Giáo án Hóa học 12 bài 27: Nhôm và hợp chất của nhôm

+ Cấu tạo nguyên tử, tính chất vật lí, tính chất hóa học, ứng dụng và phương pháp sản xuất nhôm trong công nghiệp.. + Nhôm có tính khử khá mạnh: phản ứng với phi kim, dung dịch axit, nướ

Trang 1

GIÁO ÁN HÓA HỌC 12 – CƠ BẢN Bài 27: NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM

(SGK Hóa học 12 cơ bản)

Tiết 46: NHÔM

I Mục tiêu

1 Kiến thức

- HS biết:

+ Vị trí của nhôm trong bảng tuần hoàn

+ Cấu tạo nguyên tử, tính chất vật lí, tính chất hóa học, ứng dụng và phương pháp sản xuất nhôm trong công nghiệp

- HS hiểu:

+ Tính kim loại của nhôm

+ Nhôm có tính khử khá mạnh: phản ứng với phi kim, dung dịch axit, nước, dung dịch kiềm, oxit kim loại

+ Nguyên tắc và sản xuất nhôm trong công nghiệp bằng phương pháp điện phân nhôm oxit nóng chảy

- HS vận dụng:

+ Viết PTHH của nhôm phản ứng với các chất

+ Nhận biết nhôm với các chất khác bằng phương pháp hóa học

+ Giải được bài tập: tính % khối lượng nhôm trong hỗn hợp, bài tập tổng hợp có nội dung liên quan…

+ Tính khối lượng boxit để sản xuất lượng nhôm xác định theo hiệu suất phản ứng

+ Sử dụng và bảo quản hợp lý các đồ dùng bằng nhôm

2 Kĩ năng

- HS có kĩ năng quan sát, phân tích thí nghiệm

- Viết PTHH minh họa tính chất của nhôm

- Dự đoán, kiểm tra, kết luận về tính chất hóa học của nhôm

3 Thái độ

- HS có thêm niềm đam mê đối với môn học

- Thái độ trật tự, nghiêm túc trong học tập

II Trọng tâm

- Tính khử mạnh của nhôm kim loại

III Chuẩn bị

1 Giáo viên

Trang 2

- Phiếu học tập số 1, số 2

2 Học sinh

- Bảng hệ thống tuần hoàn

IV Phương pháp

- Thuyết trình, đàm thoại gợi mở nêu vấn đề

- Phương pháp thí nghiệm trực quan

V Nội dung

1 Ổn định lớp: (1’)

2 Kiểm tra bài cũ: (5’)

Câu hỏi : Viết các PTHH biểu diễn chuỗi chuyển hóa sau (ghi rõ điều kiện – nếu có)

(3)

MgCl   Mg  MgO‡ ˆ ˆˆˆ ˆ ˆ† Mg NO  Mg OH

Đáp án:

(1)MgCl2  Mg Cl 2

1

(2)

2

Mg O  MgO

(3)MgO2HNO3 Mg NO( 3 2) H O2

1

2

o

t

Mg NO  MgO NO  O

(5)Mg NO( 3 2) 2NaOH  Mg OH( )22NaNO3

(6)4Mg10HNO3( ãng)lo  4Mg NO( 3 2) NH NO4 33H O2

3 Bài mới

a Vào bài :

Một kim loại mà được sử dụng rộng rãi và có tầm quan trọng trong cuộc sống của chúng ta, đó là kim loại gị? Mời các em

xem qua 1 số hình ảnh sau? Qua những hình ảnh đó chắc hẵn các em cũng đã đoán được đó là kim loại nhôm Vậy nhôm có những đặc điểm gì về cấu tạo, tính chất vật lí, tính chất hóa học mà nó sử dụng trong cuộc sống như vậy Để biết rõ hơn mời các em đi vào bài 27: “NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM”

(6) ) đpnc

Trang 3

Hoạt động

của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Nội dung ghi bảng

Hoạt động 1: (3')

Vị trí trong bảng tuần

hoàn, cấu hình electron

nguyên tử.

- Yêu cầu học sinh dựa vào

bảng hệ thống tuần hoàn

xác định vị trí của Al

- Yêu cầu học sinh viết cấu

hình electron của nhôm

- Vì sao trong các hợp

chất, Al có số oxi hóa +3

Từ đó nhận xét tính khử và

tính oxi hóa của nhôm

- Kết luận: Al có tính khử

mạnh

- Nhôm (Al) ở ô số 13, thuộc nhóm IIIA, chu

kì 3 của bảng tuần hoàn

13Al:1 2s s 2p 3 3s p hoặc [Ne s p]3 3 2 1

- Vì nhôm có 3 electron hóa trị ở lớp ngoài cùng nên dễ nhường 3 electron để đạt cấu hình bền vững của khí hiếm  nhôm có tính khử mạnh

I Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử.

1 Vị trí

- Ô số 13, nhóm IIIA, chu kì 3

2 Cấu hình

13Al:1 2s s 2p 3 3s p hoặc [Ne s p]3 32 1

Hoạt động 2: (2')

Tính chất vật lí

- Yêu cầu học sinh nghiên

cứu SGK và kiến thức thực

tiễn nêu tính chất vật lí

của nhôm

- Kim loại màu trắng bạc, nóng chảy ở 6600C, khá mềm, dễ kéo sợi, dể dát mỏng

- Kim loại nhẹ (D = 2,7g/ cm3), dẫn điện tốt (gấp 3 lần sắt, bằng 2/3 lần đồng) và dẫn nhiệt tốt (gấp 3 lần sắt)

II Tính chất vật lí

- Rắn, màu trắng bạc, mềm, 0

nc

t cao

- Kim loại nhẹ, dẫn điện, nhiệt tốt

Hoạt động 3: (10')

Tính chất hóa học

III Tính chất hóa học

- Tính khử mạnh, chỉ sau kim loại kiềm, kiềm thổ.

3

Al Al  e

  

1 Tác dụng với phi kim

Trang 4

- Ở nhiệt độ thường hoặc

đun nóng, Al phản ứng

trực tiếp với halogen

- Phản ứng mãnh liệt, tự

bốc cháy khi tiếp xúc bột

Al với khí Cl2

- Yêu cầu học sinh viết

PTPƯ giữa Al với Cl2

- Phản ứng giữa nhôm và

brom, iot tương tự, nhưng

không mãnh liệt như khi

tác dụng với clo

- Khi đốt, bột nhôm cháy

trong không khí với ngọn

lửa sáng chói, tỏa nhiều

nhiệt

(H 1670kJ mol/ 0)

-Thực tế: nhôm bền trong

không khí ở nhiệt độ

thường do có màng oxit

Al2O3 rất mỏng và bền bảo

vệ

- Nhôm là kim loại hoạt

động mạnh, đứng trước

hiđro trong dãy hoạt động

hóa học →Al đẩy được H+

trong dung dịch HCl và

2Al3Cl2 2AlCl3

a) Tác dụng với halogen

2Al3X2  2AlX3 (X: Cl, Br )

2Al3Cl2 2AlCl3

b) Tác dụng với oxi

0

2Al3O  t 2Al O

2 Tác dụng với axit

(loãng)) H2

2Al3H SO2 4  Al SO2( 4 3) 3H2

Trang 5

H2SO4 loãng thành H2.

PTPƯ giữa Al với HCl và

H2SO4 loãng

- Al phản ứng với dung

dịch axit mạnh: như

HNO3, H2SO4 đặc, nóng

thì khử 5

N có thể tạo thành

còn 6

S



thành(S O S H S2, , 2 )

PTPƯ giữa Al với H2SO4

(đặc, nóng)

- Tại sao có thể dùng

thùng nhôm để chuyên chở

những axit HNO3, H2SO4

đặc nguội?

2Al6HCl 2AlCl 3H 

0

2

- Vì nhôm bị thụ động với dung dịch axit HNO3 đặc, nguội hoặc H2SO4 đặc, nguội

2Al6HCl  2AlCl33H2 

nóng thì Al khử 5

N xuống oxi hóa thấp hơn (

2, 1,0

  )còn 6

S

 xuống (4,0, 2 …) 0

lo g

Al H N O   Al NO N O   H O

0

2

Al H S O   Al SO  SO   H O

Chú ý: Nhôm bị thụ động với dung dịch axit

HNO3 và H2SO4 đặc, nguội

Hoạt động 4 : (12’)

Tác dụng với oxit kim loại

và tác dụng với nước

- Ở t0 cao, Al khử được

nhiều ion kim loại trong

oxit tạo thành kim loại tự

do

PTPƯ giữa Al với Fe O2 3

0

2Al Fe O  t Al O 2Fe

3 Tác dụng với oxit kim loại

0

Al Fe O   Al O  Fe

→ phản ứng nhiệt nhôm dùng điều chế một số kim loại khó nóng chảy như ( Cr, Mn, Fe…)

Trang 6

- Phản ứng này xãy ra rất

mãnh liệt và tỏa nhiều

nhiệt làm sắt nóng chảy,

nên dùng phản ứng này để

điều chế một lượng nhỏ sắt

nóng chảy khi làm đường

ray

- Trên thực tế nhôm có

phản ứng với nước không?

Vì sao?

- Khi phá bỏ lớp oxit trên

bề mặt nhôm, hoặc tạo

thành hỗn hợp hống Al –

Hg thì Al phản ứng được

với H2O

- Giới thiệu cho học sinh

dụng cụ và hóa chất làm

thí nghiệm: ống nghiệm,

miếng nhôm nhỏ, dung

dịch NaOH

- Yêu cầu HS làm TNNC:

Al tác dụng với dung dịch

NaOH theo nhóm, rồi

quan sát hiện tượng, giải

thích, viết PTPƯ xảy ra và

hoàn thành vào phiếu học

tập số 1

- Al không tác dụng được với nước, dù ở t0 cao

- Vì trên bề mặt của nhôm được phủ kín một lớp Al2O3 rất mỏng, bền và mịn, không cho nước và khí thấm qua

- Làm TNNC: Al tác dụng với dung dịch NaOH

- Hiện tượng:

+ Miếng nhôm tan dần

+ Xuất hiện sủi bọt khí, khí không màu thoát ra

+ Tạo kết tủa trắng, sau đó dung dịch có màu trong suốt

- Giải thích và PTPƯ xảy ra:

+Ban đầu, lớp oxit mỏng Al2O3 lưỡng tính tác dụng với dung dịch kiềm :

Al2O3 + 2 NaOH → 2NaAlO2 +H2O +Sau đó: Al tác dụng với H2O

4 Tác dụng với nước

2Al + 6H2O → 2Al(OH)3↓ +3H2↑

→ phản ứng nhanh dừng lại do Al(OH)3 tạo thành thì phủ trên bề mặt của nhôm, ngăn cản nhôm tiếp xúc với nước

5 Tác dụng với dung dịch kiềm

2Al + 6H2O → 2Al(OH)3↓ +3H2↑ (1) Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O (2) Cộng phương trình (1) và (2) :

2Al +2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2↑ (natri aluminat)

Trang 7

Kết luận: Nhôm tan trong

kiềm và giải phóng hiđro

→ Do đó người ta không

dùng những đồ dùng bằng

nhôm để đựng vữa vôi

2Al + 6H2O → 2Al(OH)3↓ +3H2↑ (1) + Tiếp đến : Al(OH)3 lưỡng tính nên tác dụng tiếp với NaOH

Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O (2)

Cộng phương trình (1) và (2) : 2Al +2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2↑ (Natri aluminat)

Hoạt động 5: (7’)

Ứng dụng và trạng thái

tự nhiên.

cứu SGK và kiến thức thực

tiễn rồi nêu 1 vài ứng dụng

của Al trong sản xuất và

đời sống

- Trong tự nhiên Al tồn tại

dưới dạng nào? Kể ra 1 số

hợp chất của nhôm?

- Vật liệu chế tạo máy bay, ô tô, tên lửa, tàu

vũ trụ…

- Xây dựng và trang trí nội thất

- Dây dẫn điện, dụng cụ nhà bếp

- Dùng phản ứng nhiệt nhôm để làm đường ray

- Nhôm tồn tại ở dạng hợp chất

- Một số hợp chất của nhôm: đất sét (Al2O3.2SiO3.2H2O), boxit (Al2O3.2H2O), criolit (3NaF.AlF3)…

+ Phương pháp: điện phân nhôm oxit nóng

IV Ứng dụng và trạng thái tự nhiên

1 Ứng dụng

- Vật liệu chế tạo máy bay, ô tô, tên lửa, tàu vũ trụ…

- Xây dựng và trang trí nội thất

- Dây dẫn điện, dụng cụ nhà bếp

- Dùng phản ứng nhiệt nhôm để làm đường ray…

2 Trạng thái tự nhiên

- Nhôm tồn tại ở dạng hợp chất: đất sét (Al2O3.2SiO3.2H2O), boxit (Al2O3.2H2O)…

V Sản xuất nhôm

Trong công nghiệp:

Phương pháp: điện phân nóng chảy nhôm oxit

Trang 8

cứu SGK trình bày phương

pháp và nguyên liệu sản

xuất nhôm trong công

nghiệp

- Yêu cầu học sinh dựa vào

sơ đồ thùng điện phân

Al2O3 nóng chảy (hình

6.6-SGK) trình bày quá trình

điện phân nóng chảy nhôm

oxit và viết phương trình

điện phân xảy ra

- Tạo sao trong quá trình

điện phân nóng chảy nhôm

oxit thì phải hòa tan nó

trong criolit nóng chảy?

- Chú ý: Khí O2 ở t0 cao

đốt cháy điện cực than chì

(cực dương) thành CO và

CO2 → sau 1 thời gian

phải thay thế điện cực

dương

chảy

+ Nguyên liệu: Quặng boxit (Al2O3.2H2O) thường có lẫn tạp chất (Fe2O3, Si2O3)

- Quá trình điện phân:

+ Cực âm (catot): là 1 tấm than chì nguyên chất, xảy ra quá trình khử ion Al3+ thành Al

Al3+ +3e → Al + Cực dương (anot): là những khối than chì lớn, xãy ra quá trinh oxi hóa ion O2- thành khí

O2 2O2- → O2 +4e

- Phương trình điện phân:

2Al O2 3   dpnc4Al3O2

+ Do Al2O3 có nhiệt độ nóng chảy rất cao (

tnc= 20500C), cho criolit vào nhằm hạ nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp xuống còn 9000C giúp tiết kiệm được năng lượng

+ Tạo được chất lỏng có tính dẫn điện tốt hơn

Al2O3 nóng chảy

+ Bảo vệ nhôm nóng chảy không bị oxi hóa bởi O2 không khí

1 Nguyên liệu

Quặng boxit (Al2O3.2H2O) thường có lẫn tạp chất (Fe2O3, Si2O3)

2 Điện phân nóng chảy

- Quá trình điện phân:

+ Cực âm(catot):

Al3+ +3e → Al + Cực dương (anot):

2O2- → O2 +4e

- Phương trình điện phân:

2Al O2 3  dpnc4Al3O2

- Vai trò của criolit:

+ Giảm nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp

+Tạo chất lỏng có tính dẫn điện tốt hơn

+ Bảo vệ nhôm nóng chảy không bị oxi hóa

Trang 9

Hoạt động 6: (5’)

Thông qua phiếu học tập số 2, HS trả lời 1 số câu hỏi TNKQ

Câu 1: Để sản xuất nhôm trong công nghiệp người ta sử dụng phương pháp nào sau đây:

A Điện phân nóng chảy nhôm oxit C Điện phân dung dịch AlCl3

B Nhiệt luyện Al2O3 bắng CO D Cả 3 phương pháp trên

Câu 2: Phát biểu nào sau đây là đúng:

A Nhôm là kim loại lưỡng tính

B Nhôm tác dụng được với HNO3, H2SO4 đặc, nguội

C Nhôm tan được trong dung dịch kiềm

D Trong tự nhiên, nhôm tồn tại được ở 2 dạng: đơn chất và hợp chất

Câu 3: Trong công nghiệp để sản xuất nhôm, người ta dùng chất hợp chất nào:

Câu 4: Công thức của quặng boxit là:

A Al2O3 2H2O C Al2O3 3H2O

B Al2O3 H2O D Al2O3 4H2O

Câu 5: Cho 7,8 g hỗn hợp Mg và Al tác dụng hết với dung dịch HCl dư Sau phản ứng thấy khối lượng dung dịch tăng lên

7g Số mol HCl đã tham gia phản ứng là:

ĐÁP ÁN:

Câu 1 Câu 2 Câu 3 Câu 4 Câu 5

Gợi ý trả lời:

Câu 5: Gọi a, b lần lượt là số mol của Mg, Al trong hỗn hợp

Trang 10

Mg + 2HCl →MgCl2 + H2

1(mol) 2(mol) 1(mol)

73 (g) 95(g) tăng 22(g)

a(mol) → 2a(mol) → 22a(g)

2Al + 6HCl →2AlCl3 + 3H2

2(mol) 6(mol) 2(mol)

219 (g) 267(g) tăng 48(g)

b(mol) → 3a(mol) → 24a(g)

Ta có hệ:

24a +27b = 7,8 a= 0,1

→ 22a+ 24b= 7 b=0,2

nHCl= 3a+2b = 3.0,1+0,2.2 = 0,7(mol)

Trang 11

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

Al+ NaOH

Trang 12

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

Nhóm:………Lớp:……