Giáo án Hóa học Lớp 11 - Chương 3: Cacbon. Silic - Bài 15: Cacbon - Nguyễn Đình Bang

Chương 3. CACBON - SILIC Bài 15. CACBON I. MỤC TIÊU BÀI HỌC 1. Kiến thức 3. Thái độ, tình cảm Học sinh hiểu: Mối liên hệ giữa vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình e nguyên tử và tính chất của cacbon. Một số dạng thù hình của cacbon. Cacbon vừa có tính khử, vừa có tính oxi hoá. Trạng thái tự nhiên, khai thác than, ứng dụng của cacbon. Biết làm việc với các học sinh khác để xây dựng kiến thức mới về cacbon. Giáo dục cho học sinh tình cảm biết yêu quý và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên, có ý thức giữ gìn và bảo vệ môi trường đất và không khí. 2. Kĩ năng 4. Trọng tâm bài học Viết cấu hình e nguyên tử cacbon. Dự đoán tính chất hoá học cơ bản của cacbon. Viết được các phương trình hoá học của phản ứng biểu diễn tính khử và tính oxi hoá của cacbon. Đọc SGK, thu thập xử lí thông tin và rút ra kết luận. Đặc điểm cấu tạo, tính chất, ứng dụng của cacbon. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên 2. Học sinh Giáo án điện tử giảng dạy trên máy chiếu đa năng. Ảnh scall: bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học;hình vẽ cấu trúc mạng tinh thể: kim cương, than chì, fuleren; một số khoáng vật của cacbon; một số hình ảnh liên quan đến ứng dụng của cacbon. Phần mềm mô phỏng thí nghiệm hoá học : đốt cháy cacbon trong không khí. Thí nghiệm cacbon tác dụng với axit HNO3 đặc, đun nóng. Phiếu học tập (hai phiếu). SGK Hoá học 11. Kiến thức cũ: tính chất hoá học của cacbon (lớp 9); viết cấu hình e nguyên tử, xác định số oxi hoá (lớp 10). III. PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC CHỦ ĐẠO Học tập nhóm, đàm thoại, biểu diễn thí nghiệm nghiên cứu. IV. DỰ ĐOÁN MỘT SỐ KHÓ KHĂN TRONG QUÁ TRÌNH TỔ CHỨC TIẾT DẠY Bài dài, nhiều đề mục; phương pháp học tập nhóm trong quá trình tổ chức tiết dạy còn khá mới mẻ với học sinh. V. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC HOẠT ĐỘNG CỦA GI ÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH NỘI DUNG BÀI GIẢNG TG Hoạt động 1: Ổn định tổ chức lớp: Giới thiệu người dự. Kiểm tra sĩ số. - Lớp trưởng báo cáo sĩ số. 1 Hoạt động 2: Vào bài: - GV: Bài học hôm nay bắt đầu bằng 3 đoạn phim, các em chú ý nhìn lên màn hình máy chiếu. - GV: 3 đoạn phim trên nói về ứng dụng của nguyên tố hoá học nào? - GV: Em có thể cho biết cụ thể được không? - GV: Để giải thích ứng dụng của nguyên tố cacbon trên cơ sở đặc điểm cấu tạo và tính chất của cacbon, các em cùng nhau nghiên cứu bài học hôm nay. Bài 15 Cacbon thuộc chương 3 Cacbon và Silic của SGK Hoá học 11 theo chương trình chuẩn. - HS quan sát, phân tích các nội dung quan sát được. - HS trả lời. Chương 3: CACBON – SILIC Bài 15: CACBON 3 Hoạt động 3: Vị trí và cấu hình e nguyên tử: - GV: Các em cùng nhau học tập theo nhóm với các nội dung trong phiếu học tập số 1. - GV Thời gian hoàn thành phiếu học tập số 1 đã hết, thầy giáo sẽ mời một số học sinh đại diện của một số nhóm đứng tại chỗ trình bày kết quả thảo luận của nhóm. - GV: Thầy mời em . . . . . . . . . đại diện nhóm . . . . - GV: Thầy mời một học sinh khác đại diện của nhóm khác nhận xét phần trả lời của bạn. - GV: Theo em phần trả lời của nhóm trước đạt bao nhiêu điểm? - GV: Nhận xét, đánh giá điểm. - HS sử dụng bảng tuần hoàn, vận dụng các kiến thức đã học và thảo luận nhóm để hoàn thiện phiếu học tập số 1. - HS trả lời. - HS nhận xét. - HS đánh giá điểm. I. Vị trí và cấu hình e nguyên tử Phiếu học tập số 1 Thời gian thảo luận nhóm: 3 phút 6 IVA 2 1. Cacbon ở ô thứ . . . , nhóm . . . , chu kì . . . . 2. Cấu hình e nguyên tử và sự phân bố e theo obitan lớp ngoài cùng ở trạng thái cơ bản: A. 6C: 1s2 2s2 2p2 B. 6C: 1s2 2s2 2p2 C. 6C: 1s2 2s2 2p2 D. 6C: 1s2 2s1 2p3 3. Xác định số oxi hoá của ng.tố cacbon 0 +2 +4 -4 -2 2,55 -4, -2, 0, +2, +4 trong các chất: C, CO, CO2, CH4, C2H4. Từ đó suy ra các số oxi hoá của cacbon là: . . . . . . . . . . . . . . . 4. Độ âm điện của C là . . . . . ., giáo trị độ âm đện của C được coi là: A. Lớn. B. Nhỏ. C. Quá nhỏ D. Trung bình 6 Hoạt động 4: Tính chất vật lí : - GV: Em hãy ghép tên gọi tương ứng với cấu trúc tinh thể của chúng? - GV: Các em cùng nhau học tập theo nhóm với các nội dung trong phiếu học tập số 2. - GV: Thời gian hoàn thành phiếu học tập số 2 đã hết, thầy giáo sẽ mời một số học sinh đại diện của một số nhóm đứng tại chỗ trình bày về cấu trúc. - GV: Thầy mời em . . . . . . . . . đại diện nhóm . . . . - GV: Thầy mời một học sinh khác đại diện của nhóm khác nhận xét phần trả lời của bạn. GV: Thầy giáo mời một học sinh trình bày về tính chất vật lí. - GV: Thầy mời học sinh nhóm khác nhận xét phần trả lời của bạn. - GV bổ sung và kết luận. - HS quan sát: (A) (B) (C) 1. Kim cương 2. Than chì 3. Fuleren - HS: trả lời: 1-B; 2-C; 3-A - HS trả lời. - HS nhận xét. - HS trả lời. - HS nhận xét. II. Tính chất vật lí Phiếu học tập số 2 Thời gian thảo luận nhóm: 3 phút Kim cương Than chì Fuleren C vô định hình Cấu trúc Tứ diện đều, mỗi ng.tử C liên kết với 4 ng.tử C lân cận bằng 4 liên kết cộng hoá trị bền. Cấu trúc lớp, mỗi ng.tử C liên kết với 3 ng.tử C lân cận. Các lớp liên kết với nhau bằng tương tác yếu. Cấu trúc hình cầu rỗng, mỗi ng.tử C liên kết với 3 ng.tử C lân cận. Các ng.tử C trong trạng thái phi tinh thể, không có quy luật. Tính chất Trong suốt, không màu. Cứng nhất. Không dẫn điện. Dẫn nhiệt kém. Màu xám đen. Rất mềm. Dẫn điện tốt. Dẫn nhiệt tốt. Màu đỏ tía. Hấp phụ mạnh ánh sáng. Màu đen xốp. Hấp phụ các chất khí, chất tan. 6 Hoạt động 5: Tính khử của C: - GV: Dựa vào số oxi hoá của C trong phiếu học tập số 1 hãy dự đoán tính chất hoá học của C? - GV: Số oxi hoá của C tăng từ 0 lên +4 thể hiện tính khử hay tính oxi hoá? - GV bổ sung: Trong các dạng thù hình của cacbon, cacbon vô định hình hoạt động hơn cả. Tuy nhiên ở nhiệt độ thường cacbon khá trơ, còn khi đun nóng nó phản ứng được với nhiều chất.. - GV: Các em hãy quan sát thí nghiệm đốt cháy C trong không khí, thầy giáo tiến hành thí nghiệm bằng phần mền mô phỏng thí nghiệm hoá học. - GV: Em hãy cho biết hiện tượng của thí nghiệm và giải thích? - GV: Em hãy lên bảng viết phương trình phản ứng? - GV: Em hãy cho biết sự thay đổi số oxi hoá của C trên phương trình phản ứng. - GV bổ sung: CO2 mặc dù không phải là chất gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng như các khí khác, nhưng khí CO2 có liên quan mật thiết với môi trường. Khí CO2 làm cho trái đất nóng lên. Hiện tượng này gọi là hiện tượng nhà kính. - GV: Khi đốt cháy C ở nhiệt độ cao: C khử CO2 tạo thành CO, đây là khí độc làm ngưng trệ quá trình vận chuyển O2 của Hemoglobin trong máu. - GV: Tương tự như N2 trong nhóm Nitơ – Photpho, C trong nhóm Cacbon – Silic không tác dụng trực tiếp với các đơn chất Halogen. - GV: Các em hãy quan sát thí nghiệm C tác dụng với axit HNO3, thầy giáo tiến hành biểu diễn thí nghiệm. - GV: em hãy cho biết hiện tượng của thí nghiệm và giải thích? - GV: Em hãy lên bảng viết phương trình phản ứng? - GV: Một em nhận xét phần trả lời của ban? - GV: Nhận xét, đánh giá điểm. - GV: Ở lớp 9 các em đã biết C khử được các oxit kim loại, thầy giáo mời một em hoàn thành phương trình phản ứng: C khử sắt (III) oxit? - GV: Em hãy cho biết sự thay đổi số oxi hoá của nguyên tố C và sắt? - HS: C vừa có tính khử và vừa có tính oxi hoá. - HS:Tính khử. - HS quan sát thí nghiệm - HS: C cháy trong không khí cho ngọn lửa màu đỏ, phản ứng toả nhiệt.. - HS lên bảng viết PTHH: 0 +4 C + O2 CO2 - HS quan sát thí nghiệm - HS: C tác dụng với HNO3 cho khí màu nâu đỏ và khí không màu. - HS lên bảng viết PTHH: 0 +5 +4 +4 C + 4HNO3CO2 ↑ + 4NO2 ↑ + 2H2O - HS: nhận xét - HS đứng tại chỗ phát biểu: 0 +3 0 +2 3C + Fe2O3 2Fe + 3CO III. Tính chất hoá học 1. Tính khử a. Tác dụng với oxi: 0 0 +4 C + O2 CO2 ∆H < 0 0 +4 +2 C + CO2 CO ∆H > 0 Lưu ý: C không tác dụng trực tiếp với các Halogen. b. Tác dụng với hợp chất: Thí dụ: 0 +5 +4 +4 C + 4HNO3CO2 ↑ + 4NO2 ↑ + 2H2O 0 +3 0 +2 3C + Fe2O3 2Fe + 3CO 10 Hoạt động 6: Tính oxi hoá của C: - GV: Tính oxi hoá của C thể hiện bằng những phản ứng hoá học nào? - GV em hãy lên bảng hoàn thành phương trình phản ứng giữa C với H2 và C với với kim loại Al - GV: Như vậy C vừa có tính khử và vừa có tính oxi hoá, xong tính khử vẫn là chủ yếu hơn. - HS: Tính oxi hoá của C thể hiện qua phản ứng với H2 và phản ứng với kim loại có tính khử mạnh. - HS lên bảng hoàn thành phương trình hoá học. 0 0 -4 +1 C + 2H 2 CH4 0 0 +3 -4 4C + 3Al Al4C3 2. Tính oxi hoá a. Tác dụng với hiđro 0 0 -4 +1 C + H 2 CH4 Metan b. Tác dụng với kim loại 0 0 +3 -4 C + Al Al4C3 Nhôm cacbua 3 Hoạt động 7: Ứng dụng của C: -GV: Học sinh làm việc theo nhóm, soạn 01 câu hỏi trắc nghiệm về ứng dựng của cacbon? - GV Thầy giáo mời một số học sinh đại diện của một số nhóm đứng tại chỗ đọc câu hỏi của nhóm (lưu ý chưa được công bố đáp án, các nhóm khác chú ý lắng nghe và chọn đáp án trả lời) - Thầy mời em . . . . . . . . . đại diện nhóm . . . . đọc câu hỏi. - Thầy mời em . . . . . . . . . đại diện nhóm . . . . chọn phương án trả lời đúng. - GV: Em hãy quan sát những hình ảnh về ứng dụng của kim cương và cho biết các ứng dụng của nó? - GV: Em hãy biết các ứng dụng của than chì? - GV: Em hãy cho biết các ứng dụng của than cốc? - GV: Em hãy cho biết các ứng dụng của than gỗ? - GV: Em hãy cho biết các ứng dụng của than muội? - GV: Giải thích tại sao: kim cương dùng làm bột mài còn than chì lại dùng làm chất bôi trơn? - HS đọc SGK, vận dụng các kiến thức đã học và thảo luận nhóm để xây dựng câu hỏi trắc nghiệm về ứng dụng của cacbon. - HS đững tại chỗ đọc câu hỏi - HS đứng tại chỗ chọn phương án trả lời có giải thích. - HS phát biểu ứng dụng của kim cương. - HS phát biểu ứng dụng của than chì. - HS phát biểu ứng dụng của than cốc. - HS phát biểu ứng dụng của than gỗ. - HS phát biểu ứng dụng của than gỗ. - HS trả lời. IV. Ứng dụng - SGK 1 . Kim cöông: duøng laøm ñoà trang söùc, cheá taïo muõi khoan, dao caét thuûy tinh vaø boät maøi. 2 Than chì: laøm ñieän cöïc, buùt chì ñen, cheá chaát boâi trôn, laøm noài cheùn ñeå naáu chaûy caùc hôïp kim chòu nhieät. 3. Than coác: laøm chaát khöû trong loø luyeän kim. 4. Than goã: duøng ñeå cheá thuoác suùng ñen, thuoác phaùo, chaát haáp phuï. Than hoaït tính ñöôïc duøng nhieàu trong maët naï phoøng ñoäc vaø trong coâng nghieäp hoùa chaát. 5. Than muoäi: ñöôïc duøng laøm chaát ñoän khi löu hoùa cao su, saûn xuaát möïc in, xi ñaùnh giaày, . . . 5 Hoạt động 8: Trạng thái tự nhiên của cabon: - GV: Trong tự nhiên cacbon tồn tại như thế nào? - GV: Cacbon là các thành phần thiết yếu cho mọi sự sống đã biết, và không có nó thì sự sống mà chúng ta đã biết không thể tồn tại. Việc sử dụng kinh tế chủ yếu của cacbon là trong dạng các nhiên liệu hóa thạch như than, khí mêtan và dầu mỏ (xăng dầu). Dầu mỏ cũng là nguồn nguyên liệu cho nhiều chất hữu cơ tổng hợp khác. - GV: Ở đất nước chúng ta có những mỏ than ở đâu? - GV bổ sung việc khai thác và sử dụng nguồn nhiên liệu hoá thạch để phục vụ đời sống, lợi ích quốc gia cũng cần phải có chiến lược phát triển bền vững. - HS trả lời. V. Trạng thái tự nhiên - Dạng đơn chất: Kim cương và than chì, than mỏ. - Dạng hợp chất: khoáng vật canxit, magiezit, đolomit; dầu mỏ, khí thiên nhiên, các hợp chất hữu cơ. - Ở nước ta có mỏ than lớn ở Quang Ninh, một số mỏ than nhỏ ở Thanh Hoá, Nghệ An, Quang Nam. 3 Hoạt động 9: Điều chế C: - GV: Em hãy cho biết các điều kiện để thực hiễn dãy chuyển hoá sau: Than mỡ → Than cốc → Than chì Gỗ → Than gỗ Metam → Than muội - GV: Than muội, than gỗ, than cốc, than chì, loại than nào có thể điều chế ra kim cương nhân tạo? Cho biết điều kiện để điều chế? - HS trả lời: - HS trả lời: 10000C VI. Điều chế 2500 – 30000C không oxi không oxi Than mỡ Than cốc Than chì 20000C đốt 50000 – 10000 at thiếu oxi Gỗ Than gỗ Kim cương Nhiệt phân xt Metan Than muội 3 Hoạt động 10: Củng cố bài học. - GV: Câu hỏi 1: Tại sao các hợp chất của C lại là hợp chất cộng hoá trị? - GV: Câu hỏi 2: Kim cương và than chì là các dạng thù hình của nguyên tố C, nhưng lại có tính chất vật lí (độ cứng, khả năng dẫn điện, ...) khác nhau là do: - GV: Câu hỏi 3: Tính khử của C thể hiện ở phản ứng nào trong các phản ứng sau đây? - HS: Các hợp chất của C là hợp chất cộng hoá trị v ì nguy ên tử C ở lớp ngoài cùng -2s2 2p2, độ âm điện trung bình nên rất khó cho hoặc nhận e mà chủ yếu liên kết được tạo thành từ việc dùng chung các e với các nguyên tố khác. - HS: Đáp án D - HS: Đáp án C CỦNG CỐ Câu hỏi 1: Tại sao các hợp chất của C lại là hợp chất cộng hoá trị? Câu hỏi 2: Kim cương và than chì là các dạng thù hình của nguyên tố C, nhưng lại có tính chất vật lí (độ cứng, khả năng dẫn điện, ...) khác nhau là do: A. thành phần nguyên tố khác nhau. B. kim cương là kim loại còn than chì là phi kim. C. kim cương cứng còn than chì mền. D. cấu trúc mạng tinh thể khác nhau. Câu hỏi 3: Tính khử của C thể hiện ở phản ứng nào trong các phản ứng sau đây? A. 2C + Ca → CaC2 B. C + 2H2 → CH4 C. C + CO2 → 2CO D. 3C + Al → Al4C3 3 Hoạt động 11: Giao nhiệm vụ và bài tập về nhà: - GV: về nhà các em làm bài tập trong SGK trang 70 và đọc trước bài 16: Hợp chất của cacbon. - HS ghi. BÀI TẬP VỀ NHÀ - Bài tập SGK trang 70 - Đọc trước bài 16: Hợp chất của C 1 Hoạt động 12: Nhận xét đánh giá tiết học của lớp: 1 DUYỆT CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG GIÁM KHẢO Hà Đông, ngày 28 tháng 11 năm 2007 Giáo viên soạn Nguyễn Đình Bang RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY ........................................................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................................................