Chủ đề 1 sản xuất etanol sinh học

CHỦ ĐỀ 1: “SẢN XUẤT ETHANOL SINH HỌC”.
Bảng 1. Hệ thống các vấn đề có thể cấu trúc thành đề tài dạy học Hóa học theo các
chủ đề về năng lượng mới và năng lượng tái tạo theo định hướng phát triển năng
lực cho HS THPT.
Tên chủ
đề

Bài số
(Lớp˗
chương
trình)
Bài 45
(10˗ NC)

Bài 25
(11˗ NC)

Sản xuất
ethanol
sinh học

Bài 53
(11˗ NC)
Bài 54
(11˗ NC)
Bài 8
(12˗ NC)

Bài 29
(12˗ NC)

Nội dung

Quy trình thực hiện của
HS

Hợp chất có oxi của lưu
huỳnh
+ Axit sunfuric: Cấu
tạo, tính chất vật lý,
tính chất hóa học, ứng
dụng và sản xuất axit
sunfuric.
Hóa học hữu cơ và hợp
chất hữu cơ
+ Khái niệm các hợp
chất hữu cơ.
+ Đặc điểm chung của
các hợp chất hữu cơ.
+ Phương pháp tách
biệt và tinh chế chất
hữu cơ.
Ancol: Cấu tạo, danh
pháp, tính chất vật lý.
Ancol: Tính chất hóa
học, điều chế và ứng
dụng.
Xenlulozơ
+ Tính chất vật lý, trạng
thái tự nhiên và cấu trúc
phân tử.

+ Tính chất hóa học:
phản ứng của
polisaccarit.
Một số hợp chất quan
trọng của kim loại kiềm

GV: cho HS bốc thăm
nguyên liệu sản xuất theo
chủ đề.
+ Nhóm 1: nghiên cứu khả
năng chuyển đổi cây bèo
tây trên địa bàn thành phố
Huế thành ethanol sinh học.
+ Nhóm 2: nghiên cứu khả
năng chuyển đổi bã mía
trên địa bàn thành phố Huế
thành ethanol sinh học.
Các nhóm sẽ phải tìm hiểu
về thực trạng sử dụng,
thành phần và thơng số của
các chất có thể gây ơ nhiễm
mơi trường, gây hại cho sức
khỏe con người.
Đồng thời tìm hiểu về quy
trình sản xuất sản phẩm từ
nguyên liệu đã cho của mỗi
nhóm và ứng dụng sản
phẩm.
Đề xuất phương án sản xuất
an tồn các sản phẩm đó,

chọn q trình xử lý phù
hợp với các nguyên liệu đã
bốc thăm.
Hiểu được vai trò của
ethanol sinh học và tác
động của nó đối với mơi


+ Natri hiđroxit, NaOH: trường.
tính chất, ứng dụng và
Yêu cầu mỗi nhóm phải có
điều chế.
video quay lại tồn bộ q
trình tạo sản phẩm và video
điều tra thực trạng sử dụng
sản phẩm.
A. Lí do lựa chọn chủ đề: Việt Nam là một nước nơng nghiệp vì vậy lượng

phế phẩm nơng nghiệp như rơm rạ, mùn cưa, bã mía… rất lớn. Bên cạnh
đó, ta thấy ở khu vực kênh rạch, ao hồ, đầm lầy, sông suối Việt Nam xuất
hiện rất nhiều bèo tây là nước ta có khí hậu nhiệt đới gió mùa, phù hợp
cho bèo tây thích nghi và phát triển nhanh về sinh khối. Thế nhưng, hầu
hết người dân chỉ sử dụng chúng làm chất đốt và thức ăn cho gia súc.
Nhưng đó chỉ là một lượng rất nhỏ, lượng lớn cịn lại được thải ra ngồi
mơi trường. Nếu khơng được xử lí tốt thì chúng chính là ngun nhân lớn
gây ra ô nhiêm môi trường ở nông thôn. Do đó, ta có thể sử dụng các phế
thải nơng nghiệp đó để tạo các sản phẩm tái sinh phục vụ lợi ích cho con
người với nguy cơ thế giới đang cạn kiệt nguồn nhiên liệu. Vì vậy, chủ đề
“Sản xuất ethanol sinh học” không chỉ giúp HS kết nối được kiến thức đã
học với thực tiễn mà còn giúp HS phát triển năng lực NCKH, tạo hứng

thư, say mê, động lực đối với mơn Hóa học và định hướng nghề nghiệp.
B. Đối tượng học HS: lớp 10 trường THPT Thuận Hóa.
C. Thời điểm triển khai đề tài:
D. Nội dung kiến thức các bài sử dụng trong đề tài: đã tổng hợp ở bảng 1.
E. Thông tin trợ giúp giáo viên [19]
I.

Sinh khối và nhiên liệu sinh học


1. Khái niệm

Sinh khối (SK) là dạng vật liệu sinh học từ sự sống, hay gần đây là sinh
vật sống, đa số là các cây trồng hay vật liệu có nguồn gốc từ thực vật. Được xem là
nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng sinh khối có thể dùng trực tiếp, gián tiếp một
lần hay chuyển thành dạng năng lượng khác như nhiên liệu sinh học. Sinh khối có thể
chuyển thành năng lượng theo ba cách: chuyển đổi nhiệt, chuyển đổi hóa học,
và chuyển đổi sinh hóa.
Nhiên liệu sinh học (NLSH) (Tiếng Anh: Biofuels, tiếng Pháp: biocarburant) là
loại nhiên liệu được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc động thực vật (sinh học)
như nhiên liệu chế xuất từ chất béo của động thực vật (mỡ động vật, dầu dừa,...), ngũ
cốc (lúa mỳ, ngô, đậu tương...), chất thải trong nông nghiệp (rơm rạ, phân,...), sản
phẩm thải trong công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải...),...
2. Các dạng nhiên liệu sinh học

Nhiên liệu sinh học bao gồm 3 dạng chính:
˗ Dạng rắn (SK rắn dễ cháy): củi, gỗ và than bùn.
˗ Dạng lỏng: các chế phẩm dạng lỏng nhờ chế biến vật liệu có nguồn gốc sinh học

như:

+ Cồn sinh học: etanol sinh học từ đường mía, ngơ,…
+ Dầu mỡ các loại nguồn gốc sinh học: diesel sinh học˗ chuyển hóa este từ mỡ

dầu động vật hay thực vật, dầu nhựa thu được trong quá trình nhiệt phân gỗ,
…


˗ Dạng khí: metan thu được từ q trình phân hủy tự nhiên của các loại phân, chất

thải nông nghiệp hoặc rác thải˗ biogas; hiđro thu được nhờ cracking
hiđrocacbon hoặc phân li nước bằng dịng điện hay thơng qua q trình quang
hóa dưới tác dụng của một số vi sinh vật;…
3. Lợi ích của nhiên liệu sinh học
˗ Sử dụng NLSH sẽ gảm thiểu ơ nhiễm và khí nhà kính
˗ Sử dụng NLSH sẽ góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế nông nghiệp
˗ Phát triển kĩ thuật và kinh tế năng lượng.
II.

Ethanol sinh học

1. Tính chất vật lí, hóa học của ethanol
1.1.

Tính chất vật lí

Ethanol hay rượu etylic là một chất lỏng, không màu, trong suốt, mùi thơm dễ
chịu và đặc trưng, vị cay, nhẹ hơn nước (khối lượng riêng 0,7936 g/ml ở 15 oC), sôi ở
nhiệt độ 78,39oC, hóa rắn -114,15oC, tan trong nước vơ hạn, tan trong ete và clorofom,
hút ẩm, dễ cháy, khi cháy khơng có khói và ngọn lửa có màu xanh da trời.
Độ nhớt của etanol là 1,200 cP ở 20oC.

1.2.

Tính chất hóa học

Ethanol là rượu no, đơn chức, có cơng thức C 2H5OH. Etanol mang đầy đủ tính
chất của một rượu đơn chức như phản ứng thế với kim loại kiềm, phản ứng este hóa,
phản ứng tách nước, phản ứng oxi hóa thành anđehit, axit hay CO 2 tùy theo điều kiện
phản ứng. Ngồi ra etanol cịn có một số phản ứng riêng như sau:


˗

Phản ứng tạo ra buta˗ 1,3˗ đien: Cho hơi rượu đi qua chất xúc tác hỗn
hợp Cu + Al2O3 ở 380˗ 400oC, lúc đó xay ra phản ứng tách loại nước

˗

Phản ứng lên men giấm: Oxi hóa rượu etylic 10 độ bằng khí O 2 có mặt
men giấm ở nhiệt độ khoảng 25oC.

2. Phương pháp sản xuất etanol sinh học

Ethanol có thể sản xuất theo phương pháp hóa học từ: etan hay etilen bằng
phương pháp hiđrat hóa etilen. Nhưng trên thực tế thì etanol được sản xuất bằng con
đường sinh học. Khi đó sản sảm phẩm được gọi là cồn sinh học hay Bio˗ Ethanol.
Ngày nay, phương pháp thông dụng nhất thường được dùng là chuyển hóa
nguyên liệu sinh khối thành etanol thông qua lên men rượu rồi chưng cất. Sinh khối sẽ
bị men của vi khuẩn hoặc nấm men phân hủy. Phương pháp lên men có thể áp dụng
đối với nhiều nguồn nguyên liệu sinh khối khác nhau.
2.1.

Nguyên liệu sinh khối

Nguyên liệu sản xuất ethanol thích hợp nhất là đường (từ củ cải đường, mía), rỉ
đường và cây lúa miếng ngọt, tinh bột (khoai tây, các loại hạt lúa, lúa mì, ngơ, đại
mạch…).
Ngày nay, các hoạt động nghiên cứu và phát triển ở châu Âu về lĩnh vực etanol
sinh học chủ yếu tập trung vào sử dụng các nguồn nguyên liệu từ cellulozo (từ gỗ).
Các cây trồng quay vòng ngắn (liễu, bạch dương, bạch đàn), các chất thải nông nghiệp
(rơm, bã mía), các phế thải cơng nghiệp gỗ, gỗ thải,… đều thích hợp để làm nguyên


liệu sản xuất etanol. Cứ khoảng 2˗ 4 tấn vật liệu gỗ khơ hoặc cỏ khơ có thể cho ra 1
tấn etanol. Các nhà khoa học chuyển sang nghiên cứu sản xuất etanol từ SK cellulose
(gỗ, thân thảo) vì các loại này sẵn có và rẻ tiền hơn sơ với các loại tinh bột ngũ cốc
hoặc cây trồng khác, đặc biệt với những nguồn chất thải hầu như khơng có giá trị kinh
tế thì việc này vơ cùng có ý nghĩa. Tuy nhiên, q trình chuyển hóa các vật liệu này sẽ
khó khăn hơn. Hàm lượng cellulose, hemicellulose, lignin, đường và tro trong các
nguyên liệu SK được biểu hiện trong bảng 2 và bảng 3.
Bảng 2. Thành phần cellulose, hemicellulose, lignin trong SK
Thành phần

Phần trăm trọng lượng khô

Cellulose

40˗ 60

Hemicellulose

20˗ 40

Lignin

10˗ 25

Bảng 3. Thành phần đường và tro trong các nguyên liệu SK
Lignin

Tro

(%)

(%)

18˗ 28

15˗ 28

0,3˗ 1,0

41˗ 57

8˗ 12

24˗ 27

0,1˗ 0,4

30˗ 42

12˗ 39

11˗ 29

2˗ 18

Nguyên liệu

Đường 6
cacbon (%)

Đường 5
cacbon (%)

Gỗ cứng

39˗ 50

Gỗ mềm
Phụ phẩm
nơng nghiệp
2.2.

Q trình chuyển hóa ethanol
˗

Q trình chuyển hóa từ nguyên liệu chứa đường

Ethanol có thể sản xuất từ nhiều loại nguyên liệu SK khác nhau, nhưng chỉ có vài

loại cây trồng chứa nhiều loại đường đơn giản, dễ tách nên thuận lợi cho quá trình xử


lí và lên men. Thơng thường để tách đường hồn tồn, q trình tách (chiết hoặc
nghiền nhỏ) cần được thực hiện lặp đi lặp lại nhiều lần.
˗

Q trình chuyển hóa từ các nguyên liệu chứa tinh bột

Các loại tinh bột, ngũ cốc là nguyên liệu gồm các phân tử cacbohiđrat phức tạp
hơn nên phải phân hủy chúng thành đường đơn nhờ quá trình thủy phân.
Hạt được xay, nghiền ướt dưới dạng bột nhão. Trong q trình này có một lượng
đường được giải phóng. Do đó, để chuyển hóa tối đa tinh bột thành đường, tạo điều
kiện lên men rượu, bột nhão được nấu và cho thủy phân bằng enzyme (ví dụ amilaza).
Trong trường hợp thủy phần bằng axit thì phải rót axit vào bột nhão trước khi đem
nấu. Q trình lên men được tiếp xúc mạnh khi có mặt một số chủng men rượu. Để
thuận lợi cho quá trình lên men, pH của dịch thủy phân cần điều chỉnh ở mức 4,8˗ 5,0.
Ethanol sinh ra trong quá trình lên men sẽ hịa tan trong nước. Q trình lên men rượu
này sinh ra khí CO2. Sau một chuỗi các bước chưng cất và tinh cất để loại nước, nồng
độ etanol sẽ được tăng cao tối đa (có thể đạt mức độ tuyệt đối˗ etanol khan).
˗

Q trình chuyển hóa ethanol từ ngun liệu chứa cellulose

Q trình chuyển hóa SK là hỗn hợp cellulose thành etanol chỉ khác với quá trình
lên men tinh bột ở chỗ xử lí nguyên liệu thành đường đơn sẵn sang cho q trình lên
men. Thủy phân cellulose khó hơn tinh bột rất nhiều vì hỗn hợp cellulose là tập hợp
các phân tử đường liên kết với nhau thành mạch dài (polyme cacbohiđrat) gồm 40˗
60% cellulose và 20˗ 40% hemicellulose, có cấu trúc tinh thể, bền. Hemicellose chứa
hỗn hợp các polymer có nguồn gốc từ xylo, mano, galaeto hoặc arabino kém bền hơn

cellulose. Tóm lại, hỗn hợp cellulose khó hịa tan trong nước.
Phức polymer có trong gỗ là lignin (10˗ 25%) khơng thể lên men được vì khó
phân hủy sinh học, nhưng có thể tận dụng vào việc khác.


Hình 10. Quy trình chung sản xuất ethanol sinh học từ ngun liệu SK
2.3.

Các phương trình hóa học cần có trong quá trình sản xuất etanol

F. Giáo án triển khai chủ đề:
I

Mục tiêu
Sau khi học xong chủ đề, học sinh có thể


1

Về kiến thức
˗

Các tính chất lý, hóa học của axit sunfuric, ancol, xenlulozơ và natri
hiđroxit.

˗

Gọi tên và các cách điều chế các chất đó.

˗

Trình bày được các thành phần chính của bèo tây, bã mía để từ đó sản
xuất ethanol sinh học.

˗

Trình bày được ưu điểm và nhược của sản phẩm này.

˗

Mơ tả và giải thích được quy trình, cách làm sản phẩm.

˗

So sánh và giải thích quy trình và cách làm của các sản phẩm ngoài thị
trường và sản phẩm do chính tay HS tạo ra.

˗

Liệt kê, giải thích được các tác hại của các sản phẩm ngoài thị trường
hiện nay làm ảnh hưởng đến sức khỏe của người sử dụng (so sánh với
các loại nhiên liệu khác).

˗

Đề xuất được phương pháp điều chế an toàn, tiện lợi cho người tiêu
dùng và môi trường.

2

Về kĩ năng
˗

Rèn luyện được kĩ năng tư duy sáng tạo, cách xử lý và giải quyết tình
huống thực tế.

˗

Rèn luyện các kĩ năng nghiên cứu khoa học: kỹ năng đặt câu hỏi, xây
dựng giả thuyết, xác định phương pháp thực hiện, quan sát hiện tượng
trong các thí nghiệm, đưa ra những giải thích và kết luận.

3

Về thái độ
˗

Rèn luyện tư duy nghiên cứu khoa học thơng qua thực hiện các hoạt
động, thí nghiệm.

˗

Biết cách sử dụng các sản phẩm an toàn để bảo vệ sức khỏe cho cá nhân


và những người xung quanh.
˗
4

Xây dựng được các thói quen tốt trong học tập và trong đời sống.

Về năng lực
Năng lực chung

Năng lực riêng

Năng lực hợp tác
Năng lực giải quyết vấn đề
˗ Năng lực tư duy, sáng tạo
Năng lực sử dụng CNTT và
truyền thông
Năng lực tự học

Năng lực sử dụng ngơn ngữ hóa học
Năng lực thực hành hóa học
Năng lực vận dụng kiến thức hóa
học vào thực tiễn cuộc sống
Năng lực tính tốn
Năng lực quan sát

˗

Ngồi các năng lực phát triển cho HS ở trên, dạy học tích hợp và trải nghiệm cịn
có thể hình thành các năng lực khác như:
•
•
•

Năng lực tham gia và tổ chức hoạt động trong tập thể.
Năng lực định hướng nghề nghiệp.

Năng lực làm việc nhóm.
Bảng mơ tả các mức u cầu cần đạt
Vận dụng

Nội dung

Nhận biết

Thơng hiểu

Sản xuất

Biết được

Minh họa một

thấp
Giải thích

ethanol

các tính chất

số tính chất

được một số

vật lí của

hóa học của

hiện tượng thí

điểm của

ethanol.
Mơ tả và

ethanol. Lấy

nghiệm mang

ethanol sinh

được ví dụ viết

tính thực tiễn.

học, đề xuất

sinh học.

nhận biết
được các
hiện tượng

Vận dụng cao
Phân tích được
ưu và nhược

được phương

biện pháp. Giải

trình hóa học.

thích được cơ


thí nghiệm.

sở khoa học
một số hoạt
động thực tiễn.
Bảng mơ tả năng lực STEM

Hóa học
HS hiểu và biết được các tính chất
của ethanol, thành phần hóa học
của nguyên liệu sản xuất ethanol
sinh học. Từ đó đưa ra được cách
sản xuất ethanol sinh học qua việc
phân tích ngun liệu, lên men,...
Ngồi ra, cịn liên quan có sự kết
nối với các bộ mơn như sinh học,
vật lý. Ethanol sinh học được sản
xuất bằng con đường sinh học
thơng qua q trình lên men và
chưng cất. Vật lý ở đây là chưng
cất sau quá trình lên men rượu.

II

Cơng
nghệ
Biết được
ngun
liệu nào có
khả năng
sản xuất
ethanol
sinh học.

Kĩ
thuật

Thiết kế
được bộ
cơng cụ
để điều
chế
ethanol
sinh học
phù
Tra cứu tài
hợp.
liệu trên
internet,...

Tốn học
Sử dụng các

cơng thức tốn
học để tính tốn
được cần dùng
bao nhiêu gam
ngun liệu để
cho ra lượng
ethanol
sinh
học phù hợp
với độ tinh
khiết cao nhất.

Chuẩn bị
• Giáo viên

•

˗

Giáo án, bài giảng PowerPoint.

˗

Phiếu theo dõi 1 và 2, Phiếu đánh giá 1 và 2 và phiếu học tập.

Học sinh
Tìm hiểu các tài liệu có nội dung liên quan đến chủ đề thông qua gợi ý của GV
ở phiếu học tập, mạng internet kết hợp sách báo,...

Phương pháp dạy học

• Dạy học dự án.
• Thực nghiệm.
IV
Các hoạt động dạy học
 Những tiết học này thực hiện ngoài giờ lên lớp.
III


TIẾT 1: Thông báo triển khai chủ đề
Hoạt động của GV và HS
˗ GV hướng dẫn HS cách đánh giá
từng cá nhân trong nhóm theo phiếu
20
theo dõi (phụ lục 2).
’
˗ HS lắng nghe, thảo luận và phát
biểu những vấn đề thắc mắc.
15 ˗ GV thông báo cụ thể chủ đề: Sản
’
xuất ethanol sinh học.
˗ GV đặt vấn đề:
Trong cuộc sống hiện nay, nhiên liệu
là vật chất khơng thể thiếu vì tính
năng quan trọng của nó là giải phóng
năng lượng cần thiết cho các hoạt
động. Thế nhưng, nguồn nhiên liệu
hóa thạch1 đang cạn kiệt dần do mức
độ độ khai thác và sử dụng quá
nhiều. Do đó, cần có nguồn nhiên
liệu thay thế mà các nhà khoa học đã

nghiên cứu thành công và ứng dụng
đó là năng lượng tái tạo2. Năng
lượng tái tạo bao gồm: năng lượng
mặt trời, năng lượng gió, năng lượng
địa nhiệt, năng lượng thủy triều, thủy
điện, sinh khối, nhiên liệu sinh học.
Với thực trạng hiện nay, các nguồn
phế phẩm nông nghiệp (rơm rạ,
phân,…), công nghiệp (mùn cưa, sản
phẩm gỗ thải,...) ngày càng lớn gây
nên ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên,
các nguồn rác thải này có thể tái chế
thành các nhiên liệu sinh học giúp
ích cho cuộc sống rất nhiều. Etanol
sinh học là dạng nhiên liệu rất được
quan tâm hiện này vì nó có thể pha

Nội dung
 Cách chấm điểm phiếu theo dõi
của từng cá nhân.

Nhiệm vụ thứ nhất: Sản xuất
ethanol sinh học.
Chia lớp thành 3 nhóm:
Mỗi nhóm với chủ đề về nguyên liệu
sản xuất để tạo ra sản phẩm là
ethanol sinh học như sau:
+ Nhóm 1: Nghiên cứu khả năng
chuyển đổi cây bèo tây trên địa bàn
thành phố Huế thành ethanol sinh

học.
+ Nhóm 2: Nghiên cứu khả năng
chuyển đổi bã mía trên địa bàn thành
phố Huế thành ethanol sinh học.
+ Nhóm 3: Nghiên cứu khả năng
chuyển đổi rơm rạ trên địa bàn thành
phố Huế thành ethanol sinh học.
Mỗi nhóm cần tìm hiểu:
+ Tìm hiểu rõ các khái niệm sinh
khối, nhiên liệu sinh học để có thể
hồn thành bài tốt.
+ Thành phần chủ yếu của bèo tây,
bã mía dùng để sản xuất ethanol sinh
học.
+ Ứng dụng của etanol trong cuộc
sống
+ Trình bày quy trình sản xuất
ethanol sinh học.
+ Mơ hình dự kiến để điều chế

1 Nhiên liệu hóa thạch là các loại nhiên liệu được tạo thành bởi quá trình phân hủy kỵ khí của các sinh vật chết bị
chơn vùi cách đây hơn 300 triệu năm. Các nguyên liệu này chứa hàm lượng cacbon và hiđrocacbon cao. Nhiên liệu
hóa thạch gồm 3 nhóm chính: than đá, dầu và khí đốt.
2 Năng lượng tái tạo: Chương 1- Phần 1.5.1.


10
’

trộn với xăng để tạo nên xăng sinh

học mà chúng ta thường nói đến là
xăng E5 (5% etanol).
Ví dụ: từ bã mía, rơm rạ có thể điều
chế được etanol sinh học.
Vậy etanol sinh học là gì? Quy trình
điều chế của nó như thế nào? Nó có
ứng dụng nhiều trong cuộc sống hay
không? Và thực trạng sử dụng etanol
sinh học hiện nay?
GV: hỏi trực tiếp HS luôn về chủ đề
ngay tại lớp, cả lớp sẽ thảo luận
chung về chủ đề sản xuất ethanol
sinh học. Sau đó GV giao nhiệm vụ
cho từng nhóm nhỏ trong lớp như
sau:
˗ GV chia lớp thành 3 nhóm nhỏ và
giao nhiệm vụ chung cho các nhóm.
Các nhóm sẽ bốc thăm chủ đề của
mình và tìm hiểu chi tiết về các tiêu
chí được xây dựng trong phiếu học
tập số (phụ lục 3).
˗ Các nhóm thảo luận, tự phân cơng
nhiệm vụ cụ thể cho từng cá nhân
trong nhóm.
˗ HS báo cáo kế hoạch phân cơng
nhiệm vụ của nhóm.
˗ GV hướng dẫn điều chỉnh phân
công và đưa ra bảng tiêu chí đánh
giá mức độ tham gia hoạt động của
các thành viên trong nhóm theo

phiếu đánh giá 1 (phụ lục 4).

etanol sinh học
u cầu: Mỗi nhóm phải có hình
ảnh và video phỏng vấn quay lại quá
trình tìm hiểu thực tế của nhóm
mình.

TIẾT 2: Kiểm tra kết quả thơng tin HS thu thập được và giao bài tập áp
dụng
Hoạt động của GV và HS
Nội dung
35 ˗ GV cho HS trình bày kết quả thu Kết quả của các nhóm ghi trong
’ được.
(phiếu học tập)


10
’

˗ Mỗi nhóm có 10 phút để trình
bày kết quả của nhóm mình, bao
gồm:
+ Các tiêu chí ở: phiếu học tập.
+ Đánh giá mức độ tham gia hoạt
động của các thành viên trong
nhóm.
˗ GV cho HS tổng kết các kết quả
thu được vào phiếu học tập (phụ
lục 3).

˗ GV giao nhiệm vụ tiếp theo:
+ Mỗi nhóm sẽ phải điều chế
ethanol sinh học từ các nguyên
liệu đã bốc thăm.
+ Bài thuyết trình về sản phẩm
của nhóm mình và so sánh sản
phẩm ngồi thị trường và sản
phẩm nhóm đã làm.
˗ Các nhóm thảo luận và phân
công nhiệm vụ cụ thể cho từng cá
nhân trong nhóm.
˗ HS báo cáo kết quả lựa chọn và
kế hoạch phân cơng nhiệm vụ của
nhóm.
˗ GV hướng dẫn điều chỉnh và
đưa ra bảng tiêu chí đánh giá mức
độ tham gia hoạt động của các
thành viên trong nhóm theo phiếu
theo dõi 2 (phụ lục 2).

Nhiệm vụ thứ hai: Sản xuất
ethanol sinh học.
Kết quả của các nhóm cần đạt
được:
+ Sản phẩm thực tế đã hoàn thành
từ những nguyên liệu thiên nhiên
được tái tạo.
+ Bài thuyết trình về sản phẩm và
bảng so sánh sản phẩm ngoài thị
trường và sản phẩm mà nhóm đã

làm.
+ Video quay lại tồn bộ q trình
tạo thành sản phẩm.
+ Tranh cổ động.

TIẾT 3: Kiểm tra tiến trình làm của HS
Hoạt động của GV
Theo dõi HS thực hiện, hướng
dẫn HS, kịp thời tháo gỡ những
vướng mắc.

Hoạt động của HS
Báo cáo tiến trình thực hiện chung của nhóm,
việc làm của từng cá nhân, kết quả đã đạt
được và những khó khăn gặp phải khi thực
hiện đề tài.

TIẾT 4: HS báo cáo kết quả, GV củng cố˗ dặn dò.


Hoạt động của GV và HS
˗ GV tổ chức cho các nhóm báo
cáo và phát vấn, thời gian cho mỗi
nhóm là 12 phút.
˗ HS lắng nghe, thảo luận và phát
vấn những thắc mắc về kết quả
thu được của nhóm bạn.
40
’

5’

˗

Nội dung
Các nhóm trình bày kết quả:
+ Sản phẩm thực tế đã hồn thành
từ những ngun liệu bèo tây, bã
mía tạo ra 1 nguồn năng lượng tái
tạo thân thiện với môi trường
nhằm thay thế những sản phẩm
khơng an tồn ngồi thị trường
hiện nay.
+ Bài thuyết trình về sản phẩm
của nhóm.
+ Video quay lại tồn bộ q trình
tạo thành sản phẩm.
+ Tranh cổ động.
+ Viết một vài cảm nhận thực tế
của bản thân sau khi tham gia
hoạt động.

˗ GV triển khai đánh giá các nội
dung theo phiếu đánh giá 2 (phụ
lục 4):
+ Dựa vào quy trình thực hiện ở
phiếu học tập và phiếu theo dõi
dự án.
+ Kết quả thu được của nhóm dựa
theo các nội dung nhóm báo cáo.

˗ GV cho HS tổng hợp kiến thức
thu được thông qua các báo cáo
của các nhóm.
˗ Cho học sinh tham gia trị chơi
“Mảnh ghép bí mật” để vận dụng
kiến thức giải quyết các vấn đề
thực tế.

Thơng qua trị chơi “Mảnh ghép bí mật” giải quyết vấn đề bằng việc sử dụng hệ
thống câu hỏi, bài tập và các hiện tượng gắn với thực tiễn:
Câu 1: Vì sao rượu lại làm mất mùi tanh của cá?
Đáp án:


Cá tanh do trong cá có trimetylamin (CH3)3N, đimetylamin (CH3)2NH và
metylamin CH3NH2 là những chất có mùi khó ngửi.
Khi chiên cá ta cho thêm một ít rượu có thể phá hủy được mùi tanh cá. Vì trong
rượu có cồn, cồn có thể hịa tan được trimetylamin (CH 3)3N có trong cá và khi đun ở
nhiệt độ cao thì cồn, trimetylamin (CH 3)3N đều bay hơi hết, nên một lúc sau mùi tanh
cá được bay đi.
Câu 2: Vì sao đốt xăng, cồn thì cháy hết sạch, cịn đốt gỗ lại cịn tro?
Đáp án:
Xăng và cồn là những hợp chất hữu cơ có độ thuần khiết cao, khi đốt chúng sẽ
cháy hồn toàn tạo thành CO 2 và H2O tất cả đều bay hơi vào trong khơng khí. Xăng
tuy là hỗn hợp nhiều hiđrocacbon, nhưng chúng là những chất dễ cháy. Vì vậy cho dù
ở trạng thái hỗn hợp nhưng khi đốt đều cháy hết.
Đối với gỗ thì lại khác, vì thành phần nó rất phức tạp, thành phần chính là
xenlulozơ ngồi ra cịn có các khống vật. Những khống vật này đều khơng cháy
được do đó sau khi đốt gỗ sẽ cịn lại tro.
Câu 3: Vì sao dụng cụ phân tích rượu lại có thể phát hiện các lái xe đã uống rượu?

Đáp án:
Thành phần chính của các loại nước uống có cồn là rượu etylic. Đặc tính của
rượu etylic là dễ bị oxi hóa . Có rất nhiều chất oxi có thể tác dụng được với rượu
nhưng người ta chọn một chất oxi hóa là crom(VI)oxit CrO 3. Đây là một chất oxi hóa
mạnh, là chất ở dạng kết tinh thành tinh thể màu da cam. Bột oxit CrO 3, khi gặp rượu
etylic sẽ bị khử thành hợp chất có màu xanh đen là oxit Cr 2O3. Do đó các cảnh sát
giao thơng sẽ phát hiện được tài xế có uống rượu.
Câu 4: Tại sao rượu giả có thể gây hại cho sức khỏe người?
Đáp án:


Để thu được nhiều rượu (rượu etylic) người ta thên nước vào pha loãng ra nhưng
như vậy làm cho rượu nhạt đi người uống khơng thích. Nên họ pha thêm một ít rượu
metylic làm nồng độ rượu tăng lên. Chính rượu metylic gây ngộ độc, nó tác động vào
hệ thần kinh và nhã cầu, làm rối loạn chức năng đồng hóa của cơ thể gây nên sự
nhiễm độc.
Câu 5: Vì sao cồn có khả năng sát khuẩn?
Đáp án:
Cồn là dung dịch rượu etylic (C 2H5OH) có khả năng thẩm thấu cao, có thể xuyên
qua màn tế bào đi sâu vào bên trong gây đông tụ protein làm cho tế bào chết. Thực tế
là cồn 75o có khả năng sát trùng là cao nhất. Nếu cồn lớn hơn 75 o thì nồng độ cồn quá
cao làm cho protein trên bề mặt vi khuẩn đơng cứng nhanh hình thành lớp vỏ cứng
ngăn không cho cồn thấm vào bên trong nên vi khuẩn khơng chết. Nếu nồng độ cồn
nhỏ hơn 75o thì hiệu quả sát trùng kém.
Dự kiến trải nghiệm cụ thể:
 Hoạt động trải nghiệm 1: “Nghiên cứu khả năng chuyển đổi cây bèo tây trên địa bàn
thành phố Huế thành ethanol sinh học”.
HS trình bày dưới dang powerpoint kết quả hoạt động trải nghiệm và vẽ tranh cổ

˗

˗

động.
Dự kiến quy trình mà HS cần thực hiện:
Bước 1: Xử lí sơ bộ: Bèo tây được Phơi khô, cắt ngắn (2˗ 3cm), nghiền nhỏ.
Bước 2: Thủy phân bằng axit: Bèo tây được thủy phân trong 100ml axit H 2SO4 7% ở
100oC trong vòng 50 phút để phá vỡ chuỗi cacbohiđrat chuyển hóa xenlulozơ thành

˗

các phân tử đường ngắn và thậm chí phân tử đường glucozơ.
Bước 3: Trung hòa bằng NaOH: Để nguội cho đến nhiệt độ phịng rồi trung hịa bằng
NaOH (Có thể thay NaOH bằng Ca(OH)2 đỡ tốn kém chi phí nhưng q trình lọc kết

˗
˗

tủa CaSO4 khó khăn hơn).
Bước 4: Lọc: Tiến hành lọc (giấy lọc).
Bước 5: Lên men: Hỗn hợp nghiền nhừ sau thủy phân được chuyển vào bồn lên men
nơi men được bổ sung để chuyển glucozơ thành ethanol.


˗

Bước 6: Chưng cất: Nước súp được tạo thành trong q trình lên men là ethanol hịa



tan. Tiến hành chưng cất etanol khỏi chất lỏng và nước.

Dưới đây là mô hình quy trình điều chế etanol từ bèo tây:

Bèo tây

Xử lí sơ bộ
(nghiền nhỏ, phơi khơ)

Thủy phân bằng axit (3g bèo, H2SO4 7% ở 100oC, 50 phút)

Trung hòa bằng NaOH

Lọc bằng giấy lọc
Men

Lên men trong 3 ngày

Chưng cất

Ethanol

Hình 11. Quy trình điều chế ethanol từ bèo tây

Bã ủ làm phân bón




Hoạt động trải nghiệm 2: “Nghiên cứu khả năng chuyển đổi bã mía trên địa bàn
thành phố Huế thành ethanol sinh học”.
HS trình bày dưới dạng powerpoint kết quả hoạt động trải nghiệm và vẽ tranh cổ

˗
˗

động.
Dự kiến quy trình mà HS cần thực hiện:
Bước 1: Tiền xử lý: Bã mía được nghiền nát.
Bước 2: Thủy phân: Bã mía được thủy phân trong mơi trường axit lỗng đun nóng ở
100oC trong 2 giờ đồng hồ để phá vỡ chuỗi cacbohiđrat chuyển hóa xenlulozơ thành
các phân tử đường đơn đơn giản và đặc biệt tạo ra glucozơ (có thể tiến hành thủy phân
2 lần để phá vỡ cấu trúc xenluluzơ tạo ra glucozơ hiệu suất cao hơn, thủy phần lần sau

˗

với nồng độ axit và nhiệt độ lớn hơn). Trung hòa axit dư bằng NaOH.
Bước 3: Lên men: Hỗn hợp nghiền nát qua xử lí chuyển vào bồn lên men có bổ sung

men để chuyển hóa glucozơ thành ethanol.
 Lưu ý: ở bước 2 và 3 ta có thể gộp lại thành một bước là: Thủy phân lên men đồng
thời (còn gọi là q trình đường hóa và lên men đồng thời, ở đây glucozơ tạo thành
trong quá trình thủy phân lập tức được men tiêu thụ, điều này làm cho hiệu suất tạo ra
˗


glucozơ tăng cao)
Bước 4: Chưng cất: Tiến hành chưng cất ethanol khỏi hỗn hợp các chất.
Dưới đây là mơ hình quy trình điều chế ethanol từ bã mía:


Bã mía

Tiền xử lí
(nghiền nhỏ, phơi khơ)

Thủy phân (dùng axit lỗng)
Men

Thủy phân và lên men đồng thời
Lên men

Chưng cất

Ethanol

Hình 12. Quy trình điều chế ethanol từ bã mía


Hoạt động trải nghiệm 3: “Nghiên cứu khả năng chuyển đổi rơm rạ trên địa bàn
thành phố Huế thành ethanol sinh học”.
HS trình bày dưới dạng powerpoint kết quả hoạt động trải nghiệm và vẽ tranh cổ

˗

động.
Dự kiến quy trình mà HS cần thực hiện:
Bước 1: Tiền xử lý: Rơm rạ được rửa sạch, phơi khô, cắt đoạn ngắn 2˗ 3cm sau đó

˗

nghiền nát.

Bước 2: Thủy phân: Rơm được thủy phân trong mơi trường axit lỗng đun nóng ở
100oC trong 2 giờ đồng hồ để phá vỡ chuỗi cacbohiđrat chuyển hóa xenlulozơ thành
các phân tử đường đơn đơn giản và đặc biệt tạo ra glucozơ (có thể tiến hành thủy phân
2 lần để phá vỡ cấu trúc xenluluzơ tạo ra glucozơ hiệu suất cao hơn, thủy phần lần sau

˗

với nồng độ axit và nhiệt độ lớn hơn). Trung hòa axit dư bằng NaOH.
Bước 3: Lên men: Hỗn hợp nghiền nát qua xử lí chuyển vào bồn lên men có bổ sung

men để chuyển hóa glucozơ thành ethanol.
 Lưu ý: ở bước 2 và 3 ta có thể gộp lại thành một bước là: Thủy phân lên men đồng
thời (còn gọi là q trình đường hóa và lên men đồng thời, ở đây glucozơ tạo thành
trong quá trình thủy phân lập tức được men tiêu thụ, điều này làm cho hiệu suất tạo ra
glucozơ tăng cao)
˗ Bước 4: Chưng cất: Tiến hành chưng cất ethanol khỏi hỗn hợp các chất.
 Dưới đây là mơ hình quy trình điều chế ethanol từ rơm rạ:


Rơm rạ

Tiền xử lí
(Rửa sạch, phơ khơ, nghiền nhỏ)

Thủy phân (dùng axit loãng)
Men

Thủy phân và lên men đồng thời
Lên men

Chưng cất

Lưu ý: Quá trình sản xuất ethanol
sinh học theo các quy trình trên khi tiến hành triển
Ethanol
khai thực tế thì q trình chuyển hóa tạo ethanol sinh học có thể bị lẫn tạp chất tạo ra
màu cho ethanol (thực tế khơng màu).
Hình 13. Quy trình điều chế ethanol từ rơm rạ rạ