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

GIÁO ÁN HÓA HỌC 12 – CƠ BẢN Bài 27: NHƠM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHƠM (SGK Hóa học 12 bản) Tiết 46: NHÔM I Mục tiêu Kiến thức - HS biết: + Vị trí nhơm bảng tuần hồn + Cấu tạo ngun tử, tính chất vật lí, tính chất hóa học, ứng dụng phương pháp sản xuất nhôm công nghiệp - HS hiểu: + Tính kim loại nhơm + Nhơm có tính khử mạnh: phản ứng với phi kim, dung dịch axit, nước, dung dịch kiềm, oxit kim loại + Nguyên tắc sản xuất nhôm công nghiệp phương pháp điện phân nhơm oxit nóng chảy - HS vận dụng: + Viết PTHH nhôm phản ứng với chất + Nhận biết nhôm với chất khác phương pháp hóa học + Giải tập: tính % khối lượng nhôm hỗn hợp, 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 bảo quản hợp lý đồ dùng nhôm Kĩ - HS có kĩ quan sát, phân tích thí nghiệm - Viết PTHH minh họa tính chất nhơm - Dự đốn, kiểm tra, kết luận tính chất hóa học nhơm Thái độ - HS có thêm niềm đam mê môn học - Thái độ trật tự, nghiêm túc học tập II Trọng tâm - Tính khử mạnh nhơm kim loại III Chuẩn bị Giáo viên - Dụng cụ: ống nghiệm - Hóa chất: miếng nhơm mỏng, dung dịch NaOH 2M - Phiếu học tập số 1, số 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 Ổn định lớp: (1’) Kiểm tra cũ: (5’) Câu hỏi: Viết PTHH biểu diễn chuỗi chuyển hóa sau (ghi rõ điều kiện – có) (3) (1) (2) (5) �� � � MgCl2 �� � Mg �� � MgO �� �Mg ( NO3 )2 ��� Mg (OH )2 (4) (6)) Đáp án: đpnc (1)MgCl2 �� � Mg  Cl2 (2) Mg  O2 �� � MgO (3) MgO  HNO3 �� � Mg ( NO3 )  H 2O to (4) Mg ( NO3 ) �� � MgO  NO2  O2 (5) Mg ( NO3 )2  NaOH �� � Mg (OH )  NaNO3 (6)4Mg  10 HNO3(loãng) �� � 4Mg ( NO3 )2  NH NO3  3H 2O Bài a Vào : Một kim loại mà sử dụng rộng rãi có tầm quan trọng sống chúng ta, kim loại gị? Mời em xem qua số hình ảnh sau? Qua hình ảnh hẵn em đốn kim loại nhơm Vậy nhơm có đặc điểm cấu tạo, tính chất vật lí, tính chất hóa học mà sử dụng sống Để biết rõ mời em vào 27: “NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHƠM” b Tiến trình mới: Hoạt động giáo viên Hoạt động 1: (3') Vị trí bảng tuần hồn, cấu hình electron ngun tử - Yêu cầu học sinh dựa vào bảng hệ thống tuần hồn xác định vị trí Al - u cầu học sinh viết cấu hình electron nhơm - Vì hợp chất, Al có số oxi hóa +3 Từ nhận xét tính khử tính oxi hóa nhơm - Kết luận: Al có tính khử mạnh Hoạt động 2: (2') Tính chất vật lí - Yêu cầu học sinh nghiên cứu SGK kiến thức thực tiễn nêu tính chất vật lí nhơm Hoạt động 3: (10') Tính chất hóa học Hoạt động học sinh Nội dung ghi bảng I Vị trí bảng tuần hồn, cấu hình electron ngun tử Vị trí - Ơ số 13, nhóm IIIA, chu kì - Nhơm (Al) số 13, thuộc nhóm IIIA, chu kì bảng tuần hồn Cấu hình 27 13 27 13 2 Al :1s 2s p 3s p Al :1s 2 s 2 p 3s p1 [Ne]3s p1 [Ne]3s p - Vì nhơm có electron hóa trị lớp nên dễ nhường electron để đạt cấu hình bền vững khí � nhơm có tính khử mạnh II Tính chất vật lí - Rắn, màu trắng bạc, mềm, tnc0 cao - Kim loại màu trắng bạc, nóng chảy 660 0C, - Kim loại nhẹ, dẫn điện, nhiệt tốt mềm, dễ kéo sợi, dể dát mỏng - Kim loại nhẹ (D = 2,7g/ cm 3), dẫn điện tốt (gấp lần sắt, 2/3 lần đồng) dẫn nhiệt tốt (gấp lần sắt) III Tính chất hóa học - Tính khử mạnh, sau kim loại kiềm, kiềm thổ Al �� � Al 3  3e Tác dụng với phi kim - Ở nhiệt độ thường đun nóng, Al phản ứng trực tiếp với halogen - Phản ứng mãnh liệt, tự bốc cháy tiếp xúc bột Al với khí Cl2 - Yêu cầu học sinh viết PTPƯ Al với Cl2 - Phản ứng nhôm brom, iot tương tự, không mãnh liệt tác dụng với clo a) Tác dụng với halogen Al  X �� � AlX (X: Cl, Br ) Al  3Cl2 �� � AlCl3 Al  3Cl2 �� � AlCl3 b) Tác dụng với oxi - Khi đốt, bột nhôm cháy khơng khí với lửa sáng chói, tỏa nhiều nhiệt (H  1670kJ / mol  0) Thực tế: nhơm bền khơng khí nhiệt độ thường có màng oxit Al2O3 mỏng bền bảo vệ t Al  3O2 �� � Al2O3 Tác dụng với axit - Dung dịch axit loãng: Al khử ion H+ (HCl, H2SO4 (loãng)) � H2 Al  3H SO4 �� � Al2 ( SO4 )3  3H � - Nhôm kim loại hoạt động mạnh, đứng trước hiđro dãy hoạt động hóa học →Al đẩy H+ dung dịch HCl H2SO4 loãng thành H2 - Yêu cầu học sinh viết Al  3H SO4 �� � Al2 ( SO4 )3  3H � PTPƯ Al với HCl H2SO4 loãng Al  HCl �� � AlCl3  3H � - Al phản ứng với dung dịch axit mạnh: HNO3, H2SO4 đặc, nóng 5 khử N tạo thành S - Dung dịch axit mạnh: HNO3, H2SO4 đặc, 5 nóng Al khử N xuống oxi hóa thấp ( 2, 1, )còn S6 xuống ( 4, 0, 2 …) 5 3 2 t Al  H N O3( loãng ) �� � Al ( NO3 )3  N O �2 H 2O ( NO, N O , N , N H 4 ) 6 Al  HCl �� � AlCl3  3H � 6 Al  H S O4 thành ( S O2 , S , H S ) 3 4 t �� � Al ( SO4 )3  SO2 �6 H 2O 6 3 4 - Yêu cầu học sinh viết t Al  H S O4 �� � Al ( SO4 )3  SO2 �6 H 2O PTPƯ Al với H2SO4 (đặc, nóng) - Tại dùng thùng - Vì nhơm bị thụ động với dung dịch axit Chú ý: Nhôm bị thụ động với dung dịch axit HNO3 H2SO4 đặc, nguội nhôm để chuyên chở HNO3 đặc, nguội H2SO4 đặc, nguội axit HNO3, H2SO4 đặc nguội? Hoạt động : (12’) Tác dụng với oxit kim loại Tác dụng với oxit kim loại tác dụng với nước t - Ở t0 cao, Al khử Al  Fe2O3 �� � Al2O3  Fe nhiều ion kim loại oxit tạo thành kim loại tự → phản ứng nhiệt nhôm dùng điều chế số kim t Al  Fe2O3 �� � Al2O3  Fe loại khó nóng chảy ( Cr, Mn, Fe…) - Yêu cầu học sinh viết PTPƯ Al với Fe2O3 0 - Phản ứng xãy mãnh liệt tỏa nhiều nhiệt làm sắt nóng chảy, nên dùng phản ứng để điều chế lượng nhỏ sắt nóng chảy làm đường ray - Trên thực tế nhơm có phản ứng với nước khơng? Vì sao? - Al khơng tác dụng với nước, dù t Tác dụng với nước cao - Vì bề mặt nhơm phủ kín 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3↓ +3H2↑ lớp Al2O3 mỏng, bền mịn, không cho nước khí thấm qua → phản ứng nhanh dừng lại Al(OH) tạo thành - Khi phá bỏ lớp oxit phủ bề mặt nhơm, ngăn cản nhôm tiếp bề mặt nhôm, tạo xúc với nước thành hỗn hợp hống Al – Hg Al phản ứng với H2O - Làm TNNC: Al tác dụng với dung dịch Tác dụng với dung dịch kiềm - Giới thiệu cho học sinh NaOH dụng cụ hóa chất làm - Hiện tượng: 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3↓ +3H2↑ (1) thí nghiệm: ống nghiệm, + Miếng nhôm tan dần miếng nhôm nhỏ, dung + Xuất sủi bọt khí, khí khơng màu Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O (2) dịch NaOH thoát - Yêu cầu HS làm TNNC: + Tạo kết tủa trắng, sau dung dịch có Cộng phương trình (1) (2) : Al tác dụng với dung dịch màu suốt NaOH theo nhóm, - Giải thích PTPƯ xảy ra: 2Al +2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2↑ quan sát tượng, giải +Ban đầu, lớp oxit mỏng Al2O3 lưỡng tính (natri aluminat) thích, viết PTPƯ xảy tác dụng với dung dịch kiềm : hoàn thành vào phiếu học Al2O3 + NaOH → 2NaAlO2 +H2O tập số +Sau đó: Al tác dụng với H2O 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) (2) : 2Al +2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2↑ (Natri aluminat) Kết luận: Nhôm tan kiềm giải phóng hiđro → Do người ta không dùng đồ dùng nhôm để đựng vữa vôi Hoạt động 5: (7’) Ứng dụng trạng thái tự nhiên - Yêu cầu học sinh nghiên cứu SGK kiến thức thực tiễn nêu vài ứng dụng Al sản xuất đời sống IV Ứng dụng trạng thái tự nhiên Ứng dụng - Vật liệu chế tạo máy bay, ô tô, tên lửa, tàu vũ - Vật liệu chế tạo máy bay, ô tô, tên lửa, tàu trụ… vũ trụ… - Xây dựng trang trí nội thất - Xây dựng trang trí nội thất - Dây dẫn điện, dụng cụ nhà bếp - Dây dẫn điện, dụng cụ nhà bếp - Dùng phản ứng nhiệt nhôm để làm đường ray… - Dùng phản ứng nhiệt nhôm để làm đường ray Trạng thái tự nhiên - Trong tự nhiên Al tồn - Nhôm tồn dạng hợp chất - Nhôm tồn dạng hợp chất: đất sét dạng nào? Kể số - Một số hợp chất nhôm: đất sét (Al2O3.2SiO3.2H2O), boxit (Al2O3.2H2O)… hợp chất nhôm? (Al2O3.2SiO3.2H2O), boxit (Al2O3.2H2O), criolit (3NaF.AlF3)… V Sản xuất nhôm Trong công nghiệp: - Yêu cầu học sinh nghiên + Phương pháp: điện phân nhơm oxit nóng Phương pháp: điện phân nóng chảy nhơm oxit cứu SGK trình bày phương chảy pháp nguyên liệu sản + Nguyên liệu: Quặng boxit (Al 2O3.2H2O) xuất nhôm công thường có lẫn tạp chất (Fe2O3, Si2O3) nghiệp - Yêu cầu học sinh dựa vào sơ đồ thùng điện phân Al2O3 nóng chảy (hình 6.6SGK) trình bày q trình điện phân nóng chảy nhơm oxit viết phương trình điện phân xảy - Tạo trình điện phân nóng chảy nhơm oxit phải hòa tan criolit nóng chảy? - Chú ý: Khí O2 t0 cao đốt cháy điện cực than chì (cực dương) thành CO CO2 → sau thời gian phải thay điện cực dương Nguyên liệu Quặng boxit (Al2O3.2H2O) thường có lẫn tạp chất (Fe2O3, Si2O3) Điện phân nóng chảy - Q trình điện phân: - Q trình điện phân: + Cực âm(catot): + Cực âm (catot): than chì nguyên Al3+ +3e → Al chất, xảy trình khử ion Al3+ thành Al Al3+ +3e → Al + Cực dương (anot): + Cực dương (anot): khối than chì lớn, xãy q trinh oxi hóa ion O2- thành khí 2O2- → O2 +4e O2 - Phương trình điện phân: 2dpnc 2O → O2 +4e Al2O3 ��� � Al  3O2 - Phương trình điện phân: dpnc Al2O3 ��� � Al  3O2 + Do Al2O3 có nhiệt độ nóng chảy cao ( - Vai trò criolit: tnc= 20500C), cho criolit vào nhằm hạ nhiệt độ + Giảm nhiệt độ nóng chảy hỗn hợp nóng chảy hỗn hợp xuống 900 C giúp +Tạo chất lỏng có tính dẫn điện tốt tiết kiệm lượng + Bảo vệ nhơm nóng chảy khơng bị oxi hóa + Tạo chất lỏng có tính dẫn điện tốt Al2O3 nóng chảy + Bảo vệ nhơm nóng chảy khơng bị oxi hóa O2 khơng khí Hoạt động 6: (5’) Thơng qua phiếu học tập số 2, HS trả lời số câu hỏi TNKQ Câu 1: Để sản xuất nhôm công nghiệp người ta sử dụng phương pháp sau đây: A Điện phân nóng chảy nhơm oxit C Điện phân dung dịch AlCl3 B Nhiệt luyện Al2O3 bắng CO D Cả phương pháp Câu 2: Phát biểu sau đúng: A Nhôm kim loại lưỡng tính B Nhơm tác dụng với HNO3, H2SO4 đặc, nguội C Nhôm tan dung dịch kiềm D Trong tự nhiên, nhôm tồn dạng: đơn chất hợp chất Câu 3: Trong công nghiệp để sản xuất nhôm, người ta dùng chất hợp chất nào: A Đất sét C Criolit B Mica D Quặng boxit Câu 4: Công thức quặng boxit là: A Al2O3 2H2O C Al2O3 3H2O B Al2O3 H2O D Al2O3 4H2O Câu 5: Cho 7,8 g hỗn hợp Mg Al tác dụng hết với dung dịch HCl dư Sau phản ứng thấy khối lượng dung dịch tăng lên 7g Số mol HCl tham gia phản ứng là: A 0,8 mol C 0,6 mol B 0,7 mol D 0,5 mol ĐÁP ÁN: Câu A Câu C Câu D Câu A Câu A Gợi ý trả lời: Câu 5: Gọi a, b số mol Mg, Al hỗn hợp Mg + 2HCl →MgCl2 + H2 1(mol) 2(mol) 1(mol) 73 (g) 95(g) tăng 22(g) a(mol) → 2a(mol) → 22a(g) 2Al + 2(mol) 6HCl →2AlCl3 + 3H2 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= b=0,2 nHCl= 3a+2b = 3.0,1+0,2.2 = 0,7(mol) 10 PHIẾU HỌC TẬP SỐ Thí nghiệm Hiện tượng Al+ NaOH 11 Giải thích viết PTPƯ PHIẾU HỌC TẬP SỐ Nhóm:……………Lớp:…… Câu 1: Để sản xuất nhơm cơng nghiệp người ta sử dụng phương pháp sau đây: A Điện phân nóng chảy nhơm oxit C Điện phân dung dịch AlCl3 B Nhiệt luyện Al2O3 bắng CO D Cả phương pháp Câu 2: Phát biểu sau đúng: A Nhôm kim loại lưỡng tính B Nhơm tác dụng với HNO3, H2SO4 đặc, nguội C Nhôm tan dung dịch kiềm D Trong tự nhiên, nhôm tồn dạng: đơn chất hợp chất Câu 3: Trong công nghiệp để sản xuất nhôm, người ta dùng chất hợp chất nào: A Đất sét C Criolit B Mica D Quặng boxit Câu 4: Công thức quặng boxit là: A Al2O3 2H2O C Al2O3 3H2O B Al2O3 H2O D Al2O3 4H2O Câu 5: Cho 7,8 g hỗn hợp Mg Al tác dụng hết với dung dịch HCl dư Sau phản ứng thấy khối lượng dung dịch tăng lên 7g Số mol HCl tham gia phản ứng là: A 0,8 mol C 0,6 mol B 0,7 mol D 0,5 mol 12 ... nhơm có đặc điểm cấu tạo, tính chất vật lí, tính chất hóa học mà sử dụng sống Để biết rõ mời em vào 27: “NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHƠM” b Tiến trình mới: Hoạt động giáo viên Hoạt động 1: (3') Vị... tính B Nhôm tác dụng với HNO3, H2SO4 đặc, nguội C Nhôm tan dung dịch kiềm D Trong tự nhiên, nhôm tồn dạng: đơn chất hợp chất Câu 3: Trong công nghiệp để sản xuất nhôm, người ta dùng chất hợp chất. .. số hợp chất nhôm: đất sét (Al2O3.2SiO3.2H2O), boxit (Al2O3.2H2O)… hợp chất nhôm? (Al2O3.2SiO3.2H2O), boxit (Al2O3.2H2O), criolit (3NaF.AlF3)… V Sản xuất nhôm Trong công nghiệp: - Yêu cầu học