Soạn giáo án Khoa học tự nhiên 9 kết nối Bài 20: Tách kim loại và việc sử dụng hợp kim

Giấy bọc thực phẩm

Xoong, nồi

Khung cửa sổ

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV nêu vấn đề: Có thể dùng một phương pháp để tách các kim loại khác nhau ra khỏi hợp chất của chúng không?

- GV cung cấp thông tin cho HS về nguyên tắc tách kim loại: Tách các hợp chất chứa kim loại cần điều chế thành nguyên tử chứa kim loại độc lập.

- GV yêu cầu HS dựa vào kiến thức đã học trong Bài 19: Dãy hoạt động hóa học (SGK trang 92), thông tin trong SGK, thảo luận nhóm đôi, cho biết: Dựa vào yếu tố nào để chọn được phương pháp tách phù hợp với kim loại?

- GV nêu câu hỏi mở rộng: Em có nhận xét gì về mức độ hoạt động hóa học của Fe, Zn, Al?

- GV giải thích cho HS: Trong các phản ứng tách Fe, Zn, Al, ta thấy mức độ tăng dần từ chất khử CO sang C (đối với Fe và Zn); với Al phải dùng dòng điện một chiều để điện phân nóng chảy. Điều này xảy ra do mức độ hoạt động hóa học mạnh dần từ Fe, Zn, Al.

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm đôi, trả lời câu hỏi mục Câu hỏi và bài tập (SGK trang 95): Nêu các bước cơ bản trong quy trình tách kim loại từ quặng.

- GV tổ chức cho HS quan sát chu trình tách Na bằng phương pháp điện phân nóng chảy muối NaCl:

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

-  HS quan sát hình, đọc thông tin trong SGK, thảo luận nhóm 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:

+ Các kim loại có mức độ hoạt động hóa học khác nhau nên có những phương pháp tách khác nhau.

+ Dựa vào mức độ hoạt động hóa học của kim loại.

+ Mức độ hoạt động hóa học mạnh dần từ Fe, Zn, Al.

* Trả lời câu hỏi Câu hỏi và bài tập:

+ Bước 1: Làm giàu quặng (loại bỏ tạp chất), thu được hợp chất chứa kim loại.

+ Bước 2: Bằng phương pháp hóa học, tách kim loại khỏi hợp chất.

- 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 phương pháp tách kim loại.

- GV chuyển sang nội dung mới.

I. Phương pháp tách kim loại

- Trong tự nhiên, kim loại chủ yếu tồn tại ở trong quặng dưới dạng hợp chất (oxide, muối,…).

- Ví dụ:

- Các bước tách kim loại từ quặng:

+ Bước 1: Làm giàu quặng (loại bỏ tạp chất), thu được hợp chất chứa kim loại.

+ Bước 2: Bằng phương pháp hóa học, tách kim loại khỏi hợp chất.

- Một số phương pháp hóa học được sử dụng:

+ Điện phân nóng chảy: tách kim loại hoạt động hóa học mạnh (Na, Ca, Mg, Al,…).

+ Nhiệt luyện: tách kim loại hoạt động hóa học trung bình (Fe, Zn,…) bằng cách dùng C, CO, H₂, Al,… tác dụng với oxide kim loại ở nhiệt độ cao.

+ Thủy luyện: tách kim loại hoạt động hóa học yếu (Ag, Au,…).

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Nhiệm vụ 1: Tách nhôm ra khỏi aluminium oxide bằng phản ứng điện phân

Bước 1 : GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS dựa vào kiến thức đã học, cho biết: Nhôm được điều chế từ quặng nào?

- GV tổ chức cho HS thảo luận nhóm đôi, đọc thông tin trong SGK để trả lời câu hỏi: Hãy cho biết phương pháp điều chế nhôm trong công nghiệp.

- GV tổ chức cho HS xem video (1:53-2:20) khái quát quá trình sản xuất nhôm từ quặng bauxite sử dụng công nghệ hiện đại.

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

-  HS nhớ lại kiến thức đã học, đọc thông tin trong bài 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:

+ Quặng bauxite.

+ Điện phân nóng chảy.

- 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 quá trình tách nhôm từ quặng bauxite.

- GV chuyển sang nội dung mới.

II. Quá trình tách một số kim loại có nhiều ứng dụng

1. Tách nhôm ra khỏi aluminium oxide bằng phản ứng điện phân

- Nguyên liệu: quặng bauxite.

- Phương pháp: điện phân nóng chảy.

- Phản ứng:

2Al₂O₃  4Al + 3O₂

- Sơ đồ:

Nhiệm vụ 2: Tách sắt ra khỏi iron (III) oxide

Bước 1 : GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV tổ chức cho HS đọc thông tin trong SGK để trả lời câu hỏi: Hãy viết phương trình mô tả quá trình tách sắt ra khỏi iron (III) oxide.

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

-  HS đọc thông tin trong bài 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:

Fe₂O₃ + 3CO  2Fe + 3CO₂

- 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 quá trình tách sắt từ iron (III) oxide.

- GV chuyển sang nội dung mới.

2. Tách sắt ra khỏi iron (III) oxide

- Hóa chất: CO₂.

- Phản ứng:

Fe₂O₃ + 3CO  2Fe + 3CO₂

- Sơ đồ:

Nhiệm vụ 3: Tách kẽm ra khỏi zinc sulfide

Bước 1 : GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV tổ chức cho HS đọc thông tin trong SGK để trả lời câu hỏi: Hãy viết phương trình mô tả quá trình tách kẽm ra khỏi zinc sulfide.

- GV tổ chức cho HS xem video (1:29-2:44) khái quát quá trình sản xuất zinc oxide từ quặng chứa zinc sulfide.

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm đôi, trả lời câu hỏi mục Hoạt động (SGK trang 96).

- GV khái quát kiến thức của HS bằng cách yêu cầu HS trả lời câu hỏi mục Câu hỏi và bài tập (SGK trang 97).

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

-  HS nhớ lại kiến thức đã học, đọc thông tin trong bài 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:

+ Chuyển ZnS thành ZnO:

2ZnS + 3O₂  2ZnO + 2SO₂

+ Tách kẽm ra khỏi oxide:

ZnO + C  Zn + CO

* Trả lời câu hỏi mục Hoạt động:

1. Giống nhau: Đều dùng phương pháp nhiệt luyện.

Khác nhau: Tách Fe dùng chất khử là CO vì Fe là kim loại hoạt động hóa học trung bình; tách Zn với chất khử là C vì Zn hoạt động hóa học mạnh hơn Fe.

2. Không tách natri bằng phương pháp nhiệt luyện vì natri là kim loại hoạt động hóa học rất mạnh.

* Trả lời câu hỏi mục Câu hỏi và bài tập:

1. Dùng phương pháp điện phân nóng chảy.

2. Dùng phương pháp nhiệt luyện.

- 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 quá trình tách kẽm từ quặng có zinc sulfide.

- GV chuyển sang nội dung mới.

3. Tách kẽm ra khỏi zinc sulfide

Các bước tiến hành:

- Bước 1: Chuyển ZnS thành ZnO:

2ZnS + 3O₂  2ZnO + 2SO₂

- Bước 2: Tách kẽm ra khỏi oxide:

ZnO + C  Zn + CO