BÀI 27 NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM

GVHD: Lê Thanh Hùng Nhóm 6-Hóa K5 BÀI TẬP NHĨM MƠN: PHÂN TÍCH CHƯƠNG TRÌNH HĨA HỌC 12 I Phần báo cáo Câu 1: So sánh mức độ phản ứng kim loại kiềm với nước Giải thích kết Câu 2: Vì nước biển có nhiều nacl? Câu 3: Nguyên nhân biến đổi không nhiệt độ nóng chảy kim loại kiềm thổ Câu 4: Vì Nhơm bị thụ động dd axit HNO3 đặc, nguội H2SO4 đặc, nguội? Báo cáo Câu 1: So sánh mức độ phản ứng kim loại kiềm với nước Giải thích kết quả? Trả lời: Kim loại kiềm nguyên tố s, có electron lớp cùng, phân lớp ns1 Đây electron hóa trị nằm ngồi cấu hình electron bền khí hiếm, nên nguyên tử kiềm dễ electron hóa trị biến thành ion dương M+ Vì kim loại kiềm kim loại hoạt động Các cation kim loại kiềm M+ có cấu hình electron ngun tử khí đứng trước Các nguyên tử kim loại kiềm có lượng ion hóa thứ nhỏ so với kim loại khác chu kỳ Điều chứng tỏ độ hoạt động hóa học mạnh kim loại kiềm Các kim loại kiềm điện cực âm, đặc biệt điện cực Liti thấp Liti có nhiệt hidrat hóa âm nhất, chúng tương tác mãnh liệt với nước giải phóng khí hidro Kim loại kiềm phản ứng với nước:  2M + H2O 2MOH +H2 Phản ứng Liti với nước xảy êm dịu, không gây nổ không tạo thành lửa Trong đó, Na nóng chỷ thành hạt tròn nổi, chạy mặt nước gây nổ GVHD: Lê Thanh Hùng Nhóm 6-Hóa K5 phản ứng với nước Hoạt tính K, Rb, Cs chí cỏn mạnh hơn: K bốc cháy ngay, Rb Cs gây phản ứng nổ Như vậy, khả phản ứng với nước kim loại kiềm tăng dần từ : Li < Na < K < Rb < Cs Câu 2: Vì biển có nhiều NaCl? Trả lời: Đại dương bao phủ hầu hết tồn bề mặt Trái Đất Lượng muối NaCl hòa tan làm tăng 3,5% trọng lượng nước tất đại dương Nguồn gốc muối phần xuất phát từ miệng núi lửa đá đáy biển Tuy nhiên, phần lớn muối có nguồn gốc đất liền Để hiểu rõ hơn, xem xét chu trình nước tự nhiên Nước từ mưa không dạng tinh khiết 100% Nó hòa tan CO2 (một chất có tính axit nhẹ) khí đường rơi xuống mặt đất Sau đó, nước mưa chảy mặt đất để tiếp cận với đường nước khu vực Tính axit nước mưa phá vỡ đá, thu giữ ion đá mang chúng biển Khoảng 90% ion natri clo Hai loại ion kết hợp với tạo thành muối Nước chảy tới đại dương bị bốc hơi, tạo thành đám mây Tuy nhiên, natri, clo nhiều ion khác lại Chúng tích lũy theo thời gian, hình thành nên vị mặn đặc trưng nước biển Miệng phun thủy nhiệt đáy đại dương tiếp tục bổ sung thêm nhiều khống chất hòa tan (bao gồm natri clo) đóng góp vào độ mặn tự nhiên biển GVHD: Lê Thanh Hùng Nhóm 6-Hóa K5 Câu 3: Nguyên nhân biến đổi khơng nhiệt độ nóng chảy kim loại kiềm thổ? Trả lời: Sự biến đổi nhiệt độ nóng chảy kim loại kiềm thổ khơng nhiệt độ nóng chảy chủ yếu phụ thuộc vào cấu trúc mạng tinh thể, cấu trúc tinh thể kim loại phụ thuộc vào số electron s p độc thân trung bình nguyên tử kim loại trạng thái kích thích (a) Chẳng hạn Mg trạng thái có cấu hình electron 3s2 (2 electron cặp đôi), để sẵn sàng tham gia liên kết chuyển lên trạng thái kích thích với cấu hình 3s13p1 ( electron khơng cặp đơi) trạng thái kích thích 3s1 3p1 Mg: 3s2 Theo quy tắc Engel Brewer, số electron s p độc thân trung bình nguyên tử kim loại trạng thái kích thích (a) : (a) < 1,5 : cấu trúc lập phương tâm khối 1,7 < (a) < 2,1 : cấu trúc lục phương chặt khít (a) ~ 4,0 : cấu trúc kim cương Dựa theo quy tắc trên, nhóm kim loại kiềm thổ có hai kim loại Be Mg có cấu trúc lục phương chặt khít theo quy tắc Còn Ca, Sr, Ba, Ra khơng theo quy tắc, có cấu trúc lập phương tâm khối, riêng Ca Sr có cấu trúc lập phương tâm mặt Về cấu trúc lập phương tâm khối giải thích theo quy luật chung số thứ tự tăng lên orbital d có ý nghĩa quan trọng trạng thái kích thích (n-1)d ns có lợi mặt lượng trạng thái ns np Về cấu trúc lập phương tâm mặt Ca Sr khơng có cách giải thích đơn giản cho cấu trúc GVHD: Lê Thanh Hùng Nhóm 6-Hóa K5 Chính kim loại kiềm thổ có cấu trúc mạng lưới tinh thể khác nên dẫn đến nhiệt độ nóng chảy biến đổi khơng theo quy luật định Vì vậy, nhiệt độ nóng chảy kim loại kiềm thổ biến đổi không Câu 4: Tại Nhôm bị thu động dung dịch axit HNO3 đặc nguội H2SO4 đặc nguội? Trả lời: Nhôm bị thụ động có lớp màng oxit bảo vệ Khi cho Nhôm tác dụng với axit HNO3 đặc nguội H2SO4 đặc nguội Al bị oxi hóa tạo bề mặt Al màng nhơm oxit mỏng có độ dày khoảng 20-30 micromet bảo vệ cho kim loại Nhơm oxit tồn nhiều dạng thù hình khác nhau, có cấu trúc tinh thể khác nhau, dạng thù hình bản: dạng , dạng , dạng  Trong dạng - Al2O3 dạng bền cả, không tan nước, không tan axit, base Màng oxit nhôm tạo phản ứng với HNO3 H2SO4 đặc nguội có dạng thù hình anpha nên lớp màng bền vững không phản ứng với chất khác GVHD: Lê Thanh Hùng Nhóm 6-Hóa K5 Phần 2: Phần giảng dạy Bài 27: NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM (tiết 1) A MỤC TIÊU: 1.Kiến thức: Học sinh biết vị trí nhơm BTH, cấu tạo ngun tử, tính chất vật lí, tính chất hóa học nhơm, ứng dụng phương pháp sản xuất nhôm 2.Thái độ: Nghiêm túc, yêu thích mơn Hóa học Trọng tâm: - Đặc điểm cấu tạo nguyên tử nhôm phản ứng đặc trưng nhôm - Ứng dụng nguyên tắc điều chế nhôm Chuẩn bị: - Giáo viên: Giáo án, trình chiếu - Học sinh: Ơn tập kiến thức nhôm lớp chuẩn bị trước đến lớp B TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: Ổn định tổ chức lớp: Kiểm tra sỉ số lớp Tiến trình dạy - học : a) Đặt vấn đề (3 phút): Lấy vàng đổi nhôm, nghe thật buồn cười không nào? Tuy nhiên, ta quay lại vào đầu kỉ XIX điều lại trở thành thực Các em có biết khơng Napoleon III làm cho quan khách ức đến phát khóc mà khơng ăn uống buổi tiệc quan khách sử dụng đồ ăn bạc nhà vua lại sử dụng đồ ăn nhôm Nhôm kim loại mà có sức mê nhà vua đến Chúng ta tìm hiểu vào ngày hôm “ Nhôm hợp chất Nhôm”( tiết 1) GVHD: Lê Thanh Hùng Nhóm 6-Hóa K5 b) Vào mới: HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY VÀ TRÒ NỘI DUNG I Vị trí bảng tuần hồn, cấu hình I Vị trí bảng tuần hồn, cấu electron ngun tử hình electron ngun tử GV: Nhơm có số hiệu nguyên tử 13 Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p1 (Z=13) Một em lên bảng viết cấu hình - Vị trí: Ơ thứ 13, chu kì 3, nhóm electron ngun tử vị trí nhơm IIIA bảng tuần hồn? - Trong hợp chất, Al thường có HS: Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p1 số oxi hóa +3 Vị trí: Ơ thứ 13, chu kì 3, nhóm IIIA GV: Trong hợp chất, Al thường có số oxi hóa bao nhiêu? HS: Trong hợp chất, Al thường có số oxi hóa +3 GV: Nhơm dễ nhường electron hóa trị nên có số oxi hóa +3 hợp chất II.Tính chất vật lí GV: Có thể nói nhơm gần gũi với người, nhôm thực vào sống ứng dụng phong phú, nhìn bảng chiếu hình ảnh để đốn xem người vận dụng tính chất vật lí nhôm + Khung cửa nhôm phổ biến, ưa chuộng màu trắng bạc, đẹp, nhẹ bền với thời gian Như qua hình ảnh người vận dụng tính chất vật lí nhơm? HS: Màu sắc khối lượng riêng GV: Để tạo giấy nhôm mỏng dùng để gói kẹo, thuốc lá, Vậy hình ảnh người vận dụng tính chất vật lí nào? HS: Khá mềm, dễ kéo sợi, dễ dát mỏng GV: Chúng ta học tính chất vật lí chung kim loại, có kim loại dẫn điện tốt theo thứ tự giảm dần là: Ag,Cu, Au, Al, Fe Al dẫn điện tốt gấp lần Fe, gấp 2/3 lần Cu, Al nhẹ Cu nên thường dùng làm dây cáp điện thay đồng II Tính chất vật lí - Nhơm kim loại màu trắng bạc - Có nhiệt độ nóng chảy 6600C, dễ kéo sợi dễ dát mỏng - Nhôm kim loại nhẹ (D= 2,7g/cm3), dẫn điện dẫn nhiệt tốt GVHD: Lê Thanh Hùng Nhóm 6-Hóa K5 GV: Hình ảnh dụng cụ đun nấu nhôm cho ta thấy người vận dụng tính chất vật lí nào? HS: Dẫn nhiệt tốt GV: Kết luận tính chất vật lí Nhơm III.Tính chất hóa học III.Tính chất hóa học GV: Em cho biết tính chất đặc trưng nhơm gì? HS: Tính khử GV: Trong bảng hệ thống tuần hoàn, Al đứng sau kim loại kiềm kiềm thổ Vậy tính khử Al đứng sau kim loại kiềm kiềm thổ Nhưng kim loại khác Nhôm dễ dàng cho electron lớp ngồi thể tính khử mạnh Vậy tính khử mạnh Al thể qua phản ứng nào? HS: Tính khử mạnh thể tác dụng với phi kim, axit, oxit kim loại, nước dung dịch kiềm 1, Tác dụng với phi kim GV:Cho học sinh xem thí nghiệm nhơm tác dụng với oxi khơng khí [xem video] nêu tượng viết phương trình phản ứng? HS: Khi đốt nóng bột nhơm cháy sáng *Nhận xét: Nhơm kim loại có tính khử mạnh, sau kim loại kiềm kiềm thổ, nên dễ bị oxi hóa thành ion dương Al  Al3+ + 3e 1, Tác dụng với phi kim Vd: Al bền khơng khí nhiệt độ thường có màng oxit mỏng bền bảo vệ 2Al + 3Cl2 -> 2AlCl3 GV: Khi đốt nóng bột nhôm cháy sáng không Phản ứng tỏa nhiều nhiệt GV: Nhơm bền khơng khí nhiệt độ thường có màng oxit mỏng bền bảo vệ Với đặc điểm với màu trắng bạc đẹp, nhẹ Nhơm hợp kim dùng làm vật liệu việc chế tạo máy bay, tên lửa, 2, Tác dụng với axit GV: [chiếu video], yêu cầu HS viết PTHH, cân + Với axit HCl, H2SO4 loãng HS: 2Al + 6HCl  2AlCl3 + 3H2 Tác dụng với axit + Với axit HCl, H2SO4 loãng VD: 2Al + 6HCl  2AlCl3 + 3H2  2Al + H2SO4 loãng  Al2(SO4)3 + 3H2  GVHD: Lê Thanh Hùng Nhóm 6-Hóa K5 2Al + H2SO4 loãng  Al2(SO4)3 + 3H2 +Với HNO3, H2SO4 đặc Al + HNO3 loãng  Al(NO3)3 + NO + 2H2O 2Al + H2SO4 đặc  Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O +Nhôm bị thụ động HNO3 đặc nguội H2SO4 đặc, nguội + Với HNO3, H2SO4 đặc VD: Al + HNO3 loãng  Al(NO3)3 + NO + 2H2O 2Al + H2SO4 đặc  Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O +Nhôm bị thụ động HNO3 đặc nguội H2SO4 đặc, nguội Tác dụng với oxit kim loại VD: 2Al + Fe2O3  Al2O3 + 2Fe 2Al + 3CuO  Al2O3 + 3Cu Phản ứng nhôm với oxit kim loại gọi phản ứng nhiệt nhôm Tác dụng với oxit kim loại GV: Chúng ta tìm hiểu thí nghiệm để thấy độc đáo tính chất nhơm Qua thí nghiệm em thử dự đốn ứng dụng tính chất nào? [chiếu video phản ứng nhiệt nhôm] Yêu cầu HS lên bảng viết PTHH, cân HS: 2Al + Fe2O3  Al2O3 + 2Fe HS: ứng dụng: hàn đường ray GV: Khái quát lại ứng dụng Tác dụng với nước Tác dụng với nước GV: dẫn dắt, giới thiệu khả phản ứng 2Al + 6H2O  2Al(OH)3 + 3H2 nhơm với nước có lớp màng oxit Nhôm bền nước nhiệt độ khơng có lớp màng oxit thường có lớp màng oxit Al2O3 mỏng bền bảo vệ Tác dụng với dung dịch kiềm Tác dụng với dung dịch kiềm GV: Dẫn dắt từ tính chất tác dụng với nước, Al tác dụng với dung dịch NaOH: [chiếu video] 2Al + 6H2O  2Al(OH)3 + 3H2 Chia lớp thành nhóm, nhóm xem video Al(OH)3 + NaOH  NaAlO2 + 2H2 trả lời câu hỏi sau: (natri aluminat) +Có thể có bao nhiều phản ứng xảy thí nghiệm? viết PTHH? 2Al + 6H2O + 2NaOH  2NaAlO2 +  Có phản ứng xảy ra: 2H2 2Al + 6H2O  2Al(OH)3 + 3H2 Hay Al(OH)3 + NaOH  NaAlO2 + 2H2 ( 2Al + 2H2O + 2OH-  AlO2- + 3H2) +Trong phản ứng, chất chất oxi hóa?  Chất oxi hóa: H2O +Nhơm có phải kim loại lưỡng tính hay khơng?  Nhơm khơng lưỡng tính +Nếu thay dung dịch NaOH dư dung dịch Ba(OH)2 dư, lượng nhơm lượng khí sinh có giống hay khơng? GVHD: Lê Thanh Hùng Nhóm 6-Hóa K5  Lượng khí sinh lượng nhôm ban đầu IV ỨNG DỤNG VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN Ứng dụng: - Làm vật liệu chế tạo máy bay, ô tô, tên lửa, tàu vũ trụ - Dùng xây dựng nhà cửa trang trí nội thất - Làm dây dẫn điện, dụng cụ nhà bếp - Hàn đường ray IV, ỨNG DỤNG VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN Ứng dụng: GV: Dựa vào SGK, em nêu cho cô ứng dụng nhôm hợp chất nhôm đời sống ? HS trả lời Trạng thái tự nhiên: GV: Nhôm yêu mến ngành công nghiệp khơng phải tính chất ưu việt nhơm, mà lý nhơm rẻ nhôm phổ biến vỏ trái đất Chúng ta xem số hình ảnh hợp chất nhôm tự nhiên: - Quặng boxit (Al2O3 2H2O) - Đất xét (Al2O3.2SiO2.2H2O) - Mica (K2O.Al2O3.6SiO2) - Criolit (3NaF.AlF3) GV: Năm 1827, nhà vật lý người Đan Mạch Ecxtet tìm cách đẩy nhơm khỏi muối AlCl3 kim loại kali hoạt động Năm 1886, nhà bác học người Mỹ Saclơ Martin Hơn tìm cách điều chế nhôm phương pháp hiệu điện phân nhơm oxit nóng chảy Ngày nhơm trở thành ngành công nghiệp phát triển mạnh, sản xuất nhanh, xem phần sản xuất nhôm công nghiệp - Trạng thái tự nhiên: Quặng boxit (Al2O3 2H2O) Đất xét (Al2O3.2SiO2.2H2O) Mica (K2O.Al2O3.6SiO2) Criolit (3NaF.AlF3) GVHD: Lê Thanh Hùng Nhóm 6-Hóa K5 V SẢN XUẤT NHÔM Nguyên liệu: GV: Nguyên liệu để sản xuất nhôm quặng boxit Al2O3.2H2O Boxit thường lẫn tạp chất Fe2O3 SiO2 Sau loại bỏ tạp chất phương pháp hóa học thu Al2O3 gần ngun chất Điện phân nhơm oxit nóng chảy: GV trình chiếu giới thiệu sơ đồ sản xuất nhôm công nghiệp Gv: Tại điện phân nhơm oxit nóng chảy, người ta phải hòa tan Al2O3 criolit nóng chảy? Việc có lợi ích gì? HS: Do nhiệt độ nóng chảy nhơm oxit cao (20500C) phải hòa tan Al2O3 criolit nóng chảy để hạ nhiệt độ nóng chảy hỗn hợp xuống 9000C Có lợi: + Tiết kiệm lượng + Tạo chất lỏng có tính dẫn diện tốt Al2O3 nóng chảy + Hỗn hợp có khối lượng riêng nhỏ nhôm, lên bảo vệ nhơm nóng chảy khơng bị oxi hóa O2 khơng khí GV kết luận Sơ đồ điện phân nhơm oxit nóng chảy điện cực: Catot (-) Al3+ +3e 2Al2O3 Anot (+) Al2O3 Al Al (Catot) 2O 2- O2 + 4e + O2 (Anot) Gv: Tại trình điện phân, thời gian sau người ta phải bổ sung điện cực anot? HS: Ở anot xảy q trình oxi hóa O2- thành khí O2 Khí O2 nhiệt độ cao đốt cháy C thành khí CO CO2 Vì sau thời gian phải thay điện cực dương GV: Rút kết luận 10 V SẢN XUẤT NHÔM Nguyên liệu: Quặng boxit Al2O3 2H2O Điện phân nhơm oxit nóng chảy: - Hòa tan Al2O3 criolit (3NaF.AlF3) - Điện phân Al2O3 nóng chảy với điện cực than chì 4Al 2Al2O3 (Catot) - Ở anot: C + O2 C + O2 t0 → →t CO CO2 + 3O2 (Anot) GVHD: Lê Thanh Hùng Nhóm 6-Hóa K5 Củng cố: u cầu HS hồn thành tập trắc nghiệm Dặn dò: - Bài tập nhà : hoàn thành tập SGK - Soạn bài: Bài 21, phần B Rút kinh nghiệm: 11 ... dụng đồ ăn nhôm Nhôm kim loại mà có sức mê nhà vua đến Chúng ta tìm hiểu vào ngày hơm “ Nhôm hợp chất Nhôm ( tiết 1) GVHD: Lê Thanh Hùng Nhóm 6-Hóa K5 b) Vào mới: HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY VÀ TRÒ NỘI... ỨNG DỤNG VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN Ứng dụng: GV: Dựa vào SGK, em nêu cho cô ứng dụng nhôm hợp chất nhôm đời sống ? HS trả lời Trạng thái tự nhiên: GV: Nhôm yêu mến ngành công nghiệp tính chất ưu... nhôm tạo phản ứng với HNO3 H2SO4 đặc nguội có dạng thù hình anpha nên lớp màng bền vững không phản ứng với chất khác GVHD: Lê Thanh Hùng Nhóm 6-Hóa K5 Phần 2: Phần giảng dạy Bài 27: NHÔM VÀ HỢP