Các chất sau phản ứng nhiệt nhôm tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH tạo 0,672 lít khí đktc... Giáo án dạy học theo hợp đồng.[r]
(1)Giáo án dạy học theo hợp đồng Nguyễn Thu Hiền – K57CLC Bài 33: NHÔM I Mục tiêu: Kiến thức: - HS biết: Vị trí, cấu tạo, tính chất vật lí, ứng dụng và sản xuất nhôm - HS hiểu: Tính chất hoá học nhôm Kĩ năng: - Tìm hiểu tính chất đơn chất nhôm - Viết PTHH chứng minh tính chất hoá học nhôm - Thiết lập mối liên hệ tính chất và ứng dụng nhôm - Kĩ hoạt động theo nhóm Thái độ: - Tích cực vận dụng kiến thức kim loại nhôm để giải thích số tượng và giải số vấn đề thực tiễn sản xuất II Kiến thức trọng tâm: - Tính chất hoá học và phương pháp điều chế kim loại nhôm III Phương pháp, phương tiện: Phương pháp: - Học theo hợp đồng - Hoạt động nhóm Phương tiện: - Sách giáo khoa - Thí nghiệm mô - Bút, giấy A0 IV Tiến trình bài dạy: Nhiệm vụ (): Giới thiệu phương pháp học theo hợp đồng và cho học sinh kí hợp đồng (5’) Nhiệm vụ ():Vị trí nhôm bảng tuần hoàn Cấu tạo nhôm (8’) - GV: Yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm người, nghiên cứu SGK và điền vào phiếu học tập - GV: Yêu cầu nhóm lên bảng trình bày nội dung vừa nghiên cứu Gọi nhóm khác nhận xét Chỉnh sửa và kết luận - Đáp án: Vị trí nhôm bảng tuần hoàn: Nhôm ô 13, nhóm IIIA, chu kỳ bảng tuần hoàn Trong nhóm, nhôm đứng nguyên tố phi kim bo (B) Trong chu kì, nhôm đứng sau nguyên tố kim loại magie (Mg) và trước nguyên tố phi kim silic (Si) Lop12.net (2) Giáo án dạy học theo hợp đồng - - Nguyễn Thu Hiền – K57CLC Cấu tạo nhôm Cấu hình electron nguyên tử: 1s22s22p63s23p1 Cấu hình electron ion Al3+ là cấu hình nguyên tử khí Ne: 1s22s22p6 Bán kính nguyên tử: 0,125nm Năng lượng ion hoá: I1≈I2≈I3 nên cung cấp lượng cho nguyên tử nhôm có 3e tách khỏi nguyên tử Độ âm điện: 1,61 Số oxi hoá: hợp chất, nhôm có số oxi hoá bền là +3 Mạng tinh thể: cấu tạo mạng lập phương tâm diện Nhiệm vụ (): Tính chất vật lý (2’) HS: làm việc độc lập, nghiên cứu SGK và phát biểu ý kiến GV: gọi HS trả lời, 1HS nhận xét rút kết luận Đáp án: Tính chất vật lý nhôm: Nhôm là kim loại màu trắng bạc, mềm, dễ kéo sợi và dát mỏng Có thể dát lá nhôm mỏng 0,01mm để gói thực phẩm Nhôm là kim loại nhẹ (2,7g/cm3), nóng chảy nhiệt độ 6000C Nhôm dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, độ dẫn điện 2/3 đồng nhẹ đồng Độ dẫn điện nhôm sắt lần Nhiệm vụ (): Tính chất hoá học (20’) GV: chia lớp thành nhóm HS, nhóm 6HS Các nhóm có thể đăng kí nhận hỗ trợ từ giáo viên Có loại phiếu hỗ trợ: phiếu đỏ – hỗ trợ nhiều, phiếu vàng – hỗ trợ ít HS kết hợp phiếu hỗ trợ với nghiên cứu SGK, viết vào giấy A0 Sau 15’, các nhóm đưa kết mình lên bảng GV yêu cầu nhóm trình bày Các nhóm khác nhận xét bổ sung GV nhận xét nhóm trình bày và nhận xét kết các nhóm khác, rút kết luận Đáp án: Tính chất hoá học đặc trưng nhôm là tính khử, vì: Nhôm có bán kính lớn, lượng ion hoá thấp Nhôm có 3e lớp ngoài cùng vì xu hướng nhường 3e để đạt cấu hình bền khí dễ nhận 5e: Al → Al3+ + 3e Nhôm có thể điện cực chuẩn nhỏ so với nhiều kim loại khác ( E oAl /Al =-1,66V ) Nhôm có tính khử mạnh Tính khử nhôm yếu các kim loại kiềm và kiềm thổ, vì: 3+ Lop12.net (3) Giáo án dạy học theo hợp đồng Nguyễn Thu Hiền – K57CLC Bán kính nguyên tử nhỏ bán kính nguyên tử kim loại kiềm và kiềm thổ Độ âm điện lớn hơn, khử chuẩn lớn các kim loại kiềm và kiềm thổ Tính khử nhôm yếu kim loại kiềm, kiềm thổ Các phản ứng hoá học minh hoạ tính khử mạnh nhôm: a Tác dụng với phi kim - Nhôm tác dụng trực tiếp và mạnh vơi nhiều phi kim O2, Cl2, S… Vd: đốt nóng, bột nhôm cháy sáng không khí, phản ứng toả nhiều nhiệt to b - 2Al2O3 4Al + 3O2 Nhôm bền không khí nhiệt độ thường có màng oxit Al2O3 mỏng, mịn và bền bảo vệ Bột nhôm tự bốc cháy tiếp xúc với khí clo: 2Al + 3Cl2 2AlCl3 Tác dụng với axit Nhôm khử dễ dàng ion H+ dd axit, HCl và H2SO4 loãng, giải phóng H2: 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑ 2Al3+ + 6H+ → 2Al3+ + 3H2↑ 5 - Nhôm khử N HNO3 loãng đặc,nóng và đặc, nóng xuống số oxi hoá thấp hơn: 6 S H2SO4 to Al(NO3)3 + NO + 2H2O Al + 4HNO3 loãng to Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Al + 6H2SO4 đặc - Nhôm không tác dụng với H2SO4 và HNO3 đặc, nguội Những axit này đã oxi hoá bề mặt nhôm thành màng oxit có tính trơ, làm cho nhôm thụ động Nhôm bị thụ động không tác dụng với các dung dịch HCl, H2SO4 loãng c Tác dụng với oxit kim loại - Ở nhiệt độ cao, Al khử nhiều oxit kim loại Fe2O3, Cr2O3…thành kim loại tự Phản ứng nhôm với oxit kim loại gọi là phản ứng nhiệt nhôm Nhiệt lượng phản ứng toả làm nóng chảy các kim loại to Al2O3 +2Fe 2Al + Fe2O3 d Tác dụng với nước - Thế điện cực hiđro pH=7 ( E oH O/H =-0,41V ) cao điện cực chuẩn nhôm nên nhôm có thể khử nước, giải phóng khí hiđro: 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3↓ + 3H2↑ Lop12.net (4) Giáo án dạy học theo hợp đồng - - Nguyễn Thu Hiền – K57CLC Phản ứng trên nhanh chóng dừng lại vì lớp Al(OH)3 không tan nước đã ngăn cản không cho nhôm tiếp xúc với nước - Những vật nhôm hàng ngày tiếp xúc với nước không phản ứng vì bề mặt vật đã phủ kín màng Al2O3 mỏng (không dày 10-5mm), mịn và bền đã không cho nước và khí thấm qua e Tác dụng với dung dịch kiềm - Đồ vật nhôm bị hoà tan dung dịch kiềm do: Trước hết, màng bảo vệ Al2O3 bị phá huỷ: Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4] (1) Natri aluminat Tiếp đến, kim loại nhôm khử H2O: 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3↓ + 3H2↑ (2) Màng Al(OH)3 bị phá huỷ dung dịch bazơ: Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4] (3) Phản ứng (2) và (3) luân phiên nhôm bị hoà tan hết Có thể viết gộp (2) và (3) sau: 2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4](dd) + 3H2↑ Nhiệm vụ (): Ứng dụng nhôm (2’) HS làm việc cá nhân, phát biểu hiểu biết mình các ứng dụng nhôm sống GV gọi học sinh phát biểu,GV nhận xét và kết luận Đáp án: Nhôm dùng làm vật liệu chế tạo máy bay, ôtô, tên lửa,…; làm khung cửa, trang trí nội thất, dây cáp dẫn điện, chế tạo các thiết bị trao đổi nhiệt, các dụng cụ đun nấu…; Bột nhôm để chế tạo hỗn hợp tecmit dùng để hàn gắn đường ray Nhiệm vụ (): Sản xuất nhôm (5’) GV gợi ý học sinh nhớ lại kiến thức đã học phần đại cương kim loại, các phương pháp điều chế kim loại Các nhóm HS trình bày vào giấy A0 phương pháp sản xuất nhôm công nghiệp GV nhận xét và kết luận Đáp án: Sản xuất nhôm công nghiệp: Nguyên liệu: quặng boxit Phương pháp: điện phân Quy trình: Tinh chế quặng boxit: ngoài thành phần chính là Al2O3,2H2O, quặng boxit còn có tạp chất là SiO2 và Fe2O3 Bằng phương pháp hoá học loại bỏ tạp chất để có Al2O3 nguyên chất Lop12.net (5) Giáo án dạy học theo hợp đồng Nguyễn Thu Hiền – K57CLC Điện phân Al2O3 nóng chảy: Trộn Al2O3 với criolit (Na3AlF6) sau đó điện phân nóng chảy hỗn hợp này Cấu tạo thùng điện phân: cực âm (catot) là than chì đáy thùng Cực dương (anot) là khối than chì có thể chuyển động theo phương thẳng đứng Vai trò criolit: Nhiệt độ nóng chảy nhôm là 20500C Hỗn hợp Al2O3 và criolit nóng chảy 9000C=> tiết kiệm lượng, tạo chất lỏng có tính dẫn điện tốt Al2O3 nóng chảy, mặt khác hỗn hợp chất điện li này có khối lượng riêng nhỏ nhôm, lên trên và ngăn cản nhôm nóng chảy không bị oxi hoá không khí Các quá trình xảy ra: o Cực âm: Al3+ + 3e →Al o Cực dương: 2O2- → O2 + 4e 4Al + 3O2↑ o Phương trình điện phân: 2Al2O3 Khí oxi sinh cực dương đốt cháy dần than chì sinh CO2 Do quá trình điện phân phải hạ thấp dần các cực dương vào thùng điện phân Để có 1kg nhôm cần khoảng 2kg Al2O3, 0,5kg C tiêu hao cực dương, – 10kWh điện Nhiệm vụ (): Xem clip thí nghiệm và vận dụng kiến thức đã học vào giải thích kết (5’) - Cả lớp xem clip thí nghiệm nhôm tác dụng với dung dịch brôm Quan sát tượng xảy và giải thích kết thí nghiệm - 2HS phát biểu ý kiến - GV nhận xét và kết luận Nhiệm vụ (): Luyện tập bài tập trắc nghiệm nhôm Câu 1: Thêm 2,16 gam Al vào dung dịch HNO3 loãng, vừa đủ thì thu dung dịch A và không thấy khí thoát Thêm dung dịch NaOH dư vào dung dịch A đến kết tủa vừa tan hết thì số mol NaOH đã dùng là : A 0,16 mol B 0,19 mol C 0,32 mol D 0,35 mol Câu 2: Dùng m gam Al để khử hết 1,6 gam Fe2O3 (phản ứng nhiệt nhôm) Các chất sau phản ứng nhiệt nhôm tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH tạo 0,672 lít khí (đktc) Khối lượng m : A 0,540 gam B 0,810 gam C 1,080 gam D 1,755 gam dpnc Lop12.net (6) Giáo án dạy học theo hợp đồng Nguyễn Thu Hiền – K57CLC Câu 3: Trường hợp nào đây tạo kết tủa sau phản ứng xảy hoàn toàn ? A Thêm dư NaOH vào dung dịch AlCl3 B Thêm dư AlCl3 vào dung dịch NaOH C Thêm dư HCl vào dung dịch Na[Al(OH)4] (hay NaAlO2) D Thêm dư CO2 vào dung dịch Ca(OH)2 Câu 4: Thêm NaOH vào dung dịch hỗn hợp chứa 0,01 mol HCl và 0,01 mol AlCl3 Số mol NaOH tối thiểu đã dùng để kết tủa thu là lớn và nhỏ : A 0,01 mol và 0,02 mol B 0,02 mol và 0,03 mol C 0,03 mol và 0,04 mol D 0,04 mol và 0,05 mol Câu 5: Nhúng Al dung dịch chứa 0,09 mol Cu(NO3)2 thời gian (kim loại đồng sinh bám hết lên nhôm) Khi số mol Cu(NO3)2 còn lại 0,03 mol thì Al có khối lượng : A giảm 1,08 gam B tăng lên 1,38 gam C tăng lên 2,76 gam D tăng lên 3,84 gam Lop12.net (7)