(SKKN 2022) Ngoại khoá pin điện hoá Hoá học 12 – Tích hợp kiến thức vật lí và bảo vệ môi trường

Chương trình GDPT tổng thể 2018 được xây dựng theo yêu cầu của Nghịquyết 88/2014/QH14 “Đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thôngnhằm tạo chuyển biến căn bản, toàn diện về c

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA

TRƯỜNG THPT SẦM SƠN

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

NGOẠI KHOÁ “PIN ĐIỆN HOÁ” – HOÁ HỌC 12 –

TÍCH HỢP KIẾN THỨC VẬT LÍ

VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG

Người thực hiện: Đặng Thị Hương

Chức vụ: Giáo viên

THANH HOÁ NĂM 2022

NỘI DUNG

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục,

MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài

Giáo dục phổ thông nước ta đang thực hiện bước chuyển từ chươngtrình giáo dục tiếp cận nội dung sang tiếp cận năng lực của người học, nghĩa là

từ chỗ quan tâm đến việc học sinh (HS) học được cái gì đến chỗ quan tâm HS

làm được cái gì qua việc học [1] Nghị quyết Hội nghị Trung ương 8 khóa IX về

đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo nêu rõ: “Tiếp tục đổi mới mạnh

mẽ và đồng bộ các yếu tố cơ bản của giáo dục, đào tạo theo hướng coi trọngphát triển phẩm chất, năng lực của người học ”; “Tập trung phát triển trí tuệ,phẩm chất, hình thành phẩm chất, năng lực công dân, phát hiện và bồi dưỡngnăng khiếu, định hướng nghề nghiệp cho HS Nâng cao chất lượng giáo dục toàndiện, chú trọng giáo dục lí lưởng, truyền thống, đạo đức, lối sống, ngoại ngữ, tinhọc, năng lực và kĩ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn Phát triểnkhả năng sáng tạo, tự học, khuyến khích tự học suốt đời”[1] Có nhiều năng lựccần hình thành và phát triển cho HS như: năng lực tự học; năng lực phát hiện vàgiải quyết vấn đề; năng lực sáng tạo; năng lực giao tiếp và hợp tác; năng lực sửdụng công nghệ thông tin và truyền thông và các năng lực đặc thù cho từngmôn học Trong số đó năng lực tự học là một trong những năng lực quan trọnggiúp HS có khả năng học tập, tự học suốt đời để có thể tồn tại, phát triển trong

xã hội tri thức và hội nhập quốc tế Có nhiều biện pháp khác nhau để phát triểnnăng lực cho HS như tổ chức hoạt động ngoại khóa, sử dụng sơ đồ tư duy, tựlàm đồ dùng học tập, dạy học theo dự án…trong đó tổ chức hoạt động ngoạikhoá còn ít được chú trọng

Chương trình GDPT tổng thể 2018 được xây dựng theo yêu cầu của Nghịquyết 88/2014/QH14 “Đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thôngnhằm tạo chuyển biến căn bản, toàn diện về chất lượng và hiệu quả giáo dục phổthông; kết hợp dạy chữ, dạy người và định hướng nghề nghiệp; góp phần chuyểnnền giáo dục nặng về truyền thụ kiến thức sang nền giáo dục phát triển toàn diện

cả về thể chất và năng lực, hài hoà đức, trí, thể, mĩ và phát huy tốt nhất tiềmnăng của mỗi học sinh” Trong đó các bộ môn Vật lí – Hoá học – Sinh học đượcghép lại thành môn “Khoa hoc tự nhiên” thì vấn đề tích hợp các kiến thức các bộmôn thành phần càng trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết Vì vậy tôi đã lựa chọn

đề tài “NGOẠI KHOÁ “PIN ĐIỆN HOÁ” – HOÁ HỌC 12 – TÍCH HỢP

KIẾN THỨC VẬT LÍ VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG”

1.2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu, thiết kế và sử dụng các dự án theo hướng tiếp cận và pháttriển năng lực cho HS trong dạy học phần Pin điện hoá tích hợp với kiến thứcvật lí và bảo vệ môi trường

1.3 Đối tượng nghiên cứu

Học sinh lớp 12

1.4 Các phương pháp nghiên cứu

- Các phương pháp nghiên cứu lý luận: Sử dụng các phương pháp phân tích vàtổng hợp, khái quát các nguồn tài liệu để tổng quan các cơ sở lý luận có liênquan đến đề tài

- Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Quan sát, trò chuyện với học sinh để biết được thực trạng quá trình học hóa học,vật lí của các em qua đó đưa ra nhận xét, đánh giá

Điều tra và thăm dò trước và sau quá trình thực nghiệm sư phạm

Nghiên cứu kế hoạch học tập hóa học của học sinh

Phương pháp thực nghiệm sư phạm

NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

2.1 Cơ sở lí luận

1 Dạy học liên môn, tích hợp

Dạy học liên môn tích hợp là hình thức tìm tòi những nội dung giao thoagiữa các môn học với nhau, những khái niệm, tư tưởng chung giữa các môn học,tức là con đường tích hợp những nội dung từ một số môn học có liên hệ vớinhau

Dạy học liên môn tích hợp góp phần phát triển tư duy liên hệ, liên tưởng ởhọc sinh Tạo cho học sinh một thói quen trong tư duy, lập luận tức là khi xemxét một vấn đề phải đặt chúng trong một hệ quy chiếu, từ đó mới có thể nhậnthức vấn đề một cách thấu đáo

Giáo án giờ học vận dụng kiến thức liên môn tích hợp không phải là mộtbản đề cương kiến thức để giáo viên lên lớp giảng giải, truyền thụ áp đặt chohọc sinh, mà là một bản thiết kế các hoạt động, thao tác nhằm tổ chức cho HSthực hiện trong giờ lên lớp để lĩnh hội tri thức, phát triển năng lực và nhân cáchtheo mục đích giáo dục của bộ môn Đó là bản thiết kế gồm hai phần hợp thànhhữu cơ: Một là, hệ thống các tình huống dạy học được đặt ra từ nội dung kháchquan của bài dạy, phù hợp với tính chất và trình độ tiếp nhận của học sinh Hai

là, một hệ thống các hoạt động, thao tác tương ứng với các tình huống trên dogiáo viên sắp xếp, tổ chức hợp lí nhằm hướng dẫn HS từng bước tiếp cận, chiếmlĩnh bài học một cách tích cực và sáng tạo

2 Dạy học dự án

Dạy học theo dự án được hiểu như là một phương pháp dạy học, trong đóngười học thực hiện một nhiệm vụ học tập phức hợp, có sự kết hợp giữa lýthuyết với thực tiễn Nhiệm vụ này được học sinh thực hiện với tính tự lực caotrong toàn bộ quá trình học tập, từ việc xác định mục đích, lập kế hoạch, đếnviệc thực hiện dự án, kiểm tra, điều chỉnh, đánh giá quá trình và kết quả thựchiện dự án [2]

Quy trình thực hiện

Bước 1: Lựa chọn chủ đề, xác định vấn đề cần giải quyết trong chủ đề

Vấn đề cần giải quyết có thể là một trong các loại sau:

Vấn đề tìm kiếm, xây dựng kiến thức mới

Vấn đề kiểm nghiệm, ứng dụng kiến thức

Vấn đề tìm kiếm, xây dựng, kiểm nghiệm và ứng dụng kiến thức mới

Trên cơ sở đó:

- Đề xuất ý tưởng, xác định, thống nhất chủ đề và mục tiêu dự án

- Lựa chọn ý tưởng theo hứng thú và sự quan tâm của HS

Bước 2: Chuyển giao nhiệm vụ học tập, xây dựng đề cương, kế hoạch thực hiện

- Xây dựng thống nhất tiêu chí sản phẩm, đề cương nghiên cứu

- Lập kế hoạch thực hiện, phân công công việc, thời gian, kinh phí, vật liệu, cáchthức tiến hành

- Đảm bảo tất cả HS tiếp nhận và sẵn sàng thực hiện nhiệm vụ

Bước 4: Trình bày sản phẩm dự án

- Đại diện nhóm báo cáo, giới thiệu và công bố sản phẩm dự án Sản phẩm dự án

có thể là tranh, ảnh, video, poster, bảng biểu, trình chiếu powerpoint, bài thuyếttrình cũng có thể là vở kịch, tổ chức một cuộc vận động tuyên truyền

- Trả lời các câu hỏi phản biện ( nếu có)

- Xử lí tình huống sư phạm nảy sinh một cách hợp lí

- Các nhóm khác quan sát, góp ý, nhận xét

Bước 5: Đánh giá kết quả dự án

- HS tự đánh giá sản phẩm dự án, rút kinh nghiệm

- Các nhóm đánh giá lẫn nhau, rút kinh nghiệm

- GV góp ý, nhận xét, đánh giá, rút kinh nghiệm ( về quá trình thực hiện nhiệm

vụ, kết quả dự án, câu hỏi thảo luận ) Chính xác hóa nội dung kiến thức

Tiêu chí đánh giá:

+ Sản phẩm của nhóm ( Hình thức, nội dung)

+ Kĩ năng thuyết trình ( trình bày) khi báo cáo sản phẩm

+Khả năng trả lời câu hỏi phản biện, ứng xử tình huống phát sinh

3 Mối tương quan giữa quy trình tổ chức dạy học theo dự án với biểu hiện

- Dự kiến thời gian hoàn thành

- Xác định địa điểm thực hiện

Kĩ năng lập kếhoạch

Thu thập, xử

lí, tổng hợp

thông tin

- Sử dụng công nghệ thông tin

- Biết mô tả đặc điểm, tính chất sự vật hiệntượng bằng ngôn ngữ, hình ảnh, môhình,thí nghiệm, sơ đồ tư duy

- Vận dụng kiến thức để giải quyết vấnđề

- Đưa ra ý tưởng mới trong quá trình học

- Quản lí được thời gian học tập

- Thực hiện đúng nội quy

Trình bày sản

phẩm

-Tạo ra được sản phẩm học tập có ýnghĩa

- Trình bày kết quả hoạt động học tập (giới thiệu sản phẩm, trình bày PowerPoint, video, poster )

- Sáng tạo (tính độc đáo củasản phẩm)

- Kĩ năng thực hành

- Kĩ năng thuyếttrình, xử lí tìnhhuống

Đánh giá -Tự chấm điểm kết quả học tập, chấm

điểm cho bạn một cách công bằng

- Quan sát cách làm của bạn để rút kinhnghiệm

-Kĩ năng đánh giá-Kĩ năng tự điềuchỉnh

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm

Hiện nay các thầy cô trong nhà trường rất tích cực đổi mới phương pháp,vận dụng nhiều phương pháp và cách thức tổ chức các hoạt động học để nângcao hơn nữa hiệu quả giáo dục

Tuy nhiên, việc tích hợp các kiến thức của các môn học vào bài giảng cònnhiều hạn chế vì lượng kiến thức trong mỗi tiết học nhiều, điều kiện dạy học cònthiếu thốn… đặc biệt hoá học là bộ môn khoa học thực nghiệm rất đặc thù Một

bộ phận khá lớn HS còn thụ động trong việc tiếp thu tri thức Phương pháp họctập chưa được quan tâm đúng mức

2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề

1 Thiết kế bài giảng

Tôi đã tiến hành biên soạn và thực nghiệm sư phạm phần Pin điện hoá(Hóa học 12 – chương trình nâng cao), Tổ chức ngoại khoá, dạy học theo dự án

và tích hợp kiến thức Vật lí 11( bài Pin và acquy), bảo vệ môi trường

PIN ĐIỆN HOÁ

I MỤC TIÊU

1) Về kiến thức.

Học sinh hiểu được:

- Khái niệm cặp oxi hoá - khử, thế điện cực, suất điện động chuẩn của pinđiện hoá

- Thế điện cực chuẩn của cặp ion kim loại/ kim loại, dãy thế điện cực chuẩncủa kim loại

- Ăn mòn điện hoá

- Các biện pháp chống ăn mòn kim loại

- Thế nào là hiệu điện thế điện hóa? đặc điểm của hiệu điện thế điện hóa? pinđiện hóa là gì?

- Giải thích được sự xuất hiện hiệu điện thế điện hóa trong trường hợp thanhkẽm nhúng vào dung dịch axit sunfuric (H2SO4) loãng.

- Mô tả được thí nghiệm về pin điện hoá

- Nêu được cấu tạo và sự tạo thành suất điện động của pin điện hoá

- Nêu được nguyên tắc tạo ra suất điện động trong acquy

- Nêu được cấu tạo của acquy chì và nguyên nhân vì sao acquy là một pinđiện hóa nhưng lại có thể sử dụng nhiều lần

2) Về kỹ năng.

- Dự đoán được chiều phản ứng oxi hoá - khử dựa vào dãy thế điện cực

- Giải được bài tập: Tính suất điện động chuẩn của pin điện hoá, bài tập khác

có nội dung liên quan

- Phân biệt được ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá ở một số hiện tượngthực tế

- HS làm được hoặc trình bày được cách làm và kết quả thí nghiệm về hiệuđiện thế điện hóa, pin điện hoá Mở rộng làm được các thí nghiệm khác nhau nhưlàm thí nghiệm tạo pin điện hoá bằng các quả chanh hay thay thế các cặp kimloại khác nhau để tìm ra bản chất của vấn đề

- Đọc được số liệu về suất điện động của pin điện hoá trong quá trình làm thínghiệm

- Nhận dạng pin và acquy trong thực tế

- Có tác phong của nhà khoa học

- Thường xuyên ứng dụng kiến thức vào thực tiễn đời sống nâng cao năngsuất lao động

- Có ý thức bảo vệ môi trường xanh – sạch – đẹp

Thông qua bài học sẽ giúp cho học sinh biết vận dụng kiến thức các mônVật lí, Hóa học vào giải thích được một số hiện tượng trong thực tế liên quan đếnpin điện hóa, ứng dụng quá trình hình thành pin điện hoá vào giải quyết các tìnhhuống thực tiễn, tính toán được các thông số liên quan để áp dụng vào sản xuất

và đời sống, vận dụng kiến thức cấu tạo và nguyên lí làm việc của acquy có thểkhôi phục các acquy bị hỏng

4) Phát triển năng lực.

- Năng lực vận dụng kiến thức cũ để tìm hiểu kiến thức mới

- Năng lực giải quyết vấn đề thông qua đặt câu hỏi khác nhau về một hiện tượng;tóm tắt những thông tin liên quan từ nhiều nguồn khác nhau; xác định và làm rõthông tin, ý tưởng mới

- Năng lực tự học, đọc hiểu và giải quyết vấn đề theo giải pháp đã lựa chọn

- Năng lực hợp tác nhóm: Làm thí nghiệm, trao đổi thảo luận, trình bày kết quảthí nghiệm

- Năng lực tính toán, trình bày trao đổi thông tin, xử lí kết quả thí nghiệm

- Năng lực thực hành thí nghiệm: các thao tác và an toàn thí nghiệm

- Năng lực liên hệ thực tiễn, vận dụng kiến thức đã học vào giải quyết tình huốngthực tiễn

- Ứng dụng CNTT

- Năng lực hợp tác: học sinh – học sinh, học sinh – giáo viên

- Năng lực đánh giá: học sinh đánh giá lẫn nhau

- Các năng lực chuyên biệt

II PHƯƠNG PHÁP, KĨ THUẬT, PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG

- Dạy học theo dự án, thuyết trình, đàm thoại, nêu và giải quyết vấn đề,dạy học hợp tác, học theo góc

- Kĩ thuật đặt câu hỏi, kĩ thuật “KWL”; sơ đồ tư duy, lắng nghe và phảnhồi tích cực

- Tổ chức hoạt động ngoại khoá, trò chơi

III THIẾT BỊ VÀ TÀI LIỆU DẠY HỌC

1 Giáo viên

- Máy tính, máy chiếu, loa, bút trình chiếu, phiếu học tập

- Hóa chất: H2SO4 loãng, H2O cất, lá kim loại bằng đồng, kẽm, sắt

- Dụng cụ: cốc thủy tinh, đũa thủy tinh, dây dẫn điện, bóng đèn

- Pin, acquy

- Sách giáo khoa vật lí 11 nâng cao, sách giáo khoa hóa học 12 nâng cao

và các sách giáo viên hóa học 12, vật lí 11, các tài liệu tham khảo

Chuẩn bị giấy A3, A0, A4, bút dạ, các quả chanh

Chia lớp thành 5 nhóm hoạt động, và giao dự án cho từng nhóm (mỗi nhóm có 1nhóm trưởng và 1 thư kí)

Nhóm 1: (1) Sơ đồ tư duy về dòng điện không đổi, nguồn điện.

(2) Chuẩn bị 20 quả chanh tươi

Nhóm 2: Tìm hiểu các loại pin thông dụng.

Nhóm 3: Cách sử dụng và bảo quản pin hiệu quả, tiết kiệm và an toàn.

Nhóm 4: Các loại acquy thông dụng hiện nay.

Nhóm 5: Tác hại của pin và acquy khi chúng là phế thải?

GV gợi ý cho các em không chỉ chuẩn bị nội dung kiến thức mà ngoài nhiệm vụ

cụ thể của mình, các nhóm cần tìm hiểu và chuẩn bị trước nội dung của cácnhóm khác để góp ý bổ sung khi học và nêu câu hỏi phản biện

IV TIẾN TRÌNH VÀ TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP

A HOẠT ĐỘNG TẠO TÌNH HUỐNG HỌC TẬP

- GV chia lớp thành 5 nhóm học tập.

- Chuẩn bị đầy đủ dụng cụ thí nghiệm cho 5 nhóm

- GV tổ chức cho HS chơi trò chơi *Công phá mảnh ghép*

ÔNG LÀ AI?

- GV cần 2 HS làm thư kí ghi chép, tổng hợp điểm cho các nhóm và quan sát

xem nhóm nào có câu trả lời sớm nhất

* Luật chơi: Có 5 câu hỏi tương ứng với 5 mảnh ghép của một bức ảnh, HS các

nhóm trả lời các câu hỏi để lật mở từng mảnh ghép Mỗi câu hỏi đúng được 10điểm, trả lời đúng tên nhà khoa học trong bức ảnh được 50 điểm

Nhóm có điểm cao nhất được thưởng 1 hộp bút

* Đáp án: Ảnh nhà vật lí Volta

- GV giới thiệu thêm về nhà Vật lí Volta, đưa ra một số loại pin, acquy và giới

thiệu hình ảnh một số vật dụng trong thực tiễn có sử dụng pin và acquy (đồng

hồ, đèn pin, điện thoại, máy tính, xe oto, xe máy ) để dẫn dắt vào bài

- Trước khi vào bài mới, GV kiểm tra sự chuẩn bị của HS các nhóm và yêu cầu

nhóm 1 báo cáo kết quả nhiệm vụ đã được giao (Nhóm 1: Sơ đồ tư duy về dòng

điện không đổi, nguồn điện Chuẩn bị 20 quả chanh tươi.)

B HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

- GV phát phiếu học tập “KWL” cho các nhóm gồm có 3 cột:

Nhóm Lớp

GV yêu cầu HS kẻ bảng vào giấy A0, hoàn thành 2 cột K và W

Cột (K): HS viết những gì đã biết liên quan đến nội dung dự án

Cột (W): Những kiến thức các em HS muốn biết về dự án

Cột (L): Cột này HS để trống và kết thúc buổi học mới hoàn thành

- HS mỗi nhóm thảo luận và hoàn thành cột K, W

(GV gợi ý HS bám vào nội dung trọng tâm dự án)

I Tìm hiểu cặp oxi hoá khử, thế điện cực 1- GV gọi 1 HS lên làm thí nghiệm hóa học: Nhúng thanh kim loại kẽm (Zn) vào

dung dịch kẽm sunfat (ZnSO4)

- Gv thuyết trình : Hệ thống như vậy được gọi là điện cực kim loại Cụ thể đây làđiện cực kẽm Tại điện cực này xảy ra quá trình: Zn2+ + 2 e  Zn

Người ta nói cặp Zn2+/Zn gọi là cặp oxi hóa khử

- Một cách tổng quát: dạng oxi hóa và dạng khử của cùng một nguyên tố kimloại gọi là cặp oxi hóa khử

Căn cứ vào những kiến thức cô giáo vừa giới thiệu, các em hãy :

- Nhận xét về điện tích trên mặt thanh kim loại và ở dung dịch ZnSO4?

- Căn cứ vào kiến thức Vật lí đã học có thể khẳng định giữa thanh kim loại vàdung dịch ZnSO4 có một thế điện cực (Trong Vật lí gọi là hiệu điện thế) không?

HS suy nghĩ trả lời

bất kì khác thì theo các em có nhận xét gì về điện tích trên mặt thanh kim loại và

ở dung dịch điện phân? Có thể khẳng định giữa thanh kim loại và dung dịch điệnphân có thế điện cực không?

* Yêu cầu kiến thức: Nếu cho một thanh kim loại tiếp xúc với một chất điện

phân (dung dịch muối, axit, bazơ), thì:

- Do tác dụng hóa học trên mặt thanh kim loại và ở dung dịch điện phân xuấthiện hai loại điện tích trái dấu nhau

- Kết luận: giữa thanh kim loại và dung dịch điện phân có một thế điện, có đặcđiểm: có độ lớn và dấu phụ thuộc vào bản chất kim loại, bản chất và nồng độdung dịch điện phân

3- GV tiếp tục đặt câu hỏi nêu tình huống: “Nếu bây giờ nhúng 2 thanh kim loại

khác loại nhau vào dung dịch điện phân” thì em có nhận xét gì về hiệu điện thếgiữa 2 thanh kim loại đó?

- HS suy nghĩ trả lời

* Yêu cầu về mặt kiến thức: Khi nhúng 2 thanh kim loại khác loại vào dung

dịch điện phân, thì do hiệu điện thế điện hóa của mỗi thanh và dung dịch điệnphân là khác nhau, nên giữa hai thanh có một hiệu điện thế xác định

- GV nhấn mạnh, giữa 2 thanh loại có một hiệu điện thế xác định thì tạo thànhpin điện hóa (gọi chung là nguồn điện hóa học) Dựa trên cơ sở đó người ta mớichế tạo các loại pin điện hóa khác nhau trong thực tế Một trong những loại pinthông dụng hiện nay đó là pin điện hoá Vôn – ta (GV giới thiệu mẫu pin Vôn – tacho HS quan sát thực tế)

II Tìm hiểu về pin điện hoá 1- GV trình chiếu Hình 5.3 Sách Hoá học 12 nâng cao và yêu cầu HS nêu cấu tạo

của pin điện hoá Zn - Cu

- HS cần nêu được: Hai cốc thuỷ tinh, 1 cốc chứa 50 ml dung dịch CuSO4 1M vàcốc còn lại chứa 50 ml dung dịch ZnSO4 1M Nhúng 1 lá Cu vào dung dịchCuSO4, 1 lá Zn vào dung dịch ZnSO4 Nối 2 dung dịch bằng 1 ống hình chữ Uđựng dung dịch NH4NO3 Ống này gọi là cầu muối Thiết bị nói trên gọi là pinđiện hoá, vì khi nối 2 lá kim loại bằng 1 dây dẫn sẽ đo được 1 dòng điện đi từ lá

Cu (điện cực +) đến lá Zn (điện cực -)

GV giới thiệu thêm: Pin điện hoá Vôn – ta gồm một cực bằng kẽm (Zn) và mộtcực bằng đồng (Cu) nhúng trong dung dịch axit sufuric (H2SO4) loãng

2- GV hướng dẫn HS các nhóm tiến hành thí nghiệm chứng minh sự tạo thành

suất điện động của pin điện hoá Vôn - ta và đây cũng là thí nghiệm chứng minhkim loại bị ăn mòn điện hóa

- Bộ dụng cụ thí nghiệm gồm: cốc thủy tinh đựng dung dịch axit sunfuric loãng,

lá kẽm, lá đồng, dây dẫn điện, vôn kế

- Cách tiến hành:

Bước 1: Nhúng 2 lá kim loại vào cốc thủy tinh đựng dung dịch axit sunfuricloãng sao cho chúng không tiếp xúc nhau Quan sát bề mặt 2 lá kim loại.

Bước 2: Nối 2 lá kim loại bằng dây dẫn rồi nhúng 2 lá kim loại vào cốc thủy tinhđựng dung dịch axit sunfuric loãng Quan sát bề mặt 2 lá kim loại

Bước 3: Nối 2 lá kim loại với vôn kế thông qua dây dẫn và nhúng 2 lá kim loạivào cốc thủy tinh đựng dung dịch axit sunfuric loãng Quan sát kim chỉ của vônkế

- Các nhóm tiến hành thí nghiệm và ghi lại kết quả thí nghiệm

3- GV gọi đại diện 1 nhóm báo cáo kết quả thí nghiệm của nhóm mình, các

nhóm khác lắng nghe, đánh giá và phản biện

* Yêu cầu đạt được:

Khi chưa nối dây dẫn, lá Zn bị hòa tan và bọt khí thoát ra ở bề mặt lá kẽm

Khi nối dây dẫn, lá kẽm bị ăn mòn nhanh, bọt khí thoát ra ở cả lá đồng

Nối với vôn kế: kim vôn kế bị lệch

- GV tiếp tục yêu cầu HS giải thích hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm trên (GV

hỗ trợ thêm)

* Yêu cầu đạt được:

+ Khi chưa nối dây dẫn, lá Zn bị ăn mòn hóa học do phản ứng oxi hóa kẽm bởiion H+ trong dung dịch axit:

Các quá trình: Zn → Zn2+ + 2 e ; 2H+ + 2 e → H2

Hai quá trình trên xảy ra trên bề mặt kim loại Zn do đó bọt khí H2 thoát ra trên

bề mặt lá kẽm Như vậy electron trong kim loại được chuyển trực tiếp đến môi

trường: đây là một dạng ăn mòn kim loại trong hóa học gọi là ăn mòn hóa học.

Phương trình hóa học : Zn + 2H+ → Zn2+ + H2

+ Khi nối dây dẫn:

Ở lá kẽm: các nguyên tử kẽm để lại electron trên bề mặt điện cực và tan vàodung dịch dưới dạng ion Zn2+ : Zn → Zn2+ + 2 e

Lá kẽm trở thành nguồn electron nên đóng vai trò là cực âm Các electron dichuyển từ lá kẽm sang lá đồng qua dây dẫn, tạo ra dòng điện một chiều Dòngđiện này làm cho kim vôn kế bị lệch Các ion H+ trong dung dịch H2SO4 dichuyển về lá đồng nhận electron và bị khử thành H2 thoát ra trên bề mặt lá đồng(Cực dương): 2H+ + 2 e → H2

- Kết quả là lá kẽm bị ăn mòn điện hóa đồng thời với sự tạo thành dòng điện

Quá trình ăn mòn kim loại như vậy gọi là ăn mòn điện hóa học Cũng có nghĩa

là năng lượng hóa học của phản ứng oxi hóa khử đã chuyển hóa thành điện năng

Đó là cơ chế hoạt động của pin điện hoá Vôn – ta cũng là cơ chế của sự ăn

mòn kim loại (dạng ăn mòn điện hóa)

PTHH : Zn + 2H+ → Zn2+ + H2

4- GV nêu: Trong thực tế kim loại thường bị ăn mòn điện hóa do kim loại không

nguyên chất, khi tiếp xúc với dung dich điện phân (không khí ẩm có hòa tan khí

O2, CO2, ) sẽ xuất hiện pin điện hóa, vậy có cách nào bảo vệ được kim loạikhông?

- HS thảo luận cặp đôi và trả lời câu hỏi

* Kiến thức cần đạt được: Có nhiều phương pháp bảo vệ kim loại khỏi bị ăn

mòn Phổ biến hơn cả là phương pháp bảo vệ bề mặt và bảo vệ điện hóa

+ Phương pháp bảo vệ bề mặt: Là phủ lên bề mặt kim loại một lớp sơn, dầu mỡ,chất dẻo, hoặc tráng, mạ bằng một kim loại khác Lớp bảo vệ bề mặt kim loạiphải bền vững với môi trường và có cấu tạo đặc khít không cho không khí vànước thấm qua Nếu lớp bảo vệ bị hư hỏng, kim loại sẽ bị ăn mòn

+ Phương pháp điện hóa: Là dùng một kim loại làm “vật hi sinh” để bảo vệ vậtliệu kim loại (kim loại làm vật hi sinh có tính khử mạnh hơn kim loại trong vậtliệu)

5- GV bổ xung thêm: Ngoài việc sử dụng axit sunfuric làm dung dịch điện phân,

chúng ta có thể thay thế bằng các dung dịch điện phân khác, từ đó có thể tự chếtạo pin khi cần thiết Ví dụ có thể dùng quả chanh (trong quả chanh chứa axit 2 –hidroxipropan – 1,2,3 – tricacboxylic hay còn gọi là axit Xitric (C6H8O7)) làmdung dịch điện phân

- GV yêu cầu HS suy nghĩ, nêu cách tiến hành thí nghiệm tạo pin điện hoá vớicác dụng cụ đã chuẩn bị:1 Chanh quả,1 lá kẽm,1 lá đồng, dây dẫn điện, 1 vôn kế

HS các nhóm tiến hành thí nghiệm và báo cáo kết quả Nhận xét

6-GV nêu vấn đề: Làm thế nào để xác định thế điện cực của cặp oxi hóa khử?

- HS suy nghĩ trả lời ?????

- GV thông báo thêm: Thực tế không đo được giá trị của thế điện cực mà thôngqua vôn kế sẽ đo được suất điện động (hay còn gọi là hiệu điện thế) của pin vàbiết được chiều dòng điện từ đó xác định được điện cực nào là điện cực dươnghay điện cực âm Chính vì thế người ta đã chấp nhận một cách quy ước rằng thếđiện cực của điện cực hidro chuẩn là 0,00 V ở mọi nhiệt độ Tức là E0

2

/

2H H =0,00V Từ đó có thể xác định được thế điện cực của các cặp oxi hóa - khử khácnhau bằng cách tạo ra pin điện hóa với 1 điện cực là điện cực kim loại và mộtđiện cực là điện cực hiđro chuẩn Dùng vôn kế để đo suất điện động của pin vàxác định chiều dòng điện, tìm ra cực nào là âm, cực nào là dương

Từ biểu thức: Epin = E+ - E-

Sẽ tìm được E+ = Epin khi cực âm là cực hidro chuẩn

E- = - Epin khi cực dương là cực hidro chuẩn

Thực nghiệm cho biết pin: Zn – H2 có E = 0,76V, vôn kế cho biết dòng điện đi

từ cực hidro chuẩn sang cực kẽm chuẩn chứng tỏ kẽm là cực âm, hidro là cựcdương Như vậy thế điện cực chuẩn của cặp Zn2+/Zn = - 0,76V

Ngược lại, pin Cu – H2 có E = 0,34 V, vôn kế cho biết dòng điện đi từ cực đồngchuẩn sang cực hidro chuẩn chứng tỏ hidro là cực âm, đồng là cực dương Nhưvậy thế điện cực chuẩn của cặp Cu2+/Cu = + 0,34V

Trong hóa học, bằng cách đó đã xác định được thế điện cực chuẩn của các cặpoxi hóa khử của các kim loại và có thứ tự tăng dần như sau:

Đây chính là dãy điện hoá của kim loại, cho biết chiều của phản ứng oxi hoá khửtheo quy tắc alpha.

- GV yêu cầu HS tính suất điện động của pin Zn – Cu?

Đáp án: 0,34 – (- 0,76) = 1,1 V

7- GV đặt câu hỏi vận dụng: Muốn tạo pin điện hóa có suất điện động như mong

muốn thì nên làm thế nào?

- HS thảo luận nhóm và phát biểu ý kiến

*Yêu cầu kiến thức:

+ Có thể dùng 2 cặp oxi hóa khử sao cho E+ - E- có giá trị bằng suất điện độngnhư mong muốn

+ Nếu 2 cặp oxi hóa khử chưa đạt được giá trị suất điện động cao như mongmuốn thì cần ghép các cặp oxi hóa khử mắc nối tiếp

- GV yêu cầu HS tiến hành thí nghiệm tạo pin điện hóa có hiệu điện thế cao hơnvới các dụng cụ đã chuẩn bị: 4 quả chanh, các lá kẽm, các lá đồng, dây dẫn điện,

1 vôn kế So sánh giá trị số chỉ vôn kế với thí nghiệm 1 quả chanh trước đó Nhận xét

8- GV giới thiệu: Trong thực tế có rất nhiều loại pin thông dụng và mời nhóm 2

lên trình bày về các loại pin thông dụng trong dự án GV đã đặt hàng

Nhóm 2: Tìm hiểu các loại pin thông dụng

*Yêu cầu đạt được:

- Nêu và giới thiệu được các loại pin thông dụng: Pin khô Lơ – clan – sê, PinKẽm-Carbon, Pin Alkaline, Pin axit chì, pin Nickel-Cadmium (NiCd), Pin NiCd,Pin Hydrua Kim loại – Nickel (NiMH), Pin Ion Lithium (Li-ion)

9- GV tiếp tục: Thực tế có nhiều thiết bị hiện nay cần dùng pin Vậy để sử dụng

pin tiết kiệm, có hiệu quả và an toàn chúng ta cần lưu ý những gì? Mời nhóm 3báo cáo kết quả tìm hiểu được

Nhóm 3: Cách sử dụng và bảo quản pin hiệu quả, tiết kiệm và an toàn.

*Yêu cầu đạt được:

(1) Tất cả các loại Pin đều tự mất điện năng theo thời gian – ngay cả khi không

sử dụng

(2) Nhiệt độ càng thấp, tốc độ tự mất điện năng càng chậm

(3) Có thể đông lạnh Pin như một cách bảo quản

(4) Nếu đông lạnh Pin, phải đưa nó về nhiệt độ trong phòng trước khi sử dụng(5) Sử dụng hoặc cất giữ Pin ở nhiệt độ cao, hoặc dùng chúng ở nhiệt độ thấp

có thể ảnh hưởng đến điện áp của Pin và giảm chất lượng Pin

(6) Không nên để Pin trong túi áo hoặc túi xách, chúng có thể bị ảnh hưởng bởicác vật kim loại như chìa khóa, đồng xu hay kẹp giấy, tạo ra nhiệt và có thể gây