12 năm học 2015 - 2016
Stt Tên bài Số tiết
1 Bài 17. Vị trí của kim loại trong bảng tuần hoàn và cấu tạo của
kim loại
(Bỏ phần mạng tinh thể - theo chương trình giảm tải)
1
2 Bài 18. Tính chất của kim loại. Dãy điện hóa của kim loại 3
3 Bài 19. Hợp kim 1
4 Bài 20. Sự ăn mòn kim loại 2
5 Bài 21. Điều chế kim loại 1
6 Bài 22. Luyện tập tính chất của kim loại 1
7 Bài 23. Luyện tập điều chế kim loại và sự ăn mòn kim loại 2
8 Bài 24. Thực hành: Tính chất, điều chế kim loại, sự ăn mịn kim
loại
1
2.1.3. Những điểm chú ý về nội dung và phương pháp dạy học chương Đại cương về kim loại. về kim loại.
- Với chương trình cơ bản, phần hóa học kim loại lớp 12 THPT có thể chia thành hai phần: Phần thứ nhất tìm hiểu về vị trí của các kim loại trong bảng tuần hồn, tính chất vật lí và hóa học chung của kim loại, hợp kim, sự ăn mòn kim loại và điều chế kim loại. Phần thứ hai đi sâu tìm hiểu một số kim loại cụ thể quan trọng đối với nền kinh tế quốc dân.
Như vậy nội dung của phần thứ nhất rất quan trọng, nó là lí thuyết chủ đạo của sự tìm hiểu các kim loại cụ thể ở phần thứ hai.
- Cần sử dụng rộng rãi phương pháp suy diễn (diễn dịch) từ vị trí của những nghuyên tố kim loại trong bảng tuần hoàn suy ra cấu tạo nguyên tử của nguyên tố kim loại và sau đó dự đốn những tính chất hóa học cơ bản của kim loại, tiếp đến là kiểm chứng những tính chất hóa học này bằng thực nghiệm và viết các phương trình hóa học.
+ Dựa trên cơ sở cấu tạo tinh thể của kim loại, gợi ý để HS có thể tự giải thích được những tính chất vật lí, hóa học chung của kim loại.
+ Từ cấu tạo nguyên tử của nguyên tố kim loại, suy ra được tính chất hóa học đặc trưng của kim loại là tính khử và dẫn dắt đẻ HS có thể tự dẫn ra được những phản ứng hóa học minh họa dựa trên những kiến thức về kim loại đã học ở lớp 9 - THCS.
- Tăng cường sử dụng phương pháp PH và GQVĐ: Tìm tịi để phát hiện hoặc vận dụng những định luật, lí thuyết đã biết để bác bỏ giả thuyết sai, khẳng định giả thuyết đúng, từ đó hình thành những kiến thức mới, những khái niệm mới.
- Tăng cường sử dụng phương pháp kiến tạo và phương pháp hợp tác trong nhóm nhỏ.
- Tăng cường hoạt động độc lập của HS dưới sự hướng dẫn, tổ chức của GV như nghiên cứu SGK, lập bảng tổng kết, làm thí nghiệm có tính chất nghiên cứu, ...
2.2. Tuyển chọn, xây dựng bài tập hóa học chƣơng Đại cƣơng về kim loại - Hóa học 12 theo định hƣớng phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh
2.2.1. Nguyên tắc lựa chọn, xây dựng hệ thống BTHH định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh
Việc lựa chọn và xây dựng hệ thống BTHH để phát triển năng lực GQVĐ cho HS cần đảm bảo các nguyên tắc sau:
1. Đảm bảo tính mục tiêu của chương trình, chuẩn kiến thức kĩ năng và định hướng phát triển năng lực HS.
2. Đảm bảo tính chính xác, khoa học của các nội dung kiến thức hóa học và các mơn khoa học có liên quan.
3. Đảm bảo phát huy tính tích cực tìm tịi và vận dụng tối đa kiến thức đã có của HS để giải quyết tốt các vấn đề đặt ra trong bài tập.
4. Đảm bảo phát triển năng lực của HS, đặc biệt là năng lực GQVĐ.
Để đảm bảo nguyên tắc này các BTHH được lựa chọn và xây dựng phải đảm bảo yêu cầu đa dạng của bài tập định hướng năng lực, có chứa đựng mâu thuẫn nhận thức, đòi hỏi sự vận dụng những kiến thức, hiểu biết khác nhau để GQVĐ và gắn với bối cảnh, tình huống thực tiễn.
2.2.2. Quy trình xây dựng bài tập hóa học định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh quyết vấn đề cho học sinh
Việc xây dựng BTHH để phát triển năng lực GQVĐ cho HS được thực hiện theo quy trình sau:
Bước 1: Lựa chọn chủ đề, nội dung học tập, hiện tượng thực nghiệm hoặc
tình huống thực tiễn có liên quan trên cơ sở mục tiêu của bài học.
Bước 2: Xác định tri thức HS đã có và kiến thức kỹ năng cần hình thành
trong nội dung học tập, trong hoạt động, tình huống thực tiễn đã chọn.
Bước 3: Xây dựng mâu thuẫn nhận thức từ nội dung học tập, xây dựng mâu
thuẫn nhận thức cơ bản, đảm bảo mâu thuẫn này có thể giải quyết vấn đề trên cơ sở các tri thức HS đã có.
Bước 4: Thiết kế bài tập và diễn đạt
Lựa chọn các dữ liệu xuất phát hoặc bối cảnh, tình huống (từ kiến thức đã có, hình ảnh, tranh, nguồn thơng tin…), nêu yêu cầu đặt ra và diễn đạt bằng lời có chứa đựng các vấn đề cần giải quyết.
Bước 5: Xây dựng đáp án, lời giải và kiểm tra tính chính xác, khoa học, văn
phong diễn đạt, trình bày… theo tiêu chí bài tập định hướng năng lực.
Bước 6: Tiến hành thử nghiệm , tham khảo ý kiến chuyên gia và chỉnh sửa
hoàn thiện.
Bài tập đã xây dựng cần cho kiểm tra thử và chỉnh sửa sao cho hệ thống bài tập đảm bảo tính chính xác, khoa học về kiến thức kỹ năng, có giá trị về mặt thực tiễn, phù hợp với đối tượng HS và đáp ứng mục tiêu giáo dục mơn hóa học ở trường THPT. Các bài tập sau khi thử nghiệm và chỉnh sửa được sắp xếp thành hệ thống bài tập đảm bảo tính logic của sự phát triển kiến thức, năng lực GQVĐ và tiện lợi trong sử dụng.
Thí dụ: Xây dựng bài tập về ăn mịn điện hóa đối với kim loại và hợp kim. GV nêu vấn đề: Cho hai viên kẽm giống nhau đồng thời vào hai ống nghiệm đã đựng sẵn cùng một lượng dung dịch H2SO4 lỗng. Sau đó nhỏ vài giọt dung dịch CuSO4 vào ống nghiệm thứ hai. Vậy hiện tượng gì sẽ xảy ra?
GV biểu diễn thí nghiệm, HS quan sát hiện tượng xảy ra. Yêu cầu HS mơ tả hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm, phát hiện vấn đề (mâu thuẫn nhận thức) cần giải
quyết (bọt khí thốt ra ở cả hai ống nghiệm nhưng ở ống nghiệm thứ hai bọt khí thoát ra mạnh hơn ống nghiệm thứ nhất).
Kiến thức cần củng cố và xây dựng: Dãy điện hóa của kim loại (vận dụng quy tắc α), cơ chế của ăn mịn điện hóa và điều kiện xảy ra ăn mịn điện hóa học.
Kiến thức, kĩ năng HS đã có: Tính chất hóa học chung của kim loại, dãy điện hóa của kim loại. Khái niệm ăn mịn kim loại, cơ chế và điều kiện xảy ra ăn mịn điện hóa học.
Xây dựng mâu thuẫn nhận thức: Tại sao khi nhỏ vài giọt dung dịch CuSO4 vào ống nghiệm thứ hai thì lượng bọt khí thốt ra nhanh hơn so với ban đầu ?
Thiết kế bài tập: Có thể thiết kế thành câu hỏi như sau:
Câu hỏi 1: Hai cốc đựng dung dịch H2SO4 lỗng có cùng nồng độ. Lấy hai thanh Zn nguyên chất có cùng khối lượng và kích thước. Nhỏ vài giọt dung dịch CuSO4 lên thanh Zn thứ hai rồi sau đó cho hai thanh kẽm vào hai cốc trên. Bọt khí thốt ra ở cốc nào mạnh hơn? Vì sao?
Câu hỏi 2: Cho một lá Zn vào ống nghiệm đựng dung dịch H2SO4 loãng, thấy bọt khí thốt ra chậm. Tiếp tục nhỏ thêm vài giọt dung dịch CuSO4 vào thì thấy bọt khí thốt ra nhanh hơn. Hãy giải thích tại sao?
Xây dựng đáp án:
- Ở trường hợp thứ nhất, xảy ra phản ứng hóa học: Zn + 2H+ → Zn2+ + H2↑
Như vậy lá Zn bị ăn mịn theo kiểu hóa học, bọt khí thốt ra chậm là do trong quá trình phản ứng các bọt khí H2 bao phủ kín bề mặt lá Zn, cản trở sự tiếp cận của các ion H+ với các nguyên tử Zn. Như vậy lá Zn bị ăn mòn chậm.
- Ở trường hợp thứ hai, khi nhỏ thêm vài giọt dung dịch CuSO4 thì sẽ xảy ra phản ứng : Zn + Cu2+
→ Zn2+ + Cu
Các tinh thể Cu bám trên bề mặt lá Zn tạo thành các cặp điện cực Zn – Cu (hội đủ các yếu tố của ăn mịn điện hóa học). Như vậy lá Zn sẽ bị ăn mịn theo kiểu điện hóa học.
Lá Zn (cực âm): Zn → Zn2+(dd) + 2e . Các e di chuyển sang các tinh thể Cu. Tinh thể Cu (cực dương): 2H+
+ 2e → H2 ↑
2.3. Hệ thống bài tập chƣơng Đại cƣơng về kim loại Hóa học 12 theo định hƣớng phát triển năng lực giải quyết vấn đề
2.3.1. Nguyên tắc sắp xếp hệ thống bài tập định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề quyết vấn đề
Việc sắp xếp hệ thống BTHH được thực hiện theo nguyên tắc:
- Sắp xếp theo mức độ nhận thức và đặc điểm bài tập định hướng năng lực. - Sắp xếp theo thứ tự nội dung học tập trong chương.
Như vậy hệ thống bài tập này được sắp xếp theo các dạng:
- Các bài tập vận dụng (củng cố kiến thức, rèn kỹ năng cơ bản). - Các bài tập GQVĐ (có sự phân tích, tổng hợp, vận dụng kiến thức). - Các bài tập gắn với bối cảnh, tình huống thực tiễn.
Trong mỗi dạng này, các bài tập được xếp theo cấu trúc nội dung kiến thức trong chương, có bài tập tự luận và bài tập trắc nghiệm khách quan.
2.3.2. Hệ thống bài tập vận dụng kiến thức chương Đại cương về kim loại định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề
Các bài tập vận dụng những kiến thức trong các tình huống khơng thay đổi. Các bài tập này nhằm củng cố kiến thức và rèn luyện kỹ năng cơ bản, chưa đòi hỏi nhiều sự sáng tạo của người học.
Dạng bài tập lý thuyết
Bài 1: Vì sao một kim loại dẫn điện tốt thì cũng dẫn nhiệt tốt? Tại sao khi nhiệt độ
tăng lên thì khả năng dẫn điện của kim loại sẽ giảm đi?
Phát hiện vấn đề:
Ở nhiệt độ thường, trừ thủy ngân ở trạng thái lỏng, các kim loại khác đều ở trạng thái rắn và có cấu tạo tinh thể. Trong tinh thể kim loại, các nguyên tử và ion kim loại nằm ở những nút mạng của tinh thể, các electron hóa trị liên kết yếu với hạt nhân nên dễ bị tách khỏi nguyên tử và chuyển động tự do trong mạng tinh thể.
Các tính chất vật lí chung của kim loại đều được gây ra bởi các electron tự do trong mạng tinh thể kim loại gây ra.
Giải quyết vấn đề:
Dòng điện là dịng chuyển dời có hướng của các electron tự do trong tinh thể kim loại. Như vậy kim loại dẫn điện là do các electron tự do trong mạng tinh thể.
Mặt khác, kim loại dẫn nhiệt tốt cũng là do các electron tự do, tại các vùng có nhiệt độ cao, các electron tự do tại đó có động năng lớn sẽ truyền năng lượng cho các electron tự do và các ion kim loại ở vùng lân cận, do đó nhiệt sẽ được lan truyền từ vùng này tới vùng khác trong khối kim loại.
Khi nhiệt độ tăng lên làm cho các ion và nguyên tử kim loại tại các nút mạng trong tinh thể kim loại dao dộng mạnh hơn, điều đó sẽ làm cản trở dịng chuyển động của các electron tự do, do vậy khả năng dẫn điện của kim loại sẽ giảm.
Bài 2: Bạc kim loại (dạng bột) có lẫn một số tạp chất là kẽm, thiếc, chì. Trong
phịng thí nghiệm có sẵn một số dung dịch gồm: HCl, NaOH, H2SO4 loãng, AgNO3 Dựa trên những hóa chất có sẵn trên, em hãy nêu phương pháp đơn giản để có thể tách bỏ tạp chất khỏi bạc.
Phát hiện vấn đề: HS đã được làm quen với nhiều bài tập về tách chất hoặc tinh chế trong hóa học. Với nội dung của bài tập trên, có thể dựa vào tính chất hóa học chung của kim loại và đặc biệt là dãy điện hóa của kim loại để giải quyết.
Giải quyết vấn đề: Nhận thấy kim loại Ag là kim loại kém hoạt động (đứng sau H2 trong dãy điện hóa), cịn các tạp chất Zn, Sn, Pb đều là những kim loại hoạt động (đứng trước H2), vì vậy có thể dùng một trong các phương sau:
a/ Dùng dung dịch HCl: Cho hỗn hợp vào dung dịch HCl dư, các tạp chất Zn, Sn, Pb sẽ tan hết, cịn lại Ag khơng tan ta dễ dàng tách riêng.
b/ Dùng dung dịch AgNO3: Cho hỗn hợp vào dung dịch AgNO3 dư thì các tạp chất sẽ tan vào dung dịch do các phản ứng:
Zn + 2Ag+ → Zn2+ + 2Ag Sn + 2Ag+ → Sn2+ + 2Ag Pb + 2Ag+ → Pb2+ + 2Ag Như vậy ta sẽ thu được Ag tinh khiết.
Bài 3: Từ các hợp chất trong tự nhiên là CaCO3; Fe2O3 và CuCO3.Cu(OH)2, em hãy đề xuất phương pháp thích hợp điều chế các kim loại tương ứng?
Phát hiện vấn đề: Bài tập thuộc nội dung các phương pháp điều chế kim loại. Trên cơ sở HS đã hiểu được nguyên tắc, các phương pháp cơ bản điều chế kim loại và áp dụng các phương pháp điều chế thích hợp tùy vào mức độ hoạt động của kim loại (hay vị trí của kim loại trong dãy điện hóa).
Giải quyết vấn đề:
- Điều chế Ca từ CaCO3 có thể áp dụng theo cách sau:
CaCO3 ddHCl dung dịch CaCl2 Cô can CaCl2 khan Đpnc Ca.
- Điều chế Fe từ Fe2O3 có thể dùng phương pháp nhiệt luyện: Dùng CO (hoặc H2) để khử Fe2O3 ở nhiệt độ cao:
3CO + Fe2O3 t0 2Fe + 3CO2
- Điều chế Cu từ quặng CuCO3.Cu(OH)2 theo cách sau:
Nung quặng trong khơng khí: CuCO3.Cu(OH)2 t0 2CuO + CO2 + H2O Sau đó dùng phương pháp nhiệt luyện: CO + CuO t0 Cu + CO2 Hoặc có thể dùng phương pháp thủy luyện hoặc điện phân theo sơ đồ: CuCO3.Cu(OH)2 dd H SO2 4 dd CuSO4 Fe Cu
CuCO3.Cu(OH)2 dd H SO2 4 dd CuSO4 Đpdd Cu
Bài 4: Sắt tráng thiếc hay còn gọi là sắt tây là vật liệu tốt để dùng đựng thực phẩm
(sữa, thịt hộp,…) do Sn khơng độc và ít bị phân hủy gây độc thực phẩm, mặt khác sử dụng sắt tráng thiếc cũng là một phương pháp chống ăn mòn hiệu quả khi Sn phủ kín bề mặt sắt. Nếu trên bề mặt hộp sữa (bằng vật liệu sắt tây) bị vết xước và để trong mơi trường khơng khí ẩm thì sẽ xảy ra hiện tượng gì?
Phát hiện vấn đề: Đây là một hiện tượng thực tế phổ biến, môi trường khơng khí ẩm là mơi trường điện li, là một điều kiện để xảy ra ăn mịn điện hóa.
Giải quyết vấn đề: Fe là kim loại hoạt động hơn Sn nên sẽ đóng vai trị là
cực âm, bị ăn mòn: Fe → Fe2+
+ 2e
Electron di chuyển sang cực dương là Sn, ở đây sẽ xảy ra q trình khử oxi khơng khí: O2 + 2H2O + 4e → 4OH-
Khi đó sẽ có phản ứng ion Fe2+
tác dụng với ion OH-, và tiếp tục bị oxi hóa bởi O2 tạo ra lớp gỉ sắt có thành phần chủ yếu là Fe2O3.nH2O. Quá trình xảy ra liên tục làm cho lớp sắt phía trong bị ăn mịn nhanh nên vật nhanh bị thủng.
Bài 5: Có 5 kim loại riêng biệt gồm Mg, Na, Al, Fe và Ag. Nếu trong phịng thí nghiệm chỉ có nước và dung dịch HCl thì có thể nhận ra các mẫu kim loại nào?
Phát hiện vấn đề: Trên cơ sở tính chất hóa học của kim loại, kim loại kiềm
Giải quyết vấn đề:
Cho các mẫu kim loại vào nước, chỉ có Na phản ứng Na + H2O → NaOH + ½ H2↑
Lấy dung dịch NaOH vừa điều chế được cho tác dụng với các mẫu kim loại cịn lại, chỉ có Al phản ứng, tạo bọt khí:
Al + NaOH + H2O → NaAlO2 + 3/2 H2
Cho 3 mẫu kim loại cịn lại vào dung dịch HCl, kim loại nào khơng phản ứng là Ag (đứng sau H2). Lấy dung dịch phản ứng của 2 kim loại Mg và Fe cho tác dụng với dung dịch NaOH. Nếu thấy kết tủa trắng nhận ra Mg, kết tủa lục nhạt hóa nâu là