CHƯƠNG 2. PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO
2.3. Thiết kế một số chủ đề tích hợp vận dụng vào dạy học phần Kim loại kiềm,
2.3.3. Một số kế hoạch dạy học các chủ đề tích hợp phần Kim loại Kiềm, Kim loại kiềm thổ, Nhôm – Hóa học 12 có vận dụng phương pháp dạy học tích cực nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh
2.3.3.1. Sử dụng phương pháp dạy học giải quyết vấn đề dạy học chủ đề 1 CHỦ ĐỀ 1
I. Tên chủ đề, thời lượng thực hiện 1. Tên chủ đề
Kim loại kiềm, hợp chất kim loại kiềm và ứng dụng thực tế 2. Thời lượng thực hiện
Chủ đề được thực hiện trong 2 tiết.
II. Mục tiêu của chủ đề 1. Kiến thức
- Xác định được vị trí, cấu hình electron lớp ngoài cùng của KL kiềm.
- Trình bày được các tính chất vật lý, trạng thái tự nhiên và PP điều chế KL kiềm.
- Nêu và giải thích được KL kiềm có tính khử mạnh, lấy ví dụ và viết các PTHH minh họa.
- Nêu được một số ứng dụng quan trọng của KL kiềm, hợp chất KL kiềm trong thực tế.
- Nguồn và chất gây ô nhiễm trong quá trình sản xuất KL kiềm, hợp chất KL kiềm và cách khắc phục.
2. Kỹ năng
- Dự đoán tính chất hoá học, chứng minh KL kiềm có tính khử mạnh.
- Viết các PTHH minh họa tính chất hoá học của KL kiềm và một số hợp chất của chúng, viết sơ đồ điện phân điều chế KL kiềm.
- Vận dụng kiến thức đã học giải thích các vấn đề liên quan đến thực tiễn, giải được một số dạng bài tập tổng hợp.
- Rèn luyện kỹ năng sống thân thiện với môi trường, kỹ năng hợp tác làm việc trong nhóm.
50 3. Thái độ
- HS có ý thức bảo vệ môi trường sống, đặc biệt là môi trường không khí, bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
- Biết cách xử lý nguồn chất thải trong quá trình điều chế KL kiềm, sử dụng và bảo quản KL kiềm hợp lý, an toàn.
4. Định hướng phát triển năng lực - NL GQVĐ&ST giúp HS:
+ Phát hiện, nêu và phân tích được các tình huống có vấn đề liên quan đến KL kiềm và hợp chất của KL kiềm trong học tập và thực tiễn. Nhận biết, phát hiện được tác hại trong quá trình điều chế KL kiềm, từ đó biết cách xử lý và hạn chế nguồn chất thải tới môi trường.
+ Nêu được nhiều ý tưởng trong học tập và thực tiễn, hình thành và kết nối các ý tưởng.
+ Thu thập và làm rõ các thông tin, đề xuất, phân tích và lựa chọn được giải pháp GQVĐ phù hợp.
+ Thực hiện và đánh giá giải pháp GQVĐ.
Ngoài ra HS còn phát triển được các NL như: NL giao tiếp và hợp tác, NL tự học, NL thực hành hóa học, NL tính toán, NL vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn, NL sử dụng ngôn ngữ hóa học.
III. Nội dung chủ đề
- Vị trí, cấu hình electron của KL kiềm.
- Tính chất vật lý, tính chất hóa học của KL kiềm và một số hợp chất quan trọng của KL kiềm.
- Trạng thái tự nhiên, PP điều chế KL kiềm.
- Vai trò của KL kiềm, hợp chất KL kiềm trong đời sống.
- Ảnh hưởng của quá trình sản xuất KL kiềm tới môi trường, một số biện pháp khắc phục.
* Một số nội dung có liên quan đến chủ đề:
51
Bảng 2.6: Nội dung kiến thức liên quan đến chủ đề 1
Môn Lớp Chương Bài Nội dung
Hóa học 12 Chương 6: Kim loại kiềm, Kim loại kiềm
thổ, Nhôm
Bài 25: Kim loại kiềm và hợp chất quan trọng của kim
loại kiềm
Vị trí, cấu hình, tính chất vật lý, tính chất hóa học, PP điều chế, ứng dụng của KL kiềm và hợp chất KL kiềm.
Sinh học 11 Phần 4: Sinh học cơ thể
Chương 1: Chuyển hóa vật chất và năng
lượng
Bài 4: Vai trò của các nguyên tố
khoáng
- Nguyên tố dinh dưỡng khoáng cần thiết cho cây.
- Nguồn cung cấp nguyên tố dinh dưỡng khoáng.
Địa lý 10 Chương 10: Môi trường và sự phát
triển bền vững
Bài 42: Môi trường và sự phát triển bền
vững
Sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường.
GDCD 11 Phần 2: Công dân với các vấn đề chính
trị - xã hội
Bài 12: Chính sách tài nguyên và bảo vệ
môi trường
Chính sách tài nguyên và bảo vệ môi trường.
IV. Xây dựng các tiêu chí đánh giá
- Tiêu chí đánh giá nội dung: Dựa theo bài kiểm tra 15 phút.
- Tiêu chí đánh giá NL: Theo bảng kiểm quan sát dành cho GV (bảng 2.4 mục 2.2.2) và phiếu hỏi cho HS (bảng 2.5 mục 2.2.2).
V. Phương pháp dạy học, chuẩn bị của giáo viên và học sinh, thiết bị dạy học, tài liệu bổ trợ, bộ câu hỏi định hướng
1. Phương pháp dạy học - PP dạy học GQVĐ.
- PP trực quan, PP hợp tác theo nhóm, PP đàm thoại.
52 2. Chuẩn bị của giáo viên và học sinh a) Giáo viên
- Giáo án, bài giảng PowerPoint, giấy A0, bút dạ, nam châm,...
- Tài liệu tra cứu, phiếu học tập cho HS.
- Phiếu đánh giá của GV, HS.
- Nội dung câu hỏi định hướng, bài kiểm tra củng cố kiến thức.
- Trang thiết bị, cơ sở vật chất cần thiết: máy chiếu, máy tính, dụng cụ thí nghiệm, hóa chất,...
b) Học sinh
- SGK, SBT, vở ghi.
- Ôn tập lại kiến thức về tính chất của KL, nghiên cứu trước nội dung kiến thức bài học.
- Tìm hiểu về các nội dung liên quan đến chủ đề và các kỹ năng cần thiết.
- Trang bị tốt một số kỹ năng như thuyết trình, làm việc nhóm,...
3. Thiết bị dạy học
- Dụng cụ thí nghiệm, hóa chất, máy tính, máy chiếu, một số tranh ảnh có liên quan.
4. Tài liệu bổ trợ
- SGK Hóa học 12, SGK Sinh học 11, SGK Địa lý 10, SGK GDCD 11, một số tài liệu tham khảo khác và nguồn tài liệu trên mạng internet,...
- Mội số video, clip thí nghiệm:
+ Natri tác dụng với O2, Cl2:
https://www.youtube.com/watch?v=lVtAFrURA1Q https://www.youtube.com/watch?v=Wrl4DXbxxmk + Li, Na, K, Rb, Cs tác dụng với nước:
https://www.youtube.com/watch?v=gzG2-LJZP74 5. Bộ câu hỏi định hướng
* Câu hỏi khái quát: KL kiềm và hợp chất KL kiềm có ứng dụng như thế nào trong đời sống?
53
* Câu hỏi bài học: KL kiềm và hợp chất KL kiềm có những tính chất gì?
Ảnh hưởng trong quá trình sản xuất KL tới môi trường sống?
* Câu hỏi nội dung:
Câu 1: Xác định vị trí KL kiềm trong bảng tuần hoàn, viết cấu hình electron và nhận xét đặc điểm nguyên tử của KL kiềm?
Câu 2: Nêu tính chất vật lý của KL kiềm và một số hợp chất KL kiềm?
Câu 3: Tại sao KL kiềm có thể cắt được dễ dàng bằng dao trong khi các KL khác thì không?
Câu 4: Dựa vào cấu hình electron, số electron lớp ngoài cùng hãy dự đoán tính chất hóa học của KL kiềm? Trong hợp chất, KL kiềm có những số oxi hóa nào?
Câu 5: Tại sao hầu hết các KL kiềm đều được bảo quản bằng cách ngâm trong dầu hỏa?
Câu 6: Hãy nhận xét khả năng phản ứng của các KL kiềm? Giải thích?
Câu 7: Nêu những tính chất hóa học đặc trưng của một số hợp chất quan trọng của KL kiềm?
Câu 8: Vai trò của KL kiềm và hợp chất KL kiềm trong đời sống?
Câu 9: Kali dùng trong sản xuất phân bón, là nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng, theo em nếu thiếu kali sẽ gây ra tác hại gì?
Câu 10: Natri hidrocacbonat là thành phần chính của thuốc muối dùng cho các bệnh nhân mắc chứng đau dạ dày. Em hãy cho biết tại sao?
Câu 11: Trong tàu ngầm dưới biển, để duy trì lượng khí oxi cho các thủy thủ, đồng thời loại bỏ khí CO2, người ta thường dùng peoxit của KL kiềm, hãy giải thích tại sao?
Câu 12: Cho biết trong tự nhiên KL kiềm tồn tại ở dạng nào? Tại sao? Nêu PP điều chế KL kiềm?
VI. Tiến trình dạy học theo chủ đề
Tiết 1, 2: Kim loại kiềm, hợp chất kim loại kiềm và ứng dụng thực tế
GV nêu vấn đề: KL kiềm và hợp chất của KL kiềm có nhiều ứng dụng quan trọng trong thực tế, vậy chúng có tính chất như thế nào? Làm thế nào để bảo quản và sử dụng KL kiềm một cách hiệu quả và bảo vệ môi trường?
54 Các hoạt động dạy học:
- Hoạt động 1: Tìm hiểu vị trí, cấu hình electron nguyên tử của KL kiềm
Hoạt động của GV – HS Nội dung Biểu hiện của NL GQVĐ&ST - GV cho HS nghiên cứu
bảng tuần hoàn, từ đó xác định vị trí KL kiềm, viết cấu hình electron, nhận xét về đặc điểm nguyên tử?
I. Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử
- KL kiềm thuộc nhóm IA, gồm các nguyên tố: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr.
- Cấu hình:
Li: [He]2s1 ; Na: [Ne]3s1 K: [Ar]4s1 ; Rb: [Kr]5s1 Cs: [Xe]6s1
Nhận xét: KL kiềm có 1 electron lớp ngoài cùng..
Xác định được vị trí, cấu hình electron của KL kiềm từ việc quan sát bảng tuần hoàn.
- Hoạt động 2: Tìm hiểu tính chất vật lý của KL kiềm và một số hợp chất KL kiềm
Hoạt động của GV – HS Nội dung Biểu hiện của NL GQVĐ&ST - GV cho HS quan sát lọ
đựng KL Na, K lọ đựng NaOH tinh thể, NaHCO3
tinh thể, Na2CO3 tinh thể, KNO3 tinh thể, yêu cầu HS nêu trạng thái, màu sắc của KL kiềm, hợp chất KL kiềm?
- GV nhận xét, bổ sung
II. Tính chất vật lý
- KL kiềm màu trắng bạc, có ánh kim, dẫn điện tốt, to nóng chảy, to sôi thấp.
- Khối lượng riêng nhỏ, độ cứng thấp.
- Một số hợp chất của KL kiềm:
+ NaOH: chất rắn, không màu, dễ nóng chảy, hút ẩm
- Nhận biết được màu sắc, trạng thái của KL kiềm, hợp chất KL kiềm thông qua quan sát thực tế.
55 thêm một số tính chất
khác của KL kiềm, hợp chất KL kiềm.
- GV: Một số KL không thể cắt được bằng dao, nhưng KL kiềm thì ngược lại, cho HS quan sát mẩu Na, K để thấy chúng dễ dàng cắt được bằng dao.
GV: Tại sao KL kiềm có thể cắt được bằng dao một cách dễ dàng trong khi các KL khác thì không?
HS: nghiên cứu, giải thích Các KL kiềm có cấu tạo mạng tinh thể lập phương tâm khối, cấu trúc tương đối rỗng, mặt khác KL kiềm có 1 electron lớp ngoài cùng nên liên kết kim loại trong mạng tinh thể yếu, do đó các KL kiềm đều mềm, có thể cắt được dễ dàng bằng dao.
GV nhận xét, kết luận.
mạnh, dễ tan trong nước, tỏa nhiệt mạnh.
+ NaHCO3: chất rắn, màu trắng, ít tan trong nước.
+ Na2CO3: chất rắn, màu trắng, tan nhiều trong nước,
to thường dạng
Na2CO3.10H2O, to cao mất nước Na2CO3 khan , nóng chảy ở 850oC.
+ KNO3: tinh thể không màu, bền trong không khí, tan nhiều trong nước.
- Giải thích được tại sao KL kiềm dễ dàng cắt được bằng dao.
- Hoạt động 3: Nghiên cứu tính chất hóa học của KL kiềm
Hoạt động của GV – HS Nội dung Biểu hiện của
NL GQVĐ&ST - GV yêu cầu HS dựa vào cấu hình III. Tính chất hóa học - Từ cấu hình
56 e, số e lớp ngoài cùng, dự đoán
tính chất hóa học của KL kiềm?
+ Trong hợp chất KL kiềm có những số oxi hóa nào?
- HS nghiên cứu, trả lời.
- GV yêu cầu HS liên hệ với tính chất chung của KL đã học, dự đoán một số tính chất đặc trưng của KL kiềm.
- HS liên hệ, dự đoán một số tính chất hóa học của KL kiềm:
+ Tác dụng với phi kim.
+ Tác dụng với axit.
+ Tác dụng với nước.
- GV cho HS hoạt động nhóm, thực hiện kiểm chứng tính chất hóa học của KL kiềm:
1) GV cho HS quan sát video thí nghiệm Na tác dụng với O2, Cl2. 2) GV cho HS thực hiện thí nghiệm sau:
+ Na tác dụng với axit HCl, H2SO4
loãng.
+ Na tác dụng với H2O, thử dung dịch thu được bằng phenolphtalein.
Yêu cầu HS quan sát, nêu hiện tượng, viết PTHH xảy ra, hoàn thành vào bảng sau:
Thí Hiện PTHH Vai
1. Tính chất hóa học kim loại kiềm
- KL kiềm có tính khử mạnh, tăng dần từ LiCs:
M M+ + e - Trong hợp chất, các KL kiềm có số oxi hóa là +1.
a) Tác dụng với phi kim - Na tác dụng mạnh với oxi, cho ánh sáng chói, tỏa nhiều nhiệt:
2Na + O2 Na2O2 4Na + O2 2Na2O - Na tác dụng mạnh với clo, cho ngọn lửa sáng chói, tỏa nhiều nhiệt:
2Na + Cl2 2NaCl b) Tác dụng với axit - KL kiềm tác dụng mạnh với dung dịch axit, gây ra tiếng nổ, giải phóng H2:
2Na+2HCl2NaCl+H2
electron, dự đoán được tính chất hóa học của KL kiềm.
- Từ việc tiến
hành thí
nghiệm, HS quan sát, giải thích được các hiện tượng, viết các PTHH.
57
nghiệm tượng trò
của Na Na+O2
Na+Cl2
Na+HCl Na+H2SO4
Na+H2O
GV chú ý: chỉ lấy một lượng nhỏ Na để làm thí nghiệm.
Các nhóm HS thảo luận, thực hiện thí nghiệm, viết PTHH minh họa.
GV yêu cầu nhóm bất kỳ báo cáo, các nhóm khác phản biện.
GV cho HS xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong PƯ, rút ra bản chất của PƯ, xác định được vai trò của Na trong PƯ.
GV: KL kiềm có tính khử mạnh, PƯ tỏa nhiều nhiệt, khi tác dụng với axit, nước PƯ xảy ra mãnh liệt.
GV: Có thể dễ dàng nhận thấy KL kiềm thường được bảo quản trong dầu hỏa. Tại sao? Có thể để chúng ở ngoài không khí được không?
HS nghiên cứu giải thích câu hỏi của GV đưa ra.
GV gợi ý: dựa vào khả năng tác dụng với O2 của KL kiềm.
Na+H2SO4Na2SO4+H2 c) Tác dụng với nước - KL kiềm tác dụng mạnh với nước, tỏa nhiều nhiệt, dung dịch thu được có tính bazơ, giải phóng H2: 2Na+2H2O2NaOH+H2
- Giải thích được tại sao:
+ KL kiềm được bảo quản trong dầu hỏa.
+ Khả năng PƯ của các KL kiềm tăng dần từ Li đến Cs.
58 HS thảo luận đưa ra ý kiến: KL
kiềm có tính khử mạnh, dễ dàng tác dụng với oxi trong không khí.
Do đó, các KL kiềm để lâu ngoài không khí sẽ bị oxi hóa, không còn vẻ sáng nữa nên cần bảo quản chúng trong dầu hỏa.
GV: nhận xét và giải thích tại sao không bảo quản Li bằng cách ngâm trong dầu hỏa.
GV mở rộng cho HS xem thêm video PƯ của Li, Na, K, Rb, Cs với nước, yêu cầu HS nhận xét khả năng PƯ của các KL kiềm?
HS: nhận xét thấy khả năng PƯ tăng dần từ Li đến Cs.
GV: Vậy tại sao khả năng PƯ của KL kiềm lại tăng dần từ Li đến Cs?
GV mở rộng kiến thức, hướng dẫn HS phân tích: dựa vào sự biến đổi tuần hoàn theo chiều tăng điện tích hạt nhân của các đại lượng bán kính nguyên tử, độ âm điện, năng lượng ion hóa của các KL kiềm.
HS nghiên cứu, giải thích.
HS: từ Li Cs, bán kính nguyên tử tăng, độ âm điện giảm, năng lượng ion hóa giảm dần, do đó khả năng nhường electron tăng dần,
59 tính khử của các KL từ Li Cs
tăng dần, nên khả năng PƯ với nước do vậy cũng tăng dần.
GV: nhận xét, kết luận tính chất hóa học của các KL kiềm, chú ý khi làm thí nghiệm chỉ lấy 1 lượng nhỏ KL kiềm, tránh gây cháy, nổ.
- Hoạt động 4: Nghiên cứu tính chất hóa học của hợp chất KL kiềm
Hoạt động của GV – HS Nội dung Biểu hiện của
NL GQVĐ&ST - GV chia lớp làm 4
nhóm:
+ Nhóm 1: Nghiên cứu tính chất hóa học của NaOH
+ Nhóm 2: Nghiên cứu tính chất hóa học của NaHCO3
2. Tính chất hóa học một số hợp chất kim loại kiềm
a) Tính chất của NaOH
- Tan nhiều trong nước, phân li hoàn toàn thành ion:
NaOH Na+ + OH- - Tác dụng với oxit axit:
2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O 2NaOH + SO2 Na2SO3 + H2O - Tác dụng với axit:
NaOH + HCl NaCl + H2O NaOH + H2SO4 Na2SO4 + H2O - Tác dụng với muối:
2NaOH + CuCl2 Cu(OH)2+ 2NaCl b) Tính chất của NaHCO3
- Dễ bị nhiệt phân hủy:
2NaHCO3 to
⎯⎯→ Na2CO3+CO2+H2O - Có tính lưỡng tính:
NaHCO3 + HClNaCl + CO2+ H2O
HS hoạt động trong nhóm, nêu và giải thích được tính chất hóa học của một số hợp chất KL kiềm.
60 + Nhóm 3: Nghiên
cứu tính chất hóa học của Na2CO3
+ Nhóm 4: Nghiên cứu tính chất hóa học của KNO3
- GV cho HS thảo luận nhóm, tìm hiểu tính chất của hợp chất KL kiềm, viết PTHH minh họa.
- Các nhóm HS thảo luận, trình bày trước lớp.
- GV nhận xét, kết luận về tính chất của hợp chất KL kiềm.
- GV liên hệ thực tiễn
NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O c) Tính chất của Na2CO3
- Tác dụng với axit:
Na2CO3 + HCl NaCl + CO2+ H2O - Tác dụng với bazơ:
Na2CO3+Ba(OH)22NaOH+BaCO3 - Tác dụng với muối:
Na2CO3 + CuCl2 2NaCl + CuCO3 - PƯ thuận nghịch:
Na2CO3 + CO2 + H2O 2NaHCO3
- Trong dung dịch nước cho môi trường kiềm:
Na2CO3 2Na+ + CO32-
CO32- + H2O HCO3- + OH- d) Tính chất của KNO3
- Phân hủy ở nhiệt độ cao:
2KNO3 ⎯⎯→to 2KNO2 + O2 KNO3 hay còn gọi là diêm tiêu, một số nơi dùng trong bảo quản thực phẩm, tuy nhiên KNO3 dễ bị phân hủy thành KNO2, muối này có khả năng oxy hóa hemoglobin trong máu thành methemoglobin, làm cản trở quá trình vận chuyển oxy của hemoglobin dẫn đến cơ thể bị thiếu oxy, người nếu bị nhiễm muối này thường tím tái, tim đập nhanh, sau đó hôn mê và có thể tử vong nếu không kịp thời chữa trị.
Ngoài ra, KNO2 còn có thể tác dụng
61 về tác hại của KNO3
tới sức khỏe.
với các axit amin tạo thành nitrosamine là hợp chất có khả năng gây đột biến và sinh ung thư.
- Hoạt động 5: Tìm hiểu ứng dụng của KL kiềm và hợp chất KL kiềm
Hoạt động của GV – HS Nội dung Biểu hiện của NL GQVĐ&ST - GV cho HS nghiên cứu, trình
bày ứng dụng của KL kiềm và hợp chất KL kiềm trong thực tế.
- HS trình bày một số ứng dụng của KL kiềm và hợp chất KL kiềm.
- GV nhận xét, giới thiệu bằng hình ảnh, mở rộng thêm một số ứng dụng thực tiễn của KL kiềm và hợp chất KL kiềm.
- GV liên hệ thực tiễn:
+ K dùng trong sản xuất phân bón, là nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng, theo em nếu thiếu K sẽ gây ra tác hại gì?
HS: thiếu K ảnh hưởng đến sức chống chịu của cây.
GV nhận xét, kết luận về cách sử dụng phân bón hợp lý nhằm mang lại hiệu quả cho nông sản.
+ Natri hidrocacbonat là thành phần chính của thuốc muối dùng cho các bệnh nhân mắc chứng đau
IV. Ứng dụng của kim loại kiềm và hợp chất kim loại kiềm - KL kiềm dùng chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp.
- Hợp kim Na – K dùng làm chất trao đổi nhiệt trong một số lò phản ứng hạt nhân.
- Hợp kim Li – Al siêu nhẹ, dùng trong kỹ thuật hàng không.
- Cs dùng làm tế bào quang điện.
- Li, K dùng trong sản xuất phân bón.
- KL kiềm dùng nhiều trong tổng hợp hữu cơ.
- Một số hợp chất KL kiềm có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, nông nghiệp, dược phẩm,…
Trình bày được ứng dụng của KL kiềm, hợp chất KL kiềm.
Giải thích được một số hiện tượng trong tự nhiên.
- Tại sao natri hidrocacbonat thường dùng trong thành phần chính của thuốc muối cho các bệnh nhân mắc chứng đau dạ dày?
- Trong tàu ngầm dưới biển, để duy trì lượng khí O2