Chủ đề STEM Chế tạo chất chỉ thị màu

CHỦ ĐỀ DẠY HỌC STEM
1. Tên chủ đề: CHẾ TẠO GIẤY CHỈ THỊ MÀU TỪ NGHỆ VÀNG VÀ HOA
CHIỀU TÍM
(Số tiết: 03 tiết – Hóa học lớp 11)
2. Mơ tả chủ đề:
Hiện nay, hầu hết trong các chất chỉ thị, đặc biệt là giấy quỳ tím được sử dụng rất
rộng rãi trong trường học, nhưng nếu muốn kiểm tra độ pH của một dung dịch ở nhà
hoặc sản xuất nông nghiệp, người nông dân muốn kiểm tra nhanh môi trường axit –
bazơ của đất trồng cây hoặc ao nuôi thuỷ sản thì lại khó có thể thực hiện vì khơng có
sẵn hoặc do việc tìm mua các loại chất chỉ thị gặp khó khăn.
Thực tế, một số loại rau, củ, hoa quả có chứa các chất thay đổi màu theo mơi
trường của dung dịch, có thể được sử dụng làm nguyên liệu để điều chế chất chỉ thị
màu axit - bazơ.
Trong chủ đề này, HS sẽ thực hiện dự án chế tạo giấy chỉ axit bazo từ củ nghệ
vàng và hoa chiều tím.
Theo đó, HS phải tìm hiểu và chiếm lĩnh các kiến thức mới:
– Sự điện ly của nước - pH - Chất chỉ thị axit - bazo (Bài 3 – Hóa học lớp 11);
Đồng thời, HS phải vận dụng các kiến thức cũ của các bài học:
– Sự điện li (Bài 1 – Hóa học lớp 11);
– Cân bằng hóa học (Bài 17– Hóa học lớp 10);
– Thiết kế và bản vẽ kĩ thuật (Bài 8 – Công nghệ lớp 11);
– Thống kê (Tần số, trung bình cộng – chương 5 –Toán học lớp 10).
3. Mục tiêu:
Sau khi hồn thành chủ đề này, học sinh có khả năng:
- Về kiến thức:
+ HS trình bày được khái niệm pH, bản chất và đặc điểm của chất chỉ thị axit bazơ.
+ HS trình bày được ngun lí tạo ra chất chỉ thị axit - bazơ từ các nguyên liệu dễ
tìm trong cuộc sống.
+ HS xác định được môi trường của chất quen thuộc trong cuộc sống nhờ chất
chỉ thị axit - bazơ điều chế được.
+ HS phân tích được mơi trường đất chua, đất kiềm từ đó có phương pháp cải tạo

đất sớm mà không phải phụ thuộc vào quá trình phát triển của cây để nhận biết,
lựa chọn cây trồng phù hợp với môi trường đất.


+ HS vận dụng được kiến thức để chế tạo giấy chỉ thị màu từ củ nghệ vàng và
hoa chiều tím.
- Về kĩ năng:
+ HS nhận biết được mơi trường của chất nhờ chất chỉ thị axit - bazơ đã điều chế.
+ HS chế tạo giấy chỉ thị màu axit – bazo để phục vụ người nông dân và dùng
trong phịng thí nghiệm ở các nhà trường.
+ HS làm được các bài tập tính tốn liên quan đến bài học.
- Về thái độ:
+ Hiểu được vai trò của chất chỉ thị axit-bazơ được chế tạo từ nguyên liệu trong
đời sống.
+ Tăng hứng thú tìm hiểu, tìm hiểu khoa học gắn liền với thực tiễn, tạo động lực
để HS phát triển và sáng tạo cái mới.
- Về năng lực được hình thành và phát triển:
+ Năng lực chung: năng lực tự chủ và tự học; năng lực giải quyết vấn đề và sáng
tạo; năng lực hợp tác.
+ Năng lực đặc thù mơn học: năng lực thực hành hóa học; năng lực giải quyết
vấn đề thơng qua hóa học; năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào cuộc sống
– Trình bày, bảo vệ được ý kiến của mình và phản biện ý kiến của người khác;
– Hợp tác trong nhóm để cùng thực hiện nhiệm vụ học tập.
c. Phát triển phẩm chất:
– Có thái độ tích cực, hợp tác trong làm việc nhóm;
– u thích, say mê nghiên cứu khoa học;
– Có ý thức bảo vệ mơi trường.
d. Phát triển năng lực chung
– Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo khi chế tạo được chất chỉ thị axit - bazo
tự nhiên mà vật liệu từ nguồn củ nghệ vàng, hoa chiều tím gần gũi, quen thuộc.

– Năng lực giao tiếp và hợp tác: thống nhất bản thiết kế quy trình chế tạo và phân
cơng thực hiện từng phần nhiệm vụ cụ thể.
– Năng lực tự chủ và tự học: học sinh tự nghiên cứu kiến thức nền và vận dụng
kiến thức nền để xây dựng quy trình chế tạo giấy chỉ thị màu.
4. Thiết bị:
– Dụng cụ: cối sứ và chày sứ, cốc thuỷ tinh, đũa thủy tinh,….
– Một số nguyên vật liệu và hoá chất: Củ nghệ vàng; hoa chiều tím; giấy lọc; quả
chanh; nước cất; NaOH...
5. Tiến trình dạy học:


Hoạt động 1: XÁC ĐỊNH YÊU CẦU ĐỐI VỚI QUY TRÌNH CHẾ TẠO VÀ
SẢN PHẨM GIẤY CHỈ THỊ MÀU TỪ CỦ NGHỆ VÀNG VÀ HOA CHIỀU
TÍM
(Tiết 1 – 45 phút)
A. Mục đích:
Học sinh trình bày được kiến thức về sự đổi màu của một số chất chỉ thị; Nhận ra
được khả năng đổi màu từ dịch chiết của củ nghệ vàng và hoa chiều tím khi mơi
trường pH thay đổi; Tiếp nhận được nhiệm vụ đề ra quy trình chế tạo giấy chỉ thị màu
từ củ nghệ vàng, từ hoa chiều tím và hiểu rõ các tiêu chí đánh giá sản phẩm.
B. Nội dung:
GV tổ chức cho HS làm quy trình thí nghiệm tách chiết dịch củ nghệ vàng,
hoa chiều tím, tìm hiểu kiến thức để xác định khả năng đổi màu khi mơi
trường pH thay đổi.
- Từ thí nghiệm tìm hiểu kiến thức, GV giao nhiệm vụ cho HS thực hiện dự
án tách chiết dịch từ củ nghệ vàng, hoa chiều tímdựa trên kiến thức về tách
chiết các chất.
- GV thống nhất với HS về kế hoạch triển khai dự án và tiêu chí đánh giá
sản phẩm của dự án.
- Học sinh thảo luận nhóm thống nhất kế hoạch thực hiện

-

C. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:
Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được các sản phẩm sau:.
– Bảng mô tả nhiệm vụ của dự án và nhiệm vụ các thành viên; thời gian thực hiện
dự án và các yêu cầu đối với sản phẩm trong dự án.
D. Cách thức tổ chức hoạt động:
Bước 1. Đặt vấn đề, chuyển giao nhiệm vụ
- Để chuẩn bị cho thí nghiệm, giáo viên giao nhiệm vụ về nhà tìm củ nghệ vàng,
hoa chiều tím; nghiên cứu thơng tin trong sách giáo khoa, mạng internet về các chất
chỉ thị axit bazo.
- Khi bắt đầu tiết học, giáo viên đặt ra thử thách cho học sinh: từ củ nghệ vàng,
hoa chiều tím và các dụng cụ cần thiết, hãy tạo ra chất chỉ thị để xác định axit, bazo.
Nêu một vài ưu và nhược điểm của chất chỉ thị màu phổ biến hiện nay.
GV tổng kết bổ sung, chỉ ra được: Quỳ tím, phenolphtalein hiện nay được dùng
rất phổ biến, nhưng thời gian, bảo quản chỉ có trong PTN, khó tìm trong đời sống.
Bước 2. Giao nhiệm vụ cho HS và xác lập yêu cầu của sản phẩm


GV nêu nhiệm vụ: Các nhóm sẽ thực hiện dự án “Chế tạo giấy chỉ thị màu axit bazo từ củ nghệ vàng và hoa chiều tím”.
Sản phẩm giấy chỉ thị cần đạt được các yêu cầu như sau:

Bảng yêu cầu đối với quy trình chế tạo sản phẩm
STT

Tiêu chí

Điểm

1

Rõ ràng các bước, đơn giản, dễ thực hiện

3

2

Các vật liệu, hố chất, dụng cụ phổ biến, có sẵn
trong PTN hoặc tại gia đình

3

3

Có quy trình thực nghiệm để kiểm chứng sản phẩm

4

Tổng điểm

10

Bảng yêu cầu đối với sản phẩm giấy chỉ thị axit- bazo chế tạo từ củ nghệ vàng
và hoa chiều tím
STT

Tiêu chí

Điểm

1

An tồn cho người sử dụng

2

2

Giấy chỉ thị được chế tạo từ dịch chiết của củ nghệ
vàng và hoa chiều tím.

3

3

Giấy khơ, có độ nhạy cao, sử dụng ổn định trong thời
gian dài (tối thiểu 10 ngày) .

3

4

Hình thức giấy đẹp, chi phí tiết kiệm.

2

Tổng điểm

10

Bước 3.GV thống nhất kế hoạch triển khai
Hoạt động chính

Thời lượng

Hoạt động 1: Giao nhiệm vụ dự án

Tiết 1

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và
chuẩn bị bản thiết kế quy trình chế tạo sản

1 tuần (HS tự học ở nhà theo
nhóm).


phẩm để báo cáo.

HS báo cáo trong Tiết 2

Hoạt động 3: Trình bày kiến thức nền và
Báo cáo quy trình chế tạo giấy chỉ thị màu
axit- bazo

Tiết 2

Hoạt động 4: Chế tạo, thử nghiệm sản phẩm

1 tuần (HS tự làm ở nhà theo
nhóm).

Hoạt động 5: Triển lãm, giới thiệu sản phẩm, Tiết 3
và hồn thiện quy trình.
Trong đó, GV nêu rõ nhiệm vụ ở nhà của hoạt động 2:
– Nghiên cứu kiến thức liên quan: Các phương pháp tách chất, pH, giấy chỉ thị
axit - bazo.
–Tiến hành thí nghiệm kiểm định chất lượng dịch chiết phụ thuộc vào các yếu tố
như thế nào.
Hoạt động 2: NGHIÊN CỨU VỀ SỰ ĐIỆN LI CỦA NƯỚC - pH - CHẤT
CHỈ THỊ AXIT- BAZO
(HS làm việc ở nhà – 1 tuần)
ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH ĐIỀU CHẾ CHẤT CHỈ THỊ MÀU TỰ NHIÊN
A. Mục đích

Sau hoạt động này, học sinh có khả năng
1. HS trình bày được khái niệm pH, bản chất và đặc điểm của chất chỉ thị axit bazơ.
2. HS trình bày được nguyên lí tạo ra chất chỉ thị axit - bazơ từ các nguyên
liệu dễ tìm trong cuộc sống.
3. HS phân biệt được môi trường của chất quen thuộc xung quanh cuộc sống
nhờ chất chỉ thị axit - bazơ điều chế được.
4. HS phân tích được mơi trường đất chua, đất kiềm từ đó có phương pháp cải
tạo đất sớm mà khơng phải phụ thuộc vào q trình phát triển của cây để nhận
biết, lựa chọn cây trồng phù hợp với môi trường đất.
5. HS vận dụng được kiến thức để chế tạo giấy chỉ thị axit – bazơ từ củ nghệ
vàng và hoa chiều tím.
B. Nội dung
Trong 1 tuần, HS tìm hiểu các nội dung kiến thức theo phân cơng.
Nội dung 1: Sự điện li của H2O.
Nội dung 2: pH và môi trường của dung dịch.
Nội dung 3: Chất chỉ thị màu axit – bazơ.

Trong tiết học, học sinh báo cáo theo nhóm. GV và các nhóm phản biện..
C. Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS


Bài báo cáo.
Bản ghi nhận ý kiến đóng góp của bạn học và các câu hỏi, ý kiến phản biện
của nhóm bạn.
D. Cách thức tổ chức hoạt động
-

Mở đầu – Tổ chức báo cáo
-

GV thơng báo tiến trình buổi báo cáo:
+ Thời gian báo cáo của mỗi nhóm: 3 phút.
+ Thời gian đăt câu hỏi và trao đổi: 3 phút.
+ Trong khi nhóm bạn báo cáo, mỗi HS ghi vào nhật kí học tập cá nhân và đăt
câu hỏi tương ứng.

Báo cáo
Các nhóm HS trình bày nội dung được phân công.
GV sử dụng các câu hỏi định hướng để trao đổi về măt nội dung.
GV sử dụng phiếu đánh giá để đánh giá phần trình bày của HS.
Tổng kết và giao nhiệm vụ
-

GV đánh giá về phần báo cáo của các nhóm dựa trên các tiêu chí.
+ Nội dung.
+ Hình thức bài báo cáo.
+ Kĩ năng thuyết trình.

- GV đăt vấn đề: Có thể vận dụng những kiến thức nào từ những nội dung này
trong việc thực hiện sản phẩm.
- GV giao nhiệm vụ cho hoạt động kế tiếp
+ Nhiệm vụ học tập: Dựa trên kiến thức vừa tìm hiểu, lập bản thiết kế quy
trình chế tạo chất chỉ thị màu axit – bazơ từ củ nghệ vàng và hoa chiều tím.
+ Yêu cầu sản phẩm học tập:
Poster bản thiết kế sản phẩm bao gồm các nội dung:
• Quy trình chế tạo.
• Ngun vật liệu, hố chất, dụng cụ dự kiến.
-


Hoạt động 3: TRÌNH BÀY VÀ BẢO VỆ QUI TRÌNH CHẾ TẠO
GIẤY CHỈ THỊ AXIT - BAZO (Tiết 2 – 45 phút)
a. Mục đích:
Học sinh trình bày được qui trình điều chế giấy chỉ thị axit - bazo và sử dụng các
kiến thức nền để giải thích cơ sở khoa học về sự đổi màu của giấy chỉ thị trong từng
loại mơi trường và phương án thiết kế mà nhóm đã lựa chọn.
b. Nội dung:
– GV tổ chức cho HS từng nhóm trình bày qui trình điều chế giấy chỉ thị axit bazo;
– GV tổ chức hoạt động thảo luận : các nhóm khác và GV nêu câu hỏi làm rõ,
phản biện và góp ý cho bản thiết kế; nhóm trình bày trả lời câu hỏi, lập luận, bảo vệ
quan điểm hoặc ghi nhận ý kiến góp ý phù hợp để hồn thiện qui trình;
– GV chuẩn hố các kiến thức liên quan cho HS; yêu cầu HS ghi lại các kiến thức
vào vở và chỉnh sửa (nếu có).
c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:
Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được sản phẩm là quy trình hoàn chỉnh cho việc
chế tạo giấy chỉ thị axit - bazo.
d. Cách thức tổ chức hoạt động:
Bước 1: Lần lượt từng nhóm trình bày qui trình trong 5 phút. Các nhóm cịn lại

chú ý nghe.
Bước 2:GV tổ chức cho các nhóm cịn lại nêu câu hỏi, nhận xét về qui trình của
nhóm bạn; nhóm trình bày trả lời, bảo vệ, thu nhận góp ý, đưa ra sửa chữa phù hợp.
Một số câu hỏi GV có thể hỏi và định hướng HS thảo luận:
Câu hỏi kiến thức nền
KT1. Thế nào là môi trường Axit- bazo?
KT2. Chất chỉ thị Axit - Bazo là gì?
KT3. Các chất chính có trong củ nghệ vàng, hoa chiều tím là gì?
KT4. Hãy nêu các phương pháp tách chiết chung? Với củ nghệ vàng, hoa chiều
tím ta có những cách chiết xuất nào?
Câu hỏi định hướng xây dựng quy trình
TK1. Chỉ thị Axit - Bazo có thể sử dụng ở những dạng nào?
KT2. Chất liệu giấy nào hút giữ được dịch chiết xuất tốt?


KT3. Lượng củ nghệ vàng, hoa chiều tím và nước như thế nào để lấy được dịch
chiết đậm đặc nhất?
Bước 3: GV nhận xét, tổng kết và chuẩn hoá các kiến thức liên quan, chốt lại các
vấn đề cần chú ý, chỉnh sửa của các nhóm.
Bước 4: GV giao nhiệm vụ cho các nhóm về nhà triển khai chế tạo sản phẩm
theo quy trình.


QUY TRÌNH CHẾ TẠO GIẤY CHỈ THỊ MÀU AXIT - BAZO
Nguyên vật liệu:
- Củ nghệ vàng tươi: 200 gam
- Hoa chiều tím: 50 gam
- Giấy lọc: 4 tờ
- Nước cất: 100ml
Dụng cụ: Chày, cối sứ; cốc thuỷ tinh; đũa thuỷ tinh; phễu lọc…

Quy trình chế tạo giấy chỉ thị màu từ củ nghệ vàng và hoa chiều tím:
B1: Bỏ vỏ, làm sạch
B2: Nghiền nhỏ củ nghệ vàng, thêm 30ml nước cất, khuấy kĩ, lọc lấy dịch chiết.
B3: Dùng một tấm giấy lọc ngâm vào dịch chiết từ củ nghệ vàng trong khoảng 15
phút, sấy khô (lặp lại với cùng tấm giấy đó 2 đến 3 lần).
B4: Cắt thành các băng giấy nhỏ kích thước 1x5 cm và bảo quản trong môi
trường khô, dưới 300C để sử dụng.
(*) Làm tương tự quy trình 4 bước trên với hoa chiều tím.
Quy trình thử nghiệm sản phẩm giấy chỉ thị màu từ củ nghệ vàng và hoa
chiều tím
B1: Chuẩn bị 3 cốc ( 1 cốc nước cất, 1 cốc môi trường axit, 1 cốc môi trường
bazo)
B2: Dùng giấy chỉ thị đã chế tạo được để thử môi trường các dung dịch
B3: Đọc kết quả sự đổi màu của giấy chỉ thị và đối chứng với màu ban đầu.

Giấy chỉ Lần Kết quả với
thị
thử
nước cất
1
Củ nghệ
vàng

2
3

Hoa

1

Kết quả với
axit

Kết quả với
Bazo

Màu ban đầu


2

chiều
tím

3
Hoạt động 4: CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM
GIẤY CHỈ THỊ MÀU AXIT - BAZƠ
(HS làm việc ở nhà hoặc trên phịng thí nghiệm – 1 tuần )

a.Mục đích:
Các nhóm HS thực hành, chế tạo được giấy chỉ thị axit - bazơ căn cứ trên bản
thiết kế đã chỉnh sửa.
b.Nội dung:
Học sinh làm việc theo nhóm trong thời gian 1 tuần để chế tạo giấy chỉ thị axit bazơ , trao đổi với giáo viên khi gặp khó khăn.
c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:
Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được sản phẩm là một giấy chỉ thị axit - bazơ đáp
ứng được các yêu cầu trong Phiếu đánh giá số 1.
d. Cách thức tổ chức hoạt động:
Bước 1. HS tìm kiếm, chuẩn bị các vật liệu dự kiến;
Bước 2. HS chế tạo giấy chỉ thị axit - bazơ qui trình;

Bước 3.HS thử nghiệm và điều chỉnh lại qui trình làm ra sản phẩm (Phiếu đánh
giá số 1). HS ghi lại nội dung điều chỉnh và giải thích lý do (nếu cần phải điều chỉnh);
Bước 4. HS hoàn thiện bảng ghi danh mục các vật liệu và tính giá thành chế tạo
sản phẩm;
Bước 5. HS hồn thiện sản phẩm; chuẩn bị bài giới thiệu sản phẩm.
GV đôn đốc, hỗ trợ các nhóm trong q trình hồn thiện các sản phẩm.
HOẠT ĐỘNG 5: TRÌNH BÀY SẢN PHẨM ‘‘GIẤY CHỈ THỊ MÀU AXIT, BAZƠ
TỪ CỦ NGHỆ VÀNG VÀ HOA CHIỀU TÍM’’
(TIẾT 3 - 45 PHÚT)
A. Mục

đích:

- HS báo cáo và chia sẻ q trình trải nghiệm.
B. Nội

dung:

- Các nhóm trưng bày sản phẩm trước lớp.
- Các nhóm lần lượt báo cáo sản phẩm và trả lời các câu hỏi của GV và các nhóm
bạn.


- Các nhóm đề xuất phương án cải tiến sản phẩm.
C. Dự

kiến sản phẩm cần đạt được:

- Quy trình chế tạo giấy chỉ thị axit- bazo hoàn chỉnh.
D. Cách

tổ chức hoạt động

- Tổ chức cho HS chuẩn bị và trưng bày cùng lúc. Khi các nhóm sẵn sàng, GV yêu
cầu các nhóm cùng nhúng miếng giấy chỉ thị màu, quan sát sự biến đổi màu sắc, theo
dõi thời gian biên đổi màu sắc trên miếng giấy khi gặp dung dịch axit hoặc bazơ.
- u cầu HS của từng nhóm trình bày, phân tích về hoạt động, chi phí, độ thấm nước
của giấy, độ bền màu của giấy sau khi được sấy khô.
- GV và hội đồng GV tham gia, sẽ bình chọn tính thẩm mỹ của sản phẩm, tiết kiệm,
đổi màu rõ ràng, nguyên liệu giấy nào là phù hợp. Song song với quá trình trên, là
theo dõi thời hạn sử dụng sản phẩm (tối thiểu 10 ngày trong môi trường khô).
- GV nhận xét và công bố kết quả chấm sản phẩm theo yêu cầu của phiếu đánh giá số
1, 2.
- GV đặt câu hỏi cho bài báo cáo để làm rõ quy trình chế tạo giấy chỉ thị màu, giải
thích nguyên nhân đổi màu của giấy chỉ thị và cách bảo quản giấy, từ đó khắc sâu
kiến thức liên quan.
- Khuyến khích các nhóm nêu câu hỏi cho nhóm khác.
- GV tổng kết chung về hoạt động các nhóm; Hướng dẫn các nhóm cập nhật điểm học
tập của nhóm. GV có thể nêu câu hỏi lấy thơng tin phản hồi.
+ Các em đã học được những kiến thức và những kĩ năng nào trong quá trình triển
khai dự án này?
+ Điều gì làm em ấn tượng nhất/ nhớ nhất khi triển khai dự án này?


PHỤ LỤC: KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM SẢN PHẨM
NHÓM NINH GIANG CHẾ TẠO
Giấy chỉ Lần Kết quả với
thị
thử
nước cất

Củ nghệ
vàng

Hoa
chiều
tím

Kết quả với
axit

Kết quả với
Kiềm

Màu ban đầu
Màu vàng

1

Vàng

Vàng

Đỏ thẫm

2

Vàng

Vàng

Đỏ thẫm

3

Vàng

Vàng

Đỏ thẫm

1

Tím

Đỏ

Xanh

2

Tím

Đỏ

Xanh

3

Tím

Đỏ

Xanh

Màu tím

(*) Kết luận:
1. Giấy chỉ thị chế tạo từ củ nghệ vàng có thể dùng để nhận ra dung dịch có môi
trường kiềm.
2. Giấy chỉ thị chế tạo từ hoa chiều tím có thể dùng để nhận ra dung dịch có mơi
trường axit, mơi trường kiềm, mơi trường trung tính.