Giáo án dạy học theo hướng phát triển năng lực của học sinh: Chủ đề Axit sunfuric Muối sunfat Hóa học 10. Giáo án dạy học theo hướng phát triển năng lực của học sinh: Chủ đề Axit sunfuric Muối sunfat Hóa học 10.
Trang 1CHỦ ĐỀ AXIT SUNFURIC VÀ MUỐI SUNFAT
1 LÝ DO CHỌN CHỦ ĐỀ
Axit sunfuric là một loại axit khá quen thuộc và gần gũi, góp công sức rất lớn cho sự phát
triển nền công nghiệp lẫn nông nghiệp nhưng gây nguy hiểm cũng không ít Thậm chí ngay thời giả kim thuật, các nhà giả kim đã gọi chúng là “linh hồn của sunfat”
Axit sunfuric (bắt nguồn từ tiếng Pháp: acide sulfurique) có công thức hóa học là H2S O 4, là một chất lỏng sánh như dầu, không màu, không mùi, không bay hơi, nặng gần gấp 2 lần nước (H2SO4 98% có D = 1,84 g/cm3) Nó là một axit vô cơ mạnh Nó hòa tan trong nước theo bất
kỳ tỷ lệ nào Axit sunfuric có nhiều ứng dụng và nó được sản xuất với một sản lượng lớn hơn bất kỳ chất hóa học nào, ngoại trừ nước Sản lượng của thế giới năm 2001 là 165 triệu tấn với giá trị xấp xỉ 8 tỷ USD Ứng dụng chủ yếu của nó bao gồm sản xuất phân bón, chế biến quặng, tổng hợp hóa học, xử lý nước thải và tinh chế dầu mỏ
Axit sunfuric và muối sunfat là hợp chất đã được nghiên cứu một phần trong chương trình
THCS đó là thuận lợi để xây dựng chủ đề phát huy tính tích cực và sang tạo của học sinh
2 NỘI DUNG CHỦ ĐỀ
1 Giới thiệu chủ đề
Nghiên cứu tính chất vật lý, tính chất hóa học axit sunfuric
2 Nghiên cứu ứng dụng, điều chế axit sunfuric và muối sunfat
3 Tổng kết chủ đề và luyện tập
3 MỤC TIÊU CHỦ ĐỀ
3.1 KIẾN THỨC, KĨ NĂNG, THÁI ĐỘ
* Kiến thức
Biết được:
- Công thức cấu tạo, tính chất vật lí của H2SO4
- Phương pháp sản xuất axit H2SO4 trong công nghiệp
- Tính chất muối sunfat và nhận biết ion SO42-
Hiểu được:
- H2SO4 có tính axit mạnh (tác dụng với kim loại, bazơ, oxit bazơ và muối của axit yếu )
- H2SO4 đặc, nóng có tính oxi hoá mạnh (oxi hoá hầu hết kim loại, nhiều phi kim và hợp chất)
và tính háo nước
* Kĩ năng
- Quan sát thí nghiệm, hình ảnh rút ra được nhận xét về tính chất, điều chế axit sunfuric
Trang 2- Viết phương trình hóa học minh hoạ tính chất, điều chế.
- Tính nồng độ hoặc khối lượng dung dịch H2SO4 tham gia hoặc tạo thành trong phản ứng
- Phân biệt muối sunfat, axit sunfuric với các axit khác và muối khác
- Viết được các phương trình phản ứng, bài toán nhận biết, xác định hàm lượng,…
* Phát triển năng lực
- Năng lực giải quyết vấn đề: từ cấu tạo của axit H2SO4, tính chất chung của axit suy ra tính chất của axit H2SO4
- Năng lực tính toán: viết phương trình hóa học minh họa tính chất, điều chế axit; tính lượng axit tham gia phản ứng hoặc tạo thành; làm các bài tập kim loại tác dụng với axit,…
- Năng lực thực hành: quan sát thí nghiệm, dung dịch axit suy ra một số tính chất vật lí, dự đoán tính chất hóa học,…
- Năng lực giải quyết vấn đề: từ tính chất của của một số hợp chất chứa S dự đoán sơ đồ, các bước điều chế axit H2SO4 trong công nghiệp; dựa vào tính tan của muối sunfat nêu cách nhận biết ion SO42-
- Năng lực tính toán: viết phương trình hóa học điều chế axit; cách nhận biết ion SO42-; làm các bài tập liên quan đến oleum; phân biệt muối sunfat với các loại hợp chất khác,…
* Tình cảm, thái độ
- Lòng say mê học tập, vận dụng những kiến thức vào đời sống
- Giáo dục HS ý nghĩa và tầm quan trọng của axit sunfuric từ đó tạo hứng thú học tập
3.2 PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC
- Phát hiện và giải quyết vấn đề
- Phương pháp dạy học hợp tác.
- Phương pháp sử dụng các phương tiện trực quan (thí nghiệm, TBDH, tranh ảnh …)
- Phương pháp đàm thoại tìm tòi, quan sát
- Phương pháp sử dụng câu hỏi bài tập
3.3 CHUẨN BỊ
Hóa chất axit H2SO4, kim loại Cu, Fe và một số dụng cụ
Dung dịch BaCl2, H2SO4, Na2SO4 và dụng cụ cần thiết
4 CHUỖI CÁC HOẠT ĐỘNG
4.1 THIẾT KẾ CHI TIẾT TỪNG HOẠT ĐỘNG HỌC
Hoạt động 1: Tìm hiểu tính chất vật lí axit sunfuric
a) Mục tiêu hoạt động
- Nêu được tính chất vật lí của axit sunfuric
- Rèn năng lực tự học, năng lực hợp tác, năng lực sử dụng quan sát
Trang 3b) Phương thức tổ chức hoạt động
- Hoạt động cá nhân: GV cho HS quan sát cốc đựng axit sunfuric nhận xét về trạng thái, màu sắc, khả năng bay hơi
- Hoạt động chung cả lớp: HS trình bày các em khác bổ sung cho hoàn thiện
- GV gợi mở vấn đề để pha loãng axit H2SO4 đặc người ta làm thế nào? Vì sao?
- GV kết hợp hình ảnh 2 các pha loãng va HS rút ra cách pha loãng an toàn
Rót từ từ axit H2SO4 vào H2O vì khi rót nước vào H2SO4 thì nước sôi đột ngột làm axit bắn ra ngoài
HS: Giải thích được do axit sunfuric là chất lỏng, không màu, không bay hơi, tan vô hạn trong
nước, toả nhiều nhiệt
c) Sản phẩm của hoạt động:
- Sản phẩm: HS hoàn thành các nội dung GV đưa ra
d) Đánh giá kết quả hoạt động:
+ Thông qua quan sát: Trong quá trình HS hoạt động cá nhân, GV cần quan sát kĩ năng của các nhóm, kịp thời, phát hiện những khó khăn, vướng mắc của HS và có giải pháp hỗ trợ hợp lý + Thông qua báo cáo của học sinh và sự góp ý, bổ sung của các học sinh khác GV biết được
HS đã có được những kiến thức nào, những kiến thức nào cần bổ sung, điều chỉnh ở các HĐ tiếp theo
Hoạt động 2: Nghiên cứu tính chất hóa học axit sunfuric
a) Mục tiêu hoạt động
- H2SO4 có tính axit mạnh (tác dụng với kim loại, bazơ, oxit bazơ và muối của axit yếu )
- H2SO4 đặc, nóng có tính oxi hoá mạnh (oxi hoá hầu hết kim loại, nhiều phi kim và hợp chất)
và tính háo nước
b) Phương thức tổ chức hoạt động
* H 2 SO 4 loãng
- HS đã được nghiên cứu tính chất hóa học chung của axit trong chương trình THCS, GV tổ chức cho HS HĐ nhóm để hoàn thành phiếu học tập số 1 (H2SO4 loãngcó tính axit mạnh)
Trang 4- Hoạt động chung cả lớp, các nhóm trình bày, nhận xét và bổ sung góp ý.
- GV đánh giá kết quả hoạt động nhóm và hệ thống kiến thức các nhóm đã trình bày
* H 2 SO 4 đặc, nóng
GV: tiến hành chia lớp thành góc, hoạt động trải nghiệm sáng tạo.
Các nhóm đổi vị trí sau khi hoàn thành yêu cầu góc phân tích góc quan sát
GÓC PHÂN TÍCH GV: Từ việc nghiên cứu SGK HS rút ra kết luận về kiến thức mới tính chất hóa học H2SO4 đặc, nóng
HS: Nghiên cứu SGK thảo luận theo nhóm, rút ra kết luận về:
- Tính chất hóa học của H2SO4 đặc, nóng
- Dự đoán tính chất hóa học của H2SO4 đặc, nóng, viết các PTHH minh họa
- Thống nhất trong nhóm ghi nội dung vào phiếu học tập số 1 trên giấy A0, dán lên tường ở vị trí góc phân tích
GÓC QUAN SÁT
Từ dự đoán về tính chất hóa học của axit H2SO4 đặc, nóng, HS tiến hành thí nghiệm, kết hợp một số movie thí nghiệm trên máy tính để kiểm chứng
- Tiến hành ghi kết quả thí nghiệm, giải thích hiện tượng theo mẫu hướng dẫn
- Ghi kết quả vào phiếu học tập số 2 trên giấy A0 rồi dán ở góc quan sát
c) Sản phẩm, đánh giá kết quả hoạt động
HS hoàn thành phiếu học tập số 1
HS hoàn thành phiếu học tập 2
Phiếu học tập số 1 Câu hỏi 1: Cho biết tính chất hóa học chung của axit.
Câu hỏi 2: Dựa vào tính chất hóa học chung của axit hãy dự đoán tính axit của dung dịch
H2SO4 loãng Hoàn thành bảng sau và kết luận về tính chất hóa học của axit H2SO4 loãng
Tác dụng với chất Làm giấy quỳ tím
Kết luận
Trang 5Phiếu học tập số 2 Câu hỏi 1:
Dự đoán và viết các phản ứng minh họa cho tính chất hóa học của axit H2SO4 đặc,
nóng?
Câu hỏi 2:
Quan sát các thí nghiệm minh họa cho tính chất hóa học của axit HCl và điền vào bảng sau:
- Tính oxi hoá rất mạnh
+ T/d với KL
+ T/d với PK
+ T/d với 1 số h/c có tính khử:
- H 2 SO 4 đặc có tính háo nước
Kết luận
GV: nhận xét hoạt động nhóm và sản phẩm của các nhóm chốt lại tính chất hóa học H2SO4 đặc, nóng
* Axit H 2 SO 4 đặc, nóng có tính oxi hoá rất mạnh, nó oxh được hầu hết các KL (trừ Au, Pt), nhiều PK (C, S, P,…) và nhiều h/c có tính khử.
- Tác dụng với kim loại (KL thể hiện số oxh cao nhất):
→Muối sunfat + sp khử (SO2, S, H2S) + H2O
VD: Cu+2H2SO4đ CuSO4+SO2 + 2H2O
2Fe+6H2SO4 t0 Fe2(SO4)3+ 3SO2+ 6H2O
- Tác dụng với phi kim:
VD: S + 2H2SO4đ 3SO2 + 2H2O
C +2H2SO4 2H2O + 2SO2 + CO2
- Tác dụng với 1 số hợp chất có tính khử:
VD: H2SO4 đặc + 2HI I2 + 2H2O + SO2
2KBr+2H2SO4đ Br2+SO2+ K2SO4 + 2H2O
* H 2 SO 4 đặc có tính háo nước (Hấp thụ mạnh H2O từ các h/c gluxit…)
VD: C12H22O11 H SO2 4® 12C + 11H2O
C + 2H2SO4(đ) CO2 + 2SO2 + 2H2O
Trang 6Chú ý:- H2SO4 đặc, nguội ngoài không t/d với Au, Pt còn không t/d với Fe, Al, Cr (vì gây nên tính thụ động với 3 KL này)
- H2SO4 đặc cũng có tính axit mạnh khi tác dụng với những chất không có tính khử
KL: axit H2SO4 có tính axit mạnh (dd H2SO4 loãng) và có tính oxi hóa mạnh (dd H2SO4 đặc)
d) Đánh giá kết quả hoạt động
+ Thông qua quan sát: Trong quá trình HS HĐ cá nhân/ nhóm, GV chú ý quan sát để kịp thời phát hiện những khó khăn, vướng mắc của HS và có giải pháp hỗ trợ hợp lý
+ Thông qua báo cáo của các nhóm và sự góp ý, bổ sung của các nhóm khác, GV hướng dẫn
HS chốt tính chất hóa học H2SO4
Hoạt động 3: Ứng dụng và sản xuất axit sunfuric
a) Mục tiêu hoạt động
- Ứng dụng của axit sunfuric
- Phương pháp sản xuất axit H2SO4 trong công nghiệp
b) Phương thức tổ chức hoạt động
- GV yêu cầu HS nêu ứng dụng và sản xuất axit sunfuric
- GV: Tổ chức dạy học hợp tác theo nhóm giao nhiệm vụ cho nhóm về nhà chuẩn bị hoàn thành bài báo cáo
Các báo cáo có thể được trình bày dưới dạng sơ đồ, hình vẽ tranh ảnh hoặc trình chiếu powerpoint
+ Nhóm 1, 2: Nghiên cứu ứng dụng của axit sunfuric
+ Nhóm 3,4: Nghiên cứu các giai đoạn sản xuất axit sunfuric
GV: hướng dẫn HS cách tìm kiếm thông tin trên mạng, cách thiết kế trình chiếu powerpoint HS: phân công nhiệm vụ cho các thành viên.
c) Sản phẩm, đánh giá kết quả hoạt động
HS báo cáo sản phẩm hoạt động nhóm theo hướng dẫn của tiết trước
Trang 7
Hoạt động 4: Muối sunfat Nhận biết ion sunfat (SO 4 2- )
a) Mục tiêu hoạt động
- Tính chất muối sunfat và nhận biết ion SO42-
b) Phương thức tổ chức hoạt động
- Hoạt động cá nhân: HS dựa vào tài liệu SGK và câu hỏi gợi ý GV học sinh trình bày vào vở
và báo cáo trước lớp nội dung đã chuẩn bị về muối sunfat
- Hoạt động chung cả lớp: gọi 1 HS trình bày các em khác bổ sung cho hoàn thiện
Trang 8- Hoạt động trải nghiệm sáng tạo: học sinh hoạt động theo nhóm dùng một số hóa chất thí nghiệm tìm thuốc thử thích hợp nhận biết ion sunfat
- Các nhóm đưa ra sản phẩm và hiện tượng thí nghiệm
c) Sản phẩm, đánh giá kết quả hoạt động
HS đưa ra thuốc thử nhận biết và hiện tượng, phương trình hóa học của phản ứng
Hoạt động 5: Củng cố (10 phút) a) Mục tiêu hoạt động - Củng cố, khắc sâu các kiến thức đã học chủ đề - Tiếp tục phát triển các năng lực tự học, sử dụng ngôn ngữ hóa học, phát hiện và giải quyết vấn đề thông qua môn học b) Phương thức tổ chức hoạt động - Ở HĐ này giáo viên cho HS hoạt động cá nhân là chủ yếu - HĐ chung cả lớp: GV mời một số HS lên trình bày kết quả, các HS khác góp ý, bổ sung - GV giúp HS nhận ra những chỗ sai sót cần chỉnh sửa và chuẩn hóa kiến thức, phương pháp giải bài tập - HS hoàn thành phiếu học tập số 3 c) Sản phẩm, đánh giá kết quả hoạt động HS hoàn thành phiếu học tập số 3 Phiếu học tập số 3 Câu hỏi 1: Viết các phương trình phản ứng xảy ra nếu có khi cho các kim loại: Cu, Ag, Fe, Al, Mg, Zn, C, Fe2O3, CuO tác dụng với axit H2SO4 loãng, H2SO4 đặc, nóng ………
………
………
………
Câu hỏi 2: Bằng phương pháp hóa học hãy nhận biết các dung dịch riêng biệt sau:
Trang 9Na2SO4, H2SO4, HCl, NaNO3.
………
………
………
………
5 CÂU HỎI ĐÁNH GIÁ CHỦ ĐỀ AXIT SUNFURIC VÀ MUỐI SUNFAT
5.1 MỨC ĐỘ NHẬN BIẾT
Câu 1: Viết các phương trình phản ứng xảy ra nếu có khi cho các kim loại: Cu, Ag, Fe, Al,
Mg, Zn, C, Fe2O3, CuO tác dụng với axit H2SO4 loãng, H2SO4 đặc, nóng
5.2 MỨC ĐỘ HIỂU
Câu 2: H2SO4 loãng là một axit mạnh, H2SO4 đặc nóng có tính oxi hoá mạnh, hãy hoàn thành các phương trình sau để minh hoạ điều đó
1 NaOH + H2SO4 loãng 2 Ba(OH)2 + H2SO4 loãng
3 FeO + H2SO4 loãng 4 Fe2O3 + H2SO4 loãng
5 Fe3O4 + H2SO4 loãng 6 Fe(OH)2 + H2SO4 loãng
7 BaCO3 + H2SO4 loãng 8 BaCl2 + H2SO4 loãng
9 S + H2SO4 đ, n 10 P + H2SO4 đ, n
11 C + H2SO4 đ, n 12 FeO + H2SO4 đ, n
13 Fe3O4 + H2SO4 đ, n 14 Fe(OH)2 + H2SO4 đ, n
15 S + H2SO4 đ, n 16 H2S + H2SO4 đ, n
17 C2H5OH H SO 2 4 ® 18 C6H12O6 H SO 2 4 ®
Câu 3: a) Viết pt hóa học nếu có xảy ra khi cho Fe lần lượt tác dụng với dd H2SO4 loãng,
H2SO4 đặc nguội, H2SO4 đặc nóng
b) Lập PTHH, xác định chất khử, chất oxh khi cho FeS, FeS2, FeO, Fe3O4, S (sản phẩm khử là
SO2), KI (sản phẩm khử là H2S), NaBr (sản phẩm khử là SO2) tác dụng với H2SO4 đậm đặc
Câu 4: Bằng phương pháp hóa học hãy nhận biết các dung dịch riêng biệt sau:
Na2SO4, H2SO4, HCl, NaNO3
5.3 MỨC ĐỘ VẬN DỤNG
Câu 5: Cho 20,8 gam hỗn hợp Cu, CuO tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc nóng dư thì thu được 4,48 lit khí (đktc)
a) Tính khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp ban đầu
b) Tính khối lượng dung dịch H2SO4 80% đã dùng và khối lượng muối sinh ra
Trang 10Câu 6: Hòa tan hoàn toàn 4,8 gam kim loại R trong H2SO4 đặc nóng, dư thu được 1,68 lít khí
SO2 (đktc) Lượng SO2 thu được cho hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch NaOH dư thu được muối
A Xác định kim loại R và khối lượng muối A
Câu 7: Hòa tan hết 16,5 gam hỗn hợp A gồm Fe và Al trong dung dịch H2SO4 loãng thu được 13,44 lít khí không màu (đktc) Mặt khác, hòa tan hoàn toàn 16,5 gam hỗn hợp A trong dung dịch H2SO4 đặc, nóng dư thoát ra V lít khí SO2 (đktc, sản phẩm khử duy nhất) Tính V?
Câu 8: Cho hỗn hợp X gồm Fe, Mg Chia làm 2 phần bằng nhau.
- Phần 1 Hoà tan trong dung dịch H2SO4 loãng, dư thấy thoát ra 8,96 lít khí H2 (đktc)
- Phần 2 Hoà tan trong axit H2SO4 đặc, nóng, dư thấy thoát ra 11,2 lít khí SO2 (đktc)
a) Viết các phương trình hoá học của các phản ứng đã xảy ra
b) Tính khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp X
c) Dẫn khí thu được ở phần 2 hấp thụ hoàn toàn vào 600 ml dung dịch NaOH 1M Tính khối lượng muối khan thu được
Câu 9: Cho 13,6g hỗn hợp gồm Fe và Fe2O3 tác dụng hoàn toàn với 91,25g dung dịch HCl 20% vừa đủ
a) Tính thành phần phần trăm về khối lượng của mỗi chất có trong hỗn hợp ban đầu b) Tính nồng độ phần trăm của chất tan có trong dung dịch sau phản ứng
c) Nếu hòa tan hoàn toàn 13,6g hỗn hợp nói trên vào H2SO4 đặc, nóng, khi phản ứng kết thúc dẫn toàn bộ khí sinh ra vào 64 ml dung dịch NaOH 10% (D = 1,25g/ml) thì thu được dung dịch A Tính nồng độ mol của chất tan có trong dung dịch A.( Biết rằng thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể)
Câu 10: Hỗn hợp X gồm 3 kim loại Al, Cu, Mg Biết rằng 16,6 gam X tác dụng với H2SO4 loãng dư thu được 11,2 lít khí Còn nếu cho 16,6 gam X tác dụng với H2SO4 đặc nóng dư thu được 13,44 lít khí SO2 sản phẩm khử duy nhất (các khí ở đktc) Tính % về khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu?
Câu 11: Cho hỗn hợp X gồm Fe, Zn Chia làm 2 phần bằng nhau:
- Phần 1 Hoà tan trong dung dịch H2SO4 loãng, dư thấy thoát ra 6,72 lít khí H2 (đktc)
- Phần 2 Hoà tan trong axit H2SO4 đặc, nóng, dư thấy thoát ra 8,96 lít khí SO2 (đktc)
a) Viết các phương trình hoá học của các phản ứng đã xảy ra
b) Tính khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp X
c) Dẫn khí thu được ở phần 2 hấp thụ hoàn toàn vào 500 ml dung dịch NaOH 1M Tính khối lượng muối khan thu được
Trang 11Câu 12: Cho hỗn hợp X gồm Fe, Cu Hoà tan m g hỗn hợp X trong dung dịch H2SO4 loãng, dư thấy thoát ra 4,48 lít khí H2 (đktc) Nếu cũng hoà tan m g hỗn hợp X trong axit H2SO4 đặc, nóng, dư thấy thoát ra 8,96 lít khí SO2 (đktc)
a) Viết các phương trình hoá học của các phản ứng đã xảy ra
b) Tính khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp X
c) Khí SO2 thu được ở trên làm mất màu hết 500 ml dung dịch brom a M Tính a
Câu 13: Hoà tan hỗn hợp A gồm Mg, Cu vào một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được 1,21 lít khí SO2 và dung dịch B Cho dung dịch B tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được kết tủa C Nung C đến khối lượng không đổi ta thu được hỗn hợp rắn E Cho E tác dụng với lượng dư H2 (nhiệt độ) thì thu được 2,72 gam hỗn hợp rắn F
a) Viếp phương trình phản ứng xảy ra
b) Tính khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp A
5.4 MỨC ĐỘ VẬN DỤNG CAO
Câu 14: Dùng 80 gam quặng pirit chứa 75 % FeS2 (còn lại là tạp chất trơ) để điều chế m gam dung dịch H2SO4 80% với hiệu suất cả quá trình là 70%
a) Tìm m
b) Cho toàn bộ lượng quặng trên tác dụng hoàn toàn với dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư thì thu được V lít SO2 (là sản phẩm khử duy nhất ở đktc) Hấp thụ hết V lít SO2 này vào 500 ml dung dịch KMnO4 xM (vừa đủ) Tìm V, x
Câu 15: Chia 28,3 gam hỗn hợp A gồm Al, Mg, FeCO3 thành hai phần bằng nhau
- Phần 1 cho tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 5,04 lít hỗn hợp khí B(đktc)
- Phần 2 cho tác dụng với 90 gam dung dịch H2SO4 98% đun nóng (biết H2SO4 dư cho các phản ứng) thu được 6,16 lít(đktc) hỗn hợp khí D gồm CO2 và SO2 cùng với dung dịch E
a) Viết các phương trình phản ứng xảy ra và tính khối lượng mỗi chất có trong hh A? b) Thêm m gam bột Fe vào dung dịch E, đun nóng và khuấy đều để các phản ứng xảy ra hoàn toàn người ta thu được V lít khí SO2 duy nhất ở điều kiện tiêu chuẩn và còn lại 11,2 gam chất rắn không tan Hãy xác định các giá trị m và V?