Bài thuyết trình Hóa học Lớp 11 - Hợp chất của Cacbon
1. Mục tiêu bài học
a. Kiến thức
HS biết:
- Tính chất vật lí của CO và CO2.
- Tính chất vật lí, tính chất hóa học của muối cacbonat (nhiệt phân, tác dụng với axit).
HS hiểu:
- 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).
b. Kĩ năng
- Viết các PTHH minh họa tính chất hóa học của CO, CO2, H2CO3 và muối cacbonat.
- Phân biệt khí CO, khí CO2, muối cacbonat với một số chất khác.
- Giải thích được một số hiện tượng trong tự nhiên: sự tạo thành thạch nhũ trong các hang đá vôi, giải thích câu ca dao “nước chảy đá mòn”.
- Làm được một số dạng bài tập: tính thành phần % muối cacbonat trong hỗn hợp, tính % khối lượng oxit kim loại trong hỗn hợp phản ứng với CO, tính % thể tích CO và CO2 trong hỗn hợp khí.
c. Trọng tâm
- CO có tính khử (tác dụng với kim loại), CO2 là một oxit axit và có tính oxi hóa (tác dụng với Mg)
- Muối hidrocacbonat và muối cacbonat không tan dễ bị nhiệt phân. Muối hidrocacbonat có tính lưỡng tính.
- Cách nhận biết muối cacbonat
BẢN THUYẾT MINH BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ E- LEARNING BÀI: HỢP CHẤT CỦA CACBON Hóa học 11 I. Th«ng tin c¸ nh©n - Tác giả: NGUYỄN THỊ NGỌC ANH - Điện thoại: 0905.686.700 - Email: ntnanh.ct@hue.edu.vn - Tên sản phẩm: Hợp chất của cacbon - Tên môn: Hóa học - Tên trường: trường THPT Cao Thắng - Địa chỉ: 11 Đống Đa – Thành phố Huế - Tỉnh Thừa Thiên Huế II. PHẦN THUYẾT MINH 1. Mục tiêu bài học a. Kiến thức HS biết: - Tính chất vật lí của CO và CO2. - Tính chất vật lí, tính chất hóa học của muối cacbonat (nhiệt phân, tác dụng với axit). HS hiểu: - 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). b. Kĩ năng - Viết các PTHH minh họa tính chất hóa học của CO, CO2, H2CO3 và muối cacbonat. - Phân biệt khí CO, khí CO2, muối cacbonat với một số chất khác. - Giải thích được một số hiện tượng trong tự nhiên: sự tạo thành thạch nhũ trong các hang đá vôi, giải thích câu ca dao “nước chảy đá mòn”. - Làm được một số dạng bài tập: tính thành phần % muối cacbonat trong hỗn hợp, tính % khối lượng oxit kim loại trong hỗn hợp phản ứng với CO, tính % thể tích CO và CO2 trong hỗn hợp khí. c. Trọng tâm - CO có tính khử (tác dụng với kim loại), CO2 là một oxit axit và có tính oxi hóa (tác dụng với Mg) - Muối hidrocacbonat và muối cacbonat không tan dễ bị nhiệt phân. Muối hidrocacbonat có tính lưỡng tính. - Cách nhận biết muối cacbonat 2. Các năng lực chính hướng tới - Năng lực quan sát - Năng lực phán đoán - Năng lực tư duy - Năng lực tự nghiên cứu - Năng lực giải quyết vấn đề - Năng lực hợp tác và giao tiếp - Năng lực sử dụng công nghệ thông tin 3. Chuẩn bị a. Giáo viên - Hóa chất và dụng cụ thực hành thí nghiệm: dung dịch Ca(OH)2, ống nghiệm, ống dẫn khí, giá sắt - Các video clip: khám phá động Phong Nha-Kẽ Bàng, hiệu ứng nhà kính, nhiều người ngộ độc khí CO do đốt than sưởi ấm, - Phần mềm Trí Việt e-Learning - Các phần mềm chỉnh sửa và cắt phim: Free MP3 Cutter Joiner, Camtasia Studio 7, Freemake Video Converter,MP3 Audio Editor. - Các hình ảnh liên quan đến bài học, các hình ảnh trang trí cho bài học, b. Học sinh - Kiến thức đã học về CO, CO2, axit cacbonic, muối cacbonat - Sách giáo khoa, vở, bút. 4. Phương pháp dạy học - Giáo viên nêu và giải quyết vấn đề - Phương pháp làm việc nhóm - Phương pháp trực quan - Phương pháp tích hợp 5. Tóm tắt bài giảng a. Thiết kế tiến trình dạy học theo phương pháp dạy học tích cực và kĩ thuật tổ chức hoạt động của học sinh - Giáo viên trình bày ý tưởng, đề xuất vấn đề và chuyển giao nhiệm vụ học tập cho học sinh thông qua các câu hỏi trực tiếp hoặc câu hỏi tương tác, hoặc thông qua các hình ảnh, các thí nghiệm minh họa, Sau đó, giáo viên giành cho học sinh một khoảng thời gian để thực hiện nhiệm vụ học tập. - Giải pháp và kế hoạch giải quyết vấn đề: học sinh đề xuất giải pháp để giải quyết vấn đề dựa trên kiến thức nội dung chương trình - Hs thực hiện nhiệm vụ học tập: thông qua nhiệm vụ của giáo viên giao cho học sinh, trong khoảng thời gian nhất định (thường là 30s-có nhạc nền đối với câu hỏi trực tiếp; 60s đối với câu hỏi tương tác), học sinh tự giải quyết vấn đề (có thể hợp tác với các học sinh khác để thực hiện nhiệm vụ) - Giáo viên đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh thông qua các câu trả lời, các hình ảnh, các phương trình phản ứng hoặc thí nghiệm để chứng minh b. Tóm tắt STT Nội dung trình chiếu Ý tưởng thiết kế Định hướng năng lực Trang 1 Mở đầu Giới thiệu thông tin liên quan đến tác giả và tên bài học, kết hợp với âm thanh nhạc nền. Trang 2 Khởi động Chiếu clip giới thiệu về động Phong Nha, về sự hình thành thạch nhũ trong các hang động để dẫn dắt vào trang 3 Trang 3 Giới thiệu bài học Từ clip giới thiệu về sự hình thành thạch nhũ trong các hang đá vôi, giáo viên yêu cầu học sinh viết các phương trình phản ứng chứng minh, sau đó dẫn dắt học sinh vào bài học Năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn hóa học, năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học Trang 4 Nội dung bài học Giới thiệu cấu trúc bài học Trang 5 Giới thiệu CO Giới thiệu về CO Trang 6 Câu hỏi về tính chất vật lí của CO Sử dụng dạng câu hỏi gạch chân, mục đích để học sinh phát hiện ra được CO rất độc. Năng lực liên hệ thực tế Trang 7 Tính chất vật lí của CO Sửa câu hỏi ở trang 6, khẳng định lại các tính chất vật lí của CO Trang 8 Cảnh báo ngộ độc khí CO Chiếu clip cảnh báo ngộ độc khí CO khi đốt than sưởi ấm và gợi ý các biện pháp giúp ngăn chặn nhiễm độc khí CO. Năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào cuộc sống Trang 9 Cấu tạo phân tử CO Yêu cầu học sinh viết công thức phân tử và công thức cấu tạo của CO, từ đó dự đoán các tính chất hóa học có thể có của nó. Giáo viên trình bày: - Công thức phân tử của cacbon monooxit, số oxi hóa của C trong CO. - Chiếu mô phỏng sự hình thành phân tử CO, để học sinh thấy rõ trong phân tử CO có liên kết ba bền vững (tương tự N2), trong đó có một liên kết cho nhận từ O qua C. - Từ đó, dự đoán được các tính chất hóa học có thể có của CO Năng lực tư duy, năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học, năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn hóa học, năng lực phán đoán Trang 10 Câu hỏi về tính chất hóa học của CO Sử dụng dạng câu hỏi điền khuyết, có đáp án nhiễu, học sinh vận dụng các kiến thức đã học, các dự đoán đã đoán ở trang 9 để làm bài tập Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học, năng lực vận dụng lí thuyết để giải quyết vấn đề Trang 11 Tính chất hóa học của CO Từ bài tập ở trang 10, liệt kê, giải thích và chứng minh hai tính chất hóa học đặc trưng của CO. Dựa trên các tính chất đó, nêu ứng dụng của CO trong thực tế. Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học, năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào cuộc sống Trang 12 Điều chế CO-Phòng thí nghiệm Yêu cầu học sinh nêu các phương pháp điều chế CO trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp? Giáo viên kết luận phương pháp điều chế khí CO trong phòng thí nghiệm, chiếu hình ảnh điều chế để học sinh thấy khí CO được thu bằng cách đẩy nước. Năng lực tư duy, năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học Trang 13 Điều chế CO-công nghiệp Nêu và so sánh hai phương pháp sản xuất khí CO trong công nghiệp, thành phần hỗn hợp khí than ướt và khí lò gas. Dựa vào 2 phương trình phản ứng của phương pháp khí lò gas, giải thích hiện tượng thực tế tại sao không nên sưởi ấm bằng than trong phòng kín, liên hệ thực tế với trường hợp 3 bà cháu ở Thanh Hóa tử vong do nhiễm độc khí CO Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học, năng lực so sánh, năng lực vận dụng kiến thức hóa học để giải quyết vấn đề, năng lực liên hệ thực tế Trang 14 Sơ đồ khí lò gas Chiếu mô phỏng sơ đồ khí lò gas, minh họa cho hai phương trình phản ứng đã nêu trong phương pháp khí lò gas ở trang 13. Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học Trang 15 Giới thiệu hợp chất Cacbon thứ 2 Chiếu các hình ảnh liên quan, để dẫn dắt học sinh nhận biết được hợp chất thứ hai của cacbon là cacbon đioxit. Năng lực liên hệ thực tế Trang 16 Tính chất vật lí của CO2 Giáo viên đặt câu hỏi, sau đó liệt kê các tính chất vật lí của cacbon đioxit, kèm theo các ứng dụng có thể có của từng trạng thái Năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tế cuộc sống Trang 17 Hiệu ứng nhà kính Chiếu clip về hiệu ứng nhà kính, về nguyên nhân gây ra sự nóng lên toàn cầu – 1 trong những vấn đề môi trường nghiêm trọng hiện nay. Từ đó, giáo dục cho học sinh ý thức bảo vệ môi trường Năng lực vận dụng kiến thức đã học vào thực tế cuộc sống Trang 18 Cấu tạo phân tử CO2 Yêu cầu học sinh viết công thức phân tử và công thức cấu tạo của cacbon đioxit (đã học ở lớp 10), từ đó dự đoán các tính chất hóa học có thể có của CO2 Giáo viên kết luận Năng lực tái hiện kiến thức, năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học, năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn hóa học, năng lực phán đoán. Trang 19 Câu hỏi về tính chất hóa học của CO2 Dựa trên những phán đoán ở trang 18, và những kiến thức đã học, cho học sinh làm bài tập về tính chất hóa học của CO2 dưới dạng câu hỏi trắc nghiệm Năng lực vận dụng lí thuyết để giải quyết vấn đề Trang 20 Tính chất hóa học của CO2 Sửa câu hỏi ở trang 19, đồng thời liệt kê các phương trình phản ứng chứng minh CO2 là một oxit axit. Liên hệ thực tế trong phương trình CO2 + CaO ® CaCO3 (bề mặt vôi sống sẽ bị hóa rắn khi để trong không khí) Nêu các trường hợp tạo muối khi gặp dạng bài tập CO2 + dd bazơ Giới thiệu học sinh lấy ví dụ với dung dịch bazơ là Ca(OH)2, mục đích là để kết hợp với phản ứng nhiệt phân Ca(HCO3)2 ở trang 35 nhằm giải quyết câu hỏi ở phần giới thiệu bài học-trang 3 (câu hỏi về việc giải thích sự tạo thành thạch nhũ trong các hang đá vôi) Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học, năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn hóa học Trang 21 Câu hỏi về hiện tượng thí nghiệm thổi từ từ khí CO2 vào dd Ca(OH)2 Học sinh dự đoán hiện tượng xảy ra khi thổi từ từ khí CO2 vào dung dịch nước vôi trong bằng cách trả lời câu hỏi trắc nghiệm, chọn 1 đáp án đúng nhất. Năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn hóa học, năng lực phán đoán Trang 22 Thí nghiệm thổi từ từ CO2 vào dung dịch Ca(OH)2 Cho học sinh xem thí nghiệm, để kiểm chứng lại những nhận định, và phán đoán của học sinh, đồng thời sửa câu hỏi ở trang 21 Năng lực thực hành hóa học, năng lực quan sát Trang 23 Phương trình phản ứng thổi từ từ CO2 vào dd Ca(OH)2 Nêu thứ tự phản ứng xảy ra khi thổi từ từ khí CO2 vào dung dịch nước vôi trong, để giải thích hiện tượng quan sát được Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học, năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn hóa học Trang 24 Thí nghiệm CO2 + Mg Ngoài tính chất của một oxit axit, CO2 còn có tính chất hóa học nào nữa, giáo viên cho học sinh xem thí nghiệm CO2 + Mg. Dựa trên hiện tượng quan sát được, dự đoán sản phẩm và viết phương trình phản ứng xảy ra. Xác định vai trò của CO2. Năng lực thực hành thí nghiệm, năng lực phán đoán, năng lực sử dụng thí nghiệm để khai thác nội dung kiến thức bài học, năng lực quan sát Trang 25 Phương trình phản ứng CO2 + Mg Từ hiện tượng thí nghiệm ở trang 24, viết phương trình phản ứng xảy ra, xác định vai trò của CO2 Từ thí nghiệm trên, hỏi học sinh có nên dùng bình chứa khí CO2 để dập tắt đám cháy kim loại mạnh không? Tại sao? Giáo viên kết luận Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học, năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào cuộc sống Trang 26 Điều chế CO2-phòng thí nghiệm Yêu cầu học sinh nêu các phương pháp điều chế khí CO2 trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp. Giáo viên kết luận phương pháp điều chế khí CO2 trong phòng thí nghiệm Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học Trang 27 Điều chế CO2-công nghiệp Liệt kê các quá trình giúp thu hồi khí CO2 trong công nghiệp Năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn hóa học, năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học Trang 28 Axit cacbonic Yêu cầu học sinh nêu các đặc điểm của axit cacbonic – hợp chất thứ ba của cacbon? Giáo viên kết luận Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học, năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn hóa học Trang 29 Bảng tính tan Giới thiệu có hai loại muối cacbonat là HCO3- và CO32- Chiếu bảng tính tan để học sinh phát hiện ra tính tan của muối CO32- Năng lực quan sát Trang 30 Tính tan Từ bảng tính tan ở trang 29, liệt kê tính tan của muối CO32, đồng thời giáo viên giới thiệu tính tan của muối HCO3- Năng lực quan sát Trang 31 Câu hỏi về tính chất hóa học của muối cacbonat Yêu cầu học sinh vận dụng các kiến thức đã học để hoàn thành bài tập dưới dạng câu hỏi đúng-sai. Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học, năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn hóa học Trang 32 Sửa câu hỏi về tính chất hóa học của muối cacbonat Sửa câu hỏi ở trang 31. Nêu câu hỏi đặt vấn đề: NaHCO3 (muối HCO3-) và K2CO3 (CO32-) đều tác dụng với axit (HCl) và dd bazơ (NaOH, Ca(OH)2). Vậy có phải cả 2 loại muối trên đều có tính lưỡng tính? Để trả lời cho câu hỏi đó, yêu cầu học sinh viết phương trình ion thu gọn, vì phương trình ion thu gọn mới cho biết bản chất của phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li. Từ phương trình ion thu gọn, thấy HCO3- có tính lưỡng tính vì nó vừa có thể nhường proton, vừa có thể nhận proton H+ theo định nghĩa về axit-bazơ của Bronsted. Trong khi đó, muối cacbonat thì không có tính lưỡng tính, vì nó chỉ có thể nhận proton H+ mà thôi. Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học, năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn hóa học, năng lực tư duy. Trang 33 Tính chất hóa học của muối cacbonat Từ bài tập ở trang 32, kết luận về tính lưỡng tính của muối hiđrocacbonat. Giới thiệu phản ứng nhiệt phân của muối cacbonat Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học Trang 34 Câu hỏi về phản ứng nhiệt phân Dựa trên kiến thức mà giáo viên đã giới thiệu ở trang 33, yêu cầu học sinh hoàn thành phương trình phản ứng dưới dạng câu hỏi điền khuyết, có sử dụng đáp án nhiễu Năng lực vận dụng lí thuyết để giải quyết vấn đề Trang 35 Sửa câu hỏi về phản ứng nhiệt phân Sửa bài tập ở trang 34 Từ các phương trình phản ứng trên, giáo viên lưu ý học sinh khi đề ra nhiệt phân muối hidrocacbonat đến khối lượng không đổi, thì phải kiểm tra xem muối cacbonat sinh ra có bị nhiệt phân tiếp tục hay không. Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học, năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề Trang 36 Giải thích hiện tượng tạo thành thạch nhũ Yêu cầu học sinh vận dụng các kiến thức đã học để viết phương trình phản ứng giải thích sự tạo thành thạch nhũ trong các hang đá vôi Giáo viên kết luận: từ phương trình phản ứng nhiệt phân Ca(HCO3)2 ở bài tập trên (trang 34), và phương trình phản ứng hòa tan kết tủa canxi cacbonat trong thí nghiệm ở trang 22, ta có phương trình phản ứng thuận nghịch. Nêu ứng dụng của từng phản ứng + Phản ứng (2) giải thích sự tạo thành thạch nhũ trong các hang đá vôi + Phản ứng (1) giải thích câu “nước chảy đá mòn” Năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tế cuộc sống, năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học, năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn hóa học Trang 37 Câu hỏi về ứng dụng của muối cacbonat Cho học sinh làm bài tập dưới dạng câu hỏi ghép đôi, để kiểm tra kiến thức thực tế của các em Năng lực liên hệ thực tế Trang 38 Ứng dụng Kết luận lại các ứng dụng của muối cacbonat Trang 39 Câu hỏi củng cố 1 Làm bài tập để củng cố lại kiến thức đã học Năng lực tái hiện kiến thức, năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học Trang 40 Câu hỏi củng cố 2 Làm bài tập để củng cố lại kiến thức đã học Năng lực tái hiện kiến thức, năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học Trang 41 Câu hỏi củng cố 3 Làm bài tập để củng cố lại kiến thức đã học Năng lực tái hiện kiến thức, năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học Trang 42 Câu hỏi củng cố 4 Làm bài tập để củng cố lại kiến thức đã học Năng lực tính toán, năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học, năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn hóa học Trang 43 Sửa câu hỏi củng cố 1 Sửa câu hỏi củng cố 1 ở trang 39 để khắc sâu kiến thức trọng tâm của bài Năng lực tái hiện kiến thức, năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học Trang 44 Sửa câu hỏi củng cố 2 Viết thứ tự phản ứng xảy ra để giải quyết vấn đề đặt ra trong câu hỏi củng cố ở trang 40 Năng lực tái hiện kiến thức, năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học Trang 45 Sửa câu hỏi củng cố 3 Sửa câu hỏi củng cố ở trang 41. Chú ý muối (NH4)2CO3 là một muối cacbonat tan, nhưng cũng là muối amoni nên nó cũng bị nhiệt phân Năng lực tái hiện kiến thức, năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học Trang 46 Sửa câu hỏi củng cố 4 Giới thiệu các bước giải bài tập dạng CO2 + Ca(OH)2. Năng lực tính toán, năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học, năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn hóa học Trang 47 Tài liệu tham khảo Liệt kê một số tài liệu tham khảo phục vụ cho việc thực hiện bài giảng 6. Lời thuyết minh Trang 1: Mở đầu Trang 2: Trước khi vào bài học mới, các em hãy xem clip sau đây (clip về động Phong Nha) Trang 3: Các em vừa xem xong clip giới thiệu về động Phong Nha, về sự hình thành thạch nhũ trong các hang động. Bằng kiến thức hóa học, các em hãy viết phương trình phản ứng chứng minh sự tạo thành thạch nhũ trong các hang đá vôi? (HS trả lời) Để xem phương trình phản ứng các em đã viết đúng hay sai, có thể hiện rõ bản chất của sự hình thành thạch nhũ trong các hang đá vôi hay không, chúng ta sẽ nghiên cứu bài học hôm nay, bài hợp chất của Cacbon Trang 4: Nội dung bài học gồm 3 phần: - Phần thứ nhất: cacbon monooxit - Phần thứ hai: cacbon đioxit - Và phần thứ 3: axit cacbonic và muối cacbonat Trang 5: Trước hết, chúng ta cùng tìm hiểu về cacbon monooxit Cacbon monooxit đã được nhà hóa học người Pháp De Lasson điều chế lần đầu tiên vào năm 1776, khi đốt nóng oxit kẽm với than cốc. 24 năm sau, vào năm 1800, thì nhà hóa học người Anh là William Cruikshank đã xác định đó là 1 hợp chất của cacbon và oxi, có công thức phân tử là CO Vậy, cacbon monooxit có tính chất vật lí gì, các em hãy cùng làm bài tập ở trang sau, hãy kích chuột vào chữ cái tương ứng với 1 đáp án sai khi nói về tính chất vật lí của cacbon monooxit, sau đó hãy xác nhận câu trả lời của mình Trang 6: Câu hỏi về tính chất vật lí của CO Trang 7: Như vậy, về tính chất vật lí thì: - Cacbon monooxit là chất khí, không màu, không mùi, không vị, hơi nhẹ hơn không khí - Rất ít tan trong nước - Hóa lỏng ở -191,50C và hóa rắn ở -205,20C - Cacbon monooxit rất bền với nhiệt - Và rất độc. Khi chúng ta hít phải 1 lượng lớn khí cacbon monooxit, chúng ta sẽ cảm thấy nhức đầu, buồn nôn, chóng mặt, hoa mắt, ngất xỉu, và thậm chí là tử vong. Chúng ta hãy cùng xem clip sau: Trang 8: clip cảnh báo ngộ độc khí CO Trang 9: Trước khi nghiên cứu tính chất hóa học, các em hãy viết CTPT và CTCT của cacbon monooxit, từ đó dự đoán xem cacbon monooxit có những tính chất hóa học gì? (HS trả lời) Cacbon monooxit có CTPT là CO, với mức oxi hóa +2, đây là mức oxi hóa trung gian của cacbon Để hiểu rõ hơn về CTCT của cacbon monooxit, chúng ta hãy viết cấu hình e nguyên tử của nguyên tố O và C Từ cấu hình e nguyên tử ta thấy: O có 6e ở lớp ngoài cùng, C có 4e ở lớp ngoài cùng. Vậy để đạt được cấu hình bền của khí hiếm gần nhất thì cả C và O sẽ liên kết với nhau. Các em hãy xem mô phỏng sự góp chung e của C và O để hình thành phân tử cacbon monooxit: .. Như vậy, cấu tạo của cacbon monooxit là: Từ CTCT chúng ta thấy: C liên kết với O bằng liên kết 3 bền vững. Trong 3 liên kết này, các em chú ý có 1 liên kết cộng hóa trị theo kiểu phối trí, từ O qua C. Từ số oxi hóa của C và CTCT của cacbon monooxit, các em hãy dự đoán xem cacbon monooxit có tính chất hóa học gì, bằng cách làm bài tập ở trang sau, hãy chọn sản phẩm thích hợp, kéo, giữ và rê chuột đến vị trí đã được đánh số thứ tự, sau đó các em hãy xác nhận câu trả lời của mình Trang 10: câu hỏi về TCHH của CO Trang 11: Từ CTCT, chúng ta thấy: trong phân tử CO có liên kết 3 bền vững, nên nó sẽ kém hoạt động ở nhiệt độ thường, nhưng sẽ hoạt động hơn khi đun nóng Vì cacbon monooxit không tác dụng được với nước, dd axit và dd bazơ ở nhiệt độ thường, nên người ta gọi cacbon monooxit là oxit trung tính, nghĩa là oxit không tạo muối Với mức oxi hóa +2, là mức oxi hóa trung gian. Mức oxi hóa này có thể tăng hoặc giảm, nhưng tính khử của cacbon monooxit vẫn là tính chất chủ yếu Khi thể hiện tính khử, cacbon monooxit có thể tác dụng với các chất có tính oxi hóa, như O2, để tạo khí cacbon đioxit. Phản ứng này tỏa nhiều nhiệt, nên cacbon monooxit được sử dụng làm nhiên liệu khí Ngoài ra, tính khử của cacbon monooxit còn thể hiện khi tác dụng với nhiều oxit kim loại sau Al, để tạo ra kim loại tương ứng Chẳng hạn, khi cho cacbon monooxit tác dụng với đồng (II) oxit thì đồng (II) oxit sẽ bị khử thành Cu kim loại, còn cacbon monooxit sẽ bị oxi hóa thành cacbon đioxit Loại phản ứng này thường được dùng trong luyện kim, để điều chế những kim loại có tính khử trung bình và yếu Trang 12: Để điều chế cacbon monooxit trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp, người ta sử dung phương pháp gì, các em hãy viết các phương trình phản ứng xảy ra? (HS trả lời) Để điều chế cacbon monooxit trong phòng thí nghiệm, người ta nhỏ axit sunfuric đặc vào axit fomic và đun nóng. Các em hãy quan sát hình vẽ. Chúng ta sẽ thu khí cacbon monooxit bằng cách dời chỗ của nước. Trang 13: Để sản xuất cacbon monooxit trong công nghiệp, người ta cho hơi nước đi qua than nung đỏ ở 10500C. Hỗn hợp khí tạo thành được gọi là khí than ướt, gồm có 44% cacbon monooxit, còn lại là cacbon đioxit, H2, N2 và hơi nước. Phương pháp này gọi là phương pháp khí than ướt. Ngoài ra, ta có thể sản xuất cacbon monooxit bằng phương pháp khí lò gas, bằng cách thổi không khí đi qua than nung đỏ Hỗn hợp khí lò gas sinh ra gồm khoảng 25% khí cacbon monooxit, ngoài ra còn có N2, cacbon đioxit và 1 lượng nhỏ các khí khác. Hai phương trình phản ứng trên đã giải thích lí do tại sao khi đốt than trong phòng ngủ, phòng tắm chật hẹp lại đóng kín cửa, thì dễ xảy ra tình trạng ngộ độc khí cacbon monooxit. Vì khi than cháy, ban đầu sẽ tạo ra khí cacbon đioxit, dần dần, khi khí oxy hết, than dư sẽ tác dụng với cacbon đioxit, sinh ra khí CO là 1 khí rất độc. Vì vậy, không nên dùng than để sưởi ấm trong phòng kín, nếu không sẽ bị ngộ độc, như trường hợp 3 bà cháu ở Thanh Hóa đã tử vong do đốt than để sưởi ấm trong phòng kín, vào năm 2014 vừa qua. Trang 14: Đây là sơ đồ lò gas. Không khí được thổi từ dưới lên. Ở phía dưới lò thì C cháy trong O2 tạo ra cacbon đioxit. Khi đi qua lớp than nóng đỏ thì cacbon đioxit bị khử thành cacbon monooxit. Trang 15: Chúng ta vừa tìm hiểu hợp chất thứ nhất của cacbon là cacbon monooxit, bây giờ chúng ta sẽ tìm hiểu hợp chất thứ hai của nó. Các em hãy đoán xem đây là chất gì? Đây là 1 chất khí sinh ra từ sự cháy. Chất khí này không thể thiếu trong quá trình quang hợp của cây xanh Ở trạng thái rắn thường tạo thành khối rắn trắng, gọi là nước đá khô. Nước đá khô được sử dụng để tạo hiệu ứng khói trên sân khấu Chắc hẳn các em đã biết đây là hợp chất gì rồi phải không? Đây chính là cacbon đioxit Trang 16: Các em hãy nêu các tính chất vật lí của cacbon đioxit? (HS trả lời) - Cacbon đioxit là 1 chất khí không màu, nặng gấp 1,5 lần không khí - Tan không nhiều trong nước - Ở nhiệt độ thường, khi được nén dưới áp suất 60atm, khí Cacbon đioxit sẽ hóa thành chất lỏng không màu, linh động. Chúng ta có thể tìm thấy Cacbon đioxit lỏng trong các chai nước ngọt có gas. - Khi làm lạnh đột ngột ở -760C, khí Cacbon đioxit sẽ hóa thành khối rắn, trắng gọi là nước đá khô. Nước đá khô không nóng chảy mà thăng hoa, nên được dùng để tạo môi trường lạnh và khô, rất tiện lợi cho việc bảo quản thực phẩm. Ngoài ra nước đá khô còn được dùng để tạo hiệu ứng khói trên sân khấu. Đây là hình ảnh của nước đá khô. Cacbon đioxit còn là chất gây nên hiệu ứng nhà kính, là nguyên nhân gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu. Các em hãy xem clip sau đây Trang 17: Hiệu ứng nhà kính Trang 18: Ở lớp 10, các em đã xét sự hình thành phân tử khí Cacbon đioxit, bây giờ, hãy nhớ lại bài học, các em hãy nêu CTPT và CTCT của khí Cacbon đioxit, từ đó dự đoán xem các tính chất hóa học có thể có của nó. (HS trả lời) Về CTPT, Cacbon đioxit có công thức là CO2, với mức oxi hóa +4, đây là mức oxi hóa cao nhất của Cacbon Đây là CTCT của Cacbon đioxit Do độ âm điện của O lớn hơn đọ âm điện của C, nên liên kết giữa nguyên tử O và C là liên kết cộng hóa trị có cực, nhưng do có cấu tạo thẳng và đối xứng, nên hai liên kết đôi phân cực triệt tiêu nhau. Kết quả là phân tử Cacbon đioxit là phân tử không phân cực. Các em hãy xem mô hình của phân tử Cacbon đioxit .. Với cấu tạo phân tử như trên, có thể thấy Cacbon đioxit là 1 oxit axit, ngoài ra các em hãy dự đoán xem cacbon đioxit còn có tính chất hóa học gì nữa, sau đó hãy làm bài tập ở trang sau, chọn phương trình phản ứng không chứng minh được Cacbon đioxit là 1 oxit axit? Trang 19: Câu hỏi Trang 20: Như vậy, khi nói về tính chất hóa học của cacbon đioxit, người ta thường nhắc đến cacbon đioxit là 1 oxit axit. Khi tan trong nước, cacbon đioxit tạo thành axit cacbonic. Axit cacbonic là 1 axit kém bền, dễ bị phân hủy thành cacbon đioxit và nước. Vì vậy, ta có thể sử dụng mũi tên 2 chiều để biểu diễn cho phương trình phản ứng này. Cacbon đioxit là 1 oxit axit nên có thể tác dụng với oxit bazơ như canxi oxit, tạo ra canxi cacbonat. Canxi oxit còn gọi là vôi sống, phản ứng trên cho thấy nếu chúng ta để vôi sống trong không khí, không bảo quản cẩn thận thì trên bề mặt của vôi sống sẽ bị hóa rắn. Ngoài ra cacbon đioxit còn có thể tác dụng với dung dịch bazơ như natri hiđroxit để tạo muối natri hidrocacbonat hoặc natri cacbonat. Vậy theo các em, làm thế nào để biết được sản phẩm sinh ra gồm muối nào? Natri hidrocacbonat, natri cacbonat hay cả 2 muối? (HS trả lời) Để biết được điều đó, ta phải xét xem cacbon đioxit dư hay dd natri hidroxit dư, hay chúng phản ứng vừa đủ? Cụ thể, ta xét tỉ lệ số mol ion hidroxit và số mol cacbon đioxit. Nếu tỉ lệ này nhỏ hơn hoặc bằng 1 thì sản phẩm là muối hidrocacbonat. Nếu tỉ lệ này lớn hơn hoặc bằng 2 thì sản phẩm là muối cacbonat. Còn nếu tỉ lệ này nằm trong khoảng từ 1 đến 2 thì sản phẩm gồm 2 muối là hidrocacbonat và muối cacbonat. Bây giờ chúng ta hãy lấy ví dụ với dd bazơ là canxi hidroxit, còn gọi là nước vôi trong. Các em hãy làm bài tập ở trang sau. Trang 21: Câu hỏi về hiện tượng thí nghiệm Trang 22: Để xem câu trả lời của các em có đúng hay không, chúng ta cùng xem thí nghiệm dẫn từ từ khí cacbon đioxit vào dung dịch canxi hidroxit Thí nghiệm dẫn từ từ đến dư khí CO2 vào dung dịch canxi hidroxit Trang 23: Từ thí nghiệm trên ta thấy, hiện tượng xảy ra khi dẫn từ từ khí cacbon đioxit vào dd canxi hidroxit là lúc đầu có kết tủa trắng, kết tủa này tăng dần đến cực đại, sau đó giảm dần, cuối cùng tạo dd trong suốt đồng nhất. Phương trình phản ứng xảy ra như sau: .. Cacbon đioxit tác dụng với canxi hidroxit tạo ra kết tủa canxi cacbonat. Sau đó cacbon đioxit được dẫn vào tiếp tục tác dụng với canxi cacbonat tạo thành canxi hidrocacbonat trong suốt đồng nhất. Trang 24: Ngoài tính chất của một oxit axit, cacbon cacbon đioxit còn có tính chất nào nữa, các em hãy cùng xem thí nghiệm sau: thí nghiệm Mg tác dụng với cacbon đioxit Đun nóng mui sắt có chứa 1 ít kim loại Mg. Sau đó, đưa mui sắt có chứa Mg đang cháy vào bình đựng khí cacbon đioxit. Quan sát hiện tượng xảy ra. Thí nghiệm cho thấy Mg cháy trong khí cacbon đioxit sáng hơn so với cháy trong không khí, tạo sản phẩm là chất rắn có màu trắng là MgO và chất rắn có màu đen là C. Trang 25: Phương trình phản ứng xảy ra như sau: .. Mg là 1 kim loại hoạt động mạnh, luôn thể hiện tính khử, nên trong phản ứng với Mg, cacbon đioxit không thể hiện vai trò là 1 oxit axit nữa, mà thể hiện vai trò là 1 chất oxi hóa, với mức oxi hóa của C giảm từ +4 về 0. Như chúng ta đã biết, cacbon đioxit không cháy và không duy trì sự cháy của nhiều chất nên người ta thường dùng bình chứa khí cacbon đioxit để dập tắt các đám cháy như đám cháy xăng, dầu, Vậy, theo các em, chúng ta có nên dùng bình chứa khí cacbon đioxit để dập tắt đám cháy có chứa kim loại hoạt động mạnh không? (HS trả lời) Thí nghiệm trên cho thấy Mg bốc cháy trong khí cacbon đioxit, do đó, không nên dùng bình chứa khí cacbon đioxit để dập tắt các đám cháy Mg nói riêng và kim loại mạnh nói chung Trang 26: Các em vừa nghiên cứu xong tính chất hóa học của cacbon đioxit. Vậy làm thế nào để điều chế cacbon đioxit trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp? (HS trả lời) Trong phòng thí nghiệm, người ta cho canxi cacbonat tác dụng với dd axit clohidric Trang 27: Trong công nghiệp, khí cacbon đioxit được thu hồi từ quá trình đốt than, dầu mỏ, khí thiên nhiên. Từ quá trình nung vôi, hoặc lên men rượu Trang 28: Chúng ta tiếp tục tìm hiểu hợp chất thứ 3 của cacbon là axit cacbonic. Các em hãy nêu các đặc điểm của axit này? (HS trả lời) Đây là 1 axit rất yếu, kém bền, dễ bị phân hủy thành cacbon đioxit và nước Trong dung dịch, axit cacbonic phân li 2 nấc, chủ yếu tạo thành ion hidro và ion hidrocacbonat, và chỉ tạo thành một lượng rất nhỏ ion cacbonat. Trang 29: Tương ứng với sự phân li thành 2 nấc của axit cacbonic, ta có 2 loại muối là muối hidrocacbonat và muối cacbonat. Trước hết chúng ta hãy xét tính tan của 2 loại muối này. Quan sát bảng tính tan và nêu tính tan của muối cacbonat? (HS trả lời) Trang 30: Như vậy, tính tan của 2 loại muối này là khác nhau. Đối với muối hidrocacbonat, tất cả đều tan, trừ muối natri hidrocacbonat ít tan. Đối với muối cacbonat, tất cả đều không tan, trừ muối cacbonat của kim loại kiềm và amoni, trong đó có liti cacbonat cũng ít tan. Sự khác nhau về tính tan của 2 loại muối cacbonat có làm cho tính chất hóa học của chúng khác nhau hay không, các em hãy cùng làm bài tập ở trang sau, đánh dấu ü vào phương trình phản ứng đúng và dấu x vào phương trình phản ứng sai. Trang 31: Câu hỏi Trang 32: Muối natri hidrocacbonat tác dụng được với dd natri hidroxit tạo thành sản phẩm là natri cacbonat và nước, còn tác dụng với dd axit clohidric thì tạo ra natri clorua, cacbon đioxit và nước. Kali cacbonat cũng tác dụng với dd axit clohidric tạo sản phẩm là kali clorua, cacbon đioxit và nước; còn khi tác dụng với dd canxi hidroxit thì tạo muối canxi cacbonat và kali hidroxit Tất cả các phản ứng trên đều xảy ra vì chúng đều thỏa mãn điều kiện của phản ứng trao đổi. Trong khi đó, kali cacbonat không tác dụng với dd natri hidroxit vì không thỏa mãn điều kiện. Ở đây chúng ta thấy, natri hidrocacbonat và kali cacbonat đều tác dụng được với dd axit và dd bazơ. Vậy có phải muối hidrocacbonat và muối cacbonat đều có tính lưỡng tính hay không? (HS trả lời) Để trả lời cho câu hỏi đó, các em hãy viết các phương trình ion thu gọn của các phương trình phản ứng trên (HS trả lời) Như chúng ta đã biết, phương trình ion thu gọn cho biết bản chất của phản ứng trong dd các chất điện li. Vậy thì, nhìn vào các phương trình ion thu gọn ta thấy: + Muối hidrocacbonat có tính lưỡng tính vì ion hidrocacbonat vừa có thể nhường proton, vừa có thể nhận proton H+ theo định nghĩa về axit-bazơ của Bronsted. + Trong khi đó, muối cacbonat thì không có tính lưỡng tính, vì nó chỉ có thể nhận proton H+ mà thôi. Trang 33: Như vậy, sự khác nhau đầu tiên của 2 loại muối là muối hidrocacbonat có tính lưỡng tính, còn muối cacbonat thì không có tính lưỡng tính. Cá
Tài liệu đính kèm:
- bai_thuyet_trinh_hoa_hoc_lop_11_hop_chat_cua_cacbon.docx
- sơ đồ lò gas.ppt