Giáo án hóa 11 chu de cacbon silic

Nội dung 3: Silic và hợp chất của silic Chủ đề được thiết kế thành chuỗi các hoạt động cho học sinh theo các phương pháp, kĩ thuật dạy học tích cực, giúp HS giải quyết trọn vẹn một vấn đ

Tên chủ đề: CACBON-SILIC

Số tiết………:

Ngày soạn:………

Tiết theo phân phối chương trình:………

Tuần dạy: ………

I Nội dung chủ đề Chủ đề Cacbon-Silic Nội dung 1: Đơn chất Cacbon Nội dung 2: Hợp chất của cacbon Nội dung 3: Silic và hợp chất của silic Chủ đề được thiết kế thành chuỗi các hoạt động cho học sinh theo các phương pháp, kĩ thuật dạy học tích cực, giúp HS giải quyết trọn vẹn một vấn đề học tập, phù hợp với mục tiêu phát triển năng lực của HS GV chỉ là người tổ chức, định hướng còn học sinh là người trực tiếp thực hiện các nhiệm vụ do GV giao một cách tích cực, chủ động sáng tạo II Mục tiêu 1 Kiến thức Biết được: -Vị trí của cacbon trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử, các dạng thù hình của cacbon, tính chất vật lí ( cấu trúc tinh thể, độ cứng, độ dẫn điện), ứng dụng -Tính chất vật lí của CO và CO2 -Cacbon có tính phi kim yếu ( oxi hóa hidro và kim loại canxi ), tính khử ( khử oxi, oxit kim loại Trong một số hợp chất , cacbon thường có số oxi hóa +2, hoặc +4 - CO có tính khử ( tác dụng với oxit kim loại ) , CO2 là một oxit axit, có tính oxi hóa yếu ( tác dụng với Mg, C )

-Tính chất vật lí, tính chất hóa học của muối cacbonat ( nhiệt phân, tác dụng với axit)

-Cách nhận biết muối cacbonat bằng phương pháp hóa học

-Các dạng thù hình của silic, tính chất vật lý, ứng dụng

-Tính chất vật lí của SiO2

-Si có tính phi kim yếu ( oxi hóa một số kim loại ), tính khử( khử oxi, halogen, tác dụng với dd NaOH) Trong một số hợ chất, Si thường có số oxi hóa -4 hoặc +4

-SiO2 là một oxit axit, đặc biệt tác dụng được với HF

-Tính chất vật lí, tính chất hóa học của axit silicic

-Ứng dụng của muối silicat

-Viết các PTHH minh họa tính chất hóa học của Si, SiO2, H2SiO3

-Tính % khối lượng Si, SiO2, tác dụng với dd kiềm; Tính khí H2 khi cho Si tác dụng với dd kiềm

3 Thái độ

- Yêu thích bộ môn

-Tính trật tự , suy luận logic

-Giáo dục ý thức bảo vệ môi trường

-Làm việc chăm chỉ, khách quan

-Nghiêm túc học tập, hứng thú với những kiến thức về thế giới vi mô

4 Định hướng năng lực hình thành

-Năng lực giải quyết vấn đề

- Năng lực hợp tác

- Năng lực làm việc độc lập

- Năng lực tính toán hóa học

- Năng lực sử dụng ngôn ngữ hoá học

- Năng lực thực hành hóa học

- Năng lực vận dụng kiến thức hoá học vào cuộc sống

III Bảng mô tả các mức yêu cầu cần đạt cho mỗi loại câu hỏi/bài tập trong chủ đề

- So sánhcác dạng thùhình củacacbon, silic.

- Nhận biếtcác hiệntượng liênquan đếncacbon, silic

- Xác định

và minh họacác tính chấthóa học đặc

cacbon và silic

- Giải thíchtính oxi hóa,tính khử củacacbon, silic

- Dự đoántính chất, kiểmtra dự đoán vàkết luận vềtính chất củacacbon, silic

- Sử dụngcacbon, silic

có hiệu quảtrong thực tế

- Giải đượccác bài tập liên

cacbon, silic

- Giảithích cáchiện tượngliên quanđến thựctiển

- Bài tậpliên quanđến tínhkhử củacacbon

lí của SiO2-Tính chất vật

lí của H2SiO3-Ứng dụng của muối silicat-SiO2 là một oxit axit, đặc biệt tác dụng

với HF

-CO có tínhkhử, CO2 cótính oxi hóayếu và là mộtoxit axit

-Tính chấthóa học củaSiO2, H2SiO3,muối silicat –Cách nhận

cacbonat bằngphương pháphóa học

-Cách nhậnbiết muốicacbonat-Viết PTHHminh họa tínhchất hóa họcCủa CO, CO2,

cacbonat Viết đượccác PTHH thểhiện tính chấtcủa SiO2 và

silicat

-Tínhthành phần

% khốilượng oxitkim loạitrong hỗnhợp phảnứng với CO-Tính %thể tích CO

và CO2trong hỗnhợp khí-Tính %khối lượngSiO2 tronghỗn hợp

IV Biên soạn các câu hỏi/bài tập theo bảng mô tả

1 Mức độ biết

Câu 1 Kim cương và than chì là các dạng

A Đồng hình của cacbon B Đồng vị của cacbon

C Thù hình của cacbon D Đông phân của cacbon

Câu 2 Tính khử của cacbon thể hiện ở phản ứng nào trong các phản ứng sau

Câu 5 Phản ứng nào dùng để điều chế silic trong công nghiệp?

A SiO2 + 2Mg → Si + 2MgO B SiO 2 + 2C  to Si + 2CO.

C SiCl4 + 2Zn → 2ZnCl2 + Si D SiH4

o t

  Si + 2H2

2 Mức độ hiểu

Câu 1 Khi cho nước tác dụng với oxit axit thì axit sẽ không được tạo thành, nếu oxit

axit đó là

Câu 2 Viết các phương trình phản ứng theo sơ đồ chuyển hóa sau.

C ⃗1CO 22⃗Na 2 CO 33⃗NaHCO 3⃗4Na 2 CO 35⃗MgCO 3⃗6Mg( HCO 3)2

Câu 3 Viết các PTHH xảy ra theo sơ đồ chuyển hóa sau

C ⃗1CO 22⃗ Na 2 CO 33⃗CO 2⃗4CO ⃗4Fe

Câu 4 Thuốc thử để phân biệt CO2 và SO2 là

A Dung dịch Ca(OH)2 B Dung dịch Ba(OH)2

C Dung dịch Br2 loãng D Dung dịch NaOH

Câu 5 Cho dung dịch Ca(OH)2 vào dung dịch Ca(HCO3)2 thấy xuất hiện

A Kết tủa trắng, sau đó tan dần

B Bọt khí và kết tủa trắng

C Kết tủa trắng xuất hiện

D Bọt khí bay ra

Câu 6 Để đề phòng nhiễm độc CO, người ta sử dụng mặt nạ phòng độc có chứa các

hoạt chất sau:

A CuO và MnO2 C CuO và than hoạt tính

Câu 7: Lập các phương trình phản ứng sau đây:

Câu 3 Làm thế nào để loại hơi nước và khí CO2 có lẫn trong khí CO? Viết các

phương trình hóa học minh họa

Câu 4 Để đót cháy 6.8g hỗn hợp X gồm hidro và cacbon monoxit cần 8,96 lit

oxi(đktc) Xác định thành phần phần trăm theo thể tích và theo khối lượng của hỗn hợp X

Câu 5 Phân biệt ba chất khí CO2, SO2, N2 chứa trong ba bình riêng biệt bằng phương pháp hóa học Viết các phương trình phản ứng

Câu 6 Cho 4,4g CO2 hấp thụ hoàn toàn vào 150ml dung dịch NaOH 1M Tinh khối lượng những chất có trong dung dịch

4 Mức độ vận dụng cao.

Câu 1 Nung 52,65g CaCO3 ở 10000c và cho toàn bộ lượng khí thoát ra hấp thụ hết vào 500ml dung dịch NaOH 1,8M Hỏi thu được những muối nào? Khối lượng là bao nhiêu? Biết rằng hiệu suất của phản ứng nhiệt phân CaCO3 là 95%

Câu 2 Cho hỗn hợp silic và than có khối lượng 20g tác dụng với lượng dư dung dịch

NaOH đặc, đun nóng Phản ứng giải phóng ra 13,44 lit khí hidro (đktc)

Xác định thành phần phần trăm khối lượng của silic trong hỗn hợp ban đầu, biết rằng phản ứng xảy ra với hiệu suất 100%.

Câu 3 Dẫn từ từ V lít khí CO (ở đktc) đi qua một ống sứ đựng lượng dư hỗn hợp rắn

gồm CuO, Fe2O3 (ở nhiệt độ cao) Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí X Dẫn toàn bộ khí X ở trên vào lượng dư dung dịch Ca(OH)2 thì tạo thành 4 gam kết tủa Giá trị của V là

Câu 5 Cho V lít hỗn hợp khí (ở đktc) gồm CO và H2 phản ứng với một lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO và Fe3O4 nung nóng Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng hỗn hợp rắn giảm 0,32 gam Giá trị của V là:

V Chuẩn bị của giáo viên và học sinh.

1 Chuẩn bị của giáo viên

- Phiếu học tập, Giấy A0, thẻ màu, bút lông, keo dán

-Thiết kế sẳn các trò chơi có liên quan đến nội dung bài học

-Các đoạn phim thí nghiệm, phóng sự có liên quan

2 Kiểm tra bài cũ:

Viết PTHH thực hiện các dãy chuyển hóa sau đây:

N22⃗NO ⃗2NO 23⃗ HNO 34⃗ NH 4 NO 35⃗ NH 3

3 Thiết kế tiến trình dạy học

3.1 Hoạt động khởi động

Mục tiêu:

- Được thiết kế nhằm gây hứng thú, kích thích sự tò mò để hướng học sinh tham gia khám phá kiến thức mới

b Phương thức tổ chức

-Phương pháp:Quan sát

-Cách thức hoạt động : GV chiếu đoạn video “ Phóng sự -nguy cơ ngộ độc

khí CO khi đun than” Sau đó đặt câu hỏi:

Em biết gì về khí CO?

https://www.youtube.com/watch?v=L2qH6SUrYC8

Dự kiến sản phẩm: HS có thể trả lời tốt hoặc chưa tốt yêu cầu của GV Từ đó

GV nhận xét, dẫn dắt vào bài mới

-Cấu hình electron nguyên tử của cacbon

-Vị trí của cacbon trong BTH

-Các số oxi hóa của cacbon

Kỹ năng:

-Viết được cấu hình electron nguyên tử của cacbon

-Xác định đượcc vị trí của cacbon tronng BTH

Phương thức

Phương pháp: Đàm thoai

Cách thức hoạt động:

-GV yêu cầu học sinh nhắc lại số electron của cacbon

-HS viết cấu hình electron nguyên tử, suy ra vị trí C trong BTH

-Tiếp theo GV cho HS quan sát BTH để kiểm chứng lại điều vừa xác định

I VỊ TRÍ VÀ CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ

-Cacbon ở ô thứ 6, nhóm IVA, chu kì 2 của BTH

-Cấu hình electron nguyên tử : 1s22s22p2

-Các số oxi hóa của cacbon là -4, 0, +2, +4

Hoạt động 2: Tính chất vật lí Trạng thái tự nhiên Ứng dụng

Phương pháp: Thảo luận nhóm

Cách thức hoạt động: Hoạt động riêng từng nhóm nhỏ ( tại chỗ ngồi)

Bước 1: GV chia lớp thành 4 nhóm, phát cho mỗi nhóm 1 tờ giấy A4 có chứa các

thông tin về cacbon Yêu cầu học sinh đọc thông tin rồi hoàn thành phiếu học tập số 1(

GV thiết kế một bảng “ Câm” để học sinh điền vào

Các hình dạng đặc thù của Cacbon

Cacbon (tiếng Latinh carbo có nghĩa là “than đá”) đã được phát hiện từ thời tiền sử

và đã được người cổ đại biết đến, họ đã sản xuất than bằng cách đốt các chất hữu cơ khi không có đủ ôxy (làm than) Ba dạng được biết nhiều nhất là cacbon vô định hình, graphit và kim cương Một số thù hình kỳ dị khác cũng đã được tạo ra hay phát hiện ra, bao gồm các fulleren, cacbon ống nano và lonsdaleit, ceraphit.

Kim cương là cứng nhất, nhưng graphit là một trong những vật liệu mềm nhất Kim cương là chất mài mòn siêu hạng, nhưng graphit là chất bôi trơn rất tốt Kim cương là chất cách điện tuyệt hảo, nhưng graphit là vật liệu dẫn điện Kim cương thông thường là trong suốt, nhưng graphit là mờ Nhiều đặc điểm khác nhau như vậy nhưng kim cương và graphit đều là dạng thù hình của một nguyên tố hoá học là cacbon Không chỉ có hai dạng thù hình trên, cacbon còn có một số dạng thù hình khác có ứng dụng rất rộng rãi trong đời sống.

Kim cương là khoáng vật có giá trị cao nhất trong hơn 3.000 mẫu khoáng vật mà con người biết đến Trong cấu trúc của kim cương mỗi nguyên tử được liên kết với 4 nguyên tử khác theo kiểu tứ diện, tạo thành các lưới 3 chiều gồm các vòng 6 thành viên Ngành công

nghiệp sử dụng kim cương có từ rất lâu vì tính chất cứng rắn của chúng Vì là vật chất cứng rắn nhất trong thiên nhiên, kim cương được dùng để đánh bóng, cắt mọi bề mặt, ngay cả một viên kim cương khác Các ngành công nghiệp thông thường dùng kim cương như làm mũi khoan, lưỡi cưa hay bột mài Một ứng dụng rất có triển vọng khác của kim cương là làm chất bán dẫn: một số viên kim cương có màu xanh lam chính là chất bán dẫn thiên nhiên, trái ngược với các loại kim cương có màu khác là những chất cách điện tốt Những viên kim cương nhân tạo dùng trong công nghiệp không phù hợp với việc làm trang sức nhưng có ưu điểm là làm giảm giá thành sản phẩm.

Cấu trúc tinh thể kim cương

Graphite hay than chì là một trong những chất mềm nhất Trong than chì mỗi nguyên tử được liên kết theo kiểu tam giác với 3 nguyên tử khác, tạo thành các lưới 2 chiều của các vòng 6 thành viên ở dạng phẳng; các tấm phẳng này liên kết lỏng lẻo với nhau Cacbon dưới dạng than chì được sử dụng như là các thanh điều tiết nơtron trong các lò phản ứng hạt nhân.

Graphite cacbon trong dạng bột, bánh được sử dụng như là than để đun nấu, bột màu trong

mỹ thuật và các sử dụng khác Than chì trộn với đất sét được sử dụng làm ruột bút chì.

Kiến trúc của than chì

 Cacbon vô định hình

Cacbon vô định hình là dạng thù hình tồn tại ở trạng thái phi tinh thể, không có quy luật

và giống như thủy tinh Những dạng cacbon vô định hình có thể kể đến là: than hoạt tính than muội, than củi Trong các dạng đó than hoạt tính có ứng dụng rộng rãi hơn cả Trong y

tế, than hoạt tính được sử dụng dưới dạng bột hay viên thuốc để hấp thụ các chất độc từ hệ thống tiêu hóa hay trong các thiết bị thở, dùng làm khẩu trang, mặt nạ phòng độc Trong công nghiệp, than hoạt tính được dùng để lọc tạp chất trong các sản phẩm khác nhau như: đường, các sản phẩm dược phẩm.

điện hồ quang giữa 2 điện cực than chì.

Bước 2: Học sinh làm việc theo nhóm nhỏ

Bước 3: Dự kiến một số khó khăn, vướng mắc của HS và giải pháp hỗ trợ

GV tạo môi trường thuận lợi, thoải mái để HS nghiên cứu thông tin từ tài liệu, đồng thời GV hướng dẫn học sinh dựa vào đặc điểm cấu trúc tinh thể của các dạng thùhình để giải thích tại sao các kim cương và than chì có những tính chất vật lý trái ngược nhau

Bước 4: HS rút ra nhận xét: Màu sắc, cấu trúc, khả năng liên kết của chúng trong các

dạng thù hihnhf khác nhau để giải thích một số tính chất vật lí khác nhau của các dạngthù hình

Bước 5: Giáo viên nhận xét, đánh gias sản phẩm hoạt động của học sinh.

II TÍNH CHẤT VẬT LÍ

Nguyên tố cacbon có một sô dạng thù hình là kim cương, than chì,

2 Than chì

Than chì là chất tinh thể màu xám đen Tinh thể than chì có cấu trúc lớp, mõi nguyên tử cacbon liên kết cộng hóa trị với ban nguyên tử cacbon lân cận nằm ở đỉnh của một tam giác điều

Các lớp lân cận liên kết với nhau bằng tương tác yếu, nên các lớp dễ tách khỏi nahu

Do có cấu trúc này mà than chì mềm, khi vạch trên giấy nó để lại vạch đen gồm nhiều lớp tinh thể

III.TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

Trong tự nhiên, kim cương và than chì là cacbon tự do gần như tinh khiết.Cacbon có trong các khoáng vật: Canxit (CaCO3), magiezit (MgCO3), đolomit (CaCO3.MgCO3) và là thành phần chính của các loại than mỏ, dầu mỏ, khí thiên nhiên

Nước ta có mỏ than antraxit lớn ở quảng ninh, một số mỏ than nhỏ hơn ở Thanh Hóa, Nghệ An Quảng Nam,…

Được dùng làm chất khử trong luyện kim

Than gỗ được dùng để chế tạo thuốc nổ đen, thuốc pháo…

Than muội được dùng làm chất độn cao su, để sản xuất mực in…

Hoạt động 3: Tính chất hóa học

Mục tiêu:

Học sinh hiểu được:

-Cacbon có tính phi kim yếu ( oxi hóa hidro và kim loại ), tính khử( khử oxi, oxit kim loại) Trong một số hợp chất, cacbon thường có số oxi hóa +2 hoặc +4

2 Cho biết điều kiện của các phản ứng Xác định số OXH thay đổi của Cacbon

3 Cho biết đặc điểm phản ứng của cacbon với O2 Liên hệ thực tế

Bước 2: HS hoạt động nhóm, nghiên cứu tính chất hóa học của cacbon

Bước 3: GV dự kiến sản phẩm:

GV đi đến các nhóm để giám sát hoạt động của các nhóm, hướng dẫn HS hoạt động nhóm, Hỗ trợ, hướng dẫn kịp thời những khó khăn vướng mắc của HS khi nghiên cứu nội dung trong phiếu học tập

Bước 4: HS trình bày, báo cáo sản phẩm:

GV yêu cấu các nhóm treo sản phẩm ( là nội dung các câu trả lời của phiếu học tập), gọi 1 đại diện của một nhóm lên trình bày Các nhóm khác nhận xét

Bước 5: GV nhận xét, đánh giá hoạt động của HS Sau đó chiếu bảng hoặc sơ đồ tổng kết về tính chất hóa học của cacbon trên cơ sở PHT

C0 + O2 ⃗t0 C+4O2

Ở nhiệt độ cao, cacbon lại khử được CO2 theo phản ứng

C

0+ C

b Tác dụng với kim loại

Ở nhiệt độ cao, C tác dụng với kim loại tao thành cacbua kim loại

PHIẾU HỌC TẬP 3 Hãy trình bày các phương pháp điều chế :

1 Kim cương nhân tạo

2 Than chì nhân tạo

3 Than cốc

4 Than mỏ

5 Than gỗ

6 Than muội

Bước 2: HS tiếp nhận nhiệm vụ được giao

HS các nhóm quan sát 2 đoạn video kết hợp với nghiên cứu sách giáo khoa, trả lời câu hỏi trong phiêu học tập

Bước 5:Giáo viên nhận xét, đánh giá hoạt động , sản phẩm của học sinh Cung cấp

thêm một số thông tin thú vị về kim cương, than chì

VI ĐIỀU CHẾ

Kim cương nhân tạo được điều chế từ than chì, bằng cách nung than chì ở

khoảng 20000C, dưới áp suất 50 đến 100 nghìn atmotphe với chất xúc là sắt, crom hayniken

Than chì nhân tạo được điều chế bằng cách nung than cốc ở 2500-30000C trong lò điện, không có mặt không khí

Than cốc được điều chế bằng cách nung than mỡ khoảng 10000C trong lò cốc, không có không khí.

Than mỏ được khai thác trực trực tiếp từ các vỉa than nằm ở các độ sâu khác

nhau dưới mặt đất

Than gỗ được tạo nên khi đốt gỗ trong điều kiện thiếu không khí.

Than muội được tạo nên khi nhiệt phân metan có chất xúc tác:

Học sinh biết được: Tính chất vật lí của CO và CO2

Học sinh hiểu được: CO có tính khử ( tác dụng với oxit kim loại), CO2 là một oxit axit, có tính oxi hóa yếu ( tác dụng với Mg, C )

Kỹ năng

- Viết các PTHH minh hoạ tính chất hoá học của CO, CO2

- Tính % khối lượng oxit trong hỗn hợp phản ứng với CO; tính % thể tích CO

2 Trình bày tính chất hóa học của khí CO và CO2?

3 Nêu phương pháp điều chế CO và CO2

PHIẾU HỌC TẬP 2 ( Góc trải nghiệm)

Phiếu hướng dẫn thí nghiêm