Luận văn Sử dụng phương pháp tình huống trong dạy học hoá học ở trường trung học phổ thông hữu nghị Lào-Việt Nam thủ đô Viêng Chăn

xuống dưới chất có tỉ trọng nhỏ hơn. Thực ra, thí nghiệm này rất dễ dàng thực hiện. Ba cốc nước đó là: - Cốc 1: chứa nước; vì tỉ trọng của nước nhỏ hơn tỉ trọng của trứng nên khi cho quả trứng vào, trứng trong cốc 1 sẽ chìm xuống đáy. - Cốc 2 : chứa lượng nước muối bằng cốc 1 (có thể hòa tan lượng muối ăn khoảng 6 muỗng). Cho trứng vào, trứng sẽ nổi lên trên mặt nước do tỉ trọng của nước muối (cốc 2) lớn hơn trứng nên trứng nổi. - Cốc 3: chứa lượng nước ít hơn cốc 2 và hòa tan lượng muối ăn ít hơn (khoảng 2- 3 muỗng ). Cho trứng vào, trứng sẽ nổi. Ta tiếp tục thêm nước vào, trứng sẽ lơ lửng vì tỉ trọng của nước muối (cốc 3) cân bằng với tỉ trọng của trứng. Tình huống 6 : KÍNH ĐỔI MÀU NHƯ THẾ NÀO? Giới thiệu đoạn video clip về tình huống “kính đổi màu”. Kính đổi màu là gì? Nguyên tắc chế tạo kính đổi màu như thế nào? Hướng dẫn trả lời: Để chế tạo các loại kính đổi màu từ các loại thủy tinh đổi màu, khi chế tạo người ta thêm vào nguyên liệu muối halogenua bạc như bạc clorua AgCl làm thành phần cảm quang, một lượng nhỏ đồng Cu làm chất tăng nhạy, sau đó đem nung chảy. AgCl khi gặp ánh sáng bị phân giải thành bạc kim loại ở dạng hạt rất bé, làm mắt kính bị sẫm màu, độ trong suốt của kính thay đổi tương đối nhiều. PTHH: 2AgCl 2Ag + Cl2 Nhưng tại sao kính đổi màu lại trở thành bình thường? Nguyên do là khi chế tạo mắt kính người ta thêm một chất keo làm sáng, có tác dụng khi không có ánh sáng mặt trời chiếu vào loại keo này làm cho bạc và clo tác dụng trở lại thành bạc clorua làm cho màu ở mắt kính bị mất và kính trở lại bình thường. 65 Tình huống 7 : BÍ MẬT BÌNH DƯỠNG KHÍ Chúng ta hít thở không khí hàng ngày trong điều kiện thường của môi trường sống. Tuy nhiên, đối với người thợ lặn khi lặn dưới biển sâu thì phải mang bình dưỡng khí. Người ta thấy rằng nếu hàm lượng oxi trong bình thấp hơn 10% thì người thợ lặn sẽ bất tỉnh. Còn nếu ở độ sâu 10-15m mà thở bằng oxi tinh khiết thì sau 2-3h cũng sẽ bị co giật, bất tỉnh. Vậy thành phần khí trong bình dưỡng khí gồm những khí gì?Cơ chế hoạt động ra sao? Hướng dẫn trả lời: Càng xuống sâu, không khí càng bị nén. Áp suất càng cao thì lượng Oxi trong không khí thở phải càng giảm, nên người ta thở bằng hỗn hợp khí oxi- heli. Để pha loãng khí Oxi người ta dùng khí heli vì khí heli không độc, không mùi, không vị. Ngày nay, người ta thường sử dụng hệ thống tái sinh không khí hô hấp và khử CO2 hiện đại bằng cách bổ sung lượng Oxi thiếu hụt bằng quá trình : 2Na2O2 + 2 CO2→ 2Na2CO3 + O2 4NaO2 (Supeoxit) + 2CO2→2Na2CO3 + 3O2 Quá trình này vừa tách khí CO2 vừa sinh khí O2 Tình huống 8 : GIÀN MƯA Ở những bể cá hoặc trong các đầm nuôi tôm, người ta sử dụng giàn mưa để xử lý nước ngầm. Do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, thời tiết, nắng mưa và các quá trình phong hóa, sinh hóa trong khu vực nên thành phần đáng quan trọng trong xử lý nước ngầm là các tạp chất hòa tan (chủ yếu là các ion sắt hoặc ion mangan). Nước có hàm lượng sắt cao, làm cho nước có mùi tanh và có màu vàng, gây ảnh hưởng không tốt đến chất lượng nước ăn uống sinh hoạt và sản xuất. Do đó, khi nước có hàm lượng sắt cao hơn giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn thì chúng ta phải tiến hành khử sắt. Vậy phương pháp xử lý sắt của giàn mưa hoạt động ra sao? Hướng dẫn trả lời: Tùy theo mục đích sử dụng hoặc tùy theo chất lượng nguồn nước mà người ta thiết kế sử dụng giàn mưa để lọc sắt và mangan. Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại 66 ở dạng ion sắt Fe2+, là thành phần của các muối hoà tan như: Fe(HCO3)2; FeSO4Hàm lượng sắt có trong các nguồn nước ngầm thường cao và phân bố không đồng đều trong các lớp trầm tích dưới đất sâu. Nguyên lý của phương pháp này là oxi hoá Fe2+thành Fe3+ và tách chúng ra khỏi nước dưới dạng Fe(OH)3. Trong nước ngầm, Fe(HCO3)2là một muối không bền, dễ thủy phân thành Fe(OH)2theo phản ứng Fe(HCO3)2 + 2H2O → Fe(OH)2 + 2H2CO3. Nếu trong nước có oxi hoà tan, sắt Fe(OH)2sẽ bị oxi hoá thành Fe(OH)3 theo phản ứng: 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 → 4Fe(OH)3 ↓. Sắt (III) hyđroxit trong nước kết tủa thành bông cặn màu vàng và có thể tách ra khỏi nước một cách dễ dàng nhờ quá trình lắng lọc. Kết hợp các phản ứng trên ta có phản ứng chung của quá trình oxi hoá sắt như sau:4Fe2+ + 8HCO3- + O2 + H2O → 4Fe(OH)3 + 8H+ + 8HCO3-. Nước ngầm thường không chứa oxi hoà tan hoặc có hàm lượng oxi hoà tan rất thấp. Để tăng nồng độ oxi hoà tan trong nước ngầm, biện pháp đơn giản nhất là làm thoáng. Hình 2.5 Một số hình ảnh khử sắt bằng giàn mưa Tình huống 9 : THU GOM THỦY NGÂN Nhiệt kế là một dụng cụ quen thuộc trong tủ thuốc gia đình. Tuy nhiên, nhiệt kế rất dễ vỡ, đặc biệt khi vỡ chất thủy ngân trong nhiệt kế sẽ tràn ra ngoài và đây là một chất độc cực mạnh, có thể gây ngộ độc cho mọi người. Nêu cách xử trí khi bị vỡ nhiệt kế. Tại sao khi chúng ta làm vỡ nhiệt kế thủy ngân lại sử dụng bột lưu huỳnh để thu gom? 67 Hướng dẫn trả lời: Thủy ngân trong cặp nhiệt độ dù với một lượng rất ít nhưng khí độc của nó có thể ảnh hưởng mạnh đến phổi của mọi người, đặc biệt là trẻ nhỏ trong nhà. Ngoài ra, chất thủy ngân dễ dàng liên kết với chất béo trong máu và mô khiến nội tạng của con người bị ảnh hưởng, đặc biệt là hệ thần kinh. Cách xử trí: Một là, nhanh chóng đưa mọi người trong nhà, nhất là trẻ em sang phòng khác ngay. Đóng cửa phòng lại để tránh hít phải hơi bốc của thủy ngân. Mở cửa sổ, bật quạt điện để tăng cường lưu thông không khí trong phòng. Tắt điều hoà nhiệt độ hoặc lò sưởi để giảm thủy ngân bốc hơi. Hai là, rắc một chút bột lưu huỳnh vì lưu huỳnh và thủy ngân kết hợp thành HgS khó bốc hơi theo phương trình: Hg + S  HgS. Ở gia đình không có bột lưu huỳnh, có thể sử dụng lòng đỏ trứng gà sống, cũng đạt được hiệu quả như trên. Sau đó thu hết những hạt thủy ngân trên mặt đất bằng cách đeo khẩu trang, dùng que bông ướt hoặc tờ danh thiếp (card) hay giấy Pơluya thu gom thủy ngân lại và cho vào lọ thủy tinh có bịt kín. Động tác phải hết sức nhẹ nhàng nhằm tránh các hạt thủy ngân lại phân li, chia thành nhiều hạt nhỏ, không thể thu hồi được. Ba là, sau khi thu hồi thủy ngân vào lọ thủy tinh, miệng lọ phải đậy nắp (nút) rồi quấn chặt, bịt kín bằng băng dính và ghi rõ nhãn ở bên ngoài rồi để vào thùng rác phân loại. Hết sức tránh đổ thủy ngân đã thu thập được xuống các cống rãnh thoát nước để tránh làm ô nhiễm nguồn nước ngầm. Cuối cùng, phải mở hết cửa để thông gió trong phòng với bên ngoài trong nhiều giờ mới có thể vào phòng và sinh hoạt bình thường. Tình huống 10 : VÌ SAO NỒI LẠI ĐEN KHI LUỘC TRỨNG ? Một hôm, Bà sai bạn Nam ra chợ mua trứng về luộc. Nhưng trong quá trình luộc, bạn Nam ngửi thấy có mùi thối bay ra khắp phòng. Cái nồi nhôm trắng đang nấu chẳng mấy chốc trở nên xám đen ở phần chứa nước luộc. Bà bảo: “Con đã mua nhầm quả trứng ung rồi.” 68 Nam bèn hỏi: “Bà ơi, vậy làm sao mình nhận biết được trứng ung hay trứng mới vậy bà? Tại sao trứng ung lại có mùi thối như vậy? Và tại sao cái nồi lại trở nên xám xịt thế kia?Làm thế nào để cái nồi trắng sáng lại như ban đầu hở bà” Em hãy trả lời giúp Bà của bạn Nam được không? Hướng dẫn trả lời: 1. Nhận biết trứng ung: Trứng gà mới đẻ ra luôn có một lớp màng bảo vệ để giữ cho từ 1.000 – 15.000 lỗ nhỏ li ti quanh mỗi vỏ trứng được thông khí qua lại, đáp ứng sự hô hấp của trứng nhưng không cho vi trùng xâm nhập. Lúc này không khí bên trong rất ít, tỷ trọng của nó lớn hơn nước, nên nó sẽ chìm. Còn trứng ung vì đã để thời gian dài, một phần lòng trắng của nó đã thối do sự phân hủy protein, sinh ra rất nhiều thể khí như hiđrosunfua có mùi trứng thối. Mặt khác, một phần nước ở trong quả trứng bay hơi qua những lỗ nhỏ ở vỏ, thể khí bốc hơi, trọng lượng quả trứng nhẹ đi, tỷ trọng nhỏ đi, tất nhiên nó phải nổi trên mặt nước. 2. Nguyên nhân gây đen nồi: Trong quá trình đun, phần khí H2S thoát ra và tan một phần vào nước tạo dung dịch axit sunfuhiđric. Thông thường, trong nồi nhôm (không phải nhôm nguyên chất) sẽ có các thành phần tạp chất như Si, Mg, Cu, Zn hoặc Pb (thường có nhiều trong các nồi nhôm tái chế). Dung dịch axit này tác dụng với tạp chất tạo thành các muối sunfua có màu đen bám vào thành nồi. Vì vậy, nồi nhôm sẽ có màu xám đen ở phần chứa nước luộc. Để nồi trắng sáng lại như ban đầu, ta có thể đun nhẹ các dung dịch có tính axit như: nước giấm loãng, nước có vài giọt chanh hoặc nước me...thì nồi sẽ trắng sáng trở lại. Tình huống 11 : KHỬ MÙI HÔI CHO NƯỚC UỐNG Thỉnh thoảng, khi tắm bằng máy nước nóng ở nhà thì Bình ngửi thấy có mùi khó chịu như mùi trứng thối trong nước nhưng khi tắm bằng nước lạnh thì lại không ngửi thấy mùi ấy nữa. Không hiểu lý do vì sao, Bình bèn hỏi An, chuyên gia hóa học của lớp: 69 “Này An, khi tớ tắm nước nóng thì thấy có mùi trứng thối nhưng khi tắm bằng nước lạnh thì thấy bình thường. Vậy tại sao lại xảy ra sự khác biệt này?” An trả lời: “Là vì trong máy nước nóng có thanh Mg để ngăn cho máy không bị ăn mòn.” Bình liền hỏi: “Tại sao có thanh Mg lại có thể tạo mùi hôi như vậy? Ta có thể khắc phục bằng cách nào?” Em có thể trả lời thay bạn An được không? Hướng dẫn trả lời: Vì không thể tráng men phủ kín toàn bộ lòng bình nước nóng, đặc biệt là các khu vực mối hàn hai nửa bình nước nóng và mối hàn của đường nước ra, nước vào nên nhà sản xuất tạm thời đưa một chất hóa học vào trong bình nóng lạnh có thể tham gia phản ứng hóa học với một số tạp chất có trong nước để chống lại sự bán cặn trên thanh đốt và gây ra các ăn mòn hóa học tại các mối hàn. Vì vậy thanh Mg là một giải pháp an toàn để bảo vệ lõi của bình nóng lạnh được, làm tăng tuổi thọ lõi bình nước nóng nói riêng và toàn bộ bình nước nóng nói chung. Chính vì vậy sau một thời gian sử dụng phải thay thể định kỳ thanh Mg (nên thay định kỳ sau 2 năm sử dụng). Tuy nhiên, sunfua hoà tan trong nước sẽ tác dụng với Mg để tạo thành H2S theo phản ứng sau : Mg + H2O + S2- Mg(OH)2 + H2S Phản ứng sinh hóa giữa hợp chất của lưu huỳnh, vi khuẩn và thanh Mg trong thiết bị sẽ rút ngắn tuổi thọ thiết bị và tạo ra một mùi khó tả khi dùng nước nóng. Để ngăn chặn quá trình này, chúng ta có thể thay thanh Mg bằng thanh Al hoặc gỡ bỏ hẳn thanh Mg. Tình huống 12 : NGUYÊN NHÂN XUẤT HIỆN MƯA AXIT Ngày 15-03-2011 theo thông tin hậu quả các vụ nổ Nhà máy điện Hạt nhân Fukushima I ở Nhật Bản có thể gây ra trận mưa axit và khuyến cáo người dân châu Á nên tránh mưa axit gây “cháy da, ung thư”. (Trích -phong-xa-o-Viet-Nam-tpp.html) 70 Vậy, mưa axit là gì? Nguyên nhân nào gây ra mưa axit? Tác hại của nó ra sao? Hướng dẫn trả lời: Mưa axit được phát hiện ra đầu tiên năm 1948 tại Thuỵ Ðiển. Thuật ngữ “mưa axit” được đặt ra bởi Robert Angus Smith vào năm 1972. Nguyên nhân là vì con người đốt nhiều than đá, dầu mỏ. Trong than đá và dầu mỏ thường chứa một lượng lưu huỳnh, còn trong không khí lại rất nhiều khí nitơ. Trong quá trình đốt có thể sinh ra các khí SO2, NO2. Các khí này hoà tan với hơi nước trong không khí tạo thành các hạt axit sunfuric H2SO4, axit nitric HNO3. Hình 2.6 Chu trình của nước và sự hình thành mưa axit Khi trời mưa, các hạt axit này tan lẫn vào nước mưa, làm độ pH của nước mưa giảm. Nếu nước mưa có độ pH dưới 5,6 được gọi là mưa axit. Do có độ chua khá lớn, nước mưa có thể hoà tan được một số bụi kim loại và oxit kim loại có trong không khí như oxit chì,... làm cho nước mưa trở nên độc hơn đối với cây cối, vật nuôi và con người. Mưa axit ảnh hưởng xấu tới các thủy vực như: ao, hồ... Các dòng chảy do mưa axit đổ vào ao, hồ sẽ làm độ pH giảm đi nhanh chóng, các sinh vật trong ao, hồ suy yếu hoặc chết hoàn toàn vàao, hồ trở thành các thủy vực chết. Mưa axit ảnh hưởng xấu tới đất do nước mưa ngầm xuống đất làm tăng độ chua của đất, hoà tan các nguyên tố trong đất cần thiết cho cây như Ca, Mg,... làm suy thoái đất, cây cối kém phát triển. Lá cây gặp mưa axit sẽ bị "cháy" lấm chấm, mầm sẽ chết khô, làm cho khả năng quang hợp của cây giảm, cho năng suất thấp. Mưa axit còn phá huỷ các vật liệu làm bằng kim loại như sắt, đồng, kẽm,... làm giảm tuổi thọ các công trình xây dựng. 71 Tình huống 13 : VẬN CHUYỂN AXIT SUNFURIC Axit sunfuric đặc (trên 75%) thực tế không tác dụng với sắt (Al, Fe, Cr thụ động trong axit H2SO4 đặc, nguội) nên người ta dùng những thùng bằng sắt để đựng axit sunfuric đặc. Tuy nhiên, một trong những nguyên tắc vận tải nghiêm ngặt bằng đường xe lửa là phải đóng kín ngay tức khắc vòi thoát sau khi tháo axit sunfuric đậm đặc ra khỏi toa thùng. Tại sao sau khi tháo axit rồi mà khoá chặt ngay vòi lại thì toa thùng không bị hư hỏng, còn nếu cứ để mở thì sẽ không dùng được toa thùng nữa? Hướng dẫn trả lời: Vì ngay sau khi tháo axit mà vẫn cứ để mở vòi thì không khí sẽ lọt vào bên trong thùng, xảy ra phản ứng giữa Fe và Oxi không khí tạo nên lớp oxit sắt từ. 3Fe +2O2 kk  Fe3O4 Lớp oxit sắt này tan dễ dàng trong H2SO4 đặc nên sẽ phá hủy toa thùng chứa. 2Fe3O4+10H2SO4đ→3Fe2(SO4)3+ SO2 + 10H2O. Vì thế khi tháo axit ra thì phải đóng vòi ngay lập tức để tránh không khí tràn vào trong gây hư hỏng thùng. Tình huống 14: NGUYÊN NHÂN GÂY BỎNG TRONG CÁC VỤ TẠT AXIT Hình 2.7 Tác hại của axit trên da thịt con người Mỗi năm ở Pakistan có khoảng 150 phụ nữ là nạn nhân của những vụ tạt axit, khiến mặt họ bị sẹo, bị biến dạng vĩnh viễn. Đối với đàn ông Pakistan, phương pháp trả thù mà họ cho là rẻ và hiệu quả nhất đối với người phụ nữ chính là tạt axit hủy hoại gương mặt. Cũng có người vì gia đình sinh nhiều con gái nên chính người cha có tư tưởng trọng nam khinh nữ đã tạt axit vì không muốn có thêm một người con gái 72 nữa. Chính vì những việc làm vô nhân đạo này đã đưa Pakistan trở thành một trong những nước có nạn tạt axit vào phụ nữ cao nhất thế giới. Nguyên nhân nào gây ra bỏng nặng đối với các nạn nhân bị tạt axit? Hướng dẫn trả lời: Khi tay bị dính axit sufuric có thể gây cháy da nhưng chỉ có H2SO4 đặc mới gây ra những tác hại nặng nề vì loại axit này có khả năng hút nước mãnh liệt. Khi gặp các vật thể có chứa nước, nó sẽ nhanh chóng hút lượng nước trong các vật thể đó. Khi vải, giấy...(hợp chất cacbohidrat) tiếp xúc với H2SO4 đặc sẽ bị H2SO4 hút phần nước có trong giấy, vải... làm chúng biết thành màu đen (muội than này giống như ta đốt than gỗ). Tuy vậy, axit H2SO4 loãng có nồng độ từ 1-2% sẽ không gây bỏng. Cn(H2O)m 2 4.dH SO→nC +mH2O Một phần C sinh ra bị oxi hóa thành CO2: C + 2H2SO4 ot→CO2 + 2SO2+ 2H2O 2.3.2. Hệ thống tình huống môn Hóa học lớp 11 Bảng 2.2. Hệ thống tình huống môn Hóa học lớp 11 STT Tên tình huống Bài học được áp dụng Clip minh họa 15 Làm thế nào để có thể đóng đinh bằng trái chuối Bài 2: Nitơ x 16 Vì sao trong khói xe có chứa các oxit nitơ? Bài 2: Nitơ 17 Thù hình của cacbon Bài 12: Cacbon x 18 Mặt nạ phòng chống khí độc Bài 12: Cacbon 19 Nguyên tắc hoạt động bình cứu hỏa Bài 13: Hợp chất của cacbon 20 Gói hút ẩm Bài 14:Silic và hợp chất của Silic x 21 Xăng và dầu hỏa, chất nào dễ cháy hơn? Bài 17:Ankan Bài 21: Nguồn hiđrocacbon thiên nhiên 73 22 Họ hàng nhà xăng Bài 17:Ankan Bài 21:Nguồn hiđrocacbon thiên nhiên Bài 37:Hóa học và vấn đề phát triển kinh tế (Lớp 12) x 23 Keo 502 - lợi và hại Bài 26:Benzen và đồng đẳng benzene 24 Ai dùng trộm nước hoa? Bài 30:mono ancol Bài 31: poly ancol x 25 Vì sao các sản phẩm hun khói bảo quản được lâu? Bài 33:Anđehit - Xeton 26 Bàn tay bốc lửa Bài 33:Anđehit – Xeton x 27 Giải mã nguyên nhân gây cháy xe Bài 33: Anđehit – Xeton x 28 Làm gì khi bị ong đốt? Bài 34: Axit cacboxylic x 29 Quả xanh - Quả chín khác nhau vì đâu? Bài 35: Este ; Bài 38: Glucozơ 30 Làm thế nào lau chùi bếp khỏi dầu mỡ? Bài 35: Lipit 31 Vì sao không nên để muối giặt vào bồn cầu? Bài 37: Khái niệm về xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp 32 Vũ điệu màu sắc Bài 37: Khái niệm về xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp x 33 Kinh nghiệm muối dưa Bài 38: Glucozơ Bài 34: Axit cacboxylic 34 Tờ giấy lạ kì Bài 39:Saccarozơ,tinh bột và xenlulozơ Bài 15: Flo - Brom - Iot (Lớp 10) x 35 Bí quyết khử mùi tanh của cá Bài 40: Amin Bài 34: Axit cacboxylic x 36 Say bột ngọt Bài 41: Amino axit Bài 34: Axit cacboxylic 74 Tình huống15 : LÀM THẾ NÀO ĐỂ CÓ THỂ ĐÓNG ĐINH BẰNG TRÁI CHUỐI Giới thiệu đoạn video clip “Đóng đinh bằng trái chuối”. Người ta nhúng quả chuối vào dung dịch gì mà khiến quả chuối lại đông cứng như thế? Dung dịch này có gì đặc biệt? Nêu các ứng dụng của dung dịch này trong cuộc sống. Hướng dẫn trả lời: Người ta nhúng quả chuối vào dung dịch nitơ lỏng. Nitơ lỏng được sản xuất công nghiệp bằng cách chưng cất phân đoạn không khí lỏng. Nitơ lỏng là một chất lỏng trong suốt không màu trọng lượng riêng 0,807 g/ml. Nitơ lỏng thường được gọi bằng LN2, viết tắt hoặc "LIN" hoặc "LN". Ở áp suất khí quyển, nitơ lỏng sôi ở nhiệt độ 770K (-1960C, -3210F) và là một chất lỏng đông lạnh có thể gây đóng băng nhanh chóng khi tiếp xúc với mô sống, có thể dẫn đến bị tê cóng. Khi được cách nhiệt thích hợp với nhiệt độ xung quanh, nitơ lỏng có thể được lưu trữ và vận chuyển, ví dụ trong bình chân không. Nitơ có nhiều ứng dụng trong cuộc sống và trong công nghiệp, y học như: - Luyện kim: xử lý nhiệt, làm lạnh nhanh, làm sạch xỉ kim loại, sản xuất bột kim loại, cắt plasma, sản xuất kính nổi. - Công nghiệp xây dựng: làm đông cứng đất, làm lạnh bê tông. - Bảo vệ môi trường, kỹ thuật an toàn: thổi đường ống và bồn chứa, khí bảo vệ chống cháy nổ, tái chế vật liệu composit. - Công nghệ thực phẩm: Đóng gói và bảo quản thực phẩm, làm đông lạnh nhanh, bảo quản tinh đông viên, vi khuẩn. - Sinh học và y tế: làm lạnh và bảo quản vật liệu sinh học, mổ lạnh. - Công nghiệp điện tử: khí bảo vệ các quá trình công nghệ. Tình huống 16 : VÌ SAO TRONG KHÓI XE CÓ CHỨA CÁC OXIT NITƠ ? Xăng là hỗn hợp các hiđrocacbon no ở thể lỏng từ C5H12 đến C12H26. Tuy trong xăng không có các hợp chất nitơ nhưng khi xăng cháy vẫn thấy có nitơ oxit được tạo ra. Giải thích điều này. Cho biết tại sao hiện tượng đó có thể gây ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người ? 75 Hướng dẫn trả lời: Trong khí thải từ các phương tiện giao thông thải vào môi trường không khí gồm có khí cacbonic, oxit nitơ, một lượng nhỏ oxit lưu huỳnh Khí cacbonic sinh ra do đốt cháy các hiđrocacbon. Oxit nitơ được sinh ra do trong xăng chứa lượng nhỏ hợp chất của nitơ tác dụng với oxi không khí khi động cơ hoạt động với cường độ cao, quá tải, quá nóng; thường xảy ra khi ô tô nổ máy tại chổ hoặc chuyển động chậm do tắc nghẽn, ùn tắc giao thông. Các hợp chất hữu cơ bay hơi trong điều kiện trời nắng kết hợp với oxit nitơ tạo thành ozon ở tầng thấp theo sơ đồ tổng quát: Hợp chất hữu cơ + ánh sáng + NO2 + O2 → O3 + NO + CO2 + H2 Ozon và NOx trở thành một thành phần chính của khói giao thông, có thể làm hỏng màng phổi và làm trầm trọng thêm các bệnh về đường hô hấp. Tình huống 17 : THÙ HÌNH CỦA CACBON HS xem đoạn video clip “Thù hình của cacbon”. Nêu các dạng thù hình của cacbon mà em biết. Tại sao có sự khác biệt về giá trị của các dạng thù hình của cacbon? Hướng dẫn trả lời: Nguyên tử cacbon có cấu hình electron 1s22s22p2,có 4 electron lớp ngoài cùng nên dễ liên kết cộng hoá trị với các nguyên tử cacbon khác để tạo thành tinh thể.Các dạng thù hình của cacbon bao gồm: Graphene: là khoáng vật cứng nhất cũng như bán dẫn tốt nhất, có cấu trúc là tấm phẳng dày bằng một lớp nguyên tử của các nguyên tử cácbon với liên kết sp2 tạo thành dàn tinh thể hình tổ ong. Chiều dài liên kết cacbon - cacbon trong graphen khoảng 0,142 nm. Graphen là phần tử cấu trúc cơ bản của một số thù hình bao gồm than chì, ống nano cacbon và fulleren. A.Geim và S.Novoselov đã phát hiện ra chất này năm 2004 và được trao giải Nobel Vật lí vì phát hiện này năm 2010. Kim cương:mỗi nguyên tử được liên kết với 4 nguyên tử khác theo kiểu tứ diện, tạo thành các lưới 3 chiều gồm các vòng 6 thành viên. Graphit hay than chì (một trong những chất mềm nhất) có cấu trúc là mỗi nguyên tử được liên kết theo kiểu tam giác với 3 nguyên tử khác, tạo thành các lưới 2 76 chiều của các vòng 6 thành viên ở dạng phẳng; các tấm phẳng này liên kết lỏng lẻo với nhau. Cacbon vô định hìnhnhư: than gỗ, than xương, than muội...có cấu trúc gồm các nguyên tử cacbon trong trạng thái phi tinh thể, không có quy luật sắp xếp. Cacbon ống nanocó cấu trúc là mỗi nguyên tử liên kết theo kiểu tam giác trong tấm cong để tạo thành ống trụ rỗng. Fulleren có cấu trúc gồm một lượng tương đối lớn các nguyên tử cacbon liên kết theo kiểu tam giác, tạo thành các hình cầu rỗng, ví dụ như buckminsterfulleren. Cacbon xốp nano (lưới cực nhẹ từ tính) cócấu trúc dạng lưới mật độ thấp của các bó có cấu trúc giống như graphit, trong đó các nguyên tử được liên kết theo kiểu tam giác trong các vòng 6 hay 7 thành viên. Lonsdaleit có cấu trúc tương tựnhư kim cương nhưng tạo thành lưới tinh thể lục giác. Các thù hình của cacbon khác nhau về cấu trúc mạng nguyên tử mà các nguyên tử tinh khiết có thể tạo ra dẫn đến sự khác biệt về tính chất vật lý của chúng nên giá trị kinh tế của chúng cũng khác nhau. Tình huống 18 : MẶT NẠ PHÒNG CHỐNG KHÍ ĐỘC Tháng 4 năm 1915, vào một ngày trời râm mát, binh sĩ liên quân Anh - Pháp đang đồn trú dưới chiến hào, chiến trường hoàn toàn yên tĩnh. Đột nhiên từ phía quân Đức, một vùng chất khí màu xanh vàng như một màng yêu khí tràn tới theo gió bay về phía liên quân Anh Pháp. Vì không hề có phòng bị, liên quân Anh Pháp hoàn toàn hỗn loạn. Trong chiến hào vang lên tiếng ho, tiếng gào thét. Quân Đức đã xả khí clo về phía liên quân Anh Pháp. Đó là lần đầu tiên khí độc được sử dụng trong chiến tranh hiện đại. Từ đó mở màn cho cuộc chiến tranh hóa học. Người ta đã sử dụng rất nhiều loại chất độc hóa học. Ngoài khí clo, người ta còn dùng khí độc gây tổn tại thần kinh như sarin, soman (C7H16O2PF), có chất độc làm bỏng da, có chất độc gây ngạt. Chính vì thế, để ngăn ngừa tác hại của các loại khí nói trên, không chỉ đơn thuần để sử dụng trong chiến tranh, mà còn để áp dụng cho các ngành công nghiệp 77 khác, các nhà khoa học đã mất một thời gian để nghiên cứu và tìm ra một loại chất mới, thường gọi là than hoạt tính. Ngày nay, than hoạt tính được sử dụng để chế biến các sản phẩm thông dụng như khẩu trang, mặt nạ bảo hộ,... Vậy thực chất, than hoạt tính là gì? Và cơ chế lọc khí của nó diễn ra như thế nào? Hướng dẫn trả lời: Than hoạt tính, bản chất là cacbon, thường có dạng những hạt nhỏ hoặc bột có màu đen. Diện tích bề mặt của than hoạt tính rất lớn. Trung bình 1g lượng than hoạt tính có diện tích bề mặt hơn l000m2. Khi than hoạt tính tiếp xúc với các chất khí hoặc chất lỏng, do có diện tích bề mặt rất lớn nên than hoạt tính có thể hấp thụ lên bề mặt nhiều loại phân tử. đặc biệt với các phân tử có lực hấp dẫn giữa chúng lớn. Nhờ đó một loại biện pháp có thể đối phó với đại đa số các chất độc đã được tìm ra, đó chính là các mặt nạ chống độc. Để tăng cường hiệu quả phòng độc của than hoạt tính, trước hết người ta cho ngâm than hoạt tính vào các dung dịch có chứa các oxit đồng, bạc, crom với lượng rất nhỏ để cho bề mặt than hoạt tính có chứa một lượng rất nhỏ các oxit đó. Khi các chất độc bị hấp thụ lên bề mặt của than hoạt tính, do tác dụng xúc tác của các oxit bạc, đồng, crom, các chất độc bị phân giải thành các chất không độc. Khi các chất độc bị lọc qua các lớp lọc, bị hấp thụ và tiêu độc đồng thòi cũng không ngừng cung cấp oxi cho sự hô hấp của người. Tình huống 19 : NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA BÌNH CỨU HỎA Hiện nay, công tác phòng cháy chữa cháy là vô cùng bức thiết. Nhận định tình hình cháy nổ ngày càng phức tạp, UBND TP.HCM chỉ thị chính quyền các cấp tăng cường công tác tuyên truyền, huấn luyện nghiệp vụ phòng cháy, chữa cháy (PCCC); đảm bảo công dân từ 18 tuổi trở lên phải được huấn luyện PCCC. Trong số các kỹ năng cần có, thì kỹ năng sử dụng bình cứu hỏa là vô cùng quan trọng. Tại sao khi dùng bình cứu hỏa thì trước hết ta phải dốc ngược bình và lắc vài cái rồi mới mở vòi? Nguyên tắc hoạt động của bình cứu hỏa như thế nào ? Có phải bình cứu hỏa này dùng được trong mọi vụ cháy không? 78 Hướng dẫn trả lời: Cấu tạo của bình cứu hỏa rất đơn giản: bên trong gồm 2 phần: phần một là một lọ nhỏ bằng thủy tinh ở trên đầu, trong lọ này chứa H2SO4, phần còn lại trong bình cứu hỏa là Na2CO3. Khi dùng, ta dốc ngược lên và lắc để chiếc kim trên đỉnh đâm thủng lọ thủy tinh, H2SO4 chảy ra, gặp Na2CO3 và xảy ra phản ứng: H2SO4 + Na2CO3 Na2SO4 + CO2 + H2O Khí CO2 phun qua vòi phun, tràn lên ngọn lửa và dập tắt được lửa. Bình cứu hỏa loại này không chữa được các đám cháy nhiên liệu lỏng (xăng, dầu,...) và những đám cháy của các