động giải bài tập sẽ giúp cho tư duy được rèn luyện và phát triển thường xuyên, đúng hướng, thấy được giá trị lao động, nâng khả năng hiểu biết thế giới của HS lên một tầm cao mới, góp phần cho q trình hình thành nhân cách tồn diện của HS.
2.4.2. Sử dụng bài tập hóa học tạo tình huống có vấn đề trong bài dạy nghiên cứu tài liệu mới cứu tài liệu mới
Bài tập thực tiễn được sử dụng trong bài dạy nghiên cứu tài liệu mới thường là những bài tập được sử dụng để các tình huống có vấn đề. Yêu cầu HS vận dụng các kiến thức đã có để GQVĐ. Với những kiến thức đã có, người học thường chưa giải được hoặc mới chỉ giải được một phần của bài tập.
Thí dụ 1: Khi dạy phần tính chất vật lí chung của kim loại, GV có thể bắt đầu bằng
câu hỏi: Ở điều kiện thường, trừ thủy ngân ở thể lỏng, các kim loại khác đều ở thể rắn, có tính dẻo dẫn điện, dẫn nhiệt và có ánh kim. Tại sao các nguyên tố kim loại khác nhau nhưng lại đều có chung những tính chất vật lí này?
- Mâu thuẫn nhận thức: Tại sao các nguyên tố kim loại khác nhau nhưng lại có một số tính chất vật lí chung?
- Kiến thức mới cần hình thành: Sự ảnh hưởng của cấu tạo nguyên tử, cấu tạo đơn chất đến tính chất vật lí của kim loại.
- Kiến thức HS đã có: Ở điều kiện thường, các kim loại đều ở thể rắn (trừ Hg) và đều có cấu tạo mạng tinh thể. Trong mạng tinh thể, các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử và chuyển động tự do, còn các ion và nguyên tử kim loại dao động quạnh các vị trí xác định gọi là nút mạng.
- Giải quyết vấn đề: Dựa trên cấu tạo của tinh thể kim loại
+ Tính dẻo: Trên cơ sở nghiên cứu sách giáo khoa, quan sát hình vẽ 5.4 (SGK Hóa học 12):
Hình 2.6. Các lớp mạng tinh thể kim loại trước khi biến dạng (a) và sau khi biến dạng (b)
Các kim loại có tính dẻo (dễ rèn, dát mỏng, kéo sợi) là do khi có lực tác dụng, các ion dương trong mạng tinh thể kim loại có thể trượt lên nhau nhưng khơng tách ra khỏi nhau nhờ có các electron tự do chuyển động dính kết chúng lại với nhau.
+ Tính dẫn điện: Dịng điện trong kim loại là dịng chuyển dời có hướng của các electron tự do trong mạng tinh thể kim loại.
+ Tính dẫn nhiệt: Tại các vùng có nhiệt độ cao, các electron tự do tại đó có động năng lớn, chuyển động nhanh sang các vùng có nhiệt độ thấp hơn và truyền năng lượng cho các ion dương tại đó. Do vậy kim loại có tính dẫn nhiệt.
+ Ánh kim: Các electron tự do trong mạng tinh thể kim loại có thể phản xạ hầu hết các tia sáng nhìn thấy được, vì vậy nó thường có ánh kim.
Từ đó HS sẽ kết luận các tính chất vật lí chung của kim loại là do các electron tự do trong mạng tinh thể kim loại gây ra.
Thí dụ 2: Ngồi những tính chất vật lí chung, chúng ta lại thấy có những kim loại
được xếp thành kim loại nặng, có kim loại là kim loại nhẹ, có những kim loại rất cứng, lại có những kim loại rất mềm, có những kim loại rất khó nóng chảy (W), nhưng có những kim loại nóng chảy ở nhiệt độ âm (Hg). Tại sao lại như vậy?
- Mâu thuẫn nhận thức: Một số tính chất vật lý chung thì do các electron tự do trong mạng tinh thể kim loại gây ra, vậy những sự khác biệt lớn về những tính chất vật lý khác thì do nguyên nhân gì?
- Kiến thức mới cần hình thành: Ngồi ngun nhân gây ra một số tính chất vật lý chung cho kim loại thì các yếu tố cấu tạo khác: Nguyên tử khối, mật độ
Electron tự do Ion dương kim loại
(a )
(b )
electron tự do, kiểu cấu trúc mạng tinh thể của các kim loại khác nhau,... cũng sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến tính chất của kim loại.
- Giải quyết vấn đề:
+ Khối lượng riêng: Những kim loại có nguyên tử khối lớn, bán kính nguyên tử nhỏ, mạng tinh thể đặc khít hơn ... thì khối lượng riêng sẽ lớn và ngược lại. Kim loại có D>5 g/cm3
là kim loại nặng (Au, Ag, Pb,...), những kim loại có D<5 g/cm3 là kim loại nhẹ (Li, Na,...).
+ Tương tự, nhiệt độ nóng chảy cao hay thấp, kim loại cứng hay mềm lại do độ bền của liên kết kim loại quyết định.
Thí dụ 3: Khi nghiên cứu về phần ăn mịn điện hóa học ( Bài 20: Sự ăn mịn kim
loại), GV có thể sử dụng thí nghiệm về sự ăn mịn điện hóa là một BTNT rèn NL
GQVĐ cho HS.
GV nêu vấn đề:
- Hai thanh Zn và Cu cùng nhúng vào một cốc đựng dung dịch H2SO4 loãng - Nối hai thanh Zn và Cu với nhau bằng dây dẫn, sau đó cùng nhúng vào dung dịch H2SO4 loãng.
Em hãy dự đốn hiện tượng xảy ra trong hai thí nghiệm?
HS dự đốn hiện tượng, sau đó GV tiến hành thí nghiệm, HS quan sát, mô tả hiện tượng và phát hiện vấn đề cần giải quyết.
- Phát hiện vấn đề: Tại sao lại có bọt khí thốt ra mạnh ở lá Cu (mà Cu không tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng)