Giáo án Bài 34. Khai thác đá vôi. Công nghiệp silicate

Huy động kiến thức nền về đá vôi và tạo tình huống có vấn đề dẫn vào bài học.

GV đưa ra hình ảnh đá vôi, vôi sống và một số sản phẩm gốm, thủy tinh, xi măng. HS trả lời nhanh câu hỏi: "Đá vôi có thành phần chính là gì? Khi nung đá vôi, chất rắn thu được có còn là đá vôi không? Vì sao người ta vẫn nói nung vôi tạo ra khí?" HS ghi câu trả lời vào vở nháp.

HS nêu được: đá vôi chủ yếu là $\mathrm{CaCO_3}$; khi nung, chất rắn thu được là $\mathrm{CaO}$ (vôi sống) khác với đá vôi ban đầu; có khí thoát ra, khí này là sản phẩm của phản ứng hóa học. GV ghi nhận và nêu nhiệm vụ học tập của bài: phân biệt đá vôi, nung vôi, công nghiệp silicate và tính khối lượng sản phẩm.

Hình thành kiến thức về đá vôi và phản ứng nung vôi; nhận biết khí $\mathrm{CO_2}$ là sản phẩm hóa học.

HS làm việc nhóm 4 theo kĩ thuật khăn trải bàn với Phiếu học tập số 1. Các nhóm quan sát mô phỏng 3D lò nung vôi trên NeoEdu, đọc mục "Đá vôi" và "Nung vôi" trong trang bài học, sau đó trả lời:

• Câu 1: Đá vôi có thành phần chính là chất nào?
• Câu 2: Viết phương trình nung vôi và cho biết điều kiện phản ứng.
• Câu 3: Trong lò nung, đá vôi đi theo chiều nào và đi qua vùng có nhiệt độ bao nhiêu?
• Câu 4: Khí thoát qua ống khói là gì? Có phải hơi nước không? Vì sao?

Kết quả thảo luận nhóm trên khăn trải bàn gồm:

• Đá vôi giàu $\mathrm{CaCO_3}$, được dùng làm vật liệu và sản xuất vôi tùy điều kiện.
• Phương trình: $\mathrm{CaCO_3} \rightarrow \mathrm{CaO} + \mathrm{CO_2}$, xảy ra ở nhiệt độ thích hợp (vùng nung khoảng 900 °C trong mô phỏng).
• Đá vôi đi từ trên xuống qua vùng nung; vôi sống thu được ở cửa tháo phía dưới.
• Khí thoát qua ống khói là $\mathrm{CO_2}$, là sản phẩm hóa học của phản ứng phân hủy, không phải hơi nước bay hơi.
  Kiến thức HS rút ra: nung vôi là quá trình phân hủy $\mathrm{CaCO_3}$ tạo $\mathrm{CaO}$ và $\mathrm{CO_2}$.

Hình thành kiến thức về công nghiệp silicate và phân biệt được đá vôi, nung vôi, công nghiệp silicate.

HS làm việc theo cặp đôi, dùng mục "Công nghiệp silicate" trên trang bài học và mô phỏng kệ sản phẩm silicate. Hoàn thành phần 2 của Phiếu học tập số 1:

• Nêu các sản phẩm chính của công nghiệp silicate.
• Điền bảng phân biệt ba khái niệm (đá vôi, nung vôi, công nghiệp silicate) theo tiêu chí: thành phần/nguyên liệu, quá trình, sản phẩm.
• Ghép khái niệm với đặc điểm tương ứng.

Bảng phân biệt ba khái niệm:

• Đá vôi: nguyên liệu giàu $\mathrm{CaCO_3}$; dùng làm vật liệu và sản xuất vôi; không phải là quá trình.
• Nung vôi: quá trình nhiệt phân $\mathrm{CaCO_3}$ ở nhiệt độ thích hợp; sản phẩm là $\mathrm{CaO}$ và $\mathrm{CO_2}$.
• Công nghiệp silicate: nhóm ngành sản xuất các sản phẩm như gốm, thủy tinh, xi măng; nguyên liệu và quy trình khác nhau tùy sản phẩm.
  Kiến thức HS rút ra: đá vôi là nguyên liệu, nung vôi là một quá trình, công nghiệp silicate là nhóm ngành sản xuất vật liệu.

Củng cố phân biệt khái niệm và vận dụng tỉ lệ khối lượng $100 : 56 : 44$ để tính $\mathrm{CaO}$ và $\mathrm{CO_2}$.

HS làm việc nhóm đôi, giải các bài tập sau (đề lấy từ mục Bài tập của bài học):

• Bài 1, 2: chọn đáp án đúng trắc nghiệm về đá vôi và nung vôi.
• Bài 3: ghép khái niệm với đặc điểm tương ứng.
• Bài 4: nhận xét đúng/sai về nung đá vôi chỉ làm mất nước.
• Bài 5: điền thuật ngữ phù hợp mô tả công nghiệp silicate.
• Bài 6: nung 100 kg $\mathrm{CaCO_3}$ tinh khiết, phản ứng hết. Tính khối lượng $\mathrm{CaO}$ và $\mathrm{CO_2}$.

Đáp án:

• Bài 1: B. Đá vôi giàu $\mathrm{CaCO_3}$, dùng trong vật liệu và sản xuất vôi theo điều kiện.
• Bài 2: C. $\mathrm{CaCO_3} \rightarrow \mathrm{CaO} + \mathrm{CO_2}$ ở nhiệt độ thích hợp.
• Bài 3: Đá vôi – giàu $\mathrm{CaCO_3}$, dùng làm vật liệu và sản xuất vôi; Nung vôi – $\mathrm{CaCO_3} \rightarrow \mathrm{CaO} + \mathrm{CO_2}$ ở nhiệt độ thích hợp; Công nghiệp silicate – gồm gốm, thủy tinh, xi măng với nguyên liệu, quy trình khác nhau.
• Bài 4: Sai. $\mathrm{CaCO_3}$ phân hủy tạo $\mathrm{CaO}$ và $\mathrm{CO_2}$; khí là sản phẩm hóa học, không chỉ là nước bay hơi.
• Bài 5: Công nghiệp silicate.
• Bài 6: Theo tỉ lệ $100 : 56 : 44$, khi nung 100 kg $\mathrm{CaCO_3}$ thu được 56 kg $\mathrm{CaO}$ và 44 kg $\mathrm{CO_2}$; tổng khối lượng 100 kg.

Vận dụng kiến thức về nung vôi và công nghiệp silicate để giải thích vì sao cần kiểm soát cả bụi lẫn $\mathrm{CO_2}$ trong sản xuất xi măng.

HS làm việc nhóm 4, thảo luận câu hỏi tình huống: "Vì sao sản xuất xi măng cần kiểm soát cả bụi lẫn $\mathrm{CO_2}$?" Nhóm cần nêu: (1) tác động của bụi đến hô hấp và môi trường; (2) nguồn gốc $\mathrm{CO_2}$ từ phân hủy carbonate và nhiên liệu; (3) vì sao không nên dùng một chỉ tiêu để coi toàn bộ quá trình là sạch.

Sản phẩm nhóm trình bày trên giấy A4 gồm:

• Bụi ảnh hưởng đến hô hấp và môi trường xung quanh nhà máy.
• $\mathrm{CO_2}$ phát sinh từ phân hủy carbonate như $\mathrm{CaCO_3} \rightarrow \mathrm{CaO} + \mathrm{CO_2}$ và từ việc đốt nhiên liệu; $\mathrm{CO_2}$ liên quan đến khí nhà kính.
• Kết luận: không thể đánh giá toàn bộ quá trình sản xuất là sạch chỉ dựa trên một chỉ tiêu; cần xem xét đồng thời bụi và $\mathrm{CO_2}$.
  Kiến thức HS vận dụng: liên hệ phản ứng nung vôi với thực tế sản xuất vật liệu silicate và đánh giá tác động môi trường một cách toàn diện.