+ 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[r]
(1)Trường THPT… Lớp:… Huế, ngày …tháng…năm 2012 Bài 27: NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM (SGK Hóa học 12 bản) Tiết 46: NHÔM I Mục tiêu Kiến thức - HS biết: + Vị trí nhôm bảng tuần hoàn + Cấu tạo nguyên tử, tính chất vật lí, tính chất hóa học, ứng dụng và phương pháp sản xuất nhôm công nghiệp - HS hiểu: + Tính kim loại 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 công nghiệp phương pháp điện phân nhôm oxit nóng chảy - HS vận dụng: + Viết PTHH nhôm phản ứng với các chất + Nhận biết nhôm với các chất khác phương pháp hóa học + Giải bài tập: tính % khối lượng nhôm 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 nhôm Kĩ - HS có kĩ quan sát, phân tích thí nghiệm - Viết PTHH minh họa tính chất nhôm - Dự đoán, kiểm tra, kết luận tính chất hóa học nhôm Thái độ - HS có thêm niềm đam mê môn học - Thái độ trật tự, nghiêm túc học tập II Trọng tâm - Tính khử mạnh nhôm kim loại III Chuẩn bị Giáo viên - Dụng cụ: ống nghiệm (2) - Hóa chất: các miếng nhôm 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 bài cũ: (5’) Câu hỏi: Viết các PTHH biểu diễn chuỗi chuyển hóa sau (ghi rõ điều kiện – có) (3) MgCl2 (1) Mg (2) MgO ‡ˆ ˆˆ(4)ˆˆ†ˆ Mg ( NO3 ) (5) Mg (OH )2 (6) Đáp án: ) đpnc (1)MgCl2 Mg Cl2 (2) Mg O2 MgO (3) MgO HNO3 Mg ( NO3 )2 H 2O o (4) Mg ( NO3 ) t MgO NO2 O2 (5) Mg ( NO3 ) NaOH Mg (OH ) NaNO3 (6)4 Mg 10 HNO3( loãng) Mg ( NO3 )2 NH NO3 3H 2O Bài a Vào bài : Một kim loại mà sử dụng rộng rãi và có tầm quan trọng sống chúng ta, đó là kim loại gị? Mời các em xem qua số hình ảnh sau? Qua hình ảnh đó hẵn các em đã đoán đó là kim loại nhôm Vậy nhôm có đặc điểm gì cấu tạo, tính chất vật lí, tính chất hóa học mà nó sử dụng sống Để biết rõ mời các em vào bài 27: “NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM” b Tiến trình bài mới: (3) Hoạt động giáo viên Hoạt động 1: (3') Vị trí bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử - Yêu cầu học sinh dựa vào bảng hệ thống tuần hoàn xác định vị trí Al - Yêu cầu học sinh viết cấu hình electron nhôm - Vì các hợp chất, Al có số oxi hóa +3 Từ đó nhận xét tính khử và tính oxi hóa nhôm - Kết luận: Al có tính khử mạnh 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 nhôm Hoạt động 3: (10') Tính chất hóa học Hoạt động học sinh Nội dung ghi bảng I Vị trí bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử Vị trí - Ô số 13, nhóm IIIA, chu kì - Nhôm (Al) ô số 13, thuộc nhóm IIIA, chu kì bảng tuần hoàn Cấu hình 27 13 Al :1s 2 s 2 p 3s p1 [Ne]3s p 27 13 Al :1s 2 s 2 p 3s p1 [Ne]3s p - Vì nhôm có electron hóa trị lớp ngoài cùng nên dễ nhường electron để đạt cấu hình bền vững khí nhôm có tính khử mạnh II Tính chất vật lí - Rắn, màu trắng bạc, mềm, tnc cao - Kim loại màu trắng bạc, nóng chảy 660 C, - Kim loại nhẹ, dẫn điện, nhiệt tốt khá 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) và 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 (4) - 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 và brom, iot tương tự, không mãnh liệt tác dụng với clo - Khi đốt, bột nhôm cháy không khí với lửa sáng chói, tỏa nhiều nhiệt (H 1670kJ / mol 0) Thực tế: nhôm bền không khí nhiệt độ thường có màng oxit Al2O3 mỏng và bền bảo vệ - Nhôm là kim loại hoạt động mạnh, đứng trước hiđro dãy hoạt động hóa học →Al đẩy H+ dung dịch HCl và a) Tác dụng với halogen Al X AlX (X: Cl, Br ) Al 3Cl2 AlCl3 Al 3Cl2 AlCl3 b) Tác dụng với oxi Al 3O2 t Al2O3 Tác dụng với axit - Dung dịch axit loãng: Al khử ion H+ (HCl, H2SO4 H2 (loãng)) Al 3H SO4 Al2 (SO4 )3 3H (5) H2SO4 loãng thành H2 - Yêu cầu học sinh viết Al 3H SO4 Al2 ( SO4 )3 3H PTPƯ Al với HCl và H2SO4 loãng Al HCl AlCl3 3H - Al phản ứng với dung dịch axit mạnh: HNO3, H2SO4 đặc, nóng thì khử 5 N Al HCl AlCl3 3H - Dung dịch axit mạnh: HNO3, H2SO4 đặc, 5 nóng thì Al khử 2, 1, )còn có thể tạo thành N 6 xuống oxi hóa thấp ( xuống ( 4, 0, …) S 5 3 2 Al H N O3(loãng ) t Al ( NO3 )3 N O 2 H 2O ( NO, N O , N , N H 4 ) còn S thành ( S O2 , S , H S ) 6 3 4 - Yêu cầu học sinh viết Al H S O4 t Al (SO4 )3 SO2 6 H 2O PTPƯ Al với H2SO4 (đặc, nóng) - Vì nhôm bị thụ động với dung dịch axit - Tại có thể dùng thùng HNO3 đặc, nguội H2SO4 đặc, nguội nhôm để chuyên chở axit HNO3, H2SO4 đặc nguội? Hoạt động : (12’) Tác dụng với oxit kim loại và tác dụng với nước - Ở t0 cao, Al khử nhiều ion kim loại oxit tạo thành kim loại tự - Yêu cầu học sinh viết Al Fe2O3 t Al2O3 Fe 6 6 Al H S O4 3 4 t Al ( SO4 )3 SO2 6 H O 0 PTPƯ Al với Fe2O3 Chú ý: Nhôm bị thụ động với dung dịch axit HNO3 và H2SO4 đặc, nguội Tác dụng với oxit kim loại Al Fe2O3 t Al2O3 Fe → phản ứng nhiệt nhôm dùng điều chế số kim loại khó nóng chảy ( Cr, Mn, Fe…) (6) - Phản ứng này xãy mãnh liệt và tỏa nhiều nhiệt làm sắt nóng chảy, nên dùng phản ứng này để điều chế lượng nhỏ sắt nóng chảy làm đường ray - Trên thực tế nhôm có - Al không tác dụng với nước, dù t phản ứng với nước không? cao Vì sao? - Vì trên bề mặt nhôm phủ kín lớp Al2O3 mỏng, bền và mịn, không cho nước và khí thấm qua - Khi phá bỏ lớp oxit trên bề mặt nhôm, tạo thành hỗn hợp hống Al – Hg thì Al phản ứng với H2O - Giới thiệu cho học sinh - Làm TNNC: Al tác dụng với dung dịch dụng cụ và hóa chất làm NaOH thí nghiệm: ống nghiệm, - Hiện tượng: miếng nhôm nhỏ, dung + Miếng nhôm tan dần dịch NaOH + Xuất sủi bọt khí, khí không màu - Yêu cầu HS làm TNNC: thoát Al tác dụng với dung dịch + Tạo kết tủa trắng, sau đó dung dịch có NaOH theo nhóm, màu suốt quan sát tượng, giải - Giải thích và PTPƯ xảy ra: thích, viết PTPƯ xảy và +Ban đầu, lớp oxit mỏng Al2O3 lưỡng hoàn thành vào phiếu học tính tác dụng với dung dịch kiềm : tập số Al2O3 + NaOH → 2NaAlO2 +H2O Tác dụng với nước 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3↓ +3H2↑ → phản ứng nhanh dừng lại Al(OH)3 tạo thành thì phủ trên bề mặt nhôm, ngăn cản nhôm tiếp xúc với nước 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) (7) +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) và (2) : 2Al +2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2↑ (Natri aluminat) Kết luận: Nhôm tan kiềm và giải phóng hiđro → Do đó người ta không dùng đồ dùng nhôm để đựng vữa vôi Hoạt động 5: (7’) Ứng dụng và trạng thái tự nhiên - Yêu cầu học sinh nghiên - Vật liệu chế tạo máy bay, ô tô, tên lửa, tàu cứu SGK và kiến thức thực vũ trụ… tiễn nêu vài ứng dụng - Xây dựng và trang trí nội thất Al sản xuất và - Dây dẫn điện, dụng cụ nhà bếp đời sống - Dùng phản ứng nhiệt nhôm để làm đường ray - Trong tự nhiên Al tồn - Nhôm tồn dạng hợp chất dạng nào? Kể số - Một số hợp chất nhôm: đất sét hợp chất nhôm? (Al2O3.2SiO3.2H2O), boxit (Al2O3.2H2O), criolit (3NaF.AlF3)… IV Ứng dụng và trạng thái tự nhiên 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… Trạng thái tự nhiên - Nhôm tồn dạng hợp chất: đất sét (Al2O3.2SiO3.2H2O), boxit (Al2O3.2H2O)… V Sản xuất nhôm Trong công nghiệp: - Yêu cầu học sinh nghiên + Phương pháp: điện phân nhôm oxit nóng Phương pháp: điện phân nóng chảy nhôm oxit (8) cứu SGK trình bày phương chảy pháp và nguyên liệu sản + Nguyên liệu: Quặng boxit (Al2O3.2H2O) 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 quá trình điện phân nóng chảy nhôm oxit và viết phương trình điện phân xảy - Tạo quá trình điện phân nóng chảy nhôm oxit thì phải hòa tan nó criolit nóng chảy? - Chú ý: Khí O2 t0 cao đốt cháy điện cực than chì (cực dương) thành CO và 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 - Quá trình điện phân: - Quá trình điện phân: + Cực âm(catot): + Cực âm (catot): là than chì nguyên Al3+ +3e → Al chất, xảy quá trình khử ion Al3+ thành Al Al3+ +3e → Al + Cực dương (anot): + Cực dương (anot): là khối than chì lớn, xãy quá trinh oxi hóa ion O 2- thành khí 2O2- → O2 +4e O2 - Phương trình điện phân: 22O → O2 +4e Al2O3 dpnc Al 3O2 - Phương trình điện phân: Al2 O3 dpnc 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 còn 900 C giúp +Tạo chất lỏng có tính dẫn điện tốt tiết kiệm lượng + Bảo vệ nhôm nóng chảy không bị oxi hóa + Tạo chất lỏng có tính dẫn điện tốt Al2O3 nóng chảy + Bảo vệ nhôm nóng chảy không bị oxi hóa O2 không khí (9) Hoạt động 6: (5’) Thông 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 nào sau đây: A Điện phân nóng chảy nhôm oxit C Điện phân dung dịch AlCl3 B Nhiệt luyện Al2O3 bắng CO D Cả phương pháp trên Câu 2: Phát biểu nào sau đây là đúng: A Nhôm là kim loại lưỡng 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 và 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 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: 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 là số mol Mg, Al hỗn hợp (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 + 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) (11) PHIẾU HỌC TẬP SỐ Thí nghiệm Al+ NaOH Hiện tượng Giải thích và viết PTPƯ (12) PHIẾU HỌC TẬP SỐ Nhóm:……………Lớp:…… Câu 1: Để sản xuất nhôm 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 phương pháp trên Câu 2: Phát biểu nào sau đây là đúng: A Nhôm là kim loại lưỡng 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 và 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 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: A 0,8 mol C 0,6 mol B 0,7 mol D 0,5 mol (13)