Giáo án Hóa học 12 Cánh diều bài 10: Thế điện cực chuẩn của kim loại

Ngày soạn:…/…/…

Ngày dạy:…/…/…

CHỦ ĐỀ 5: PIN ĐIỆN VÀ ĐIỆN PHÂN

BÀI 10. THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI

I. MỤC TIÊU

1. Về kiến thức

Sau bài học này, HS sẽ:

• Mô tả được cặp oxi hóa – khử của kim loại. 

• Nêu được giá trị thế điện cực chuẩn là đại lượng đánh giá khả năng khử giữa các dạng khử, khả năng oxi hóa giữa các dạng oxi hóa trong điều kiện chuẩn. 

• Sử dụng bảng giá trị thế điện cực chuẩn để: so sánh được tính khử, tính oxi hóa giữa các cặp oxi hóa – khử; dự đoán được chiều hướng xảy ra phản ứng giữa hai cặp oxi hóa – khử; tính được sức điện động của pin điện hóa tạo bởi hai cặp oxi hóa – khử.

2. Năng lực

Năng lực chung:

• Năng lực giao tiếp và hợp tác: Chủ động giao tiếp trong nhóm, trình bày rõ ý tưởng cá nhân và hỗ trợ nhau hoàn thành nhiệm vụ chung, tự tin và biết kiểm soát cảm xúc, thái độ khi nói trước nhiều người.

• Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo: Thu thập và làm rõ thông tin có liên quan đến vấn đề; phân tích để xây dựng được các ý tưởng phù hợp.

Năng lực đặc thù: 

• Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học: Nhận ra, giải thích được vấn đề thực tiễn dựa trên kiến thức hoá học.

• Năng lực tìm hiểu tự nhiên dưới góc độ hoá học:

  • Sử dụng được ngôn ngữ, hình vẽ, sơ đồ, biểu bảng để biểu đạt quá trình tìm hiểu vấn đề và kết quả tìm kiếm.

  • Viết được báo cáo quá trình tìm hiểu.

• Năng lực nhận thức hoá học:

• Mô tả được cặp oxi hóa – khử của kim loại. 

• Nêu được giá trị thế điện cực chuẩn là đại lượng đánh giá khả năng khử giữa các dạng khử, khả năng oxi hóa giữa các dạng oxi hóa trong điều kiện chuẩn. 

• Sử dụng bảng giá trị thế điện cực chuẩn để: so sánh được tính khử, tính oxi hóa giữa các cặp oxi hóa – khử; dự đoán được chiều hướng xảy ra phản ứng giữa hai cặp oxi hóa – khử; tính được sức điện động của pin điện hóa tạo bởi hai cặp oxi hóa – khử.

3. Phẩm chất

• Tham gia tích cực hoạt động nhóm phù hợp với khả năng của bản thân.

• Cẩn trọng, trung thực và thực hiện các yêu cầu trong bài học.

II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU

1. Đối với giáo viên

• Tài liệu: SGK, SGV Hóa học 12, các hình ảnh liên quan đến bài học.

• Thiết bị dạy học: Máy tính, máy chiếu.

2. Đối với học sinh

• Tài liệu: SGK Hóa học 12. 

• Tranh ảnh, tư liệu sưu tầm liên quan đến bài học theo yêu cầu của GV. 

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

A. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

a. Mục tiêu: 

- Huy động được vốn hiểu biết, kĩ năng có sẵn của học sinh (về chất oxi hóa, chất khử, quá trình oxi hóa, quá trình khử, pin) để chuẩn bị cho bài học mới; học sinh cảm thấy vấn đề sắp học rất gần gũi với mình.

- Kích thích sự tò mò, khơi dậy hứng thú của học sinh về chủ đề sẽ học; tạo không khí lớp học sôi nổi, chờ đợi, thích thú.

- Học sinh trải nghiệm qua tình huống có vấn đề, trong đó chứa đựng những nội dung kiến thức, những kĩ năng để phát triển phẩm chất, năng lực mới. 

b. Nội dung: GV tổ chức cho HS trả lời câu hỏi để tìm các từ hàng ngang liên quan đến bài học. 

c. Sản phẩm: Câu trả lời của HS về các kiến thức liên quan đến bài học.

d. Tổ chức thực hiện

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV tổ chức cho HS tham gia trò chơi ô chữ (GV cho trước từ PIN DIEN), yêu cầu: Em hãy trả lời các câu hỏi sau để tìm được từ thích hợp điền vào các hàng ngang tương ứng.

Câu 1: Máy tính xách tay thường sử dụng nguồn điện là pin sạc lithium-ion. Tên khác dùng để gọi máy tính xách tay là gì?

Câu 2: Tên của quá trình biến đổi từ nguyên tử kim loại thành ion kim loại.

Câu 3: Trong phản ứng oxi hóa – khử, chất oxi hóa đóng vai trò cho hay nhận electron?

Câu 4: Phương tiện thường dùng để vận chuyển hành khách trong các khu du lịch.

Câu 5: Loại acquy được dùng phổ biến làm nguồn điện trong các ô tô?

Câu 6: Thiết bị chiếu sáng cá nhân giúp con người di chuyển vào ban đêm hoặc trong hầm mỏ.

Câu 7: Tên loại pin nổi tiếng do Việt Nam sản xuất. 

Bước 2: HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS làm việc cá nhân, tham gia trò chơi và suy nghĩ trả lời câu hỏi của GV. 

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết). 

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

- GV mời 2 – 3 HS trả lời câu hỏi:

Câu 1: Laptop.

Câu 2: Oxi hóa.

Câu 3: Nhận.

Câu 4: Xe điện.

Câu 5: Chì.

Câu 6: Đèn pin.

Câu 7: Con thỏ. 

- Các HS khác lắng nghe để nhận xét câu trả lời của bạn mình.

- GV khuyến khích HS có thể có nhiều ý kiến khác nhau. 

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét của câu trả lời HS, dẫn dắt HS vào bài học: Pin điện hóa là nguồn năng lượng được sử dụng phổ biến trong nhiều thiết bị như đèn pin, điện thoại, laptop, máy tính cầm tay, đồng hồ, xe đạp điện, xe máy điện, ô tô, máy bay không người lái,…. Vậy loại phản ứng nào đã xảy ra trong pin điện hóa? Phản ứng đó có những đặc điểm gì? Để đi tìm câu trả lời, chúng ta cùng vào bài học ngày hôm nay Bài 10 –  Thế điện cực chuẩn của kim loại.

B. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1. Tìm hiểu về cặp oxi hóa – khử của kim loại

a. Mục tiêu: Từ phản ứng oxi hóa – khử, HS viết được quá trình oxi hóa, quá trình khử, từ đó xác định các dạng oxi hóa, dạng khử tương ứng với mỗi quá trình và viết thành cặp oxi hóa/khử.

b. Nội dung: HS quan sát video, đọc các thông tin trong SGK trang 70 – 71 và thực hiện yêu cầu của GV.

c. Sản phẩm: Câu trả lời của HS về quá trình oxi hóa, quá trình khử, xác định các dạng oxi hóa, dạng khử tương ứng với mỗi quá trình và viết thành cặp oxi hóa/khử.

d. Tổ chức hoạt động:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV tổ chức cho HS quan sát video (0:17-1:54) phản ứng của kẽm với dung dịch HCl. - GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi: Nêu hiện tượng xảy ra trong phản ứng. Viết phương trình phản ứng và xác định chất oxi hóa, chất khử. - GV tổ chức cho HS vận dụng kiến thức đã học để trả lời mục Câu hỏi : Cho hai phản ứng sau: Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)     (1) Cu(s) + 2Ag+(aq) → Cu2+(aq) + 2Ag(s)  (2) Hãy xác định chất oxi hóa, chất khử trong mỗi phản ứng trên. - GV yêu cầu HS dựa vào lí thuyết về cặp oxi hóa – khử, trả lời câu hỏi Luyện tập 1: Viết các cặp oxi hóa – khử của các kim loại trong hai phản ứng (1) và (2) ở trên. - GV yêu cầu HS quan sát hình sau:  - GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi Luyện tập 2: Hãy viết cặp oxi hóa – khử của các kim loại trong dãy trên. - GV cho HS đọc thông tin trong mục Em có biết để có thêm kiến thức về cách viết cặp oxi hóa – khử với phi kim, phân tử, ion đa nguyên tử. Bước 2: HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập -   HS quan sát video, đọc thông tin trong SGK để trả lời câu hỏi. - GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết). Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận - GV mời đại diện 2 – 3 HS trả lời câu hỏi.  * Trả lời câu hỏi của GV: + Hiện tượng: Zn tan dần, có bọt khí thoát ra: Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g). + Chất khử: Zn, chất oxi hóa: HCl. * Trả lời mục Câu hỏi: Phản ứng Chất khử Chất oxi hóa (1) Zn Cu2+ (2) Cu Ag+ * Trả lời câu hỏi Luyện tập: 1. Phản ứng (1): Zn2+/Zn; Cu2+/Cu. Phản ứng (2): Cu2+/Cu; Ag+/Ag. 2. Cặp oxi hóa khử: Mg2+/Mg; Al3+/Al; Zn2+/Zn; Fe2+/Fe; Fe3+/Fe; Fe3+/Fe2+; Sn2+/Sn; Pb2+/Pb; 2H+/H2; Cu2+/Cu; Cu+/Cu; Cu2+/Cu+; Ag+/Ag; Au3+/Au. - GV yêu cầu các HS khác lắng nghe, nhận xét, nêu ý kiến bổ sung (nếu có). Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập - GV đánh giá câu trả lời của HS, đưa ra kết luận về cặp oxi hóa – khử của kim loại. - GV chuyển sang nội dung mới.

I. Cặp oxi hóa – khử của kim loại - Trong phản ứng oxi hóa – khử luôn có sự tham gia của chất oxi hóa (chất nhận electron) và chất khử (chất nhường electron). - Mối quan hệ giữa dạng oxi hóa và dạng khử: Mn+ + ne  M              dạng oxi hóa      dạng khử - Dạng oxi hóa và dạng khử của cùng một nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxi hóa – khử của kim loại đó, kí hiệu: oxh/kh. - Một kim loại có thể có nhiều cặp oxi hóa – khử, dạng khử không nhất thiết phải là đơn chất kim loại.

Hoạt động 2. Tìm hiểu về thế điện cực chuẩn của kim loại 

a. Mục tiêu: HS nêu được khái niệm, cách đo và ý nghĩa của giá trị thế điện cực chuẩn của kim loại. 

b. Nội dung: HS quan sát hình ảnh GV cung cấp, đọc thông tin trong SGK trang 71 – 72 và trả lời các câu hỏi của GV.

c. Sản phẩm: Câu trả lời của HS về khái niệm, cách đo và ý nghĩa của giá trị thế điện cực chuẩn của kim loại.

d. Tổ chức hoạt động:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV yêu cầu HS nhớ lại kiến thức đã học về dãy hoạt động hóa học trong chương trình Khoa học Tự nhiên 9, trả lời câu hỏi: Nhắc lại thứ tự của dãy hoạt động hóa học. - GV yêu cầu HS dựa trên vị trí các kim loại trong dãy hoạt động, trả lời câu hỏi: Nhắc lại ý nghĩa của dãy hoạt động hóa học của kim loại. - GV nêu vấn đề: Để xác định khả năng khử của dạng khử, khả năng oxi hóa của dạng oxi hóa trong điều kiện chuẩn, ta sử dụng giá trị thế điện cực chuẩn. - GV cung cấp cho HS kiến thức về thế điện cực chuẩn. - GV yêu cầu HS quan sát Hình 10.1. - GV dùng Hình 10.1 để giải thích cho HS về cách chứng minh sự xuất hiện của dòng điện. - GV cung cấp thêm thông tin cho HS về cách xác định thế điện cực chuẩn của một kim loại. Bước 2: HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập -   HS quan sát hình ảnh, đọc thông tin trong bài, thảo luận nhóm để thực hiện yêu cầu của GV. - GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết); ghi lại những HS tích cực, những HS chưa tích cực để điều chỉnh. Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận - GV mời đại diện 2 - 3 HS xung phong trả lời: * Trả lời câu hỏi của GV: + Dãy hoạt động hóa học: K, Na, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Pb, H, Cu, Ag, Au. + Ý nghĩa của dãy hoạt động hóa học: Từ trái sang phải, mức độ hoạt động hóa học giảm dần. Các kim loại hoạt động hóa học mạnh như K, Na, Ca,… tác dụng được với nước ở điều kiện thường, giải phóng khí hydrogen. Kim loại đứng trước H có thể tác dụng với dung dịch acid, giải phóng khí hydrogen. Kim loại đứng trước (trừ K, Na, Ca,…) có thể đẩy kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch muối. - Các HS khác lắng nghe, nhận xét, nêu ý kiến bổ sung (nếu có). Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập - GV đánh giá câu trả lời của HS, đưa ra kết luận về thế điện cực chuẩn của kim loại. - GV chuyển sang nội dung mới.

II. Thế điện cực chuẩn của kim loại 1. Thế điện cực chuẩn - Nhúng thanh kim loại M vào dung dịch muối của chính kim loại đó tạo thành điện cực kim loại. Trên bề mặt thanh kim loại có cân bằng: Mn+(aq) + ne  M(s) - Thế điện cực chuẩn của kim loại: thế điện cực của cặp oxi hóa – khử của kim loại trong điều kiện chuẩn (nồng độ ion trong dung dịch là 1 M, nhiệt độ 25oC) - Kí hiệu: , đơn vị volt.  - Ý nghĩa: Thế điện cực chuẩn của cặp oxi hóa – khử càng lớn thì tính khử của dạng khử càng yếu, tính oxi hóa của dạng oxi hóa càng mạnh và ngược lại. - Cách xác định thế điện cực chuẩn: Quy ước thế điện cực chuẩn của hydrogen bằng 0; từ thực nghiệm, đo chênh lệch điện thế giữa thế điện cực đó với thế điện cực hydrogen chuẩn.

------------------------------------------

 -------------------Còn tiếp---------------------