Giáo án Bài 33. Sơ lược về hóa học vỏ Trái Đất và khai thác tài nguyên từ vỏ Trái Đất

Tạo tình huống gợi mở, giúp HS nhận ra quặng không đồng nhất với kim loại tinh khiết và xác định vấn đề cần tìm hiểu trong bài.

GV chiếu khay mẫu quặng trong mô phỏng 3D (hematite, bauxite, thạch anh, đá vôi) và đặt câu hỏi:

• Em thấy những mẫu đá nào trong khay? Mẫu nào có thể chứa kim loại?
• Theo em, khi đem một mẫu quặng nung lên, toàn bộ khối lượng có thành kim loại tinh khiết không?
• Vì sao một mỏ có thể không được khai thác dù có chứa kim loại?
  HS suy nghĩ cá nhân, sau đó trả lời ngắn gọn.

HS nêu được câu hỏi cần giải quyết: quặng gồm những gì, lượng chất cần thu được tính như thế nào và điều gì quyết định khai thác một mỏ. HS nhận thấy quặng có tạp chất và thường ở dạng hợp chất, chưa phải kim loại tinh khiết.

HS nêu được khái niệm khoáng vật, phân biệt quặng với kim loại tinh khiết và giải thích được tài nguyên hữu hạn.

HS làm việc theo nhóm 4, đọc mục Khái niệm và Kiến thức trong sách hoặc trang bài học NeoEdu, sau đó hoàn thành Phiếu học tập số 1.
Nhiệm vụ: Đọc thông tin về khoáng vật và tài nguyên hữu hạn, điền bảng phân biệt, trả lời câu hỏi: "Vỏ Trái Đất chủ yếu chứa những nguyên tố nào, và chúng tồn tại ở dạng gì trong khoáng vật?"
GV đặt thêm câu hỏi: "Vì sao khoáng sản là tài nguyên hữu hạn?"

HS hoàn thành Phiếu học tập số 1 với kết quả chính:

• Khoáng vật: thành phần tự nhiên có đặc trưng hóa học hoặc cấu trúc, không đồng nghĩa mọi mẫu là kim loại tinh khiết.
• Quặng: có tạp chất và ở dạng hợp chất; lượng kim loại còn phụ thuộc thành phần và hiệu suất.
• Tài nguyên hữu hạn: nhiều nguồn khai thác nhanh hơn hình thành lại.
• Vỏ Trái Đất chủ yếu là oxygen và silicon, các nguyên tố nằm trong khoáng vật ở dạng hợp chất có lẫn tạp chất.

HS nêu được yêu cầu khai thác bền vững và vận dụng công thức tính khối lượng chất thành phần trong quặng.

HS làm việc theo cặp đôi với Phiếu học tập số 2.
Nhiệm vụ 1: Đọc mục Khai thác bền vững, nêu ba yêu cầu chính.
Nhiệm vụ 2: Tính lượng chất thành phần trong 200 kg quặng chứa 60% chất cần thu theo khối lượng, chưa xét hiệu suất.
GV đặt câu hỏi: "Vì sao không thể nói 200 kg quặng cho ra 120 kg kim loại?"

HS hoàn thành Phiếu học tập số 2:

• Khai thác bền vững cần: sử dụng hiệu quả tài nguyên, xử lí chất thải và phục hồi môi trường.
• Tính toán: $200 \times 60\% = 120\,\text{kg}$ chất thành phần theo đề.
• Lí do không coi là kim loại: quặng có tạp chất và chất cần thu tồn tại dưới dạng hợp chất; muốn có kim loại cần công thức, chế biến và xét hiệu suất.

HS củng cố khái niệm khoáng vật, tài nguyên hữu hạn, khai thác bền vững và vận dụng cách tính, đồng thời sửa được quan niệm sai.

HS làm việc theo nhóm 4, hoàn thành các câu hỏi sau (có thể làm trực tiếp trên bài tập tương tác của trang NeoEdu):
Câu 1: Trong bài này, khoáng vật có đặc điểm nào? A. thành phần tự nhiên có đặc trưng hóa học/cấu trúc, không đồng nghĩa mọi mẫu là kim loại tinh khiết; B. mọi đá chỉ có một nguyên tố; C. mọi quặng dùng trực tiếp không chế biến.
Câu 2: Trong bài này, tài nguyên hữu hạn có đặc điểm nào? A. tái chế không có ý nghĩa vật chất; B. nhiều nguồn khai thác nhanh hơn hình thành lại; C. mọi mỏ tự đầy sau một năm.
Câu 3: Ghép khái niệm với đặc điểm: Khoáng vật – thành phần tự nhiên có đặc trưng hóa học/cấu trúc; Tài nguyên hữu hạn – nhiều nguồn khai thác nhanh hơn hình thành lại; Khai thác bền vững – cần hiệu quả tài nguyên, xử lí chất thải và phục hồi môi trường.
Câu 4: Đúng hay sai: "Toàn bộ khối lượng quặng luôn trở thành kim loại tinh khiết khi nung."
Câu 5: Điền thuật ngữ phù hợp vào chỗ trống: "cần hiệu quả tài nguyên, xử lí chất thải và phục hồi môi trường" mô tả {{1}}.
Câu 6: Quặng mô hình chứa 60% chất cần thu theo khối lượng, có 200 kg quặng. Lượng thành phần đó tối đa bao nhiêu nếu chưa xét hiệu suất?
Câu 7: Vì sao hàm lượng cao chưa đủ để quyết định khai thác một mỏ?
Câu 8: Một bạn khẳng định: "Toàn bộ khối lượng quặng luôn trở thành kim loại tinh khiết khi nung." Hãy bác bỏ bằng một lí do khoa học, chỉ ra một hệ quả của cách hiểu sai và viết lại kết luận đúng.
Câu 6, 7, 8 là tự luận ngắn; HS làm trong 6 phút, sau đó nhóm đổi bài kiểm tra chéo.

Đáp án:

1. A (khoáng vật: thành phần tự nhiên có đặc trưng hóa học/cấu trúc, không đồng nghĩa mọi mẫu là kim loại tinh khiết).
2. B (tài nguyên hữu hạn: nhiều nguồn khai thác nhanh hơn hình thành lại).
3. Khoáng vật – thành phần tự nhiên có đặc trưng hóa học/cấu trúc; Tài nguyên hữu hạn – nhiều nguồn khai thác nhanh hơn hình thành lại; Khai thác bền vững – cần hiệu quả tài nguyên, xử lí chất thải và phục hồi môi trường.
4. Sai. Quặng có tạp và dạng hợp chất; lượng kim loại còn phụ thuộc thành phần và hiệu suất, không thể đồng nhất.
5. Khai thác bền vững.
6. $200 \times 60\% = 120\,\text{kg}$ chất thành phần theo đề; không tự coi là 120 kg kim loại nguyên chất nếu chưa có công thức và chế biến. (Thang chấm: 40% xác định đúng dữ kiện và quan hệ; 40% suy luận; 20% kết luận và đơn vị.)
7. Còn phụ thuộc quy mô, khả năng tách, năng lượng, tác động đến nước và đất, pháp lí và phục hồi môi trường; cần đánh giá chuyên môn, không tự khai thác mẫu nguy hiểm. (Thang chấm: 40% nêu đúng tiêu chí; 40% áp dụng vào tình huống; 20% nêu điều kiện, hạn chế.)
8. Lí do: quặng có tạp và dạng hợp chất, lượng kim loại phụ thuộc thành phần và hiệu suất. Hệ quả sai: dự đoán 200 kg quặng cho 200 kg kim loại. Kết luận đúng: khối lượng kim loại thu được nhỏ hơn khối lượng quặng và phụ thuộc thành phần, hiệu suất chế biến. (Thang chấm: 40% lí do đúng; 30% hệ quả phù hợp; 30% phát biểu sửa đúng, không khẳng định quá mức.)

HS vận dụng kiến thức về hàm lượng, tài nguyên hữu hạn và khai thác bền vững để đánh giá tình huống thực tế, đề xuất hướng khai thác có trách nhiệm.

Tình huống: Một địa phương có mỏ đá vôi hoặc mỏ quặng được cho là có hàm lượng chất cần thu cao, nhưng nhiều người lo ngại về bụi, nước thải và đất bị đào bới.
Nhiệm vụ 1 (làm trên lớp, 5 phút): Mỗi nhóm nêu ít nhất ba yếu tố ngoài hàm lượng cần xem xét trước khi quyết định khai thác.
Nhiệm vụ 2 (về nhà): Tìm hiểu một mỏ khoáng sản ở địa phương (qua báo, trang của cơ quan quản lí hoặc hỏi người dân), đánh giá theo các tiêu chí đã học và viết bài ngắn 1 trang gửi GV.

Mỗi nhóm nêu được các yếu tố: quy mô mỏ, khả năng tách chất cần thu, năng lượng, tác động đến nước và đất, quy định pháp lí, khả năng phục hồi môi trường. Bài ngắn về nhà có: tên mỏ, tài nguyên hữu hạn hay không, biện pháp khai thác bền vững cần áp dụng, kết luận có căn cứ khoa học. HS không tự thực hành khai thác hoặc tiếp xúc với mẫu nguy hiểm.