A. CHUẨN KIẾN THỨC VÀ KỸ NĂNG
I. Kiến thức
1) Biết: Vị trớ, cấu hỡnh electron lớp ngoài cựng, TCVL, trạng thỏi tự nhiờn và ứng dụng của nhụm.
2) Hiểu:
− Nhụm là kim loại cú tớnh khử khỏ mạnh: phản ứng với phi kim, dd axit, nước, dd kiềm, oxit kim loại.
−Nguyờn tắc sản xuất Al bằng phương phỏp điện phõn Al2O3 núng chảy. −TCVL và ứng dụng của một số hợp chất: Al2O3, Al(OH)3, muối nhụm.
− Tớnh lưỡng tớnh của Al2O3, Al(OH)3: vừa tỏc dụng với axit mạnh, vừa tỏc dụng với bazơ mạnh.
−Cỏch nhận biết ion Al3+
trong dd.
3) Vận dụng:
− Dự đoỏn và giải thớch cỏc hiện tượng húa học liờn quan đến TCVL và TCHH của nhụm và hợp chất của nhụm.
− Giải cỏc bài tập liờn quan đến TCHH của nhụm và một số hợp chất của nhụm, toỏn hiệu suất sản xuất nhụm từ quặng boxit.
II. Kĩ năng
−Quan sỏt mẫu vật, thớ nghiệm, kết luận về TCHH và cỏch nhận biết ion Al3+. −Viết cỏc PƯHH minh họa TCHH của nhụm.
− Dự đoỏn, kiểm tra bằng thớ nghiệm và kết luận được TCHH của nhụm, nhận biết ion Al3+.
− Viết phương trỡnh phõn tử và ion rỳt gọn (nếu cú) minh họa TCHH của hợp chất nhụm.
−Sử dụng và bảo quản hợp lý cỏc đồ dựng bằng nhụm.
−Tớnh phần trăm khối lượng nhụm trong hỗn hợp kim loại đem phản ứng. −Tớnh khối lượng boxit để sản xuất nhụm theo hiệu suất phản ứng.
B. TRỌNG TÂM
−Đặc điểm cấu tạo nguyờn tử và cỏc phản ứng đặc trưng của nhụm. −Phương phỏp điều chế nhụm.
−TCHH cơ bản của Al, Al2O3, Al(OH)3, Al2(SO4)3. −Cỏch nhận biết Al3+ trong dd.
C. CHUẨN BỊ
I. HS:Điền đầy đủ thụng tin vào bảng trước buổi học (cú sẵn trong đề cương đó phỏt)
- Chuẩn bị tiết 1: Tổ 1 phần “Nhụm”, tổ 2 và tổ 3 phần “Tớnh chất húa học”, tổ 4 phần
“Ứng dụng và trạng thỏi tự nhiờn”.
- Chuẩn bị tiết 2: Tổ 1 phần “Al2O3”, tổ 2 phần “Al(OH)3”, tổ 4 phần “Nhận biết ion Al3+”.
NỘI DUNG GỢI í
A. NHễM
[I] Vị trớ và cấu hỡnh electron
[II] Tớnh chất vật lớ
• Cấu hỡnh electron của Al? Al cú bao nhiờu electron lớp ngoài cựng? → Số oxi húa của Al trong cỏc hợp chất?
[III] Tớnh chất húa học
[IV] Ứng dụng và trạng thỏi tự nhiờn
B. MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA NHễM [I] Al2O3 • Tớnh chất: • Ứng dụng:
• Nờu một số TCVL nổi bật của Al.
• TCHH cơ bản của Al?
• Viết PTPƯ của Al với: O2, Cl2, HCl, H2SO4, HNO3 loóng, HNO3 đặc nguội, H2SO4 đặc núng, NaOH. • Al cú phản ứng với H2O khụng? • Kể tờn 1 số vật dụng bằng Al hoặc hợp kim của Al trong thực tế?
• Trong tự nhiờn, Al tồn tại như thế nào?
• Viết PTPƯ chứng minh Al2O3 lưỡng tớnh?
• Nờu 1 số ứng dụng của Al2O3 trong thực tế mà em biết?
[II] Al(OH)3
• Điều chế:
• Tớnh chất:
[III] Al2(SO4)3
C. NHẬN BIẾT ION Al3+
• Từ AlCl3, viết phương trỡnh điều chế Al(OH)3?
• Viết PTPƯ chứng minh
Al(OH)3 lưỡng tớnh.
• Viết cụng thức phốn chua, phốn nhụm?
• Dựng thuốc thử nào để nhận biết ion Al3+ trong dd? Nờu rừ hiện tượng.
II. Giỏo viờn:
1. Húa chất và dụng cụ thớ nghiệm
- Húa chất: chất rắn (bột Al, vụn Al, Al2O3, phốn chua), dd (HCl, HNO3 loóng, Al3+, NH3, NaOH).
- Dụng cụ: ống nghiệm, kẹp ống nghiệm, giỏ ống nghiệm, đốn cồn...
2. Hỡnh ảnh, phim thớ nghiệm: saphia, ruby, boxit, đất sột, mica, criolit; phim mụ phỏng quỏ trỡnh điện phõn Al2O3 núng chảy, Al phản ứng với HNO3 đặc, Cl2.
D. PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC
• Nờu vấn đề - đàm thoại. • HS thảo luận tổ nhúm.
E. TIẾN TRèNH DẠY HỌC
I. Ổn định
II. Kiểm tra bài cũ III. Dạy bài mới
HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS NỘI DUNG
Hoạt động 1: Tỡm hiểu vị trớ của nhụm
trong BTH, cấu hỡnh electron nguyờn tử
- HS thuyết trỡnh phần chuẩn bị của mỡnh.
Hoạt động 2: Tỡm hiểu tớnh chất vật lớ
- HS thuyết trỡnh, xem hỡnh ảnh, mẫu vật bằng Al.
- GV cung cấp thờm thụng tin:
+ Al cú thể dỏt được những lỏ mỏng 0,01 mm dựng làm giấy gúi kẹo, gúi thuốc lỏ,... + Nhụm là kim loại nhẹ (D = 2,7 g/cm3
), dẫn điện tốt và dẫn nhiệt tốt (gấp 3 lần sắt).
Hoạt động 3: Tỡm hiểu tớnh chất húa học
của nhụm
- HS trỡnh bày phần chuẩn bị của mỡnh. - GV nhấn mạnh:
+ Trong cỏc PƯHH: Al nhường 3e → Al là kim loại cú tớnh khử khỏ mạnh.
+ Tớnh khử của Al yếu hơn KLK, KLKT.
1. Tỏc dụng với phi kim
- GV cho HS coi phim thớ nghiệm.
- HS nhận xột: Al tỏc dụng dễ dàng với oxi khụng khớ.
2. Tỏc dụng với axit
- GV yờu cầu HS viết cỏc PƯHH (kiến thức này HS đó học trong bài HCl, H2SO4 ở lớp 10, HNO3 ở lớp 11).
- GV dựng cỏc cõu gợi nhớ để HS cú thể nhớ lại và nờu đỳng điều kiện, sản phẩm khử của
A. NHễM
I. Vị trớ của nhụm trong BTH, cấu hỡnh electron nguyờn tử
- Cấu hỡnh electron: 1s22s22p63s23p1; viết gọn là [Ne]3s2
3p1 .
→ Vị trớ: ụ 13, chu kỡ 3, nhúm IIIA.
→ Dễ nhường 3 electron lớp ngoài cựng → Số oxi húa +3.
II. Tớnh chất vật lớ
- Là kim loại màu trắng bạc, tnc=660oC, khỏ mềm, dễ kộo sợi, dễ dỏt mỏng.
- Là kim loại nhẹ, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt.
III. Tớnh chất húa học
Nhụm là kim loại cú tớnh khử mạnh. Al → Al3+ + 3e
Tớnh khử mạnh của Al được minh họa bằng cỏc phản ứng:
1. Tỏc dụng với phi kim
a) Tỏc dụng với halogen
VD : 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3
b) Tỏc dụng với oxi
4Al + 3O2 2Al2O3
2. Tỏc dụng với axit
a) Axit thường (H2SO4 loóng, HCl)
- Tổng quỏt: Al → 3/2 H2
o t
phản ứng.
3. Tỏc dụng với oxit kim loại
- HS trỡnh bày phần chuẩn bị của mỡnh. - GV cho HS xem tranh ảnh, phim thớ nghiệm.
- GV giới thiệu thờm: Phản ứng trờn gọi là phản ứng nhiệt nhụm, phản ứng tỏa nhiệt lớn làm sắt núng chảy nờn được dựng để điều chế một lượng nhỏ sắt núng chảy khi hàn đường ray.
4. Tỏc dụng với nước
- HS trỡnh bày phần chuẩn bị của mỡnh. - GV cần phõn biệt rừ cỏc tỡnh huống mà bài tập, bài kiểm tra thường ra:
+ Cho 1 miếng Al vào dd HCl/NaOH: hiểu là Al nguyờn chất.
+ Cho 1 miếng Al vào H2O: hiểu là vật bằng Al nờn khụng tan, khụng tỏc dụng với H2O do chưa phỏ bỏ lớp ỏo Al2O3.
+ Phõn biệt cỏc kim loại: Al, Mg, Ca, Na: hiểu là vật bằng Al
5. Tỏc dụng với dd kiềm
- Ở lớp 11 HS đó học về hiđroxit lưỡng tớnh nờn GV cần gợi nhớ để HS tỏi hiện lại kiến thức.
- HS đọc SGK và luyện tập viết PTPƯ. - GV nờu vấn đề:
+ Hiđroxit lưỡng tớnh là gỡ?
HS: Hiđroxit lưỡng tớnh là hiđroxit vừa thể hiện tớnh axit (tỏc dụng với dd bazơ), vừa thể hiện tớnh bazơ (tỏc dụng với dd axit). VD: Al(OH)3
VD: 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑
b) Axit cú tớnh oxi húa mạnh (H2SO4 đặc, HNO3)
- VD:
Al + 6HNO3đặc Al(NO3)3+ 3NO2+ 3H2O Al + 4HNO3 loóng Al(NO3)3 + NO↑ + 2H2O - Al khụng tỏc dụng với dd HNO3 đặc nguội, H2SO4 đặc nguội.
⇒ Cú thể dựng thựng nhụm để chở dd H2SO4 đặc nguội, dd HNO3 đặc nguội.
3. Tỏc dụng với oxit kim loại
Ở nhiệt độ cao, Al khử được nhiều ion kim loại (đứng sau Al) trong oxit.
2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe (phản ứng nhiệt nhụm)
4. Tỏc dụng với nước
- Nhụm khụng tỏc dụng với nước vỡ cú màng Al2O3 rất mỏng, bền và mịn.
- Nếu phỏ bỏ lớp oxit đú (bằng dd kiềm hoặc tạo hỗn hống Al-Hg), Al tỏc dụng với nước ở nhiệt độ thường.
Al + 3H2O → Al(OH)3 ↓ + 3/2 H2↑ (1)
5. Tỏc dụng với dd kiềm
Al(OH)3 là hiđroxit lưỡng tớnh nờn tỏc dụng tiếp với dd kiềm.
Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O (2) natri aluminat (tan) Cộng (1) và (2) ta được:
Al + NaOH + H2O → NaAlO2+ 3/2 H2↑
→to ↑
2 4 đặc 2 4 3 2 2
2Al + 6H SO Al (SO ) + 3SO + 6H O
→ 0 t → o t →
+ Vậy: Al vừa tan trong dd HCl, vừa tan trong dd NaOH do đú cú thể kết luận: Al là chất lưỡng tớnh được khụng?
HS suy nghĩ và trả lời.
- GV nhấn mạnh: Al tan trong dd bazơ mạnh là do Al(OH)3 cú tớnh lưỡng tớnh, Al khụng tỏc dụng trực tiếp với NaOH → Al khụng phải là chất lưỡng tớnh.
- Những nội dung HS khụng trả lời được, GV dẫn dắt gợi mở để HS nhớ lại, vận dụng được kiến thức.
Hoạt động 4: Tỡm hiểu ứng dụng và trạng
thỏi tự nhiờn của nhụm
- HS đọc SGK.
- GV yờu cầu HS thuộc cụng thức của boxit, criolit.
Hoạt động 5: Tỡm hiểu về sản xuất Al
- HS trỡnh bày phần chuẩn bị của mỡnh. - GV giới thiệu sơ đồ bỡnh điện phõn Al2O3 núng chảy và cho HS xem quy trỡnh sản xuất bằng file flash.
- HS viết phương trỡnh điện phõn Al2O3 núng chảy, nờu vai trũ của criolit.
- Nhiệt độ núng chảy của Al2O3 rất cao (20500C), vỡ vậy phải hũa tan Al2O3 trong criolit núng chảy để hạ nhiệt độ núng chảy xuống ≈ 9000C. Việc làm này vừa tiết kiệm
→ Al tan trong dd kiềm và giải phúng H2.
IV. Ứng dụng và trạng thỏi tự nhiờn của nhụm
- Ứng dụng: vật liệu chế tạo mỏy bay, ụ tụ, tờn lửa...; xõy dựng nhà cửa, dụng cụ nhà bếp, kết hợp với bột sắt oxi tạo tecmit để hàn đường ray.
- Trạng thỏi tự nhiờn: nguyờn tố phổ biến thứ 3, tồn tại ở dạng hợp chất (trong đất sột, mica, boxit...).
V. Sản xuất nhụm
1. Nguyờn liệu:quặng boxit Al2O3.2H2O.
2. Điện phõn nhụm oxit núng chảy
- Phương trỡnh:
2Al2O3 4Al + 3O2
- Vai trũ của criolit:
+ Hạ nhiệt độ núng chảy.
đpnc criolit
năng lượng vừa tạo được chất lỏng cú tớnh dẫn điện tốt hơn. Mặt khỏc, hỗn hợp này cú khối lượng riờng nhỏ hơn nhụm, nổi lờn trờn nờn bảo vệ Al núng chảy khụng bị oxi húa bởi O2 trong khụng khớ.
- GV nờu vấn đề: tại sao khụng điều chế Al bằng cỏch điện phõn muối AlCl3 núng chảy như KLK, KLKT mà phải dựng Al2O3? - Trả lời: Vỡ AlCl3 dễ thăng hoa.
Hoạt động 6: Tỡm hiểu về Al2O3
- HS thảo luận tổ nhúm và trỡnh bày trước lớp.
- HS nhận xột, GV rỳt ra kết luận.
- GV giới thiệu tranh ảnh về quặng boxit, criolit, saphia, ruby.
Hoạt động 7: Tỡm hiểu về Al(OH)3
- HS trỡnh bày phần chuẩn bị của mỡnh. - HS làm thớ nghiệm:
+ dd Al3+ + dd OH-
+ rút dd NaOH vào Al(OH)3 + rút dd NH3 vào Al(OH)3 + rút dd HCl vào Al(OH)3
- GV hướng dẫn 1- 2 HS đại diện lớp làm thớ nghiệm để cả lớp quan sỏt: chia dd sản phẩm của thớ nghiệm (dd NaOH tỏc dụng với Al(OH)3) thành 2 phần:
+ Phần 1: Sục khớ CO2 đến dư
+ Tạo hỗn hợp chất lỏng cú tớnh dẫn điện tốt hơn.
+ Bảo vệ Al núng chảy khụng bị oxi húa.
B. MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA NHễM
I. Nhụm oxit - Al2O3
1. Tớnh chất
- Al2O3 là chất rắn, màu trắng, khụng tan trong nước, núng chảy ở 2050o C. - Là hợp chất lưỡng tớnh: Al2O3 (r) + 6HCl (dd) → 2AlCl3 (dd) + 3H2O Al2O3 (r) + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O (natri aluminat) 3. Ứng dụng: quặng boxit
(Al2O3.2H2O) để sản xuất Al, dạng khan cú cấu tạo tinh thể là đỏ quý, làm xỳc tỏc...
II. Nhụm hiđroxit - Al(OH)3
- Al(OH)3 là chất rắn, màu trắng, kết tủa dạng keo.
- Điều chế:
AlCl3 + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3↓ + 3NH4Cl - Al(OH)3 là hiđroxit lưỡng tớnh.
+ Phần 2: Nhỏ dd HCl từ từ đến dư
- HS viết PTPƯ và rỳt ra kết luận dưới sự dẫn dắt của GV: + Ống nghiệm 1: NaAlO2 + H2O + CO2 → Al(OH)3↓ + NaHCO3 Al(OH)3 + H2O + CO2 + Ống nghiệm 2:
NaAlO2 + H2O + HCl→ Al(OH)3 + NaCl Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O
Vậy: tớnh axit: HCl > Al(OH)3
H2CO3 > Al(OH)3
Hoạt động 8: Tỡm hiểu vờ Al2(SO4)3
- HS trỡnh bày phần chuẩn bị của mỡnh. - GV cho HS xem mẫu phốn chua.
- GV diễn giảng thờm vỡ sao phốn chua được dựng làm trong nước.
Hoạt động 9: Nhận biết ion Al3+
trong dung dịch
- GV cho HS làm bài tập thực nghiệm: nhận biết 2 dd MgCl2 và AlCl3. - HS đọc SGK rồi vận dụng làm bài tập trong phần củng cố. Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O Al(OH)3 + H2O + CO2 + Tỏc dụng với bazơ:
Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O Al(OH)3 + NH3 + H2O
→ Vậy: Al(OH)3 chỉ tỏc dụng với dd axit mạnh, dd bazơ mạnh.
III. Nhụm sunfat - Al2(SO4)3
- Muối nhụm sunfat cú nhiều ứng dụng nhất là phốn chua, cụng thức:
K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O, hay viết gọn là: KAl(SO4)2.12H2O.
- Thay K+ bằng Li+, Na+ hay NH+4 (gọi chung
là M+) ta được phốn nhụm:
M2SO4.Al2(SO4)3.24H2O.
IV. Cỏch nhận biết ion Al3+
trong dd
- Cho từ từ dd NaOH dư: thấy cú kết tủa keo xuất hiện rồi tan dần thỡ chứng tỏ cú ion Al3+.
Al3+ + 3OH- Al(OH)3
Al(OH)3 + OH-(dư) AlO + 2H2O
III. Củng cố và dặn dũ
−Sau phần A. [NHễM] (tiết 1), GV cho HS:
+ Vận dụng tại lớp cỏc cõu 1, 2, 3 trong hệ thống bài tập.
→
+ Dặn dũ: cõu 4 → 14 trong hệ thống bài tập, cỏc tổ chuẩn bị nội dung tiết học sau theo phõn cụng.
−Sau phần B. [MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA NHễM] (tiết 2):
+ GV hướng dẫn HS phương phỏp giải cỏc dạng bài: “Toỏn dư - thiếu”, “Toỏn hỗn hợp”.
+ GV cho HS vận dụng tại lớp cỏc cõu 15, 16 trong hệ thống bài tập.
+ GV dặn dũ: cõu 17 → 25 trong hệ thống bài tập, cỏc tổ chuẩn bị nội dung tiết học sau theo phõn cụng.