Giáo án Hóa học 12 nâng cao - Dãy điện hóa của kim loại (Tiết 1/3) - Nguyễn Đình Riện

Trường THPT Vũ Văn Hiếu 
MÔN: HÓA HỌC LỚP 12 NÂNG CAO
Họ tên giáo viên : Nguyễn ađình Riện
Trình độ chuyên môn: Cử nhân sư phạm
DÃY ĐIỆN HÓA CỦA KIM LOẠI
(tiết 1/3)
Số tiết theo phân phối chương trình: 34
I. MỤC TIÊU BÀI HỌC
1. Kiến thức:
- Biết các khái niệm: Cặp oxi hoá khử của kim loại, pin điện hoá, suất điện động và thế điện cực.
 Biết cấu tạo của pin điện hóa, sự chuyển động của các phần tử mang điện khi pin điện hóa hoạt động.
 Biết các phản ứng hóa học xảy ra ở catot (+) và anot (-) của pin điện hoá.
2. Kĩ năng:
 Xác định tên và dấu của các điện cực trong pin điện hóa.
 Tính suất điện động của pin điện hoá.
3. Thái độ: 
Có sự nhìn nhận sơ bộ và hiểu biết nhất định về nguồn năng lượng điện hóa đang được sử dụng trong đời sống hàng ngày qua các thiết bị như pin và acquy ...
II. YÊU CẦU CỦA BÀI DẠY:
Kiến thức của học sinh
Kiến thức về công nghệ thông tin: 
Kiến thức chung về môn học: Nắm vững nội dung bài "Tính chất hóa học chung của kim loại"
Về trang bị, đồ dùng dạy học:
Trang bị, đồ dùng dạy học liên quan đến công nghệ thông tin:
Phần cứng: Máy tính xách tay, máy chiếu, máy chiếu Projecter, webcam có sãn trên máy tính xách tay (hoặc webcam kết nối theo cổng USB).
Phần mềm: Microsoft Word, Microsoft PowerPoint, MathType 5.0, Driver kết nối webcam theo cổng USB, phần mềm violet.
Trang bị khác, đồ dùng day học khác:
Hóa chất: dd ZnSO4 1M, dd CuSO4 1M, KNO3 rắn, nước cất.
Bộ dụng cụ thí nghiệm pin điện hóa.
III. CHUẨN BỊ CHO BÀI GIẢNG:
Chuẩn bị của Giáo viên:
Soạn giáo án, xây dựng ý tưởng thiết kế bài giảng.
Nghiên cứu, làm thử trước thí nghiệm pin điện hóa đạt kết quả tốt nhất.
Nghiên cứu, làm thử trước thao tác quay camera bằng webcam, điều chỉnh độ phân giải màn hình, độ sắc nét khi quay thí nghiệm, thử trước kích cỡ phông chữ khi quay phiếu học tập của học sinh sao cho đạt hiệu quả cao nhất (in phiếu học tập bằng khổ ngang giấy A4 – In trực tiếp từ slide trong bài soạn trình chiếu).
Phiếu học tập:
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1: KIỂM TRA BÀI CŨ :
Cho thanh Zn vào dd CuSO4. Viết p/t p/ư dạng ion thu gọn. Nêu rõ chiều hướng của phản ứng oxi hóa - khử đã xảy ra như thế nào? (chất oxi hóa, chất khử, mạnh hơn, yếu hơn) ?. Chỉ rõ quá trình oxi hóa, quá trình khử ?
Đáp án :
 ..... + ...... ® ...... + ...... 
 chất chất  chất  chất 
Quá trình oxi hóa : ........................... ® ............................
 Quá trình khử : ........................... ® .............................
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2: CỦNG CỐ, KHẮC SÂU KIẾN THỨC
Điền từ thích hợp vào dấuđối với pin Zn – Cu theo thứ tự các câu hỏi về anot hay catot là: (1)cực Zn hay Cu, (2)tính khử mạnh hơn hay yếu hơn, (3)cực âm hay dương, (4)nơi xảy ra quá trình oxi hóa hay khử, (5)nơi khối lượng kim loại tăng lên hay giảm đi, (6)nơi nồng độ ion kim loại trong dd tăng lên hay giảm đi. (7)Công thức tính E pin ?
1.Anot là cực 
2.Anot là cực kl có tính khử 
3.Anot là cực 
4.Anot là nơi xảy ra 
 .. ® .
5.Anot là nơi khối lượng thanh kim loại .
6.Anot là nơi có nồng độ ion kim loại .
1.Catot là cực 
2. Catot là cực kl có tính khử 
3. Catot là cực 
4. Catot là nơi xảy ra 
 ..® .
5. Catot là nơi khối lượng thanh kim loại .
6. Catot là nơi có nồng độ ion kim loại .
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3: HƯỚNG DẪN HỌC SINH HỌC Ở NHÀ:
Bài tập về nhà: 1,2,5,7 trang 122 sgk 
Chuẩn bị cho tiết học sau:
Câu 1: Thế nào là điện cực hiđro chuẩn?
Câu 2: Thế nào là điện cực kim loại chuẩn?
Câu 3: Thế điện cực chuẩn của kim loại được xác định theo 
 những quy ước nào?
Câu 4: Thế nào là dãy thế điện cực chuẩn của kim loại?
Câu 5: Sử dụng dãy thế điện cực chuẩn của kim loại:
So sánh tính oxi hóa – khử như thế nào?
Xác định chiều của phản ứng oxi hóa – khử như thế nào?
Xác định suất điện động chuẩn của pin điện hóa như thế nào?
Xác định thế điện cực chuẩn của cặp oxi hóa – khử như thế nào?
Chuẩn bị của Học sinh:
Đã làm bài tập về nhà.
Đã soạn bài mới theo yêu cầu của giáo viên.
IV. Nội dung và tiến trình của bài giảng
1. Tổ chức lớp : (2 phút)
Kiểm tra sĩ số.
Giáo viên giao cho các tổ trưởng phát phiếu học tập số 1 cho học sinh, đồng thời giáo viên nhắc nhở học sinh khi viết (chỉ cần bút viết thông thường màu đen) vào phiếu học tập (giấy A4) phải viết to bằng hoặc to hơn phông chữ đã in sẵn để quay camera lên máy chiếu được rõ nét.
2. Kiểm tra bài cũ: ( 5 phút).
- GV yêu cầu em Nguyễn Văn A cầm phấn viết lên bảng bài làm phiếu học tập số 1- kt bài cũ.
- GV yêu cầu cả lớp cùng làm phiếu học tập số 1- kt bài cũ
- GV cho em A về chỗ ngồi, lấy một phiếu học tập của một em học sinh khá giỏi, quay lên máy chiếu để cả lớp so sánh, giáo viên chỉnh sửa, cho điểm học sinh A.
Đáp án :
 Zno + Cu2+ ® Zn2+ + Cuo 4 điểm
 chất khử chất oxi hóa chất oxi hóa chất khử 2 điểm
 mạnh hơn mạnh hơn yếu hơn yếu hơn 
 Quá trình oxi hóa : Zn ® Zn2+ + 2e 2 điểm
 Quá trình khử : Cu2+ + 2e ® Cu 2 điểm
3. Bài giảng mới: (26 phút).
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
a. Giới thiệu, dẫn nhập
GV: Sử dụng kết quả kiểm tra bài cũ để vào bài mới: "phản ứng hóa học trên là quá trình nhường nhận electron trực tiếp giữa kim loại Zn và ion Cu2+ . Nếu bây giờ ta cho Zn nhường electron gián tiếp cho ion Cu2+ thông qua dây dẫn thì có phát sinh dòng điện hay không? và cơ chế phát sinh dòng điện như thế nào là nội dung của bài học ngày hôm nay"
b. Nội dung bài mới
GV: Thông qua mục tiêu của bài học.
Hoạt động 1: Khái niệm về cặp oxi hoá khử của kim loại
GV: 
- Lấy ví dụ minh họa cho p/ư khử ion Cu2+ về Cuo và p/ư oxi hóa Cuo lên Cu2+ ?
- Từ đó có thể biểu diễn mối quan hệ giữa dạng oxi hóa và dạnh khử của nguyên tố đồng như thế nào? 
- Tương tự như nguyên tố Cu, hãy lấy thêm ví dụ về mối quan hệ giữa dạng oxi hóa và dạnh khử của các nguyên tố kim loại khác và khái quát hóa cho nguyên tố kim loại M nói chung ?
GV: Vậy thế nào là cặp oxi hóa – khử của kim loại?
GV: Xu hướng của dạng oxi hóa là gì? của dạng khử là gì?
GV: Hai xu hướng trái ngược nhau về điện tích thì trên bề mặt tiếp xúc giữa chúng có xuất hiện một điện thế hay không?
{Ghi chú: câu hỏi này giúp cho hs liên hệ với môn Vật lí để nhanh chóng hiểu sâu hơn và nhanh hơn về khái niệm thế điện cực sẽ nghiên cứu chi tiết trong tiết học này}
Hoạt động 2: Pin điện hóa
GV: Chiếu chiếu hình 5.3 trang 115 sgk, đồng thời cầm và giơ lên cho học sinh quan sát trực tiếp các đồ vật thật như các cặp điện cực, cầu muối, dây dẫn, vôn kế ...
GV: Từ đó có thể kết luận: Pin điện hóa là một thiết bị bao gồm những bộ phận nào?
GV: Làm thí nghiệm, đồng thời bấm vào đường link cho máy quay webcam hoạt động để học sinh vừa quan sát trực tiếp thí nghiệm, vừa được xem hình ảnh to hơn, rõ hơn trên máy chiếu.
GV: Vừa làm thí nghiệm, vừa yêu cầu học sinh đứng lên nhận xét theo những hoạt động và câu hỏi của giáo viên:
ngắt dây dẫn
rút cầu muối
đổi điện cực
quan sát màu của thanh Cu trước và sau khi pin hoạt động.
............
GV cho pin hoạt động đến hết tiết học để hs có thể quan sát thêm hiện tượng. 
GV: Sử dụng hiện tượng thí nghiệm dẫn dắt hs lĩnh hội các khái niệm về thế điện cực, suất điện động:
- Tại sao kim vôn kế lệch ?
- Vì sao có dòng điện đi qua dây dẫn?
Vậy thế nào là thế điện cực ?
Thế nào là thế điện cực chuẩn ?
Lấy ví dụ về thế điện cực chuẩn?
GV: Giá trị của thế điện cực quyết định đến suất điện động của pin điện hóa đo được trên vôn kế.
- Vậy thế nào là suất điện động của pin điện hóa ?
- Giá trị của suất điện động được tính như thế nào ?
- Lấy ví dụ minh họa?
- Khi pin điện hóa hoạt động, Epin nhận những giá trị nào ? vì sao?
- Trong pin điện hóa, điện cực nào có giá trị thế điện cực lớn hơn? nhỏ hơn? vì sao?
GV: Dẫn dắt học sinh: Khác với môn Vật lí là tìm hiểu hiểu dòng điện trong pin đện hóa, môn Hóa học tìm hiểu về nguyên nhân, bản chất của phản ứng oxi hóa – khử đã phát sinh ra dòng điện. Nghĩa là, tại sao cực Zn là cực âm, cực đồng là cực dương, cầu muối để làm gì ?. Để trả lời câu hỏi này ta chuyển sang nội dung : Cơ chế phát sinh dòng điện trong pin điên hóa
GV: Vào đường link (bức tranh của slide thứ 11) để chiếu mô hình thí nghiệm ảo về cơ chế hoạt động của pin điện hóa Zn-Cu.
GV: Sử dụng mô hình thí nghiệm ảo đàm thoại chi tiết với học sinh về từng điện cực và từng vị trí cầu muối ở bên trái, ở bên phải.
Cực Zn là điện cực kim loại có tính khử mạnh hơn hay yếu hơn, vì thế ở cực Zn đã xảy ra sự oxi hóa Zn hay sự khử ion Zn2+?
Tại sao cực Zn là cực âm ?
Từ sgk hãy định nghĩa anot ?
Dòng electron đã di chuyển ở cực Zn như thế nào ?
Cực Cu là điện cực kim loại có tính khử mạnh hơn hay yếu hơn, vì thế ở cực Cu đã xảy ra sự oxi hóa Cu hay sự khử ion Cu2+?
Tại sao cực Cu là cực dương ?
Từ sgk hãy định nghĩa catot ?
Các ion đã di chuyển như thế nào ở cầu muối bên trái? vì sao?
Các ion đã di chuyển như thế nào ở cầu muối bên phải? vì sao?
Theo em cầu muối có vai trò gì trong pin điện hóa ?
GV: Hãy so sánh thí nghiệm ở phần kiểm tra bài cũ và thí nghiệm pin điện hóa Zn-Cu?
- Có bản chất phản ứng giống nhau không? 
- Có gì khác nhau ?
c. Mở rộng, khái quát kiến thức (2 phút)
GV: Tiếp tục cho học sinh quan sát hiện tượng thí nghiệm pin Zn-Cu đã phản ứng một thời gian lâu hơn. (màu dd CuSO4, quan sát thanh Zn, thanh Cu ...). Từ đó dẫn dắt học sinh rút ra kết luận về pin điện hóa.
- Dòng điện một chiều sinh ra từ nguồn năng lượng nào ?
- Khi pin điện hóa hoạt động, nồng độ các ion đã thay đổi thế nào ?
GV: Thông báo nhanh cho hs một số ví dụ.
- Suất điện động của pin điện hóa phụ thuộc vào những yếu tố nào ?
4. Liên hệ đến các môn học khác: Đã liên hệ với môn vật lí khi giảng bài ở phần trên.
5. Củng cố kiến thức và kết thúc bài: 
(10 phút).
GV: Phân công các tổ trưởng phát phiếu học tập số 2 và số 3 cho từng em học sinh. 
GV: Chia mỗi bàn học sinh tử 3-4 hs thành một nhóm học tập để hỗ trợ nhau hoàn thành phiếu học tập số 2 trong thời gian nhanh nhất và viết chữ rõ ràng nhất, để thi đua được quay camera lên màn hình sớm nhất. 
GV: Vào đường link phần mềm violet cho học sinh thi đua trả lời câu hỏi trắc nghiệm (khá sôi nổi từ phần mềm violet).
GV: Hướng dẫn học sinh học ở nhà bằng phiếu học tập số 3 đã phát cho học sinh
DÃY ĐIỆN HÓA CỦA KIM LOẠI (tiết 1)
HS: Lắng nghe và kết hợp với mục tiêu của bài học trong sgk
I. Khái niệm về cặp oxi hoá khử của kim loại
HS: Đứng tại chỗ trả lời câu hỏi của giáo viên 
 Cu2+ + 2(e) ® Cu
 Ag+ + 1(e) ® Ag
 Mn+ + n(e) ® M
 dạng oxi hóa dạng khử
HS: Mỗi dạng oxi hóa và dạng khử của cùng một nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxi hóa khử.
Kí hiệu : Dạng oxi hóa/ Dạng khử ; Mn+/M
Ví dụ : Fe2+ / Fe ; Cu2+ / Cu 
Nhận xét: 
HS: 
+ Dạng oxi hóa Mn+ có xu hướng nhận electron
+ Dạng khử M có xu hướng nhường electron
® Khi nhúng thanh kim loại M vào dd Mn+ sẽ xuất một điện thế giữa dạng oxi hóa và dạng khử của cùng một nguyên tố kim loại gọi là thế điện cực của kim loại, kí hiệu: 
II. Pin điện hoá 
1. Khái niệm về pin điện hóa, suất điện động và thế điện cực
a. Pin điện hóa: (hình 5.3 trang 115 sgk)
HS: Pin điện hóa là một thiết bị gồm có:
 hai cặp oxi hóa khử của hai kim loại (hai cặp điện cực)
 dây dẫn giữa hai điện cực
 cầu muối (dd KNO3 bão hòa)
Thí nghiệm:
HS: nhận xét hiện tượng thí nghiệm:
+ Kim vôn kế lệch 0,93 V (nếu đúng tiêu chuẩn là U = 1,10 V)
+ Ngắt dây dẫn hay rút cầu muối ra thì chỉ số về kim vôn kế về 0
+ Điện cực đồng có lớp đồng đỏ hơn (nguyên chất hơn) mới tạo ra bám vào.
+ Khối lượng lá Zn giảm, [Zn2+] tăng lên 
+ Khối lượng lá Cu tăng, [Cu2+] giảng đi (màu xanh nhạt dần) 
HS: Kim vôn kế lệch vì có dòng điện đi qua dây dẫn.
HS: Dòng điện đi qua dây dẫn vì có chênh lệch điện thế gữa hai điện cực.
b. Thế điện cực
- Thế điện cực là điện thế xuất hiện trên mỗi điện cực
 + Khi [Mn+] = 1M, giá trị điện thế là giá trị điện cực chuẩn 
 + Kí hiệu điện cực chuẩn 
 (bảng số liệu thường cho thế điện cực chuẩn ở 25oC)
 + Vd: 
c. Suất điện động của pin điện hóa
HS: 
- Suất điện động của pin điện hóa là hiệu điện thế giữa hai điện cực: Epin = E(+) – E(-)
 + Khi nồng độ các ion KL đều bằng 1M (ở 25oC) ta có 
Vd: 
Chú ý: 
 HS: 
* Khi pin điện hóa hoạt động, luôn có Epin > 0
* Vì Epin> 0 nên E(+) > E(-) ® Trong pin điện hóa, cực âm (anot) có giá trị thế điện cực nhỏ hơn cực dương (catot)
2.Cơ chế phát sinh dòng điện trong pin điện hóa
HS: Quan sát mô hình thí nghiệm ảo, nhận xét và trả lời câu hỏi của giáo viên.
a. Điện cực Zn – cực kim loại có tính khử mạnh hơn: 
 + Sự oxi hóa: Zno ® Zn2+ + 2e 
 + Cực Zn sinh ra dòng electtron nên cực Zn là cực âm 
 + Anot là nơi xảy ra sự oxi hóa ® cực Zn là anôt 
® Các (e) theo dây dẫn từ cực âm Zn sang cực dương Cu 
b. Điện cực Cu – cực kim loại có tính khử yếu hơn: 
 + Sự khử: Cu2+ + 2e ® Cuo
 + Dòng electtron chạy đến cực Cu nên cực Cu là cực dương 
 + Catot là nơi xảy ra sự khử ® cực Cu là catôt 
c. Trong cầu muối : 
 Các ion K+ (hoặc NH4+), Zn2+ di chuyển sang cốc đựng dd CuSO4. Các ion NO3-, SO42- di chuyển sang cốc đựng dd ZnSO4. à cân bằng điện tích (mạch điện khép kín), dd muối luôn trung hòa điện.
à Những quá trình oxi hóa và khử xảy ra trên bề mặt các điện cực của pin điện hóa được viết bằng p/t ion: 
 Cu2+ + Zno ® Cuo + Zn2+ .
Kết luận :
 HS: 
- Trong quá trình phóng điện, nồng độ Cu2+ trong dung dịch giảm dần, nồng độ Zn2+ tăng dần .
- Năng lượng của phản ứng oxy hóa- khử xảy ra trong pin điện hóa đã sinh ra dòng điện một chiều 
- Suất điện động của pin điện hóa phụ thuộc vào :
 Bản chất cặp oxi hóa – khử của kim loại.
 Nồng độ của ion kim loại.
 Nhiệt độ .
Ví dụ : Các dung dịch muối có cùng nồng độ 1M và nhiệt độ 25oC:
Suất điện động của các pin: 
- Pin Cu -Ag : 0,46 V
- Pin Pb – Cu : 0,47V
- Pin Zn – Pb : 0,63 V
HS: Nhanh chóng thực hiện yêu cầu thi đua do giáo viên yêu cầu.
HS: Thảo luận phiếu học tập số 2 được chiếu lên máy chiếu
HS: Thi đua trả lời câu hỏi trắc nghiệm.
HS: Nhận nhiệm vụ thực hiện phiếu học tập thứ 3 – hướng dẫn học sinh học ở nhà.
V. Nguồn tài liệu tham khảo
1. Bộ 4 đĩa CD Rom (gồm thí nghiệm hóa học lớp 10, 11, 12; các phần mềm tiện ích như violet, chụp ảnh màn hình, chuyển đổi phông chữ; các thí nghiệm ảo sử dụng phần mềm flash, phần mềm chemoffice 2004, chemDraw ...) được mua từ hội nghị ứng dụng công nghệ thông tin do Sở GD đào tạo tỉnh Quảng Ninh tổ chức năm 2004.
2. Phần mềm flash 5.0, violet 1.5, MathType 5.0, Driver Tako 02 ... lấy từ trên mạng internet.
3. Nhiều nguồn hỗ trợ khác được góp nhặt từ các hội nghị thay sách và các website về giáo dục.
VI. Phân tích lợi ích của việc ứng dụng CNTT cho bài dạy.
Trong phạm vi bài giảng này, cá nhân tôi đã có một số ứng dụng CNTT như sau:
Sử dụng thiết bị quay camera webcam hiệu Tako 02 rất rẻ tiền là 160.000 đồng để hỗ trợ cho máy tính xách tay không có đầu quay camera di động và máy chiếu Projecter khá cồng kềnh. Thiết bị này rất gọn nhẹ, tiện lợi khi sử dụng như sau:
Chỉ cần cài đầu quay camera vào đầu mánh tính xách tay là đã có được một đầu quay camera cố định. Vào menu options để điều chỉnh độ phân giải màn hình cao nhất, chọn ánh sáng, màu sắc, độ sắc nét phù hợp... là có thể chiếu được phiếu học tập của học sinh khá rõ nét.
Giáo viên vừa làm thí nghiệm trực tiếp, vừa quay hiện tượng thí nghiệm lên máy chiếu đã giúp cho học sinh quan sát sự thật một cách rõ nét, chân thực, đồng thời giúp giáo viên tiết kiệm thời gian, không tốn thời gian gọi học sinh lên quan sát, chứng kiến hiện tượng và tường thuật lại cho cả lớp như trước đây.
Sử dụng thí nghiệm ảo chạy trên phần mềm flash.
Trong bài giảng này, tại sao tôi đã làm thí nghiêm thật rồi mà vẫn phải dùng thí nghiệm ảo? Bởi vì thí nghiệm thật không thể quan sát được sự chuyển động của các hạt electron hay sự di chuyển của các ion. Ngược lại các hình ảnh mô phỏng của thí nghiệm ảo lại giúp ích rất nhiều cho học sinh dễ hình dung, dễ nắm bắt, hiểu sâu và ghi nhớ về cơ chế hoạt động của pin điện hóa. Tác dụng của thí nghiệm ảo trong trường hợp này đã giúp cho giáo viên không cần giảng giải quá nhiều mà chất lượng tiếp thu của hs lại rất cao.
Sử dụng phần thêm phần mềm violet để tăng hứng thú của học sinh trong phần củng cố kiến thức. 
Về thí nghiệm pin điện hóa Zn - Cu.
Về thí nghiệm pin điện hóa Zn – Cu, tôi đã làm khoảng 4 lần trước đây và nhiều đồng nghiệp khác cũng làm thí nghiệm này chỉ thu được kết quả từ 0,3V đến 0.8V. Khi chuẩn bị cho bài giảng này tôi đã làm lại thí nghiệm này cẩn thận hơn và thu được kết quả là 0,93V (xem hình ảnh đã chụp lại ở trên). Tôi đã làm cẩn thận thí nghiệm pin điên hóa Zn – Cu như sau:
Dùng giấy ráp đánh thật sạch các điện cực.
Tự chế tạo cầu muối bằng cách: cho vào ống một sợi dây mảnh (có thể là dây Cu, có thể là sợi dây chỉ) để tăng khả năng mao dẫn, dễ dàng loại bỏ các bọt khí, sau đó nhồi, nhét KNO3 rắn vào ống (khoảng gần đầy), sau đó ngâm vào nước rồi lấy 2 miếng bông bịt nhẹ vào 2 đầu.
Cố gắng pha chế nồng độ dung chịch chính xác.
Bản tường trình bài dự thi của tôi tạm dừng tại đây.
Kính chúc cuộc thi xây dựng Bài giảng điện tử lần thứ nhất của Sở giáo dục và đào tạo tỉnh Quảng Ninh thành công tốt đẹp !
XÁC NHẬN CỦA NHÀ TRƯỜNG Ngày 12 tháng 4 năm 2009
 NGƯỜI SOẠN
 Phạm Công Siêng