M NH HỌC
2.2. Đặc điểm của phần hĩa học chương Oxi – Lưu huỳnh lớp 10
2.2.2. Nội dung, mục tiêu cần đạt:
i
Nội dung
iến thức Vận dụng Năng lực chung cần đạt
Oxi- Ozon + Biết được:
- Tính chất vật lí, trạng thái tự nhiên và ứng dụng của Oxi. - Những đặc điểm tính chất và vai trị của Ozon + Hiểu được:
- Vị trí, cấu tạo của nguyên tố Oxi trong bảng tuần hồn, từ đĩ dự đốn và chứng minh được tính chất hĩa học của Oxi
- Nắm được nguyên lí trong việc điều chế Oxi trong phịng thí nghiệm và trong cơng nghiệp
+ Viết được cấu hình electron, phân tích vụ trí của nguyên tố Oxi trong bảng tuần hồn + Viết được các phản ứng chứng minh tính oxi hĩa của Oxi
+ So sánh được tính oxi hĩa giữa Oxi và Ozon + Giải một số bài tốn liên quan đến Oxi và Ozon + Vẽ mindmap về các cách điều chế , ứng dụng của Oxi và vai trị, ứng dụng của Ozon + Đề xuất các biện pháp bảo vệ mơi trường và tầng ozon + Năng lực giải quyết vấn đề. + Năng lực cơng nghệ thơng tin.
Lưu Huỳnh + Biết được: - Tính chất vật lí, trạng thái tự nhiên và các dạng thù hình của Lưu huỳnh. - Phương pháp và quy trình khai thác Lưu huỳnh trong tự nhiên - Ứng dụng thực tiễn của Lưu huỳnh
+ Hiểu được:
- Tính chất hĩa học của Lưu huỳnh: vừa cĩ tính khử vừa cĩ tính OXH
- Sự biến đổi trạng thái theo nhiệt độ của Lưu huỳnh
+ Viết được cấu hình electron, từ đĩ phân t ch được vị trí của nguyên tố Lưu huỳnh trong bảng tuần hồn + Viết các phương trình chứng minh tính chất hĩa học của Lưu huỳnh + Giải được một số dạng bài tâp và dạng tốn liên quan đến Lưu huỳnh + Năng lực giải quyết vấn đề + Năng lực hợp tác Bài thực hành số 4 + Biết được: - Ứng dụng của các phản ứng liên quan đến Oxi và Lưu huỳnh trong đời sống hàng
+ Tiến hành được các
thí nghiệm chứng
minh tính chất của Oxi và Lưu huỳnh + Chú ý áp dụng các
+ Năng lực thực nghiệm
+ Năng lực giải quyết vấn đề
ngày
+ Hiểu được:
- Bản chất của các phản ứng chứng minh tính chất hĩa học của Oxi và Lưu huỳnh
quy tắc đảm bảo an tồn khi tiến hành thí nghiệm, đặc biệt là với Oxi, Lưu huỳnh + Xử l chất thải sau th nghiệm hợp l Hidrosunfua, Lưu Huỳnh dioxit, Lưu huỳnh trioxit + Biết được: - Trạng thái tự nhiên, tính chất vật lí của hidrosunfua, lưu huỳnh dioxit và Lưu huỳnh trioxit
- Thực trạng ơ nhiễm khơng khí do các khí thải cơng nghiệp
+ Hiểu được:
- Tính chất hĩa học của Hidrosunfua, Lưu huỳnh dioxit và Lưu huỳnh trioxit
- Tính khử và tính OXH của nguyên tố Lưu huỳnh
+ Viết các phương trình chứng minh tính chất hĩa học của
hidrosunfua, lưu
huỳnh dioxit và Lưu huỳnh trioxit
+ Nêu ý tưởng trong việc hạn chế ơ nhiễm mơi tường do khí thải cơng nghiệp
+ Giải một số dạng bài tập cĩ liên quan
+ Năng lực sáng tạo
+ Năng lực giải quyết vấn đề
Axit Sunfuric, muối sunfat
+ Biết được:
- Tính chất vật lí, trạng thái tự nhiên của axit sunfuric
- Tính chất vật lí, màu sắc của một số muối sunfat
- Quy trình sản xuất axit sunfuric trong cơng nghiệp
+ Hiểu được:
- Tính axit mạnh của axit Sunfuric lỗng - Tính OXH mạnh và t nh háo nước của axit sunfuric đặc
- Tính chất hĩa học nổi bật của các muối sunfat
+ Viết các phương trình hĩa học chứng minh tính axit mạnh
của axit sunfuric
lỗng
+ Viết phương trình
chứng minh tính
OXH mạnh và tính háo nước của axit sunfuric đặc
+ Giải được các dạng tốn liên quan đến axit sunfuric và muối Sunfat + Năng lực giải quyết vấn đề + Năng lực làm việc nhĩm Luyện tập: Oxi và Lưu Huỳnh + Củng cố, ghi nhớ các kiến thức liên quan đến Oxi và Lưu huỳnh đã được học ở bài trước
+ Giải được các dạng bài tập liên quan đến Oxi và Lưu huỳnh + Lập mindmap về hai nguyên tố Oxi và Lưu huỳnh
+ Năng lực sáng tạo
+ Năng lực hợp tác nhĩm
Bài thực hành số 5 + Biết được: - Ý nghĩa các phản ứng của các hợp chất Lưu huỳnh + Hiểu được: - Bản chất các phản ứng thí nghiệm + Thực hiện các bước tiến hành thí nghiệm + Tiến hành thí
nghiệm với các lưu ý đảm bảo an tồn phịng thí nghiệm
+ Năng lực thực nghiệm
Kiểm tra 45’ + Hồn thành các câu
trắc nghiệm khách quan và trắc nghiệm tự luận từ đĩ đánh giá được mức độ kiến thức đạt được + Năng lực tư duy 2.2.3. Hệ thống những thí nghiệm a.Tính oxi hĩa của oxi:
- Cách tiến hành: Đốt nĩng một đoạn dây thép xoắn cĩ gắn mẩu than ở đầu trên ngọn lửa đèn cồn, sau đĩ đưa nhanh vào bình đựng khí oxi (bình đựng phải cĩ một lớp cát mỏng)
- Hiện tượng: đoạn dây thép cháy sáng, bắn ra các hạt tinh thể - Giải thích thí nghiệm:
+ Sắt cháy trong oxi sinh ra oxit sắt và tỏa nhiều nhiệt 4Fe + 3O2 2Feto 2O3
+ Ở đầu đoạn dây thép phải cĩ mẩu than để tạo nhiệt lượng lớn khơi mào phản ứng
+ Trong bình khí oxi phải cĩ một lớp cát mỏng để giảm nhiệt độ sinh ra trong quá trình phản ứng, tránh làm nứt vỡ bình
b. Sự biến đổi trạng thái của lưu huỳnh theo nhiệt độ
- Cách tiến hành: Đun nĩn liên tục một lượng nhỏ lưu huỳnh đựng trong muỗng sắt trên ngọn lửa đèn cồn. Quan sát sự biến đổi trạng thái của lưu huỳnh theo nhiệt độ
- Hiện tượng: lưu huỳnh ở dạng bột màu vàng chuyển dần thành chất lỏng màu vàng, linh động rồi chuyển sang dạng quánh nhớt màu nâu đỏ và cuối cùng chuyển thành dạng khĩi màu nâu đỏ
- Giải thích thí nghiệm:
+ Ở nhiệt độ thường, lưu huỳnh tồn tại ở dạng mạch vịng S8 khá bền vững nên cĩ dạng bột
+ Ở nhiệt 119oC, mạch vịng của các phân tử S8 bị phá vỡ tạo thành các chuỗi nguyên tử S ngắn nên cĩ dạng chất lỏng linh hoạt màu vàng
+ Ở nhiệt độ 187oC, các chuỗi nguyên tử lưu huỳnh ghép với nhau thành các chuỗi dài hơn khiến Lưu huỳnh chuyển sang dạng quánh nhớt màu nâu đỏ
+ Ở nhiệt độ 445 oC, các chuỗi phân tử lưu huỳnh bị phá vỡ thành nhiều phân tử Lưu huỳnh bay hơi, tạo ra dạng khĩi màu nâu đỏ
c. Tính oxi hĩa của lưu huỳnh
- Cách tiến hành: trộn một lượng nhỏ bột lưu huỳnh và bột Sắt rồi cho vào ống nghiệm chịu nhiệt. Sau đĩ, đun nĩng ống nghiệm trên ngọn lửa đèn cồn đến khi phản ứng xảy ra.
- Hiện tượng: Hỗn hợp sắt và lưu huỳnh nĩng sáng, sau phản ứng thu được chất rắn màu đen bám dưới đáy ống nghiệm
- Giải thích thí nghiệm: lưu huỳnh đã tác dụng với Sắt sinh ra Sắt(II) sunfua cĩ màu đen.
Fe + S FeS
* Lưu ý: Để rửa sạch FeS bám dưới đáy ống nghiệm, ta phải ngâm ống nghiệm trong dung dịch axit trong một thời gian sau đĩ mới đem rửa.
d. Tính khử của lưu huỳnh
- Cách tiến hành: Đốt cháy một lượng nhỏ lưu huỳnh trong muỗm sắt ngồi khơng khí rồi đưa nhanh vào bình đựng khí oxi
- Hiện tượng: lưu huỳnh cháy trong oxi tạo ra ngọn lửa màu xanh nhạt, tỏa nhiệt lượng lớn và sinh ra khĩi trắng. Cho một t nước cất vào bình, lắc nhẹ thì khĩi trắng tan hết, sau đĩ cho một mẩu quỳ tím vào dung dịch thu được thì quỳ tím chuyển thành màu hồng
- Giải thích thí nghiệm:
+ Lưu huỳnh tác dụng với oxi tạo ra khĩi trắng chính là lưu huỳnh dioxit + Lưu huỳnh dioxit tác dụng với nước sinh ra axit sunfuro làm quỳ tím chuyển màu hồng
S + O2 SO2
SO2 + H2O H2SO3
e. Điều chế và chứng minh tính khử của hidrosunfua
- Cách tiến hành:
+ Lắp bộ dụng cụ điều chế khí H2S từ FeS và HCl theo hình vẽ
to
+ Đốt khí H2S thốt ra từ ống vuốt nhọn
- Hiện tượng: Trong ống nghiệm sinh ra chất khí cĩ mùi trứng thối, khi đốt cháy trên miệng ống vuốt nhọn sinh ra ngọn lửa màu xanh nhạt, đặt tấm kính mỏng phía trên ngọn lửa thì cĩ một lớp lưu huỳnh mỏng bám vào bề mặt tấm kính
- Giải thích thí nghiệm:
+ Sắt sunfua tác dụng với axit clohidric sinh ra khí hidrosunfua cĩ mùi trứng thối
+ Hidrosunfua cháy trong oxi khơng khí tạo ra ngọn lửa màu xanh nhạt, sinh ra lưu huỳnh và nước.
FeS + HCl FeCl2 + H2S 2H2S + O2 2S + 2H2O
f. Tính khử của lưu huỳnh dioxit
- Cách tiến hành: Dẫn khí lưu huỳnh dioxit vào bình đựng dung dịch Brom, quan sát màu sắc của dung dịch brom
- Hiện tượng: Dung dịch brom nhạt dần rồi mất màu
- Giải thích thí nghiệm: Khí lưu huỳnh dioxit đã khử dung dịch Brom tạo thành sản phẩm là axit Sunfuric và axit Bromhidric đều khơng cĩ màu
SO2 + Br2 + 2H2O H2SO4 + 2HBr
g. Tính oxi hĩa của lưu huỳnh dioxit
- Cách tiến hành: Dẫn khí hidrosunfua thu được ở thí nghiệm e vào nước thu được dung dịch axit sunfuhidric. Sau đĩ, tiếp tục dẫn khí SO2 vào dung dịch axit Sunfuhidric trên
- Hiện tượng: Khí lưu huỳnh dioxit tan vào dung dịch, sau đĩ xuất hiện kết tủa màu vàng
- Giải thích thí nghiệm: lưu huỳnh dioxit tác dụng với axit sunfuhidric sinh ra lưu huỳnh kết tủa và nước
SO2 + 2H2S 3S + 2H2O
h. Tính oxi hĩa của axit sunfuric đặc
- Cách tiến hành: Nhỏ từ từ vài giọt axit sunfuric đặc vào ống nghiệm đựng vài lá Đồng nhỏ, sau đĩ đun nĩng nhẹ trên ngọn lửa đèn cồn
- Hiện tượng thí nghiệm: Lá đồng tan dần, cĩ khí mùi hắc sinh ra và dung dịch chuyển sang màu xanh lam
- Giải thích thí nghiệm: Axit sunfuric đặc đã oxi hĩa Đồng, sinh ra khí Lưu huỳnh dioxit cĩ mùi hắc và dung dịch Đồng sunfat cĩ màu xanh lam
Cu + 2H2SO4 CuSO4 + SO2 + 2H2O
2.3. Đề xuất một số chủ đề dạy học tích hợp trong chương Oxi – Lưu huỳnh chương tr nh Hĩa học lớp 10
2.3.1. Những nội dung kiến thức cần được ch trọng trong việc tích hợp 2.3.1.1. Tính chất hĩa học chung của nhĩm VI 2.3.1.1. Tính chất hĩa học chung của nhĩm VI
a/ Đặc ểm:
Các nguyên tố nhĩm VIA trong bảng hệ thống tuần hồn được gọi là nhĩm oxi gồm các nguyên tố: O(oxi), S(lưu huỳnh), Se(selen), Te(telu), Po(poloni). Nhĩm oxi theo tiếng hi lạp cịn cĩ tên gọi cancogen cĩ nghĩa là cĩ khả năng sinh ra quặng.
Các nguyên tố nhĩm oxi là những phi kim hoạt động hố học tương đối mạnh (trừ Po là kim loại cĩ tính phĩng xạ), so với các halogen cĩ mức độ yếu hơn.
Cĩ khả năng phản ứng với nhiều đơn chất (kim loại và phi kim) và hợp chất (hợp chất vơ cơ và hợp chất hữu cơ).
b/ Cấu tạo:
– o cĩ đặc điểm chung là chứa 6 electron ở lớp vỏ ngồi cùng (ns2np4), nên
cĩ xu hướng thu thêm 2 electron nữa để cĩ cấu hình giống với khí hiếm.
ns2 np4
X + 2e X2-
– Nguyên tử oxi khác với các nguyên tử nguyên tố khác cịn lại trong nhĩm là khơng cĩ phân lớp d (ở lớp thứ 3 mới bắt đầu xuất hiện phân lớp d mà oxi chỉ điền electron đến lớp thứ 2).
– Các nguyên tử S, Se, Te cĩ phân lớp d trống nên khi bị kích thích các electron ở phân lớp s và p cĩ thể nhảy lên phân lớp d trống, cĩ 4 electron độc thân và 6 electron lần lượt cĩ số oxi hố là +4 và +6 trong một số hợp chất với nguyên tử nguyên tố cĩ độ âm điện lớn hơn ( v dụ SO2, SO3)
* Lưu ý:
rong quá trình giảng dạy giáo viên nên tăng cường sử dụng phương pháp dạy học nêu và giải quyết vấn đề, tạo tình huống cĩ vấn đề hoặc nâng cao t nh t ch cực và hứng th nhận thức cho học sinh b ng các câu hỏi như:
- ì sao sau cơn mưa cĩ sấm chớp, khơng khí trở nên trong lành hơn? - Để tăng lượng Oxi cho các bể cá cảnh, người ta sẽ làm thế nào?
- Vì sao axit sunfuric là hợp chất quan trọng bậc nhất trong nghành cơng nghiệp hĩa học?
- Tại sao Fe, Al và Cr khơng tan trong H2SO4 đặc nguội? - ì sao khơng nên để cây cảnh trong phịng ngủ?.
rong nghiên cứu các nguyên tố nhĩm cần cĩ sự so sánh t nh chất các nguyên tố trong nhĩm để củng cố kiến thức về sự biến thiên t nh chất trong nhĩm và giải th ch các hiện tượng tưởng như là trái qui luật. Đồng thời giáo viên cũng cần cung cấp thêm thơng tin về những ứng dụng thực tiễn của các nguyên tố đĩ và các hợp chất của ch ng.
2.3.1.2. Lịch sử tìm ra Oxi và Lưu huỳnh a) Oxi
Ở thế kỷ thứ VIII, nhà triết học Trung Quốc Mao Hoa đã cho những điều hiểu biết đầu tiên về oxi.
Ở Châu Âu, người Ý tự hào vì chính nhà họa họa sĩ và bác học nổi tiếng của họ là Lêơna đơ anhxi (1451-1519) đương thời đã nĩi đến khơng khí là một hỗn hợp gồm hai kh trong đĩ chỉ cĩ một kh dùng để thở và đốt cháy.
Robe Huc (1635-170 ) đã quả quyết r ng sự cháy cũng tương tự như sự hịa tan, tuy nhiên chất cháy rất sẵn sàng hịa tan, khơng phải trong tồn bộ khơng khí mà trong một phần của nĩ. Phần này đặc biệt cĩ nhiều trong diêm tiêu.
Năm 1669, trên cơ sở những thí nghiệm hồn tồn đáng tin cậy, Giơn Maiơva đã đi đến kết luận r ng khơng khí chứa một thứ khí cĩ khả năng duy trì sự cháy và đặt tên cho nĩ là "khơng khí phát hỏa".
Năm 17 1, Henxơ đã điều chế được oxi ở trạng thái tự do b ng cách đốt diêm tiêu nhưng khơng chứng minh được oxi là thành phần của khơng khí.
Năm 1774, Giơdep Prixtơli (Joseph Priestley) đã điều chế được khí oxi và nghiên cứu các tính chất quan trọng nhất của nĩ.
JosephPriestley (Prixtơli) đã lấy một ít hợp chất thủy ngân màu đỏ cho vào ống nghiệm rồi dùng thấu kính (do ơng sáng chế ra) để đốt nĩng. Ơng nhận thấy cĩ chất khí bốc ra và thủy ngân ĩng ánh xuất hiện, khi ơng đưa chất khí này gần cây nến đang cháy thì cây nến sáng rực chưa từng thấy, chất này khơng làm chết chuột mà trái lại làm chuột rất tươi tỉnh hoạt động.
Khi thí nghiệm về tác dụng của oxi đối với cơ thể của mình, ơng đã ch ý đến ảnh hưởng tốt của chất khí mới tìm ra đối với cơ thể con người và tiên đốn cơng dụng của nĩ trong y học.
Chỉ sau đĩ một năm, ơng mới xác định được r ng oxi cĩ trong khơng khí. - Năm 1771-1772, dược sĩ người Thụy Điển là Carl Wihelm Scheele (Silơ) đã thu được nhiều oxi hơn từ 7 chất khác nhau và thấy r ng oxi của khí quyển kết hợp với các kim loại, photpho, hidro, dầu gai và những chất khác.
- Nhưng mãi đến năm 1777 cuốn sách của Silơ mới được xuất bản, do vậy vinh dự phát minh ra oxi thường được gán cho Prixtơli.
Nhà bác học vĩ đại người Pháp Lavoadie (Antoine-Laurent Lavoisier) thoạt tiên nghĩ r ng khơng khí tạo bởi nitơ và "khơng kh đặc" (khí cacbonic) nhưng sau khi đốt oxit thủy ngân (1775) ơng đã tuyên bố r ng khơng kh là đồng nhất và khơng chứa một khí nào gọi là "khơng kh đặc".
Trong thời gian 12 ngày đêm, Lavoadie đã đốt kim loại thủy ngân trong bình cổ cong.
Sau khi đốt, Lavoadie nhận thấy một phần của thủy ngân bị phủ một lớp vảy đỏ và thể tích khơng khí bị giảm đi 1/5.
Phần khơng khí cịn lại khơng duy trì sự cháy và sự hơ hấp, Lavoadie gọi phần này là "azot". Đốt mạnh hơn nữa thủy ngân oxit mới được tạo thành, Lavoadie được lại thủy ngân và phần khơng khí duy trì sự cháy và sự hơ hấp trước kia bị hao hụt.