Giáo án STEAM: Bài CACBON

Bài 15. CACBON
I-MỤC TIÊU BÀI HỌC
1-Về kiến thức
- Học sinh xác định được vị trí cacbon trong bảng tuần hồn, viết được cấu hình
electron, xác định được các trạng thái oxi hóa của cacbon
- Học sinh trình bày được cấu trúc của kim cương, than chì và cacbon vơ định hình.
Từ đó giải thích được ứng dụng của ba dạng tồn tại này.
- Học sinh viết được các phản ứng hóa học thể hiện tính khử và tính oxi hóa.
- Học sinh trình bày được trạng thái tự nhiên của cacbon.
2-Về kĩ năng
- Rèn luyện kĩ năng thực hành thí nghiệm hóa học.
- Rèn kĩ năng mơ tả cấu trúc dựa vào các mơ hình và phỏng đốn tính chất vật lí
của cacbon.
- Rèn kĩ năng dựa vào trạng thái oxi hóa để đốn được tính chất hóa học của
cacbon.
- Rèn kĩ năng làm việc nhóm.
3- Về thái độ
- Học sinh u thích mơn học, u thích khoa học
- Học sinh có mong muốn sáng tạo ra những sản phẩm để tạo ra nước sạch bảo vệ
môi trường
4-Về năng lực
- Rèn năng lực thực hành, sử dụng ngơn ngữ, tính tốn hóa học…
- Rèn năng lực vận dụng kiến thức bài học để giải quyết vấn đề thực tiễn: có ý
tưởng làm thực nghiệm để xử lí nước bẩn vùng lũ
II – PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC
1- Đàm thoại nêu vấn đề: Giáo viên đặt vấn đề và chốt sau khi học sinh thảo luận
2- Sử dụng thí nghiệm để nghiên cứu thuộc tính vật lí
3- Sử dụng phương tiện trực quan: tranh, ảnh, phóng sự…
III – HÌNH THỨC DẠY HỌC
1-Học theo nhóm, theo cặp và cá nhân

2-Dạy học theo định hướng S.T.E.M
IV-CHUẨN BỊ
A-Giáo viên
1-Phóng sự: hiện tượng ô nhiễm nguồn nước sau mưa lũ ở miền trung
2-Hóa chất: Than hoạt tính, nước cất, thuốc tím KMnO4, than chì (cỡ nhỏ 10 viên),
bơng (10 gói)
3-Dụng cụ:
STT Tên dụng cụ

SL STT Tên dụng cụ

SL

1

Phễu chiết

6

7

Cốc đựng dung dịch KMnO4

6

2

cốc 200 ml

12

8

Đũa thủy tinh

10

3

Than hoạt tính 50 gam

6

9

Mơ hình kim cương

6

4

bể lọc mini nhân tạo (4 tầng) 01

10

Mơ hình than chì

6

tầng 1:cát vàng, tầng 2:sỏi;
tầng 3:than hoạt tính; tầng
4:sỏi hạt to
5

Bể lọc nước theo nguyên lí
thẩm thấu

5

11

Khay chưa than chì và phễu chiết

6

6

Giá đỡ, kẹp

6

12

Băng dính

6

4-Tư liệu: Là các bài báo khoa học đã nghiên cứu: độ dài liên kết, đánh giá khả
năng hấp phụ màu, ion kim loại nặng, đã được ứng dụng trong thực tiễn. Ảnh

S.E.M mô tả cấu trúc của than hoạt tính
5-Máy tính, máy chiếu
B-Chuẩn bị của học sinh
Giáo viên giao nhiệm vụ cho 4 nhóm chính về nhà
a) Nhóm 1 – nhóm Sicence (Khoa học) : Tìm hiểu và thuyết trình về: trạng thái tự
nhiên, điều chế cacbon. Tìm hiểu các thơng tin khoa học mới: độ dài liên kết…
b) Nhóm 2 – nhóm Technology (Cơng nghệ) : Chuẩn bị các kiến thức lí thuyết về
cách xử lí nước bằng than hoạt tính, ý tưởng về mơ hình có thể làm được.
c) Nhóm 3 – nhóm Engineering (Kĩ thuật) : Chuẩn bị kiến thức về thực nghiệm,
chế tạo các đồ dùng dạy học, kiến thức về cấu trúc, tính chất vật lí, ứng dụng các
dạng tồn tại của cacbon.


d) Nhóm 4 – nhóm Math (Tốn học): Chuẩn bị các nội dung: sưu tập số liệu về
khả năng hấp phụ của than hoạt tính, tính lượng CO2 thải ra mơi trường ứng với
lượng than ban đầu (1 tấn…), tính lượng điện năng ứng với một tấn than antraxit
(20% tạp chất)…
e) Nhóm 5: Nghệ thuật: Chuẩn bị tranh ảnh ước mơ về mơi trường sống xanh, sạch,
đẹp.
f) Nhóm 6: Nhóm truyền thông: gửi thông điệp bảo vệ môi trường và chung tay
giúp bà con miền trung có nước sạch.
V-TIẾN TRÌNH BÀI GIẢNG
1-Mở đầu: Giáo viên cho học sinh xem một phóng sự về nhu cầu cần nước sạch của bà
con vùng lũ. Yêu cầu học sinh suy nghĩ tác động đó đến sức khỏe con người từ đó đề
xuất giải pháp và cuối giờ thảo luận.
2-Giáo viên tổ chức theo tiến trình
Thời
gian

Hoạt động của Thầy và Trị

5
HĐ1: TÌM HIỂU TRẠNG THÁI TỰ
phút NHIÊN
Giáo viên mời một thành viên của
nhóm khoa học lên thuyết trình các nội
dung tìm hiểu về trạng thái tự nhiên
của cacbon
HS: Lắng nghe và bổ sung
GV:đặt câu hỏi

Nội dung cần đạt
I-TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN
-Kim cương, than chì tồn tại dạng tự do
tinh khiết
-Cacbon có trong khống vật:Canxit
(CaCO3), magiezit (MgCO3), đolomit
(CaCO3.MgCO3)
-Là thành phần chính của các loại than
mỏ
-Có trong dầu mỏ, khí thiên nhiên
-Hợp chất của cacbon với O, N, H tạo
nên tế bào động và thực vật
-Mỏ than antraxit lớn ở Quảng Ninh,
Thanh Hóa, Nghệ An, Quảng Nam,
Thái Ngun…

10

GV : Cho biết cacbon có mấy dạng thù

hình ?

Đáp án: Cacbon có 3 dạng thù hình

HĐ2 TÌM HIỂU TÍNH CHẤT VẬT

II-TÍNH CHẤT VẬT LÍ

Kim cương, than chì và fuleren ngồi ra
cịn một dạng tồn tại là cacbon vơ định
hình


phút LÍ
Giáo viên yêu cầu học sinh sử dụng
phiếu học tập số 1 và thực hiện các
nhiệm vụ
1-Tiến hành 02 thí nghiệm và điền các
thơng tin vào phiếu

-Kim cương: là chất tinh thể, trong suốt,
không màu, không dẫn điện, dẫn nhiệt
kém
-Than chì là chất tinh thể màu xám đen,
mềm
-Cacbon vơ định hình có khả năng hấp
phụ mạnh chất khí, chất tan trong dung
dịch

2-Đọc sách, sử dụng mơ hình và thảo

luận để giải thích mối quan hệ giữa cấu
trúc và tính chất của các dạng tồn tại
Giải thích
trên?
-Kim cương có cấu trúc tứ diện đều.
HS:Phân công nhiệm vụ và tiến hành
Mỗi nguyên tử C liên kết với 4 nguyên
các thí nghiệm và thảo luận
tử C khác bằng 4 liên kết cộng hóa trị
rất bền
HS nhóm kĩ thuật sẽ hướng dẫn các
bạn thực hiện các thao tác thực
hành:bóc lớp than chì, vặn khóa phễu
GV:Sau khi học sinh giải thích xong.
Giáo viên giới thiệu nhóm khoa học
cung cấp thêm các thơng tin mới độ
dài liên kết

-Do than chì có cấu trúc lớp, các lớp
liên kết với nhau bằng lực liên kết yếu
do vậy các lớp dễ bị bóc, tách rời nhau

Nhóm tốn trình bày số liệu khả năng
hấp phụ của than hoạt tính đã tìm hiểu
ở nhà để khắc sâu kiến thức

-Do than gỗ có cấu trúc xốp nên có khả
năng hấp phụ các chất màu. Ngồi ra
cịn hấp phụ được các chất khí
-Kim cương được dùng làm đồ trang

sức và mũi khoan
-Than chì làm bút chì và điện cực

GV: giới thiệu về vật liệu mới của
cacbon
3
HĐ 3:TÌM HIỂU VỀ VỊ TRÍ VÀ
phút CẤU HÌNH ELECTRON
GV: u cầu học sinh quan sát hình
ảnh bảng tuần hồn và cho biết các

-Than hoạt tính được dùng làm mặt nạ
phịng độc

III-VỊ TRÍ VÀ CẤU HÌNH
ELECTRON
- C thuộc ơ thứ 6, chu kì 2, nhóm


thơng tin
-Vị trí, cấu hình, ngun tử khối, độ âm
điện, hóa trị phổ biến, dự đốn trạng
thái oxi hóa, dự đốn tính chất
GV:Chốt kiến thức lên bảng
HS:Viết các thơng tin vào vở ghi

IVA
- Cấu hình: 1s22s22p2
- Nguyên tử khối 12
- Độ âm điện: 2,55

- Hóa trị phổ biến: 4
- Dự đốn trạng thái oxi hóa: -4, 0,
+2, +4
- Dự đốn tính chất: Tính khử và
tính oxi hóa

10
phút

HĐ 4 :TÌM HIỂU VỀ TÍNH CHẤT
HĨA HỌC

IV-TÍNH CHẤT HĨA HỌC
1-Tính khử

GV:u cầu học sinh sử dụng phiếu
học tập số 2

t
(1) C + O2 
→ CO2

Cho học sinh quan sát phóng sự

t

→

(2) C + CO2 ¬ 
2CO

0

0

Và điền các thơng tin vào phiếu học tập -CO khử CuO tạo ra KL
1)Phóng sự ngộ độc CO

t
(3) C + 2CuO 
→ CO2+2Cu
0

2)Video cacbon khử CuO

KL: C có tính khử

GV:Giới thiệu thêm tính khử của
cacbon

Ngồi ra ở nhiệt độ cao cacbon còn
phản ứng nhiều với các chất oxi hóa
khác như HNO3, H2SO4 đặc, KClO3…

GV: yêu cầu nhóm Toán chia sẻ số liệu
về lượng điện năng sản xuất từ than đá
và đặt câu hỏi cho các nhóm khác

t
C + 4HNO3 

→ CO2 +4NO2 +2H2O
0

GV: Giới thiệu với học sinh về tính oxi
hóa của cacbon và nhấn mạnh, tính oxi
hóa khơng đặc trưng
2-Tính oxi hóa
t
C + H2 
→ CH4
0

t
4Al + 3C 
→ Al4C3
0

5
HĐ 5: THẢO LUẬN ĐỀ XUẤT
phút GIẢI PHÁP CHO PHÓNG SỰ BAN
ĐẦU
HS:Suy nghĩ và thảo luận theo nhóm
đề đưa ra các giải pháp hợp lí

Dự kiến:
-Sử dụng phèn chua
-Sử dụng cloramin B


GV: Mời nhóm cơng nghệ chia sẻ ý

tưởng

-Sử dụng bể lọc nước có sử dụng than
hoạt tính

GV: Hướng dẫn học sinh làm dự án:
Chế tạo bể lọc nước mini với giá hợp lí
10
HĐ 6: CỦNG CỐ BÀI HỌC
phút
GV:HS tham gia trò chơi
HS: Làm việc theo cặp
Câu 1:Tại sao kim cương lại được
dùng làm đồ trang sức và chế tạo mũi
khoan ?
Câu 2:Tại sao than chì lại mềm và
được sử dụng làm bút chì ?

Câu 1:Do kim cương có nhiều góc
cạnh, khúc xạ ánh sáng tốt nên có nhiều
màu sắc lấp lánh. Kim cương để chế tạo
mũi khoan do là vật liệu cứng nhất
Câu 2: Than chì mềm là do cấu trúc
lớp. Các lớp liên kết với nhau bằng lực
tương tác yếu nên dễ trượt lên nhau khi
có lực tác dụng

Câu 3:Tại sao than hoạt tính lại được
dùng làm mặt nạ phịng độc ?

Câu 3: Do than hoạt tính có cấu trúc
rỗng, có nhiều mao quản nên có khả
năng hấp phụ chất khí và chất tan

Câu 4:Loại than được sử dụng làm
thuốc nổ đen và thuốc pháo ?

Câu 4:Than gỗ

Câu 5:Tại sao không được đun bếp
than tổ ong ở trong nhà ?

Câu 5:Do sản phẩm cháy có khí
cacbonic CO2 và khí cacbonmonooxit
gây ngạt thở có thể dẫn đến tử vong

Câu 6: Kể tên loại than được sử dụng
trong lò luyện gang ?

Câu 6: Than cốc

Câu 7 : Em có suy nghĩ ghĩ gì về hai
hình ảnh dưới đây và rút ra bài học
trong cuộc sống

Câu 7: Than chì và kim cương đều có
nguồn gốc từ cacbon nhưng giá trị rất
khác nhau. Than chì rất rẻ và kim
cương rất đắt. Do cấu trúc của kim
cương bền vững nên có ứng dụng và giá

trị sử dụng rất cao. Than chì chỉ được
dùng làm bút chì và điện cực trong pin.
Từ than chì muốn chuyển sang kim
cương cần chịu đựng áp suất 50 nghìn


đến 100 nghìn atm với nhiệt độ 20000C
cho ta bài học rằng:để có giá trị giữa
cuộc đời cần trải qua sự rèn luyện, thử
thách, vươn lên trong mọi nghịch cảnh
mới thành tựu được những giá trị tốt
đẹp, mới trở thành người có giá trị

2
HĐ 7: GỬI THƠNG ĐIỆP
phút
GV:Mời nhóm truyền thông và nghệ
thuật sẽ lên chia sẻ những thông điệp
muốn gửi đến tất cả các bạn
GV: Ngoài nhiệm vụ này, thầy mong
mỏi các em sẽ có dự án nghiên cứu để
chế ra những máy lọc nước rẻ, hiệu quả
ngoài giúp đỡ bà con vùng lũ mình cịn
giúp bà con nghèo “làng ung thư” bởi
họ bị bủa vây bởi nhà máy xả nước thải
bẩn ra môi trường

Thông điệp: bảo vệ môi trường, sử
dụng năng lượng hợp lí, chung tay bảo
vệ mơi trường và giúp đỡ người dân

vùng lũ

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 01
1-Tiến hành các thí nghiệm và ghi kết quả vào bảng dưới đây


Lưu ý:
- Phải đeo gang tay cao su
- Khi rót dung dịch KMnO4 phải kiểm tra xem khóa phía dưới đã vặn chặt
chưa
TN Cách tiến hành

Kết quả

1

Dính một mẩu băng dính lên bề mặt than chì

2

Rót dung dịch KMnO4 vào phễu chiết chứa
than hoạt tính và chờ 3 phút

2-Đọc sách giáo khoa trang 66, 67, sử dụng kết quả thực hành và các mơ hình kim
cương, than chì, sau đó thảo luận và điền các thông tin vào bảng sau:
Dạng
Kim cương
tồn tại

Than chì

Than hoạt tính

Cấu trúc
Tính chất
vật lí
Giải thích

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 02
1-Xem phóng sự và thí nghiệm. Thảo luận, điền các thơng tin và trả lời câu hỏi
phía dưới


STT

Các phản ứng hóa học
xảy ra

Đặc điểm/ hiện tượng

Giải thích

Kết luận về tính
chất của C

1

2

Dựa vào đặc điểm phản ứng, em hãy cho biết ứng dụng của hai phản ứng trên trong thực

tiễn ?
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP SỐ 01
1-Tiến hành các thí nghiệm và ghi kết quả vào bảng dưới đây
Lưu ý:
- Phải đeo gang tay cao su


- Khi rót dung dịch KMnO4 phải kiểm tra xem khóa phía dưới đã vặn chặt
chưa
TN Cách tiến hành

Kết quả

1

Dính một mẩu băng dính lên bề mặt than chì Một vài lớp than chì dính trên băng
dính

2

Rót dung dịch KMnO4 vào phễu chiết chứa
than hoạt tính và chờ 3 phút

Dung dịch KMnO4 khi đi qua than
hoạt tính bị mất màu

2-Đọc sách giáo khoa trang 66, 67, sử dụng mơ hình kim cương, than chì, sau đó
thảo luận và điền các thơng tin vào bảng phụ

Dạng
Kim cương
tồn tại

Than chì

Than hoạt tính

Cấu trúc

Tứ diện đều

Cấu trúc lớp

Cấu tạo xốp

Tính chất

Rất cứng, cứng
nhất, trong suốt
khơng màu

Màu xám đen, mềm

Có khả năng hấp phụ
chất tan và chất khí

Do mỗi nguyên tử C
liên kết liên kết với
4C lân cận nằm trên

các đỉnh của tứ diện
đều bằng 4 lk cộng
hóa trị bền

Do than chì có cấu trúc
lớp, trong mỗi lớp
cacbon liên kết cộng hóa
trị với 3 nguyên tử
cacbon lân cận nằm ở
đỉnh của một tam giác
đều, các lớp lân cận liên
kết với nhau bằng lực
tương tác yếu

Có cấu tạo xốp nên có
khả năng hấp phụ
mạnh chất khí và chất
tan trong dung dịch

vật lí
Giải thích

ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP SỐ 02
1-Xem phóng sự và thí nghiệm. Thảo luận, điền các thơng tin và trả lời câu hỏi
phía dưới
STT

Các phản ứng hóa học xảy
ra

Đặc điểm/ hiện
tượng

Giải thích

Kết luận về tính
chất của C


1
t
(1)C + O2 
→ CO2
0

t
(2) C + CO2 
→ 2CO
0

Phản ứng tỏa
nhiều nhiệt

C0 
→ C+4 +4e

-bột CuO màu
đen chuyển sang
màu đỏ

C0 
→ C+4 +4e

C0 
→ C+2 + 2e

C thể hiện tính
khử khi tác dụng
với oxi và khí
cacbonic

2
t
(1)C + CuO 
→ Cu +CO2
0

(2) CO2+Ca(OH)2→CaCO3
+H2O

C thể hiện tính
khử khi tác dụng
với CuO

-Xuất hiện kết
tủa trắng của
CaCO3

-Phản ứng cacbon cháy ở nhiệt độ cao có ứng dụng để làm nhiên liệu cho nhà máy nhiệt
điện

-Phản ứng cacbon khử oxit kim loại để sử dụng trong công nghiệp luyện kim để điều
chế kim loại

PHẦN PHỤ LỤC
CÁC TRANH ẢNH SỬ DỤNG TRONG BÀI GIẢNG