Giáo án chuyên đề Hoá học 12 kết nối Bài 4: Tái chế kim loại

1

T

2

A

3

I

4

C

5

H

6

E

1

D

O

T

C

H

A

Y

2

Q

U

A

N

G

3

K

I

M

L

O

A

I

4

R

E

C

Y

C

L

E

5

N

H

I

E

T

6

D

I

E

N

N

A

N

G

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN - HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm đôi tìm hiểu nội dung kiến thức mục I SGK trang 17 – 18 và báo cáo về ý nghĩa của tái chế kim loại.

- GV cho HS đọc thêm mục Em có biết SGK trang 18.

- GV yêu cầu HS suy nghĩ trả lời CH1 SGK trang 18:

 Trình bày ý nghĩa của tái chế kim loại trong việc bảo vệ nguồn tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường sống trên Trái Đất.   

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

- HS tìm hiểu và báo cáo về ý nghĩa của tái chế kim loại, đọc mục Em có biết, suy nghĩ trả lời CH1 SGK trang 18. 

- GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS khi cần thiết. 

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện 1 – 2 nhóm báo cáo về ý nghĩa của tái chế kim loại.

- GV mời 1 HS trả lời CH1 SGK trang 18:

Tái chế kim loại giúp cung cấp một lượng lớn nguyên liệu cho quá trình sản xuất, cắt giảm được nhiều khâu so với sản xuất sơ cấp, do đó tiết kiệm được tài nguyên thiên nhiên từ nguyên liệu đầu vào tới nguyên liệu trung gian.

 Tái chế giúp giảm chất thải rắn, giảm phát thải vào môi trường, đóng kín quy trình sản xuất, xây dựng mô hình kinh tế tuần hoàn. 

- Các HS khác lắng nghe để nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Kết luận, nhận định

GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức về ý nghĩa của tái chế kim loại.  

I. Ý nghĩa của tái chế kim loại 

1. Tiết kiệm tài nguyên

 Tái chế kim loại là giải pháp phát triển bền vững, giúp tiết kiệm nguồn tài nguyên thiên nhiên, đem lại lợi ích lâu dài cho các thế hệ hiện tại và tương lai.

2. Tiết kiệm năng lượng 

 Quy trình tái chế kim loại (quy trình thứ cấp) thường cho chi phí sản xuất thấp hơn nhiều so với quy trình sản xuất từ quặng (quy trình sơ cấp). 

3. Bảo vệ môi trường

 Quá trình tái chế kim loại thường sử dụng ít nhiên liệu hơn, phát triển khí thải nhà kính ít hơn và giảm thiểu sử dụng đất để chôn lấp phế liệu, bảo tồn hệ sinh thái,… so với sản xuất kim loại từ quặng.

4. Tạo việc làm, thu nhập cho người lao động

 Ngành công nghiệp tái chế kim loại mang lại cơ hội việc làm cho hàng triệu lao động tham gia vào các khâu từ thu gom, phân loại tới gia công ở các nhà máy, cơ sở sản xuất.

5. Thúc đẩy sử dụng công nghệ xanh và mô hình kinh tế tuần hoàn

- Nhà máy tái chế kim loại trang bị công nghệ làm sạch khí thải bằng cách loại bỏ bụi, hợp chất có tính acid (HCl, HF, SO₂,….), chất hữu cơ dễ bay hơi, dioxin và furan,…

- Kim loại thu được ở cuối các quy trình tái chế hiện đại sẽ có chất lượng tương đương kim loại sản xuất từ quặng. 

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN - HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Tìm hiểu quy trình chung về tái chế kim loại

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

- GV yêu cầu HS quan sát Hình 4.2, đọc thông tin SGK trang 19 – 20 và trình bày quy trình chung về tái chế kim loại:

+ Quy trình tái chế kim loại gồm có mấy giai đoạn? Đó là những giai đoạn nào? 

+ Trình bày ý nghĩa các giai đoạn của quy trình tái chế kim loại.

- GV yêu cầu HS liên hệ trả lời các câu hỏi:

+ Theo em, quy định phân loại rác thải trong phạm vi từng hộ gia đình có tác động thế nào đến quá trình thu gom phế liệu khi tiến hành tái chế kim loại?

+ Giai đoạn nào trong quy trình chung về tái chế kim loại có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường đất và nước?

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

- HS quan sát Hình 4.2, trình bày quy trình chung về tái chế kim loại, suy nghĩ trả lời các câu hỏi của GV.

- GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS nếu cần thiết. 

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời 1 – 2 HS trình bày quy trình chung về tái chế kim loại. 

- GV mời đại diện 2 – 3 HS trả lời các câu hỏi của GV:

+ Quy định phân loại rác thải trong phạm vi từng hộ gia đình giúp cho việc thu gom phế liệu khi tiến hành tái chế kim loại được dễ dàng hơn.

+ Giai đoạn nấu chảy và tinh chế trong quy trình chung về tái chế kim loại có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường đất và nước.

- Các HS khác lắng nghe để nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Kết luận, nhận định

GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức quy trình chung về tái chế kim loại 

II. Quy trình chung về tái chế kim loại

1. Quy trình chung về tái chế kim loại

- Giai đoạn 1: Thu gom, phân loại phế liệu

 Phế liệu kim loại được phân loại theo các kim loại khác nhau; chia thành phế liệu mới và phế liệu cũ. 

- Giai đoạn 2: Xử lí sơ bộ

 Phế liệu được loại bỏ tạp chất kết dính (như nhựa, dầu mỡ,…) và sau đó có thể được cắt nhỏ, sấy khô để thu được nguyên liệu thô.

- Giai đoạn 3: Phối trộn phế liệu

 Nguyên liệu được phối trộn theo một tỉ lệ nhất định để đảm bảo thành phần chính xác của hợp kim trong sản phẩm cuối cùng.

- Giai đoạn 4: Nấu chảy

 Phế liệu được nấu chảy trong những lò nung thích hợp, tùy theo thành phần, hàm lượng kim loại trong phế liệu cũng như điều kiện chế tạo của hợp kim trong phế liệu. 

- Giai đoạn 5: Tinh chế

 Sau khi nấu chảy, phế liệu lỏng được loại bỏ tạp chất hoặc thêm phụ gia nhằm thu được kim loại hoặc hợp kim có thành phần mong muốn. 

- Giai đoạn 6: Đúc

 Kim loại hoặc hợp kim nóng chảy được đúc thành các sản phẩm ở dạng thỏi, dạng tấm, dạng phôi,…

Tìm hiểu quy trình tái chế một số kim loại phổ biến

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm 4, thực hiện nhiệm vụ: Kể tên một số phế liệu có thể sử dụng để tái chế nhôm, sắt và đồng?

- GV yêu cầu HS tìm hiểu và trình bày lại quy trình tái chế nhôm, sắt, đồng trong SGK trang 20. 

- GV cho HS thảo luận và trả lời CH2 SGK trang 20:

 So sánh một số ưu điểm nổi bật của sản xuất nhôm thứ cấp (tái chế từ phế liệu) so với sản xuất nhôm sơ cấp (sản xuất từ quặng bauxite).

- GV giới thiệu thêm cho HS về biểu tượng Mobius Loop: Biểu tượng được sử dụng trong bao bì sản phẩm làm bằng các vật liệu như kim loại, nhựa, thủy tinh, giấy và các tông, gỗ, dệt may, vật liệu tổng hợp (giấy và kim loại, giấy và nhựa, thủy tinh và nhựa).

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

- HS thảo luận nhóm, đọc SGK, trình bày quy trình tái chế nhôm, sắt và đồng, trả lời CH2 trang 20. 

- GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS nếu cần thiết. 

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện 1 – 2 nhóm kể tên một số phế liệu có thể sử dụng để tái chế nhôm, sắt và đồng:

+ Nhôm: vỏ lon, khung cửa sổ, đồ gia dụng (xoong, mâm,…)

+ Sắt: sắt xây dựng, khung xe, đinh sắt, dây sắt,…

+ Đồng: đồ điện, chi tiết máy,…

- GV mời 3 HS lần lượt trình bày quy trình tái chế nhôm, sắt và đồng. 

- GV mời 1 – 2 HS trả lời CH2 SGK trang 20:

 Ưu điểm của tái chế nhôm: tiết kiệm năng lượng đến 95%, tiết kiệm tài nguyên (quặng bauxite, cryolite, than, xút, nước,…), giảm phát thải khí nhà kính, giảm chất thải rắn.

- Các HS khác lắng nghe để nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Kết luận, nhận định

GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức về quy trình tái chế một số kim loại phổ biến.

2. Quy trình tái chế một số kim loại phổ biến 

a) Tái chế nhôm

- Nấu chảy: Nấu chảy phế liệu nhôm ở nhiệt độ cao (750^oC) với một số muối để hạn chế sự oxi hóa của nhôm lỏng bởi oxygen trong không khí.

- Tinh chế: Phế liệu nhôm nóng chảy được sục khí chlorine, argon, nitrogen nhằm loại bỏ các tạp chất như calcium và magnesium. Một số kim loại được thêm vào giai đoạn này nhằm thu được các hợp kim có thành phần mong muốn.   

b) Tái chế sắt

- Nấu chảy: Nấu chảy thép phế liệu trong lò điện ở nhiệt độ cao (1600^oC) và sục khí oxygen để loại bỏ carbon và các tạp chất dễ cháy.

- Tinh chế: Vôi được thêm vào phế liệu thép lỏng nhằm loại bỏ tạp chất dưới dạng xỉ. Một số thành phần như carbon, manganese, silicon,… được bổ sung với lượng phù hợp để thép thành phẩm đạt các yêu cầu kĩ thuật. 

c) Tái chế đồng

- Nấu chảy: Đồng phế liệu được nung chảy ở nhiệt độ cao (1 100^oC) trong lò nung thích hợp.

- Tinh chế: Phế liệu đồng nóng chảy được loại bỏ oxygen trong tạp chất oxide bằng khí thiên nhiên để thu được đồng tinh khiết hơn.

Tinh chế đồng bằng phương pháp điện phân để thu được đồng có độ tinh khiết cao.