BÀI 33: NHÔM (Ban nâng cao) Tiết thứ: 51 Ngày soạn: 10-10-2008 Người soạn: Bùi Thị Phương Thúy Mục tiêu bài học Về kiến thức: - Học sinh hiểu nhôm là kim loại có tính khử mạnh. Về kĩ năng: - Học sinh viết phương trình phản ứng thể hiện tính khử mạnh của Al, phương trình điều chế Al - Học sinh thiết lập mối liên hệ giữa tính chất và ứng dụng của Al Về tư tưởng tình cảm: - Giáo dục học sinh lòng say mê yêu khoa học, tin tưởng vào khoa học. - Học sinh biết các ứng dụng khoa học vào thực tiễn Chuẩn bị: - Giáo viên: dụng cụ, hóa chất thí nghiệm, tranh minh họa… - Học sinh: học bài cũ, đọc bài mới, đầy đủ dụng cụ học tập: bảng tuần hoàn… Tổ chức các hoạt động day học Hoạt động của (GV) & (HS) Nội dung bài giảng GV: dẫn nhập vào bài mới GV: GV: - dựa vào cấu tạo nguyên tử, E o Al 3+ ; năng lượng ion hóa của Al, - Hãy cho biết tính chất hóa học của Al là gì? HS: - E o Al 3+ = -1,66V, nguyên tử Al có năng lượng ion hóa thấp - Do vậy Al là kim loại có tính khử mạnh. Tuy nhiên tính khử của Al yếu hơn kim loại kiềm, mạnh hơn kim loại kiềm thổ GV: Tính chất hóa học cơ bản của Al là tính khử mạnh: GV: - Cho HS quan sát mảnh Al, - Trong không khí có O 2 hỏi nhôm có tác dụng với O 2 không? Vì sao? HS: - Al bền trong không khí ở nhiệt độ thường do có màng Al 2 O 3 rất mỏng, bền bảo vệ. Bài 33: NHÔM III – TÍNH CHẤT HÓA HỌC Tính chất hóa học cơ bản của Al là tính khử mạnh: Al → Al 3+ + 3e 1- Tác dụng với phi kim a/ Với O 2 GV: Biểu diễn thí nghiệm - Khi đốt nóng bột Al cháy sáng trong không khí, phản ứng tỏa nhiều nhiệt: GV: - Biểu diễn thí nghiệm nhôm tác dụng với I 2 - Quan sát thí nghiệm, nêu hiện tượng, viết PTPU xảy ra. HS: 2 Al + 3I 2 → 2 AlI 3 GV: - Bột nhôm tự bốc cháy khi tiếp xúc với khí Cl 2 , HS về nhà viết phản ứng với Cl 2 , Br 2 - Đối với S, C thì nhôm tác dụng ở nhiệt độ cao. GV: - Xác định sự thay đổi số oxi hóa của Al trong phản ứng trên? HV: Al o → Al 3+ + 3e GV: - Tiến hành thí nghiệm Al tác dụng với dung dịch axit H 2 SO 4 loãng - HS quan sát, mô tả hiện tượng? viết PTPU, PT ion? HS: 2Al + 3 H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4 ) 3 + 3 H 2 Pt ion: 2Al + 6H + → 2 Al 3+ + 3H 2 GV: - HS về nhà viết phản ứng với dung dịch axit HCl loãng GV: Al khử ion H + trong dung dịch axit tạo muối Al 3+ và khí H 2 GV: - Học sinh lên bảng viết PTPU của Al với dung dịch axit H 2 SO 4 đặc nóng? - HS ở dưới viết vào vở nháp. t o 4 Al + 3O 2 → 2 Al 2 O 3 b/ Với các phi kim khác: (Cl 2 , S, C ) 2 Al + 3I 2 → 2 AlI 3 Al + Cl 2 →? Al + Br 2 →? t o 2 Al + 3S → Al 2 S 3 t o 4 Al + 3C → Al 4 C 3 2- Tác dụng vói dung dịch axit a/ Tác dụng vói dung dịch axit loãng HCl, H 2 SO 4 loãng 2Al + 3 H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4 ) 3 + 3 H 2 Pt ion: 2Al + 6H + → 2 Al 3+ + 3H 2 Al + HCl →? Al khử ion H + trong dung dịch axit tạo muối Al 3+ và khí H 2 b/ Với dung dịch axit có tính oxi hóa mạnh: t o HS: t o 2Al + 6H 2 SO 4 đ → Al 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6 H 2 O GV: - Al tác dụng với dd axit H 2 SO 4 đặc nóng giải phóng khí SO 2 GV: - Học sinh lên bảng viết PTPU của Al với dung dịch axit HNO 3 loãng, nóng? - HS ở dưới viết vào vở nháp. HS: 2Al + 6HNO 3 →2Al(NO 3 ) 3 +3 H 2 Rất loãng Al + 4HNO 3 (loãng) →Al(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O t o Al + 6HNO 3 đ → Al(NO 3 ) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O GV: - Al tác dụng với dd axit HNO 3 rất loãng thì giải phóng H 2 tương tự HCl, H 2 SO 4 loãng - Al tác dụng với dd axit HNO 3 loãng giái phóng khí NO, hoặc muối NH 4 NO 3 tùy trường hợp. - Al tác dụng với dd axit HNO 3 đặc nóng thường giải phóng khi NO 2 (màu nâu) GV: KL - Với các axit HNO 3 đặc nóng, HNO 3 loãng, H 2 SO 4 đặc nóng: Al khử được N +5 , S +6 xuống những mức oxi hoá thấp hơn. GV: - Tiến hành thí nghiệm Al với dung dịch axit H 2 SO 4 đặc nguội HS: quan sát, nêu hiện tượng? GV: Lưu ý - Al thụ động với dung dịch HNO 3 , H 2 SO 4 đặc nguội GV: - Al không phản ứng với dung dịch axit HNO 3 đặc nguội, H 2 SO 4 đặc nguội. - Vì những axit này đã bị oxi hóa bề mặt tạo thành 1 màng oxit có tính trơ, làm cho Al thụ động, Al bị thụ động sẽ không tác dụng với cả dung dịch HCl, H 2 SO 4 loãng. HNO 3 (loãng hay đặc) H 2 SO 4 (đặc): Dung dịch axit H 2 SO 4 đặc nóng t o 2Al + 6H 2 SO 4 đ → Al 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6 H 2 O Dung dịch HNO 3 loãng hay đặc nóng 2Al + 6HNO 3 →2Al(NO 3 ) 3 +3 H 2 Rất loãng Al + 4HNO 3 (loãng) →Al(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O t o Al + 6HNO 3 đ → Al(NO 3 ) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O Dung dịch axit HNO 3 , H 2 SO 4 đặc nguội Lưu ý: - Al thụ động với dung dịch axit HNO 3 , H 2 SO 4 đặc nguội. t o GV: - Ở nhiệt độ cao, Al khử được nhiều ion kim loại kém hoạt động hơn trong hợp chất oxit (Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 , CuO .) thành kim loại tự do. - §©y lµ ph¬ng ph¸p nhiÖt nh«m, thêng dïng ®Ó ®iÒu chÕ s¾t trong khi hµn ®êng ray: GV: HS về nhà viết phản ứng của Al với Cr 2 O 3 , CuO? GV: - Cho E o Al 3+ /Al < E o H 2 O/H 2 , vậy nhôm có tác dụng được với nước không? PTPU? HS: 2Al + 6H 2 O → 2 Al(OH) 3 + 3 H 2 GV: giải thích: - Do E o Al 3+ /Al < E o H 2 O/H 2 Al khử được nước Phản ứng dừng lại nhanh và có lớp Al(OH) 3 không tan trong H 2 O bảo vệ lớp nhôm bên trong. GV: Biểu diễn thí nghiệm - Nhôm tác dụng với dung dịch bazơ mạnh: NaOH, (KOH, Ca(OH) 2 .) GV: giải thích? - Trước hết màng Al 2 O 3 bị phá hủy trong môi trường kiềm: Al 2 O 3 + NaOH +3H 2 O → 2Na[Al(OH) 4 ] (1) - Tiếp đến Al khử H 2 O: 2Al + 6H 2 O → 2 Al(OH) 3 + 3 H 2 (2) - Màng 2 Al(OH) 3 bị phá hủy trong môi trường kiềm Al(OH) 3 + NaOH → Na[Al(OH) 4 ] (3) - Các phản ứng (2) & (3) xảy ra luân phiên cho đến khi nhôm bị tan hết gộp lại được phương trình trên. GV: từ các phản ứng (2) & (3) hãy viết phản ứng của Al với dd NaOH? HS: 2Al +2NaOH +6H 2 O→2Na[Al(OH) 4 ] +3H 2 3/ Tác dụng với oxit kim loại Phản ứng nhiệt nhôm. t o cao OXKL + Al Al 2 O 3 + KL t o cao 3Fe x O y + 2yAl y Al x O y + 3xFe t o cao Fe 2 O 3 + 2Al Al 2 O 3 + 3Fe Cr 2 O 3 + Al →? CuO + Al →? 4/ Tác dụng với H 2 O 2Al + 6H 2 O → 2 Al(OH) 3 + 3 H 2 chất Al tác dụng với H 2 O nhưng phản ứng dừng lại nhanh do có lớp Al(OH) 3 không tan trong H 2 O bảo vệ lớp nhôm bên trong. 5/ Tác dụng với bazơ Al 2 O 3 + NaOH +3H 2 O → 2Na[Al(OH) 4 ] (1) 2Al + 6H 2 O → 2 Al(OH) 3 + 3 H 2 (2) Al(OH) 3 + NaOH → Na[Al(OH) 4 ] (3) 2Al +2NaOH +6H 2 O→2Na[Al(OH) 4 ] +3H 2 GV: Viết pư: Al+Ba(OH) 2 + H 2 O →? (BTVN) GV: Tác dụng với dung dịch muối tạo thành muối nhôm và kim loại mới GV: Biểu diễn thí nghiệm (nếu có) GV: - Nghiên cứu những ứng dụng trong sgk? Dựa vào cả tính chất vật lý của Al? HS: - Nhôm là loại hợp kim nhôm có đặc tính nhẹ, bền đối với không khí và nước, được dung làm vật liệu chế tạo máy bay, ôtô tên lửa, tàu vũ trụ. - Nhôm có tính dẫn điện dẫn nhiệt tốt, được dùng làm dây cáp dẫn điện thay thế cho Cu là kim loại đắt tiền. Al được dùng để chế tạo các thiết bị trao đổi nhiệt, các dụng cụ đun nấu trong giá đình. - Bột nhôm dùng để chế tạo hỗn hợp tecmit (hỗn hợp Al và Fe 2 O 3 , được dùng để hàn gắn đường ray… GV: Treo sơ đồ thùng điện phân Al 2 O 3 nóng chảy. - Nguyên tắc : khử ion Al 3+ - Phương pháp : điện phân nóng chảy oxit Al Tinh chế quặng boxit: - Đun nóng bột Boxit nghiền với dung dịch NaOH 40%trong nồi áp xuất ở nhiệt độ 450 o C và dưới áp xuất 5-6atm. - Nhôm oxit tan trong dung dịch kiềm tạo thành natrihidroxoaluminat: Al 2 O 3 + NaOH +3H 2 O → 2Na[Al(OH) 4 ] - Lọc lấy dung dịch và dung nước pha loãng, kết tủa Al(OH) 3 lắng xuống Na[Al(OH) 4 ] → Al(OH) 3 + NaOH - Lọc và nung lấy kết tủa ở nhiệt độ: 1200-1400 o C trong lò quay sẽ thu được AlO 3 tinh khiết. Điện phân nóng chảy Al 2 O 3 Al 2 O 3 nóng chảy ở 2050 o C Al 2 O 3 , criolit ( Na 3 AlF 6 ): 900 o C - Điều chế criolit: natrihidroxoaluminat 6/ Tác dụng với dung dịch muối tạo thành muối nhôm và kim loại mới 2Al + 3CuSO 4 → Al 2 (SO 4 ) 3 + 3Cu IV - ỨNG DỤNG VÀ SẢN XUẤT 1- ứng dụng (SGK) - Dụng cụ đun nấu trong giá đình. - Làm vật liệu chế tạo máy bay, ôtô tên lửa, tàu vũ trụ. - Làm dây cáp dẫn điện 2/ Sản xuất Nguyªn t¾c: Khö ion Al 3+ Ph ¬ng ph¸p : §iÖn ph©n nãng ch¶y oxit nh«m. Al 2 O 3 nóng chảy ở 2050 o C Al 2 O 3. ( Na 3 AlF 6 ) nóng chảy ở 900 o C Al(OH) 3 +12HF+3 Na 2 CO 3 →2 Na 3 AlF 6 +9H 2 O +3CO 2 Thùng điện phân - Cực âm: xảy ra sự khử Al 3+ thành Al: Al 3+ + 3e → Al - ở cực dương xảy ra sự oxi hóa O 2- thành khí O 2 2O 2- → O 2 + 4e GV: yêu cầu HS viết ptđp: HS: Ptđp: đpnc, 2Al 2 O 3 4Al + 3O 2 criolit Khí oxi sinh ra ở cực dương đốt cháy dần dần than chì thành CO 2 do vậy trong quá trình điện phân phải hạ thấp dần các cực dương vào thùng điện phân. O 2 + C → CO 2 , CO Thùng điện phân Cùc ©m (C) Al 3+ +3e → Al Cùc d¬ng (C) 2O 2- → O 2 + 2e Ptđp: đpnc, 2Al 2 O 3 4Al + 3O 2 criolit O 2 + C → CO 2 , CO Củng cố: bài tập sgk . 2yAl y Al x O y + 3xFe t o cao Fe 2 O 3 + 2Al Al 2 O 3 + 3Fe Cr 2 O 3 + Al →? CuO + Al →? 4/ Tác dụng với H 2 O 2Al + 6H 2 O → 2 Al( OH) 3 + 3 H 2 chất Al. phi kim khác: (Cl 2 , S, C ) 2 Al + 3I 2 → 2 AlI 3 Al + Cl 2 →? Al + Br 2 →? t o 2 Al + 3S → Al 2 S 3 t o 4 Al + 3C → Al 4 C 3 2- Tác dụng vói dung dịch