Giáo án Hóa học 8 - Tiết 47-49: Chuyên đề Hidro

TIẾT 47,48,49: CHUYÊN ĐỀ HIDRO
I. Lý do chọn chuyên đề:
- Trong chương trình THCS môn hóa học 8 hiện hành cả 4 tiết 47, 48, 49 đều nghiên cứu về một đơn chất cụ thể là hiđro
- Nhằm điều tiết nội dung truyền tải phù hợp với các đối tượng học sinh
II. Mục tiêu của chuyên đề:
1. Kiến thức
- Học sinh biết: Tính chất vật lí, trạng thái, tỉ khối, tính tan trong nước của hiđro (hiđro là khí nhẹ nhất ).
- Tính chất hóa học của hiđro: Tác dụng với oxi, với oxit kim loại. Khái niệm về sự khử và chất khử
- Ứng dụng của hiđro: Làm nhiên liệu, làm nguyên liệu trong công nghiệp.
- Điều chế khí hiđro trong phòng thí nghiệm và trong công nghệp
 - Khái niệm phản ứng thế, phân biệt phản ứng thế với các phản ứng khác
2. Kĩ năng 
- Quan sát thí nghiệm, hình ảnh ... rút ra được nhận xét về tính chất vật lí và tính chất hóa học của hiđro.
- Viết được PTHH minh họa được tính khử của hiđro
- Tính được thể tích và khối lượng khí hiđro (đktc) tham gia phản ứng và sản phẩm, tính được khối lượng nước thu được sau phản ứng. 
3. Thái độ
 - Học sinh có ý thức vận các kiến thức đã học vào việc giải bài tập và giải thích các hiện tượng trong thực tiễn
- Giáo dục học sinh biết sử dụng nguyên liệu khí H2 lỏng là góp phần bảo vệ môi trường, hạn chế tình trạng nóng lên của trái đất.
4. Định hướng năng lực được hình thành
- Năng lực tư duy và tính toán hóa học
- Năng lực nêu và giải quyết vấn đề
- Năng lực hợp tác nhóm nhỏ
- Năng lực thực hành hóa học: Quan sát thí nghiệm 
- Năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn
 III. Xây dựng nội dung chuyên đề 
1. Nội dung 1: Tính chất vật lý 
- Hiđro tan ít hơn so với khí ammoniac, tan rất ít trong nước(1 lít nước ở 15°C hòa tan được 20 ml khí hiđro)
- Khí hiđro là chất khí không màu, không mùi, không vị.
- Nhẹ hơn không khí, nhẹ nhất trong các chất khí. 
DH2/kk = 2/29 (0,07 lần).
- Tan rất ít trong nước
2. Nội dung 2: Tính chất hóa học của hiđro 
a) Tác dụng với oxi
- Hiđro cháy trong không khí với ngọn lửa màu xanh mờ
- Trên cốc thủy tinh xuất hiện những giọt nước mờ
- Khi đưa ngọn lửa vào lọ đựng khí oxi, ngọn lửa cháy mãnh liệt hơn.
- Hiđro tác dụng với oxi sinh ra hơi nước đồng thời tỏa nhiệt.
2H2 + O2 2H2O
- Hỗn hợp khí hiđro và khí oxi là hỗn hợp nổ, hỗn hợp sẽ nổ mạnh nhất nếu trộn theo tỉ lệ thể tích VH2/VO2 = 2/1
b) Tác dụng với đồng oxit
 TN: Tác dụng của H2 với CuO
- Điều chế H2 , sử dụng ống dẫn khí chữ Z có sẵn CuO.
- Để H2 thoát ra một lúc cho được H2 tinh khiết
- Đưa đèn cồn đang cháy vào ống dẫn khí phía dưới CuO
 Nhận xét.
Khi cho một luồng khí H2 đi qua CuO nung nóng thì có kim loại Cu và nước được tạo thành. Phản ứng toả nhiệt.
H2(k) + CuO(r) ) H2O(h) + Cu(r)
(k.màu) (đen) (k.màu) (đỏ)
Trong phản trên H2 đã chiếm oxi trong hợp chất CuO. Do đó H2 có tính khử
Ở những nhiệt độ khác nhau, hiđro đã chiếm nguyên tử oxi của một số oxit kim loại để tạo ra kim loại. Đây là một trong những phương pháp điều chế kim loại
c) Kết luận
- Ở nhiệt độ thích hợp khí hiđro không những kết hợp với đơn chất oxi mà nó còn có thể kết hợp với nguyên tố oxi có trong một số oxit kim loại.
- Khí hiđro có tính khử, các phản ứng này đều toả nhiệt
3. Nội dung 3: Ứng dụng của hiđro
 - Dùng làm nguyên liệu cho động cơ tên lửa, động cơ ô tô.
- Dùng trong đèn xì oxi- hiđro để hàn cắt kim loại.
- Nguyên liệu để sản xuất amoniac, axit và nhiều hợp chất hữu cơ.
- Làm chất khử để điều chế một số kim loại từ oxit của chúng.
- Bơm vào khinh khí cầu, bóng thám không. 
 Ở đâu có nước và ánh sáng mặt trời là có thể sản xuất khí H2 -> không phải khai thác mỏ -> không gây ô nghiễm môi trường. Không thải ra khí CO2 (là khí gây hiệu ứng nhà kính làm trái đất nóng lên) -> giảm hiện tượng băng tan, giảm lũ lụt, giảm thiên tai,...-> Sử dụng năng lượng khí H2 là hướng đi mới trong sự phát triển
4. Nội dung 4: Điều chế hidro - Phản ứng thế
a) Điều chế hidro 
*Trong phòng thí nghiệm
+ Nguyên liệu: Một số kim loại: Zn; Al, dung dịch HCl, H2SO4
+ Phương pháp: Cho một số kim loại (Zn, Al, Fe,..) tác dụng với một số dung dịch axit (HCl, H2SO4)
- Có bọt khí xuất hiện trên bề mặt miếng kẽm rồi thoát ra khỏi ống nghiệm.
- Khí thoát ra không làm cho than hồng bùng cháy à Khí đó không phải là oxi.
Khí thoát ra cháy với ngọn lửa màu xanh nhạt
Zn + 2HCl à ZnCl2 + H2
+Thu khí hiđro bằng 2 cách: + Đẩy không khí
 + Đẩy nước.
Khí hiđro và khí oxi đều có thể thu bằng cách đẩy không khí hoặc đẩy nước (vì cả 2 khí này đều ít tan trong nước), nhưng thu khí hiđro bằng cách đẩy không khí ta phải úp ngược ống nghiệm còn thu khí oxi phải để ngửa ống nghiệm 
(vì hiđro nhẹ hơn không khí, còn oxi nặng hơn không khí).
*Trong công nghiệp 
- Dùng than khử hơi nước
- Điều chế từ khí tự nhiên, khí dầu mỏ
- Điện phân nước
2H2O 2H2 + O2
b) Phản ứng thế:
 Fe + 2HCl à FeCl2 + H2
 2Al + 6HCl à 2AlCl3 + 3H2
 2Al+3H2SO4àAl2(SO4)3+3H2
 Nguyên tử của đơn chất Zn, Fe, Al đã thay thế nguyên tử hiđro trong phân tử axit Phản ứng thế là phản ứng hoá học giữa đơn chất và hợp chất, trong đó nguyên tử của đơn chấti thay thế nguyên tử của một nguyên tố trong hợp chất 
IV. Bảng mô tả các mức yêu cầu cần đạt cho mỗi loại câu hỏi/bài tập trong chuyên đề
Nội dung
Loại câu hỏi/bài tập
Nhận biết
(Mô tả yêu cầu cần đạt)
Thông hiểu
(Mô\ tả yêu cầu cần đạt)
Vận dụng 
(Mô tả yêu cầu cần đạt)
Vận dụng cao
(Mô tả yêu cầu cần đạt)
Tính chất vật lý, tính chất hóa học của hiđro.
Ứng dụng của hiđro.
Câu hỏi/bài tập định tính
- Nêu được tính chất vật lý, tính chất hóa học,lập PTHH minh họa.
- Nêu được ứng dụng của hiđro.
- Xác định các PƯ có thể xảy ra .
- Nhận biết được hiđro bằng phương pháp hóa học.
Tách hiđro ra khỏi hỗn hợp khí.
Bài tập định lượng
- Tính lượng chất tham gia PƯ và sản phẩm
- Xác định thành phần hiđro trong hỗn hợp khí.
- Xác định chất dư, và lượng dư.
- Bài tập về tỉ khối hỗn hợp khí.
Bài tập thực hành/thí nghiệm
- Mô tả và nhận biết hiện tượng xảy ra.
- Lắp ráp dụng cụ ( theo y/c của thí nghiệm)
- Giải thích hiện tượng
- HS tự lựa chọn hóa chất để thực hiện TN
- Vận dụng kiến thức vào thực tiễn cuộc sống
- HS tự thiết kế TN
- Nhận xét, giải thích hiện tượng.
- Giải thích việc vận dụng kiến thức trong thực tiễn.
V. Hệ thống câu hỏi, bài tập đánh giá theo mức độ mô tả
1. Nhận biết:
Câu 1: Trộn H2 và O2 theo tỉ lệ thể tích ntn để được hỗn hợp nổ mạnh nhất:
a/ 1:1 b/2:3 c/2:1 d/ không xác định
Câu 2: Nối cột I với cột II cho phù hợp: 
Tính chất của hiđro(I)
ứng dụng(II)
A) Khí nhẹ (2)
B) Cháy toả nhiều nhiệt (3)
C) Khử oxit của một số kim loại ở nhiệt độ cao (1)
1. Điều chế kim loại
2. Làm bóng bay
3. Hàn, cắt kim loại 
4. Làm nhiên liệu 
5. Sản xuất amoniac
Câu 3:. Đốt khí H2 trong không khí sẽ có :
 A. Khói Trắng C. Ngọn lửa màu đỏ
 B. Ngọn lửa màu xanh nhạt D. Khói đen và hơi nuớc
 Câu 4: Để điều chế khí hiđro trong phòng thí nghiệm, ta có thể dùng kim loại nhôm tác dụng với: 
A. CuSO4 hoặc HCl loãng B. H2SO4 loãng hoặc HCl loãng
C. Fe2O3 hoặc CuO D. KClO3 hoặc KMnO4
2. Thông hiểu:
Câu 1. Câu phát biểu nào sau đây không đúng ?
A. Ta không được đốt dòng khí hiđro đang thoát ra nếu chưa biết chắc là dòng khí đó tinh khiết.
B. Khí hiđro dù cháy trong không khí hay cháy trong oxi đều tạo thành nước. 
C. Một hỗn hợp hai thể tích khí hiđro và một thể tích khí oxi sẽ nổ mạnh khi bắt lửa.
 D. Muốn biết dòng khí hiđro đang thoát ra có tinh khiết hay không, ta phải thử độ tinh khiết bằng cách đốt ở đầu ống dẫn khí.
Câu 2. Nhận xét nào sau đây đúng với phương trình hóa học: 
 Fe3O4 + 4H2 3Fe + 4H2O
Phản ứng phân hủy 
Thể hiện tính khử của hiđro
Điều chế khí hiđro
Phản ứng không xảy ra
Câu 3. Câu nhận xét nào sau đây là đúng nhất với khí hiđro?
Là chất khí không màu không mùi dễ tan trong nước
Là chất khí không màu không mùi không tan trong nước
Là chất khí nhẹ nhất trong các chất khí
Là chất khí dùng để bơm vào bong bóng.
Câu 4. Dùng 4 gam khí hiđro để khử oxit sắt từ thì số gam sắt thu được sau phản ứng là: 
A. 56 gam B. 84 gam
C. 112 gam D. 168 gam
Câu 5. Thu khí hiđro bằng phương pháp đẩy nước là do:
A. Hiđro tan trong nước B. Hiđro nặng hơn không khí
C. Hiđro ít tan trong nước D.Hiđro là chất khí nhẹ nhất trong các chất khí
3. Vận dụng:
Câu 1: Hoàn thành các PTHH sau: 
 CuO + H2 → ........ + .........
 Fe2O3 + .................. → ........ + H2O
 HgO + ................. .→ Hg + .........
 ........... + H2 → Pb + .........
 H2 + ...............→ HCl
Câu 2: Trình bày phương pháp hóa học nhận biết 3 khí : O2, H2, KK.
Câu 3: Đốt cháy 2,8 lít khí H2 sinh ra H2O.
a/Viết PTHH?
b/ Tính thể tích,khối lượng của O2 cần dùng ở đktc.
c/ Tính khối lượng H2O thu được.
Câu 4: Cho khí H2 du đi qua CuO đun nóng thu đuợc 0,32 g kim loại Cu.
a) Nêu hiện tuợng, viết PTHH.
	b) Tính khối luợng CuO đã phản ứng và khối luợng H2O thu đuợc sau phản ứng.
Câu 5: Dùng khí hiđro để khử hoàn toàn 21,7 gam thủy ngân(II) oxit
 a. Tính số gam thủy ngân thu được?
 b. Tính số mol và thể tích khí hiđro (ở đktc) cần dùng? 
4. Vận dụng cao:
Câu 1: Dùng khí H2 để khử 50 gam hỗn hợp gồm CuO và Fe2O3, trong đó Fe2O3 chiếm 80% khối lượng hỗn hợp. Thể tích khí H2 ở đktc cần dùng là bao nhiêu. 
Câu 2: Hòa tan hoàn toàn 15,15 gam hỗn hợp gồm Zn và Al bằng dung dịch HCl loãng, dư thu được 10,08 lít H2 (đktc). Thành phần phần trăm của Zn theo khối lượng trong hỗn hợp là bao nhiêu.
Câu 3: Cho H2 khử các oxit sau: CuO,PbO,ZnO,Fe2O3, K2O.Viết các PTPƯ xảy ra nếu có?
Câu 4: DÉn 5,6 lit hçn hîp hai khÝ CO vµ H2 (®ktc) tõ tõ qua hçn hîp hai oxit CuO vµ FeO nung nãng lÊy du , sau ph¶n øng thÊy khèi luîng hçn hîp gi¶m a gam. 
a) ViÕt c¸c phu¬ng tr×nh ho¸ häc.
b) TÝnh a; 
c) TÝnh % theo thÓ tÝch cña c¸c khÝ, biÕt tØ khèi hçn hîp khÝ so víi khÝ CH4 lµ 0,45.
Bài tập thực hành:
Câu 1: a) ChØ râ chç sai cña viÖc bè trÝ thÝ nghiÖm ë h×nh bªn.( Biết)
b) ViÕt phu¬ng tr×nh ho¸ häc vµ cho biÕt ph¶n øng trªn thuéc lo¹i ph¶n øng ho¸ häc nµo?
Câu 2: Tại sao phải thử độ tinh khiết của hidro trước khi tiến hành đốt khí hidro?
A( Thấp): Hãy cho biết khinh khí là chất khí gì? Và giải thích tại sao khinh khí cầu có thể bay trong không trung được. 
B( Cao): Đầu thế kỉ 20, một khinh khí cầu đã gây tai nạn thảm khốc, gây hỏa hoạn cho toàn bộ phi hành đoàn vì khinh khí rất dễ cháy nổ khi tiếp xúc với không khí ở nhiệt độ cao. Hãy giải thích vì sao.
C. Trước đây, người ta thường bơm hidro vào khinh khí cầu. Hiện nay người ta hạn chế sử dụng khí hidro thay thế bằng khí He. Tại sao ?