VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀO THỰC TIỄN CHO HỌC SINH THÔNG QUA DẠY HỌC DỰ ÁN CHỦ ĐỀ “PIN ĐIỆN VÀ ĐIỆN PHÂN”

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC QUA DẠY HỌC DỰ ÁN

vectorstock.com/28062440

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀO THỰC TIỄN CHO HỌC SINH LỚP 12 THÔNG QUA DẠY HỌC DỰ ÁN CHỦ ĐỀ “PIN ĐIỆN VÀ ĐIỆN PHÂN” (VNU - UED) WORD VERSION | 2021 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

CHƢƠNG 2 TỔ CHỨC DẠY HỌC DỰ ÁN CHỦ ĐỀ: “PIN ĐIỆN VÀ ĐIỆN PHÂN” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀO THỰC TIỄN CHO HỌC SINH 2.1. Đặc điểm chung của chủ đề “Pin điện và điện phân” hóa học 12 2.1.1. Vị trí và vai trò của chủ đề “Pin điện và điện phân” trong chương trình hóa học phổ thông Chủ đề Pin điện và điện phân trong chương trình Giáo dục phổ thông môn Hóa học đổi mới (12/2018) sẽ được bổ sung thêm vào phần Đại cương (còn gọi là phần KT cơ sở hóa học chung). Thực chất, đây là sự chọn lọc và phát triển thêm từ chương trình Hóa học phổ thông hiện hành với KT về pin điện được lồng ghép trong bài 20: Sự ăn mòn KL và KT về điện phân nằm trong bài 21: Điều chế KL thuộc chương 5: Đại cương về KL - SGK Hóa học 12 (NXB Giáo dục Việt Nam) [8].

Theo chương trình Giáo dục phổ thông môn Hóa học đổi mới, môn Hóa học 12 có 8 ND lớn, trong đó chủ đề Pin điện và điện phân là ND thứ 5 và cũng là ND duy nhất trong chương trình Hóa học 12 thuộc phần KT cơ sở hóa học chung.

Bảng 2.1. ND chương trình Hóa học 12 [8] Phần

Mạch ND Ester - Lipid

Hóa học hữu cơ

Carbohydrate Hợp chất chứa Nitrogen Polymer

KT cơ sở hóa học chung

Pin điện và điện phân Đại cương về KL

Hóa học vô cơ

Nguyên tố nhóm IA và IIA Sơ lược về dãy KL chuyển tiếp thứ nhất và phức chất

Chủ đề Pin điện và điện phân có nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Thông qua việc học tập và tìm hiểu các KT về pin điện và điện phân, HS sẽ có thêm nhiều hiểu biết về cấu trúc, năng lượng và cơ chế phản ứng xảy ra, lí giải được các quy luật diễn biến của một quá trình điện hóa, giải thích được các ứng dụng của pin điện, điện phân trong sản xuất và đời sống, chế tạo và lắp ráp được pin đơn giản từ đó có thể phát triển, thực hiện được những DA sản xuất pin cung cấp điện năng cho các thiết bị sử dụng trong cuộc sống với nguyên liệu đơn giản, an toàn, dễ kiếm, cho hiệu năng cao...

30

2.1.2. Mục tiêu và cấu trúc ND chủ đề “Pin điện và điện phân” Bảng 2.2. ND cụ thể và yêu cầu cần đạt của chủ đề: “Pin điện và điện phân” [10] Năng lực

Mục tiêu

NỘI DUNG 1: THẾ ĐIỆN CỰC VÀ NGUỒN ĐIỆN HÓA HỌC 1.1. Mô tả được cặp OXH-K KL. 1.2. Trình bày được ý nghĩa của giá trị thế điện cực chuẩn.

Nhận thức KT 1.3. Sử dụng bảng giá trị thế điện cực chuẩn để: hóa học - So sánh được tính khử, tính OXH giữa các cặp OXH-K; - Dự đoán được chiều xảy ra phản ứng giữa hai cặp OXH-K; - Tính được sức điện động của pin điện hoá tạo bởi hai cặp OXH-K. Tìm hiểu thế giới tự nhiên dƣới góc độ hóa học

1.4.

- Nêu được cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của pin Galvani.

- Trình bày được ưu nhược điểm chính một số loại pin khác như acquy (accu), pin nhiên liệu; pin mặt trời...

Vận dụng KT, 1.5. Lắp ráp được pin đơn giản, đo được sức điện động của pin.

KN đã học NỘI DUNG 2: ĐIỆN PHÂN Nhận thức KT 2.1. Xác định được nguyên tắc (thứ tự) điện phân dd, điện phân nóng chảy. hóa học Tìm hiểu thế giới tự nhiên

2.2. Thực hiện được (hoặc quan sát video) TN điện phân dd đồng

dƣới góc độ hóa học

2.3. Tìm hiểu được một số ứng dụng của hiện tượng điện phân trong thực tiễn.

(II) sunfat, dd natri clorua (tự chế tạo nước Javel để tẩy rửa).

Vận dụng KT, 2.4. Trình bày được giai đoạn điện phân nhôm oxit trong sản xuất nhôm, tinh luyện đồng bằng PP điện phân, mạ điện.

KN đã học 2.2. Nguyên tắc và quy trình xây dựng DA học tập chủ đề “Pin điện và điện phân” 2.2.1. Nguyên tắc xây dựng DA học tập chủ đề “Pin điện và điện phân” Khi tiến hành xây dựng chủ đề dạy học Pin điện và điện phân, GV cần đảm bảo tuân thủ theo các nguyên tắc sau: - Luôn bám sát mục tiêu dạy học: Khi xây dựng bài dạy cho từng ND trong chủ đề Pin điện và điện phân, GV cần căn cứ trên mục tiêu dạy học: + Những chuẩn KT nào HS cần nắm vững? ND KT trọng tâm?

31

+

Những KN nào cần hình thành và củng cố cho HS thông qua ND KT đó?

+

Cần hình thành cho HS những thái độ gì sau khi học xong ND KT đó?

- Định hướng vào người học, tạo cơ hội cho HS hoạt động hợp tác: GV đóng vai trò là một người hướng dẫn, người tư vấn và bạn cùng học với HS. GV tạo cho HS cơ hội học tập, tiếp cận thông tin, làm mẫu và hướng dẫn HS. Bên cạnh đó, GV cũng phải tạo ra môi trường học tập thúc đẩy HS học tập hợp tác.

- Đảm bảo tính thực tiễn: GV cần lựa chọn những ND phản ánh những vấn đề của thực tiễn xã hội. Từ đó, lựa chọn PPDH và xây dựng nên những bài học cho phép người học có cơ hội thể hiện những hiểu biết thực tế - vốn sống của mình đồng thời đòi hỏi người học phải vận dụng KT, KN đã học để giải quyết các vấn đề trong thực tiễn.

- Tích hợp CNTT: CNTT tham gia vào quá trình HS tìm kiếm thông tin hay xây dựng SP, trình bày kết quả nghiên cứu; giúp người học lưu trữ, phân tích và xử lí số liệu một cách hiệu quả. Công nghệ sẽ làm cho SP của HS trở nên sinh động và ý nghĩa, các em cũng có cơ hội thể hiện sức sáng tạo của mình. Những SP có ý nghĩa (tuyên truyền, giáo dục…) bằng việc sử dụng CNTT có thể được giới thiệu rộng rãi, được xã hội đón nhận, nhờ đó ý nghĩa giáo dục, giá trị của SP được tăng lên nhiều lần.

- Xây dựng kế hoạch ĐG thường xuyên và liên tục: GV cần phải thiết kế trước những công cụ ĐG bao gồm cả ĐG quá trình và ĐG tổng kết. ĐG dựa trên quan sát làm việc nhóm, làm việc cá nhân, thảo luận, thuyết trình…thông qua sổ ghi chép, phản hồi của HS và tự ĐG của chính các em và đưa ra những nhận xét tích cực. Điều này không chỉ giúp GV biết được mức độ nắm KT, KN của HS; điều chỉnh quá trình dạy và học mà còn giúp GV khẳng định và công nhận thành quả của HS, khuyến khích HS tự định hướng và hợp tác, nâng cao tinh thần trách nhiệm trong học tập.

2.2.2. Quy trình xây dựng chủ đề dạy học “Pin điện và điện phân” - Bước 1: Xác định tên chủ đề và thời lượng thực hiện.

- Bước 2: Xác định các ND của chủ đề (xác định các đề mục, xây dựng những ND KT của chủ đề).

- Bước 3: Xác định chuẩn KT, KN, thái độ và NL, phẩm chất cần hướng tới cho HS trong từng đề mục để thiết kế chuỗi hoạt động phù hợp.

- Bước 4: Xác định các SP cần hoàn thành hoặc biên soạn bộ câu hỏi định hướng, bài tập tương ứng (câu hỏi, bài tập dùng trong quá trình DHDA và KTĐG).

- Bước 5: Cụ thể hóa tiến trình hoạt động học. Trong đó tiến trình hoạt động học là chuỗi hoạt động học của HS thể hiện rõ ý đồ sư phạm của PPDH được áp dụng trong toàn bộ chủ đề...

32

2.3. Xây dựng DA học tập chủ đề “Pin điện và điện phân” nhằm phát triển NL VDKTVTT cho HS Dưới đây là 2 DA học tập thuộc chủ đề “Pin điện và điện phân” đã được xây dựng nhằm phát triển NL VDKTVTT cho HS THPT. DỰ ÁN 1 CHỦ ĐỀ: THIẾT KẾ ĐÈN NGỦ DÙNG NGUỒN ĐIỆN TỪ CỦ QUẢ I. Tổng quan về DA  Phạm vi kiến thức: KT về sự điện li, pin điện hóa, quá trình OXH-K.  Thời gian thực hiện: 4 tiết trên lớp + 2 tuần thực hành.  Đối tượng giảng dạy: HS lớp 12A4 trường THPT Nhân Chính – Thanh Xuân, Hà Nội .  Số lượng: 40 HS.  Bối cảnh xây dựng chủ đề Pin là một nguồn điện hóa học đã có từ rất lâu và trở thành nguồn năng lượng thông dụng cho nhiều đồ vật trong gia đình cũng như cho các ứng dụng công nghiệp.

Bao quanh chúng ta là vô vàn thiết bị có sử dụng pin như điện thoại, đồng hồ, điều khiển từ xa, xe đạp điện… Mỗi tháng, số lượng pin đã qua sử dụng là rất lớn bởi số lượng các thiết bị điện tử ngày càng có xu hướng tăng nhanh.

Mặc dù có kích thước nhỏ gọn nhưng những viên pin đóng vai trò vô cùng quan trọng trong đời sống con người, tuy nhiên bên trong đó cũng là một “mỏ” hóa chất độc hại. Pin đã qua sử dụng không phải loại rác thông thường, nó chứa rất nhiều hoá chất độc hại cho sức khoẻ và là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường.

Trong chủ đề này, HS sẽ thực hiện DA thiết kế và chế tạo: Đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ quả sử dụng (hệ) pin điện hóa từ các vật liệu thân thiện với môi trường như các loại củ, quả.

II. Mục tiêu DA  Kiến thức - Phát biểu được khái niệm pin điện hóa.

- Nêu được ưu và nhược điểm của pin điện hóa đang được sử dụng hiện nay.

- Mô tả được cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của pin điện hóa và quá trình OXH-K trên các điện cực.

- Trình bày được nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe con người của rác thải pin điện hóa.

- Giải thích được ý nghĩa, công dụng của các nguyên liệu: củ quả, tấm điện cực bằng 33

đồng, kẽm; dây dẫn điện, đèn led, đồng hồ đo điện dùng trong thiết kế pin điện hóa.

- Trình bày được PP ghép nguồn điện thành bộ để tạo ra các điện áp thích hợp.  Kĩ năng - Vẽ được SĐTD hệ thống hóa KT. - Làm được TN xác định khả năng tạo ra dòng điện từ các loại củ, quả.

- Vẽ được mạch điện của đèn.

- Đo suất điện động để kiểm tra hoạt động của pin đã chế tạo.

- Vẽ được bản thiết kế đèn ngủ sử dụng pin điện hóa thân thiện với môi trường.

- Chế tạo được đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ quả theo bản thiết kế.

- Sử dụng các phần mềm: Word, Power point, Sway...để trình bày SP. - Phát triển, rèn luyện thêm các KN: giao tiếp, làm việc nhóm, thuyết trình, phản biện, quản lý thời gian.  Thái độ - Nhận thức về ảnh hưởng của rác thải pin đến sức khỏe con người và môi trường.

- Kích thích sự tò mò khám phá khoa học của HS, yêu thích môn Hóa học.  Định hướng phát triển năng lực - NL chung: NL giao tiếp và hợp tác trong quá trình làm việc nhóm; NL giải quyết vấn đề và sáng tạo.

- NL đặc thù môn Hóa học: NL nhận thức hóa học; NL tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ Hóa học; NL vận dụng KT, KN đã học - Phát triển một số NL khác: NL sử dụng CNTT và truyền thông trong việc tra cứu, tìm kiếm thông tin cũng như trình bày SP nhóm.

III. Nội dung DA 1. Nhiệm vụ của DA - Trên cơ sở các KT hóa học, mô tả được cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của pin điện hóa và quá trình OXH-K trên các điện cực.

- Tìm hiểu ưu và nhược điểm của pin điện hóa đang được sử dụng hiện nay và nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe con người của rác thải pin điện hóa.

- Thiết kế và chế tạo được đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ quả.

2. Phương pháp dạy học PP DHDA kết hợp với một số PP: làm việc nhóm; đặt tình huống, nêu vấn đề; thuyết trình 34

3. Phương tiện dạy học - Bảng phấn, công cụ trình chiếu, website, máy tính, máy chiếu...

- Đồng hồ đo điện; - Một số nguyên vật liệu như: quả cà chua, quả chanh, táo, củ khoai tây; các tấm điện cực bằng thiếc, nhôm, đồng; dây dẫn điện, điện trở, đèn led...

4. Cơ sở lý thuyết của đề tài Pin là một thiết bị dùng để lưu trữ, cung cấp điện năng. Pin điện hóa chuyển hóa năng (năng lượng phản ứng hóa học) thành điện năng.  Cơ sở lý thuyết của DA xoay quanh những KT liên quan tới thế điện cực và nguồn điện hóa học  Khái niệm về cặp OXH - K Dạng OXH và dạng khử của cùng một nguyên tố KL tạo nên cặp OXH-K. Một cặp OXH-K được biểu diễn dưới dạng chất OXH/chất khử (Mn+/M)

Mn+ + ne → M Dạng OXH

Dạng khử

2+

Ví dụ: Cu và Cu tạo thành một cặp OXH-K: Cu2+/Cu. [8]  Pin điện hóa - Pin là một thiết bị dùng để lưu trữ, cung cấp điện năng. Pin điện hóa chuyển hóa năng (năng lượng phản ứng hóa học) thành điện năng.

- Sức điện động của pin (E) là hiệu của thế điện cực dương E(+) và điện cực âm E(-). Điện cực dương là điện cực có thế lớn hơn và sức điện động của pin luôn là số dương E = E(+) – E(-) - Sức điện động chuẩn của pin (Eo) là suất điện động khi nồng độ ion KL ở điện cực đều bằng 1M (ở 25oC): Eo = Eo(+) – Eo(-) hoặc Eo = Eocatot – Eoanot Ví dụ: Eo = EoCu2+/Cu – EoZn2+/Zn gọi là sức điện động chuẩn của pin điện hóa Zn – Cu. [15]  Sự ra đời của pin điện Năm 1786, nhà bác học người Italia Luigi Galvani đã phát hiện ra điện của sinh vật qua TN “cặp chân nhái đã chết nhưng biết cử động”. Năm 1800, nhà vật lí Alessandro Volta đã phát hiện ra pin đầu tiên mang tên pin Volta. Đơn vị điện thế Volt (ký hiệu V) được đặt theo tên của ông.

Alessandro Volta (1745-1827) - Cha đẻ của pin điện

35

Đối với TN chân nhái, Volta không quan tâm đến hiện tượng co giật đơn thuần, ông miệt mài trong việc tìm hiểu nguồn điện đã sinh ra từ đâu để làm chân nhái có thể co giật. Volta nhận thấy chân nhái chỉ co giật khi có sự tiếp xúc của 2 KL khác nhau.

Sau hàng loạt các nghiên cứu, Volta phát hiện điện sinh ra do phản ứng hóa học và hiện tượng co giật của chân nhái chỉ xảy ra khi 2 KL khác nhau tiếp xúc trong một dd muối, cụ thể là dd muối tồn tại bên trong cơ thịt của chân nhái (Hình a).

Kẽm (Zn) Giấy tẩm dd muối ăn Đồng (Cu)

Hình a.

Hình b.

Năm 1800, Volta thực hiện một loạt các thử nghiệm dùng kẽm, chì, thiếc và sắt làm tấm tích điện âm (catot); và đồng, bạc, vàng, than chì như một tấm tích điện dương (anot). Sau đó, ông xếp các tấm trái cực xen kẽ với nhau, ngăn cách bởi miếng giấy xốp tẩm dd muối ăn. Cuối cùng, ông nối điểm đầu và điểm cuối với một sợi dây dẫn và nhận thấy có một dòng điện chạy qua (Hình b). Đây chính là viên pin đầu tiên của nhân loại được mang tên là “pin Volta” [43].  Cấu tạo, nguyên lí hoạt động pin điện hóa Pin điện hóa được cấu tạo từ hai nửa pin, mỗi nửa pin là một cặp OXH-K. Nửa pin ứng với thế OXH-K dương hơn gọi là cực dương (anot) còn nữa pin kia ứng với thế OXH-K âm hơn là cực âm (catot). Đối với pin điện hóa Zn – Cu (hình bên), một nữa pin gồm thanh Cu KL, nhúng trong dd muối CuSO4 , ứng với cặp OXH-K Cu2+/Cu, là cực dương (anot).

36

Nữa pin kia gồm thanh Zn KL nhúng trong dd muối ZnSO4, ứng với cặp OXH-K 2+

Zn /Zn, là cực âm (catot) Tại cực âm (Zn): xảy ra quá trình OXH (sự mất electron xảy ra trên bề mặt lá Zn và lá Zn trở thành nguồn electron nên đóng vai trò cực âm, các electron theo dây dẫn đến cực Cu). Do vậy cực Zn bị ăn mòn: Zn → Zn2+ + 2e Tại cực dương (Cu): xảy ra quá trình khử, các ion Cu2+ di chuyển đến lá Cu, tại đây chúng bị khử thành Cu KL bám trên cực Cu: Cu2+ + 2e → Cu. Nồng độ Cu2+ trong dd giảm dần, khiến cho màu xanh trong dd nhạt dần.

Trong quá trình hoạt động của pin điện hóa Zn – Cu, nồng độ ion Zn2+ trong cốc đựng dd ZnSO4 tăng dần, nồng độ ion Cu2+ trong cốc kia giảm dần. Đến một lúc nào đó, dòng electron trong dây dẫn không còn, dòng điện tự ngắt. Để duy trì được dòng điện trong quá trình hoạt động của pin điện hóa, người ta dùng cầu muối. Vai trò của cầu muối là trung hòa điện tích của 2 dd: các ion dương Na+ hoặc K+ và Zn2+ di chuyển qua cầu muối đến cốc đựng dd CuSO4. Ngược lại, các ion âm SO42- hoặc NO3- di chuyển qua cầu muối đến dd ZnSO4 Ở mạch ngoài (dây dẫn), dòng electron đi từ cực Zn sang cực Cu còn dòng điện đi từ cực Cu sang cực Zn. Vì thế điện cực Zn được gọi là anot (nơi xảy ra sự oxi hóa), điện cực Cu được gọi là catot (nơi xảy ra sự khử). Vậy trong pin điện hóa, anot là cực âm còn catot là cực dƣơng.

PTHH của phản ứng xảy ra trong pin điện hóa Zn – Cu: Cu2+ + Zn → Zn2+ + Cu Kết luận: - Có sự biến đổi nồng độ của các ion Cu2+ và Zn2+ trong quá trình hoạt động của pin.

- Năng lượng của phản ứng OXH-K trong pin điện hóa đã sinh ra dòng điện một chiều.

- Những yếu tố ảnh hưởng đến suất điện động của pin điện hóa như: nhiệt độ, nồng độ của ion KL, bản chất của KL làm điện cực. [15]  Thế điện cực chuẩn của KL  Điện cực hiđro chuẩn Quy ước rằng: thế điện cực của điện cực hiđro chuẩn bằng 0,00V ở mọi nhiệt độ, tức là: Eo2H+/H = 0,00V  Thế điện cực chuẩn của KL - Thế điện cực mà nồng độ ion KL trong dd bằng 1M gọi là điện cực chuẩn.

37

- Thế điện cực tiêu chuẩn của KL cần đo được chấp nhận bằng suất điện động của pin tạo bởi điện cực hiđro chuẩn và điện cực chuẩn của KL cần đo. Có 2 trường hợp xảy ra với giá trị của thế điện cực chuẩn: + Thế điện cực chuẩn của cặp Mn+/M là số dương nếu khả năng OXH của ion Mn+ trong nửa pin Mn+/M là mạnh hơn ion H+ trong nửa pin 2H+/H2 + Thế điện cực chuẩn của cặp Mn+/M là số âm nếu khả năng OXH của ion Mn+ trong nửa pin Mn+/M là yếu hơn ion H+ trong nửa pin 2H+/H2 [15] Bảng giá trị thế điện cực chuẩn của một số KL [8] Nguyên tố

Phản ứng điện cực

Thế điện cực chuẩn Eo (V)

K

K+ + e → K

- 2.925

Ca

Ca2+ + 2e → Ca

- 2.866

Na

Na+ + e → Na

- 2.714

Mg

Mg2+ + 2e → Mg

- 2.363

Al

Al3+ + 3e → Al

- 1.662

Zn

Zn2+ + 2e → Zn

- 0.763

Cr

Cr3+ + 3e → Cr

- 0.744

2+

Fe

Fe + 2e → Fe Fe3+ + e → Fe2+

- 0.440 + 0.771

Ni

Ni2+ + 2e → Ni

- 0.250

Sn

Sn2+ + 2e → Sn

- 0.136

Pb

Pb2+ + 2e → Pb

- 0.126

H

2H+ + 2e → H2

0

Cu

Cu2+ + 2e → Cu

+ 0.521

Ag

Ag+ + e → Ag

+ 0.799

Au

Au+ + e → Au

+ 1.700

 Dãy điện hóa KL - Dãy điện hóa KL là dãy những cặp OXH-K của KL được sắp xếp theo chiều tăng dần tính OXH của ion KL và giảm dần tính khử của KL. K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Cr3+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Fe3+ Ag+ Au3+ Tính OXH ion KL tăng

38

K Ca

Na

Mg

Al

Zn

Cr

Fe

Ni

Sn

Pb

H2

Cu

Fe2+ Ag

Au

Tính khử KL giảm

- Ý nghĩa của dãy điện hóa: + So sánh tính OXH - K: Trong dung môi nước, thế điện cực chuẩn của KL EoMn+/M càng lớn thì tính OXH của cation Mn+ càng mạnh và tính khử của KL M càng yếu và ngược lại. + Xác định chiều của phản ứng OXH-K Theo quy tắc α: Ví dụ:

Chất OXH yếu

Chất OXH mạnh

Chất khử mạnh

Chất khử yếu

Zn2+

Cu2+

Zn

Cu

Phản ứng xảy ra theo chiều: Cu2+ + Zn → Zn2+ + Cu [8]

39

5. Xây dựng bộ câu hỏi định hướng Nhóm

Nhóm 1: Thiết kế đèn ngủ dùng nguồn điện từ khoai tây

Câu hỏi định hƣớng Câu 1: Sẽ như thế nào nếu cuộc sống của chúng ta không có điện?

Câu 2: Pin có vai trò như thế nào trong cuộc sống? Nêu một vài ưu và nhược điểm của pin hiện nay? Tìm hiểu một số loại pin điện hóa thông dụng đang được sử dụng hiện nay.

Câu 3: Trình bày khái niệm pin điện hóa, cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của pin điện hóa và quá trình OXH-K trên các điện cực bằng SĐTD. Câu 4: Trình bày nguyên tắc hoạt động của pin khoai tây, mô tả quá trình OXH-K trên các điện cực.

Câu 5: Giải thích ý nghĩa, công dụng của các nguyên liệu: khoai tây, tấm điện cực bằng đồng, kẽm; dây dẫn điện, đèn led, đồng hồ đo điện dùng trong thiết kế pin khoai tây.

Câu 6: Tìm hiểu PP ghép nguồn điện, số lượng nguyên liệu cần sử dụng để tạo ra các điện áp thích hợp.

Câu 1: Sẽ như thế nào nếu cuộc sống của chúng ta không có điện?

Câu 2: Pin có vai trò như thế nào trong cuộc sống? Nêu một vài ưu và nhược điểm của pin hiện nay? Tìm hiểu

Nhóm 2: Thiết kế đèn ngủ dùng nguồn điện từ chanh

một số loại pin điện hóa thông dụng đang được sử dụng hiện nay.

Câu 3: Trình bày khái niệm pin điện hóa, cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của pin điện hóa và quá trình OXH-K trên các điện cực bằng SĐTD. Câu 4: Trình bày nguyên tắc hoạt động của pin chanh, mô tả quá trình OXH-K trên các điện cực.

Câu 5: Giải thích ý nghĩa, công dụng của các nguyên liệu: chanh, tấm điện cực bằng đồng, kẽm; dây dẫn điện, đèn led, đồng hồ đo điện dùng trong thiết kế pin chanh.

Câu 6: Tìm hiểu PP ghép nguồn điện, số lượng nguyên liệu cần sử dụng để tạo ra các điện áp thích hợp.

Nhóm 3: Thiết kế đèn ngủ dùng

Câu 1: Sẽ như thế nào nếu cuộc sống của chúng ta không có điện?

Câu 2: Pin có vai trò như thế nào trong cuộc sống? Nêu một vài ưu và nhược điểm của pin hiện nay? Tìm hiểu một số loại pin điện hóa thông dụng đang được sử dụng hiện nay.

40

nguồn điện từ cà chua

Câu 3: Trình bày khái niệm pin điện hóa, cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của pin điện hóa và quá trình OXH-K trên các điện cực bằng SĐTD. Câu 4: Trình bày nguyên tắc hoạt động của pin cà chua, mô tả quá trình OXH-K trên các điện cực.

Câu 5: Giải thích ý nghĩa, công dụng của các nguyên liệu: cà chua, tấm điện cực bằng đồng, kẽm; dây dẫn điện, đèn led, đồng hồ đo điện dùng trong thiết kế pin cà chua.

Câu 6: Tìm hiểu PP ghép nguồn điện, số lượng nguyên liệu cần sử dụng để tạo ra các điện áp thích hợp.

Nhóm 4: Thiết kế đèn ngủ dùng nguồn điện từ táo

Câu 1: Sẽ như thế nào nếu cuộc sống của chúng ta không có điện?

Câu 2: Pin có vai trò như thế nào trong cuộc sống? Nêu một vài ưu và nhược điểm của pin hiện nay? Tìm hiểu một số loại pin điện hóa thông dụng đang được sử dụng hiện nay.

Câu 3: Trình bày khái niệm pin điện hóa, cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của pin điện hóa và quá trình OXH-K trên các điện cực bằng SĐTD. Câu 4: Trình bày nguyên tắc hoạt động của pin táo, mô tả quá trình OXH-K trên các điện cực.

Câu 5: Giải thích ý nghĩa, công dụng của các nguyên liệu: táo, tấm điện cực bằng đồng, kẽm; dây dẫn điện, đèn led, đồng hồ đo điện dùng trong thiết kế pin táo.

Câu 6: Tìm hiểu PP ghép nguồn điện, số lượng nguyên liệu cần sử dụng để tạo ra các điện áp thích hợp.

6. Kế hoạch triển khai DA Thời gian Tuần 1 – tiết 1

Nội dung - Giới thiệu DA - Xây dựng nhóm DA và xác định đề tài của nhóm.

- Làm TN khám phá KT xác định

Nơi thực hiện

Lớp học

Sản phẩm dự kiến

Gợi ý tài liệu tham khảo

- SĐTD cơ sở lý thuyết của đề tài bao gồm: - SGK Hóa học 10 khái niệm, cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của bài 17: Phản ứng pin điện hóa.

OXH-K - Bản kế hoạch thực hiện DA bao gồm: công - SGK Hóa học 10

41

khả năng tạo ra dòng điện từ các loại củ quả.

- Xây dựng cơ sở lý luận đề tài - Xây dựng kế hoạch thực hiện DA - Xây dựng công cụ ĐG SP DA

việc cần làm, thời gian dự kiến, vật liệu, kinh nâng cao bài 25: phí, phân công công việc trong nhóm.

Phản ứng OXH-K - SGK Hóa học 11 chương 1: Sự điện li.

Các nhóm HS tiến hành DA ở nhà Tuần 1

theo nhóm: Nghiên cứu KT nền, làm bộ câu hỏi định hướng và chuẩn bị bản thiết kế SP.

- Bản vẽ mạch điện Ở nhà

- Bản thiết kế đèn ngủ sử dụng pin điện hóa - Bài báo cáo phương án thiết kế SP

– tiết 2

- Trao đổi thắc mắc về bản thiết kế và ND bản báo cáo theo bộ câu hỏi

- Bản vẽ mạch điện Lớp học

định hướng.

- Dặn dò thực hiện DA: hoàn hiện

- Bản thiết kế đèn ngủ sử dụng pin điện hóa - Bài báo cáo phương án thiết kế SP

bản thiết kế, ND bộ câu hỏi định hướng và triển khai chế tạo SP theo bản thiết kế.

Tuần 2

Các nhóm triển khai hoàn hiện bản thiết kế, ND bộ câu hỏi định hướng và chế tạo SP theo bản thiết kế.

nâng cao chương 1: Sự điện li.

- SGK Hóa học 12 bài 20: Sự ăn mòn KL - SGK Hóa học 12 nâng cao bài 20:

- Báo cáo phương án thiết kế đèn ngủ, trình bày bản vẽ mạch điện, xác định số lượng nguyên liệu và phương án ghép nguồn Tuần 2

- SGK Hóa học 11

hóa; bài 8: Biểu + Báo cáo tiến trình, bảng mô tả nhiệm vụ thức của định luật Ôm với toàn mạch; của DA và nhiệm vụ các thành viên.

- Bản cứng ND tìm hiểu:

Ở nhà

Dãy điện hóa KL và bài 23: Sự ăn mòn KL. - SGK Vật lí 11 bài 7: Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của pin điện

42

+ Trình bày ND theo bộ câu hỏi định hướng. bài 9: Công thức - Bản vẽ mạch điện của đèn, thiết kế SP, tính hiệu suất và công suất của pin kiểu dáng đèn.

- Video, HA hướng dẫn làm pin điện hóa từ điện hóa; bài 10: Suất điện động của củ quả.

- SP đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ quả.

bộ nguồn trong các

- Bài thuyết trình giới thiệu SP.

cách ghép nguồn điện thành bộ.

- SGK Công nghệ

- Power point ND trình bày.

- Bản cứng ND tìm hiểu:

- Báo cáo SP; phân tích về hoạt Tuần 3 động, giá thành và kiểu dáng của – tiết 3 + đèn.

- Đánh giá, nhận xét, bổ sung, góp ý.

4 - Tổng kết đề tài

Lớp học

11 bài 8: Thiết kế + Báo cáo tiến trình, bảng mô tả nhiệm vụ và bản vẽ kĩ thuật. của DA và nhiệm vụ các thành viên.

- Tạp chí hoá học + Trình bày ND theo bộ câu hỏi định hướng. và ứng dụng, các - Bản vẽ mạch điện của đèn, thiết kế SP, bài viết về pin điện kiểu dáng đèn. hóa trên internet.

- Video, HA hướng dẫn làm pin điện hóa từ - Các video TN củ quả. trên youtube - SP đèn ngủ dùng nguồn điện từ của quả.

- Bài thuyết trình giới thiệu SP. - Power point ND trình bày.

43

7. Thiết kế bộ công cụ đánh giá 7.1. Bảng kiểm đánh giá sản phẩm DA Rubric ĐG SP DA1: Thiết kế đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ quả cho các nhóm HS theo các tiêu chí và mức độ cụ thể được xây dựng để thiết kế bảng kiểm ĐG SP DA và được thể hiện trong bảng sau: Bảng 2.3. Rubric ĐG SP DA1: Thiết kế đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ quả Mức độ đạt đƣợc của tiêu chí

Tiêu chí Tốt: 4

Trung bình/Đạt: 2

Khá: 3

Yếu/Chưa đạt: 1

1. ND, hình thức trình bày SP Bản báo cáo đầy đủ 6 ND.

Bản báo cáo thiếu 1 trong Bản báo cáo thiếu 2 trong Bảng báo cáo thiếu từ 3 6 ND. 6 ND. ND trở lên trong 6 ND.

Thu thập thông tin đa Thu thập thông tin đa Thu thập thông tin phù hợp Không thu thập đủ thông dạng, phong phú, gắn với dạng, gắn với thực tiễn, với nhiệm vụ cần giải tin cần thiết để giải quyết thực tiễn, phù hợp với phù hợp với nhiệm vụ cần quyết nhưng chưa đầy đủ, nhiệm vụ DA. Các thông 1.1.

Bản nhiệm vụ cần giải quyết, giải quyết nhưng chưa đầy thông tin có nguồn gốc rõ tin không ghi nguồn gốc cụ thể. cứng ND nguồn gốc đầy đủ,chính đủ. Thông tin có nguồn ràng. xác, tin cậy. gốc rõ ràng. tìm hiểu Trình bày đẹp, đầy đủ, rõ Trình bày rõ ràng, cấu trúc Trình bày rõ ràng chưa thật Trình bày chưa rõ ràng và ràng có cấu trúc logic khoa hợp lí, chưa đầy đủ các đầy đủ, cấu trúc chưa thật đầy đủ, còn lộn xộn, các học; các tiêu đề và ND tiêu đề và ND chính chưa hợp lí, các tiêu đề, ND ND chính chưa được làm quan trọng được làm rõ, được làm nổi bật, dễ theo chính chưa được làm nổi rõ. nổi bật dễ theo dõi.

dõi.

bật.

1.2. Bản vẽ Bản vẽ mạch điện rõ ràng, Bản vẽ mạch điện tương Bản vẽ mạch điện đúng Bản vẽ mạch điện không rõ đúng nguyên lí; phù hợp đối rõ ràng, đúng nguyên nguyên lí; phù hợp với các ràng, sai nguyên lí; chưa mạch điện 44

với các dữ liệu thực nghiệm và đáp ứng được yêu cầu để đèn LED sáng ở điện áp cỡ 3V.

lí; phù hợp với các dữ liệu thực nghiệm và đáp ứng được yêu cầu để đèn LED sáng ở điện áp cỡ 3V.

dữ liệu thực nghiệm, tuy nhiên chưa rõ ràng, chưa đáp ứng được yêu cầu để đèn LED sáng ở điện áp cỡ 3V.

phù hợp với các dữ liệu thực nghiệm và không đáp ứng được yêu cầu để đèn LED sáng ở điện áp cỡ 3V.

1.3. Bản vẽ Bản thiết kế kiểu dáng đèn Bản thiết kế kiểu dáng đèn Bản thiết kế kiểu dáng đèn Bản thiết kế kiểu dáng thiết kế kiểu được vẽ rõ ràng, đẹp, sáng được vẽ rõ ràng, đẹp, khả được chưa rõ ràng, khả thi. đèn không rõ ràng, thiếu tạo, khả thi. thi. tính khả thi. dáng đèn 1.4. Video hƣớng dẫn làm pin điện hóa từ củ

- HA, video dễ nhìn, rõ nét; âm thanh rõ, dễ nghe.

- Trong video có ghi chú các bước làm chi tiết.

quả

- HA, video dễ nhìn, âm thanh nghe được.

- Trong video có ghi chú các bước làm nhưng còn chung chung.

- HA, video còn bị nhiễu, âm thanh chứa tạp âm nhỏ.

- Trong video ít có ghi chú các bước làm.

- HA, video khó nhìn, âm thanh khó nghe.

- Trong video chưa có ghi chú các bước làm.

Sản SP đúng theo bản thiết kế, SP đúng theo bản thiết kế, SP khá đúng với bản thiết SP không đúng với bản kế đã được chỉnh sửa, hình thiết kế đã được chỉnh phẩm đèn có hình thức đẹp, bắt mắt, hình thức dễ nhìn. sáng tạo. thức tạm ổn. sửa, hình thức chưa đẹp. ngủ thực 1.5.

Đèn có thời gian sáng (trước Đèn có thời gian sáng (trước Đèn có hoạt động nhưng Đèn không hoạt động khi tự tắt) tối thiểu 5 phút.

khi tự tắt) chưa đến 5 phút.

tắt ngay lập tức.

Slide Các slide sắp xếp đẹp, hợp Các slide sắp xếp hợp lý Các slide sắp xếp chưa hợp Các slide sắp xếp chưa nhưng chưa đẹp, HA đẹp, lý, HA không có sự chọn hợp lý, ít HA, HA không thuyết trình lý, HA đẹp, có chọn lọc.

1.6.

có chọn lọc nhưng không lọc, có những HA không mang tính chọn lọc. nhiều. liên quan đến ND. 2. Thuyết trình, báo cáo 2.1. Ý tƣởng Ý tưởng độc đáo, sáng tạo, Ý tưởng mới hấp dẫn. ND Ý tưởng mới không hấp Ý tưởng

45

quen

thuộc,

và giới thiệu

ND giới thiệu sinh động, hấp dẫn có ý nghĩa. Giới thiệu tên DA, mục tiêu, các vấn đề cần giải quyết rõ ràng, đầy đủ, thu hút người

giới thiệu hấp dẫn, có ý nghĩa. Nêu được tên DA, mục tiêu, các vấn đề cần giải quyết rõ ràng, chưa thật đầy đủ và thu hút.

nghe.

dẫn. ND giới thiệu chưa được sinh động, còn sơ sài.

Nêu được tên DA, mục tiêu, các vấn đề cần giải quyết chưa đầy đủ và rõ

không mới mẻ, sáng tạo.

ND giới thiệu còn sơ sài.

Nêu được tên DA, chưa nêu được mục tiêu, các vấn đề cần giải quyết

ràng.

trong DA còn sơ sài.

2.2. Trình - Hoàn thành đúng thời - Hoàn thành đúng thời - Hoàn thành đúng thời - Hoàn thành đúng thời gian quy định, phân bố thời gian quy định, phân bố thời gian quy định, phân bố thời gian quy định, phân bố bày ND gian hợp lí. gian hợp lí. gian khá hợp lí. thời gian chưa hợp lí.

- Trình bày ND chính đầy đủ, chi tiết, chính xác logic và chặt chẽ, gắn liền với chủ đề. Thể hiện tính sáng

- Trình bày ND chính - ND trình bày chưa thật tương đối đầy đủ, logic, đầy đủ, chính xác, gắn liền gắn với chủ đề. Thể hiện với chủ đề. Màu sắc, bố tính thẩm mĩ có sáng tạo. cục đẹp, có tính thẩm mĩ,

tạo và thẩm mĩ.

2.3. hiện

chưa sáng tạo.

- ND trình bày chưa đầy đủ, chưa gắn với chủ đề, màu sắc, bố cục chưa đẹp, thẩm mĩ, và thiếu sáng tạo

Thể Thu hút được khán giả Bài trình bày được chuẩn Bài trình bày chuẩn bị Bài trình bày chuẩn bị bằng bài trình bày được bị chu đáo, trình bày trôi chưa thật chu đáo, trình chưa tốt, trình bày còn chuẩn bị chu đáo, diễn đạt chảy nhưng chưa thật sự bày có đôi chỗ còn lúng lúng túng, thiếu tính chặt trôi chảy, thể hiện sự phối lôi cuốn. Có sự phối hợp túng, chỉ có một số thành chẽ, thiếu sự phối hợp hợp hợp lí, tích cực của các giữa các thành viên trong viên biết cộng tác, phối giữa các thành viên trong thành viên trong nhóm.

2.4. họa

nhóm nhưng chưa thật sự hợp làm việc với các thành nhóm. hợp lí và hiệu quả. viên khác.

Minh Có nhiều minh họa sinh Có nhiều minh họa phù Có ít minh họa hoặc phần Không có minh họa hoặc động, phù hợp và làm tăng hợp làm tăng tính hiệu quả minh họa chưa làm tăng phần minh họa không phù

46

tính hiệu quả của phần trình bày nhưng chưa thật tính hiệu quả của phần hợp với ND trình bày. trình bày. sinh động. trình bày.

2.5. Sự ứng Ứng biến nhanh nhẹn, chủ Ứng biến tốt trong các câu Còn lúng túng khi ứng biến Không ứng biến được các các câu hỏi, tình huống câu hỏi, tình huống phát biến tình động trong các câu hỏi, hỏi, tình huống phát sinh. phát sinh. sinh. huống phát tình huống phát sinh. sinh 3. Sử dụng phƣơng tiện, CNTT trong trình bày

Sử dụng thành thạo, hợp lí, hiệu quả các phương tiện kĩ thuật kết hợp CNTT, xử lí được các tình huống, trình chiếu nhanh và chính xác.

Sử dụng khá hợp lí, hiệu quả phương tiện kĩ thuật kết hợp CNTT. Xử lí được các tình huống khi trình chiếu kịp thời.

Sử dụng tương đối, hợp lí và hiệu quả các phương tiện kĩ thuật kết hợp với CNTT. Xử lí các tình huống trình chiếu còn lủng củng.

Sử dụng chưa hợp lí và hiệu quả phương tiện kĩ thuật kết hợp với CNTT. Chưa xử lí được các tình huống khi trình chiếu.

Bảng kiểm ĐG SP DA1: Thiết kế đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ quả được trình bày trong phụ lục 2a 7.2. Phiếu quan sát quá trình thực hiện DA Rubirc ĐG quá trình thực hiện DA 1 được xây dựng thành 3 bảng tương ứng với 3 phiếu quan sát quá trình thực hiện DA do GV ĐG cả nhóm, nhóm trưởng ĐG các thành viên trong nhóm và HS ĐG đồng đẳng. Các rubric được thể hiện dưới đây: Bảng 2.4. Rubric ĐG quá trình thực hiện DA (dành cho GV ĐG cả nhóm) Mức độ đạt đƣợc của tiêu chí

Tiêu chí Tốt: 4

Trung bình/Đạt: 2

Khá: 3

Yếu/Chưa đạt: 1

1. Sự tham Tất cả thành viên có sự Trong nhóm đa số các thành Trong nhóm chỉ có một vài Các thành viên trong gia thảo luận thảo luận tốt để đưa ra câu viên đều tham gia thảo luận cá nhân tham gia thảo luận nhóm không có sự thảo trả lời. để đưa ra câu trả lời. để đưa ra câu trả lời. luận để đưa ra câu trả lời. trên lớp 2. Sự làm Tất cả các thành viên cùng Đa số các thành viên trong Chỉ một vài bạn trong Nhóm không trực tiếp việc nhóm tham gia hoàn thành SP nhóm tham gia hoàn thành nhóm tham gia hoàn thành làm mà nhờ sự trợ giúp từ 47

ngoài giờ lên nhóm. lớp

SP nhóm.

SP nhóm.

bên ngoài.

Phiếu quan sát quá trình thực hiện DA dành cho GV ĐG cả nhóm được trình bày trong phụ lục 2c mục A. Bảng 2.5. Rubric ĐG quá trình thực hiện DA (dành cho nhóm trưởng ĐG từng thành viên trong nhóm) Mức độ đạt đƣợc của tiêu chí

Tiêu chí Tốt: 4 1. Thái độ Hoàn thành toàn bộ công việc được giao; chủ động làm việc tìm hiểu công việc; giúp đỡ các thành viên trong nhóm.

Khá: 3

Trung bình/Đạt: 2

Yếu/Chưa đạt: 1

Hoàn thành các công việc được giao; làm việc khi được yêu cầu, giúp đỡ người khác khi được yêu cầu.

Hoàn thành đa số các công việc được giao, làm việc khi được yêu cầu, giúp đỡ người khác khi được yêu cầu.

Hầu như không hoàn thành công việc được giao; không liên lạc với mọi người trong quá trình làm việc.

2. Sự tham - Tham gia đầy đủ các cuộc - Tham gia đầy đủ các - Tham gia đầy đủ các - Không tham gia đủ các cuộc thảo luận nhóm. cuộc họp nhóm. cuộc họp nhóm. gia vào các thảo luận nhóm - Hầu như không đóng góp - Không đóng góp ý kiến cuộc thảo - Tích cực đóng góp ý kiến - Có đóng góp ý kiến. và đưa ra những ý tưởng tốt. ý kiến. trong mỗi lần họp nhóm. luận 3.

Hoàn Hoàn thành công thành công trước thời hạn.

việc Hoàn thành công việc đúng Hoàn thành công việc Hoàn thành công việc thời hạn. muộn hơn thời hạn nhưng muộn hơn thời hạn làm không làm ảnh hưởng đến ảnh hưởng đến kết quả kết quả chung. chung.

việc

Phiếu quan sát quá trình thực hiện DA dành cho nhóm trưởng ĐG từng thành viên trong nhóm được trình bày trong phụ lục 2c mục B.

48

Bảng 2.6. Rubric ĐG quá trình thực hiện DA (do HS ĐG đồng đẳng) Tiêu chí

Mức độ đạt đƣợc của tiêu chí Tốt: 4

Khá: 3

Trung bình/Đạt: 2

Tốt hơn các bạn

Tốt bằng các bạn

Không tốt bằng

khác

khác

các bạn khác

Yếu/Chưa đạt: 1

1. Hoàn thành công việc 2. Hiệu quả công việc 3. Nhiệt tình, trách nhiệm 4. Tinh thần hợp tác, tôn trọng, lắng nghe

Không giúp ích được gì cho nhóm

5. Đóng góp ý kiến có giá trị Phiếu quan sát quá trình thực hiện DA dành cho HS ĐG từng thành viên trong nhómđược trình bày trong phụ lục 2c mục C. 7.3. Sổ theo dõi DA Sổ theo dõi DA được trình bày trong phụ lục 2d.

49

DỰ ÁN 2 CHỦ ĐỀ: ĐIỆN PHÂN VÀ ỨNG DỤNG I. Tổng quan về DA  Phạm vi kiến thức: KT về sự điện li, điện phân, bản chất của dòng điện trong chất điện phân, các trường hợp điện phân và điều chế KL.  Thời gian thực hiện: 5 tiết trên lớp + 1 tuần thực hành.  Đối tượng giảng dạy: lớp 12A1 trường THPT Nhân Chính – Thanh Xuân, Hà Nội.  Số lượng: 40 HS  Bối cảnh xây dựng chủ đề Điện phân và ứng dụng của điện phân có vai trò quan trọng trong thực tiễn cuộc sống. Nắm vững được KT về điện phân sẽ giúp HS giải quyết được nhiều vấn đề trong thực tiễn có liên quan. KT về điện phân HS đã được học trong chương trình môn Vật lí lớp 11 và được lặp lại ở chương trình Hóa học 12. Tuy nhiên môn Vật lí giúp HS nắm được bản chất dòng điện trong chất điện phân mà chưa làm rõ các phản ứng xảy ra trong quá trình điện phân trong khi môn Hóa học lại làm rõ các phản ứng mà không đi sâu tìm hiểu đến bản chất dòng điện trong chất điện phân. Như vậy, ND KT chưa có sự logic chặt chẽ với nhau, chưa xây dựng được các ND liên quan thành một hệ thống giúp HS dễ dàng tiếp thu và hiểu sâu sắc bản chất của vấn đề để giúp HS vận dụng KT đã học giải quyết các vấn đề trong thực tiễn.

Trong chủ đề này, HS sẽ thực hiện DA: Điện phân và ứng dụng.

II. Mục tiêu DA  Kiến thức - Trình bày được các khái niệm: sự điện phân, hiện tượng điện phân, chất điện li - Xác định được nguyên tắc (thứ tự) điện phân dd, điện phân nóng chảy.

- Mô tả được phản ứng hóa học xảy ra trên các điện cực trong quá trình điện phân - Viết và cân bằng được các phương trình điện phân - Viết được biểu thức định luật Faraday và giải thích được ý nghĩa các đại lượng - Tìm hiểu được một số ứng dụng của hiện tượng điện phân trong thực tiễn.  Kĩ năng - Thực hiện được TN điện phân dd NaCl, điện phân dd ZnSO4 để điều chế Zn, mạ đồng cho cái nhẫn.

- Vận dụng định luật Faraday để giải được các bài toán liên quan đến sự điện phân: tính toán khôi lượng KL tạo ra sau một thời gian điện phân; tính q, A, bề dày lớp mạ...

50

- Sử dụng được các phần mềm: Word, Powerpoint, Proshow producer, Sway...để trình bày SP. - Phát triển, rèn luyện thêm các KN: giao tiếp, làm việc nhóm, thuyết trình, quản lý thời gian.  Thái độ - Nhận thức rõ hơn về tầm quan trọng của sự điện phân trong thực tiễn.

- Kích thích sự tò mò khám phá khoa học của HS, yêu thích môn Hóa học.  Định hướng phát triển năng lực - NL chung: NL giao tiếp và hợp tác trong quá trình làm việc nhóm; NL giải quyết vấn đề và sáng tạo.

- NL đặc thù môn Hóa học: NL nhận thức hóa học; NL tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ Hóa học; NL vận dụng KT, KN đã học.

- Một số NL khác: NL sử dụng CNTT và truyền thông trong việc tra cứu, tìm kiếm thông tin cũng như trình bày SP nhóm.

III. Nội dung DA 1. Nhiệm vụ của DA - Trên cơ sở các KT hóa học, xác định được nguyên tắc điện phân dd, điện phân nóng chảy; mô tả được các phản ứng hóa học xảy ra trên các điện cực trong quá trình điện phân; viết và cân bằng được các phương trình điện phân và giải được các bài toán liên quan đến sự điện phân: tính toán khôi lượng KL tạo ra sau một thời gian điện phân; tính q, A, bề dày lớp mạ...

- Thực hiện được TN điện phân dd NaCl, điện phân dd ZnSO4 để điều chế Zn, mạ đồng cho cái nhẫn.

- Tìm hiểu ứng dụng của điện phân dd NaCl có màng ngăn và không có màng ngăn trong thực tiễn; cách điều chế KL bằng PP điện phân; ứng dụng của hiện tượng dương cực tan trong thực tiễn.

2. Phương pháp dạy học PP DHDA kết hợp với một số PP: làm việc nhóm; đặt tình huống, nêu vấn đề; thuyết trình 3. Phương tiện dạy học - Bảng phấn, công cụ trình chiếu, website, máy tính, máy chiếu...

- Một số hóa chất và dụng cụ TN (phòng TN).

4. Cơ sở lý thuyết của đề tài Sự điện phân là quá trình OXH-K xảy ra ở bề mặt các điện cực khi có dòng điện một chiều đi qua chất điện li nóng chảy hoặc dd chất điện li.

51

 Bản chất của quá trình điện phân: Trong quá trình điện phân, dưới tác dụng của điện trường các cation chạy về cực âm (catot) còn các anion chạy về điện cực dương (anot), tại đó xảy ra phản ứng trên các điện cực (sự phóng điện). +

Tại catot xảy ra quá trình khử cation: Mn+ + ne → M

+

Tại anot xảy ra quá trình OXH anion: Xn- → X + ne

 Các phƣơng pháp điện phân a. Điện phân nóng chảy: Áp dụng đối với MCln, M(OH)n và Al2O3 (M là KL nhóm IA và IIA). a.1. Điện phân nóng chảy oxit Catot (-) Mn+ + ne → M PT điện phân: 2M2On → 4M + nO2

Anot (+) 2O2- → O2 + 4e

Ví dụ: Điện phân Al2O3 nóng chảy pha thêm criolit (Na3AlF6): Catot (-) Anot (+) 4| Al3+ + 3e → Al 3| 2O2- → O2 + 4e PT điện phân: 2Al2O3 → 4Al + 3O2.

Sơ đồ thùng điện phân Al2O3 nóng chảy

Tác dụng của Na3AlF6 (criolit): - Hạ to nóng chảy cho hỗn hợp phản ứng Al2O3 từ 2050OC xuống khoảng 900oC. - Tăng khả năng dẫn điện cho hệ phản ứng.

- Ngăn chặn sự tiếp xúc của oxi không khí với Al. a.2. Điện phân nóng chảy hydroxit KL kiềm, kiềm thổ Catot (-) Anot (+) n+ M + ne → M 4OH- → 2H2O + O2 + 4e PT điện phân: 2MOH → 2M + O2↑ + H2O Ví dụ: Điện phân NaOH nóng chảy: Catot (-) 4| Na+ + 1e → Na PT điện phân: 4NaOH →

Anot (+) 4OH- → 2H2O + O2 + 4e 4Na + O2↑ + 2H2O 52

a.3. Điện phân nóng chảy muối (chủ yếu là muối halogen của KL kiềm và kiềm thổ).

Catot (-)

Anot (+)

n+

2X- → X2 + 2e

2| M + ne → M PT điện phân: 2MClx → 2M + xCl2 Ví dụ: Điện phân NaCl nóng chảy: Catot (-) +

2| Na + e → Na PT điện phân là: 2NaCl →

Anot (+) 2Cl- → Cl2 + 2e 2Na + Cl2

Sơ đồ thùng điện phân NaCl

Lưới thép có tác dụng như một màng ngăn không cho Cl2 tác dụng trở lại với Na ở trạng thái nóng chảy làm giảm hiệu suất của quá trình điện phân.

PP điện phân nóng chảy dùng dùng để điều chế các KL hoạt động mạnh nhƣ: Na, K, Ca, Ba, Mg, Al... b. Điện phân dd chất điện li trong nước - Vai trò của nước: + Giúp chất điện li phân li ra ion, vận chuyển các ion đến các điện cực. + Tham gia trực tiếp vào quá trình điện phân, cụ thể: Catot (-): 2H2O + 2e → 2OH- + H2↑ Anot (+): 2H2O → 4H+ + O2↑ + 4e Trong sự điện phân dd, ngoài các ion do chất điện li phân li ra còn có các ion H+ và OH- của nước.

Khi điện phân dd NaCl, tại mỗi cực anot và catot sẽ xảy ra phản ứng OXH-K nào trước?

Nguyên tắc: Dựa vào các giá trị thế OXH-K của các cặp.  Tại anot xảy ra quá trình OXH anion: Xn- → X + ne - Gốc axit không chứa oxi như halogenua X-, sunfua S2- ... thì gốc axit tham gia điện phân. Thứ tự anion bị OXH: S2– > I– > Br– > Cl– > RCOO– > OH– > H2O

53

- Gốc axit có chứa oxi NO3–, SO42–, PO43–, CO32–, ClO4–… thì nước tham gia điện phân: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e  Tại catot xảy ra quá trình khử cation: Mn+ + ne → M Ion càng có tính OXH mạnh càng dễ bị khử. Độ mạnh tính OXH tăng dần K+ Ba2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+|Mn2+ Zn2+ Cr3+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ |H+ (axit)|Cu2+ Fe3+ Ag+ Hg2+...

H+ (H2O) nhận e

Mn+ nhận e

Mn+ nhận e

Ví dụ: Khi điện phân dd hỗn hợp chứa FeCl3, CuCl2 và HCl thì thứ tự các ion bị OXH/khử ở 2 cực là: Catot (-) Fe3+ + 1e → Fe2+ Cu2+ + 2e → Cu

Anot (+) 2Cl- → Cl2 +2e 2H2O → 4H+ + O2↑ + 4e

2H+ + 2e → H2 Fe2+ + 2e → Fe. Hiện tượng dương cực tan: xảy ra khi điện phân một dd muối KL mà anot làm bằng chính KL đó.

Ví dụ: cực dương bằng Cu, dd điện phân là CuSO4 (hoặc một loại muối Cu khác) thì xảy ra hiện tượng dương cực tan. Cu tan ra từ cực dương sẽ hòa tan vào trong dd điện phân. Cu trong dd điện phân sẽ bám vào KL ở cực âm.

Điện phân dd CuSO4 với cực dương là graphit (than chì)

Điện phân dd CuSO4 với cực dương là Cu-hiện tượng dương cực tan

PP điện phân dd dùng để điều chế các KL hoạt động trung bình và yếu: Fe, Cu, Ag...và nƣớc trong dd đóng vai trò để các anion và cation di chuyển về các điện cực, đôi khi tham gia vào phản ứng điện cực.  Định luật Faraday: (xác định khối lượng các chất thu được ở 2 điện cực) m

AIt It hay n  nF F

Trong đó: m: Khối lượng chất giải phóng ở điện cực (g) A: Khối lượng mol của chất thu được ở điện cực (g/mol)

54

F=96500: Hằng số Faraday

I: Cường độ dòng điện (A)

t: Thời gian điện phân (s)

n: Số electron trao đổi

 Ứng dụng của điện phân - Sản xuất NaOH, Cl2 bằng PP điện phân dd NaCl đặc có màng ngăn.

- Sản xuất nước Gia-ven có ý nghĩa trong đời sống sinh hoạt và công nghiệp giấy, vải....bằng PP điện phân dd NaCl không có màng ngăn.

- Sản xuất các khí H2, O2 bằng PP điện phân các dd K2SO4, H2SO4, NaOH...

- Sản xuất Li, Na, K, Mg, Ca, Ba, Cl2, Br2... bằng cách điện phân các muối halogen nóng chảy.

- Sản xuất nhôm bằng PP điện phân Al2O3 nóng chảy có thêm criolit.

- Sản xuất KClO3 bằng PP điện phân nóng chảy KCl. - Mạ điện: Người ta có thể mạ các KL như Zn, Cd, Cu, Ni, Cr, Sn, Ag, Au lên bề mặt các đồ vật bằng KL để chống gỉ, tăng vẻ bóng đẹp của đồ vật bằng PP điện phân.

thìa cần mạ

Nước Gia-ven

Mạ bạc

55

5. Bộ câu hỏi định hướng Câu hỏi định hƣớng

Nhóm

Nhóm 1: Sản xuất NaOH từ dd muối ăn

Câu 1: Công nghệ điện phân mang lại những ứng dụng gì cho cuộc sống?

Câu 2: Trình bày khái niệm sự điện phân, các PP điện phân, các bộ phận cơ bản của 1 thiết bị điện phân giải thích quá trình diễn ra tại mỗi điện cực trong thiết bị điện phân.

Câu 3: Tìm hiểu ứng dụng của điện phân dd NaCl có màng ngăn và không có màng ngăn trong thực tiễn.

Câu 4: Tiến hành thực hiện điện phân dd NaCl (quay video lại quá trình)? Viết PTHH xảy ra ở các điện cực và PT tổng quát?

Câu 5: Khi điện phân dd muối ăn trong nước, người ta thu được khí Hidro vào một bình thể tích V = 1 lít. Hãy tính công thực hiện bởi dòng điện khi điện phân? Biết rằng hiệu điện thế đặt vào 2 cực của bình là U o = 50V, áp suất của khí Hidro trong bình bằng p = 1.3 atm và nhiệt độ của khí Hidro là t = 27oC

Nhóm 2: Mạ điện

Câu 1: Công nghệ điện phân mang lại những ứng dụng gì cho cuộc sống?

Câu 2: Trình bày khái niệm sự điện phân, các PP điện phân, các bộ phận cơ bản của 1 thiết bị điện phân giải thích quá trình diễn ra tại mỗi điện cực trong thiết bị điện phân.

Câu 3: Tìm hiểu ứng dụng của hiện tượng dương cực tan trong thực tiễn? Trình bày khái niệm, nguyên tắc, mục

trong chế tác trang

đích của các ứng dụng đó?

Câu 4: Hãy thực hiện mạ đồng cho cái nhẫn? Viết PTHH xảy ra ở các điện cực và PT tổng quát?

sức

Câu 5: Người ta mạ lên mặt một tấm KL có diện tích S = 120 cm2 một lớp đồng bằng PP điện phân trong 2 giờ với cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân là 4.5A. Tính bề dày lớp mạ? Biết Cu có A = 64; n = 2, khối lượng riêng D = 8.89 g/cm3

Nhóm 3: Điều chế KL Zn

Câu 1: Công nghệ điện phân mang lại những ứng dụng gì cho cuộc sống?

Câu 2: Trình bày khái niệm sự điện phân, các PP điện phân, các bộ phận cơ bản của 1 thiết bị điện phân giải thích quá trình diễn ra tại mỗi điện cực trong thiết bị điện phân.

56

Câu 3: Tìm hiểu cách điều chế KL bằng PP điện phân?

Câu 4: Hãy thực hiện điện phân dd ZnSO4 để điều chế Zn? Viết PTHH xảy ra ở các điện cực và PT tổng quát?

Câu 5: Người ta dùng PP điện phân dd ZnSO4 để điều chế Zn. Tính khối lượng kẽm được giải phóng ra ở catot bình điện phân. Cho biết hiệu điện thế đặt vào 2 cực của bình là U = 10V; điện năng tiêu thụ ở bình là W = 1kWh; Zn có A = 65, n = 2.

6. Tiến trình dự án Thời gian

Nội dung

- Giới thiệu DA - Xây dựng nhóm DA Tuần 1 – - Khám phá KT tiết 1 + 2 - Xây dựng kế hoạch thực hiện DA - Xây dựng công cụ ĐG SP DA Tuần 1 – Làm TN (theo chủ đề mỗi nhóm) tiết 3

Nơi thực hiện

- Bản cứng ND tìm hiểu:

theo nhóm: Làm bộ câu hỏi định hướng bản báo cáo tìm hiểu ứng dụng của điện phân trong thực tiễn theo chủ đề nhóm.

Gợi ý tài liệu tham khảo

- SGK Hóa học 11 chương Bản kế hoạch thực hiện DA bao gồm: 1: Sự điện li. công việc cần làm, thời gian dự kiến, Lớp học - SGK Hóa học 11 nâng vật liệu, kinh phí, phân công công việc cao chương 1: Sự điện li. trong nhóm - SGK Hóa học 12 bài 21: - Video quá trình tiến hành TN, Điều chế KL. Phòng TN - Bản báo cáo bao gồm: Tiến trình, - SGK Hóa học 12 nâng hiện tượng, giải thích, PTHH minh họa cao bài 22: Sự điện phân.

Các nhóm HS tiến hành DA ở nhà

Tuần 2

Sản phẩm dự kiến

Ở nhà

- SGK Hóa học 12 nâng + Báo cáo tiến trình, bảng mô tả nhiệm cao bài 24: Điều chế KL. vụ của DA và nhiệm vụ các thành viên. - SGK Vật lí 11 bài 14: + Trình bày ND theo bộ câu hỏi định Dòng điện trong chất điện hướng. phân - Bài thuyết trình giới thiệu SP.

57

- Power point ND trình bày.

- SGK Vật lí 11 nâng cao bài 19: Dòng điện trong - Bản cứng ND tìm hiểu: + Báo cáo tiến trình, bảng mô tả nhiệm chất điện phân vụ của DA và nhiệm vụ các thành viên. - Tạp chí hoá học và ứng - Báo cáo Tuần 3 – - Đánh giá, nhận xét, bổ sung, Tiết 1 + 2 góp ý.

- Tổng kết đề tài

Lớp học

+ Trình bày ND theo bộ câu hỏi định dụng, các bài viết về sự điện phân. hướng.

- Video quá trình tiến hành TN, bản - Các video TN trên báo cáo bao gồm: Tiến trình, hiện youtube tượng, giải thích, PTHH minh họa - Bài thuyết trình giới thiệu SP. - Power point ND trình bày.

7. Thiết kế bộ công cụ đánh giá 7.1. Bảng kiểm đánh giá sản phẩm DA Rubric ĐG SP DA2: Điện phân và ứng dụng cho các nhóm HS theo các tiêu chí và mức độ cụ thể được xây dựng để thiết kế bảng kiểm ĐG SP DA và được thể hiện trong bảng sau: Bảng 2.7. Rubric ĐG SP DA2: Điện phân và ứng dụng Mức độ đạt đƣợc của tiêu chí

Tiêu chí Tốt: 4

Trung bình/Đạt: 2

Khá: 3

Yếu/Chưa đạt: 1

1. ND, hình thức trình bày SP 1.1.

Bản Bản báo cáo đầy đủ 5 ND. Bản báo cáo thiếu 1 trong Bản báo cáo thiếu 2 trong Bản báo cáo thiếu từ 3 5 ND. 5 ND. trong 5 ND trở lên. cứng ND tìm hiểu Thu thập thông tin đa Thu thập thông tin đa Thu thập thông tin phù hợp Không thu thập đủ thông 58

dạng, phong phú, gắn với thực tiễn, phù hợp với nhiệm vụ cần giải quyết, nguồn gốc đầy đủ, chính xác, tin cậy.

dạng, gắn với thực tiễn, phù hợp với nhiệm vụ cần giải quyết nhưng chưa đầy đủ, cập nhật, có nguồn gốc rõ ràng.

với nhiệm vụ cần giải quyết nhưng chưa đầy đủ, phong phú, thông tin có nguồn gốc rõ ràng.

tin cần thiết để giải quyết nhiệm vụ DA. Các thông tin không ghi nguồn gốc cụ thể.

Trình bày đẹp, đầy đủ, rõ Trình bày rõ ràng, cấu trúc Trình bày rõ ràng chưa thật Trình bày chưa rõ ràng và ràng có cấu trúc logic khoa hợp lí, chưa đầy đủ các đầy đủ, cấu trúc chưa thật đầy đủ, còn lộn xộn, các học; các tiêu đề và ND tiêu đề và ND chính chưa hợp lí, các tiêu đề, ND ND chính chưa được làm quan trọng được làm rõ, được làm nổi bật, dễ theo chính chưa được làm nổi rõ. nổi bật dễ theo dõi.

1.2. tiến thực TN

dõi.

bật.

Video HA, video dễ nhìn, rõ nét; HA, video dễ nhìn, âm HA, video còn bị nhiễu, HA, video khó nhìn, âm thanh nghe được. âm thanh chứa tạp âm nhỏ. thanh khó nghe. trình âm thanh rõ, dễ nghe. hiện Trong video có ghi chú các Trong video có ghi chú các Trong video ít có ghi chú Trong video chưa có ghi bước làm chi tiết.

bước làm nhưng còn chung các bước làm. chung.

chú các bước làm.

Thao tác TN tốt, tạo ra SP Thao tác TN khá tốt, tạo ra Thao tác TN còn lúng Thao tác TN còn lúng túng, đạt yêu cầu

SP đạt yêu cầu

túng, tạo ra SP đạt yêu cầu

SP không đạt yêu cầu

Slide Các slide sắp xếp đẹp, hợp Các slide sắp xếp hợp lý Các slide sắp xếp chưa hợp Các slide sắp xếp chưa nhưng chưa đẹp, HA có lý, có những HA không hợp lý, ít HA, HA không thuyết trình lý, HA đẹp, có chọn lọc.

1.3.

chọn lọc nhưng không nhiều.

liên quan đến ND.

mang tính chọn lọc.

2. Thuyết trình, báo cáo 2.1. Ý tƣởng Ý tưởng độc đáo, sáng tạo, Ý tưởng mới hấp dẫn. ND Ý tưởng mới không hấp Ý tưởng quen thuộc, và giới thiệu ND giới thiệu sinh động, giới thiệu hấp dẫn, có ý dẫn. ND giới thiệu chưa không mới mẻ, sáng tạo.

59

hấp dẫn có ý nghĩa. Giới thiệu tên DA, mục tiêu, các vấn đề cần giải quyết rõ ràng, đầy đủ, thu hút người nghe.

Trình - Hoàn thành đúng thời gian quy định, phân bố thời bày ND gian hợp lí.

- Trình bày ND chính đầy 2.2.

nghĩa. Nêu được tên DA, mục tiêu, các vấn đề cần giải quyết rõ ràng, chưa thật đầy đủ và thu hút.

ND giới thiệu còn sơ sài.

Nêu được tên DA, chưa nêu được mục tiêu, các vấn đề cần giải quyết trong DA còn sơ sài.

- Hoàn thành đúng thời - Hoàn thành đúng thời - Hoàn thành đúng thời gian quy định, phân bố thời gian quy định, phân bố thời gian quy định, phân bố gian hợp lí. gian khá hợp lí. thời gian chưa hợp lí.

- Trình bày ND chính - ND trình bày chưa thật - ND trình bày chưa đầy

đủ, chi tiết, chính xác logic tương đối đầy đủ, logic, và chặt chẽ, gắn liền với gắn với chủ đề. Thể hiện chủ đề. Thể hiện tính sáng tính thẩm mĩ có sáng tạo. tạo và thẩm mĩ.

2.3. hiện

được sinh động, còn sơ sài.

Nêu được tên DA, mục tiêu, các vấn đề cần giải quyết chưa đầy đủ và rõ ràng.

đầy đủ, chính xác, gắn liền với chủ đề. Màu sắc, bố cục đẹp, có tính thẩm mĩ, chưa sáng tạo.

đủ, chưa gắn với chủ đề, màu sắc, bố cục chưa đẹp, thẩm mĩ, và thiếu sáng tạo

Thể Thu hút được khán giả Bài trình bày được chuẩn Bài trình bày chuẩn bị Bài trình bày chuẩn bị bằng bài trình bày được bị chu đáo, trình bày trôi chưa thật chu đáo, trình chưa tốt, trình bày còn chuẩn bị chu đáo, diễn đạt chảy nhưng chưa thật sự bày có đôi chỗ còn lúng lúng túng, thiếu tính chặt trôi chảy, thể hiện sự phối lôi cuốn. Có sự phối hợp túng, chỉ có một số thành chẽ, thiếu sự phối hợp hợp hợp lí, tích cực của các giữa các thành viên trong viên biết cộng tác, phối giữa các thành viên trong thành viên trong nhóm. nhóm nhưng chưa thật sự hợp làm việc với các thành nhóm. hợp lí và hiệu quả.

2.4. họa

viên khác.

Minh Có nhiều minh họa sinh Có nhiều minh họa phù Có ít minh họa hoặc phần Không có minh họa hoặc động, phù hợp và làm tăng hợp làm tăng tính hiệu quả minh họa chưa làm tăng phần minh họa không phù tính hiệu quả của phần trình bày nhưng chưa thật tính hiệu quả của phần hợp với ND trình bày.

60

trình bày.

sinh động.

trình bày.

2.5. Sự ứng Ứng biến nhanh nhẹn, chủ Ứng biến tốt trong các câu Còn lúng túng khi ứng biến Không ứng biến được các các câu hỏi, tình huống câu hỏi, tình huống phát biến tình động trong các câu hỏi, hỏi, tình huống phát sinh. phát sinh. sinh. huống phát tình huống phát sinh. sinh 3. Sử dụng Sử dụng thành thạo, hợp lí, phƣơng tiện, hiệu quả các phương tiện kĩ CNTT trong thuật kết hợp CNTT, xử lí được các tình huống, trình trình bày chiếu nhanh và chính xác.

Sử dụng khá hợp lí, hiệu Sử dụng tương đối, hợp lí Sử dụng chưa hợp lí và quả phương tiện kĩ thuật và hiệu quả các phương kết hợp CNTT. Xử lí được tiện kĩ thuật kết hợp với các tình huống khi trình CNTT. Xử lí các tình chiếu kịp thời. huống trình chiếu còn lủng củng.

Bảng kiểm ĐG SP DA2: Điện phân và ứng dụng được trình bày trong phụ lục 2b.

7.2. Phiếu quan sát quá trình thực hiện DA Rubirc ĐG quá trình thực hiện DA2 được xây dựng tương tự như trong DA1.

Phiếu quan sát quá trình thực hiện DA được trình bày trong phụ lục 2c mục A, B, C. 7.3. Sổ theo dõi DA Sổ theo dõi DA được trình bày trong phụ lục 2d.

61

hiệu quả phương tiện kĩ thuật kết hợp với CNTT. Chưa xử lí được các tình huống khi trình chiếu.