Giáo án Hóa học 12 - Bài 20: Điều chế kim loại

Tuần 17 Tiết 1, 2 Tiết PPCT: 49, 50 Bài 20: ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI I. Mục tiêu: 1. Trình bày được nguyên tắc chung và các phương pháp điều chế kim loại. 2. Lựa chọn được phương pháp điều chế kim loại cụ thể cho phù hợp. 3. Quan sát thí nghiệm để rút ra được nhận xét về phương pháp điều chế kim loại. 4. Viết được các PTHH điều chế kim loại cụ thể. 5. Tính được khối lượng nguyên liệu để sản xuất được một lượng kim loại xác định theo hiệu suất và ngược lại. II. CHUẨN BỊ: - Hoá chất: dung dịch CuSO4, đinh sắt. - Dụng cụ: Ống nghiệm thường, ống nghiệm hình chữ U, lõi than lấy từ pin hỏng dùng làm điện cực, dây điện, pin hoặc bình ăcquy. Có thể làm 2 thí nghiệm về điều chế Cu: + Cho Fe tác dụng với dung dịch CuSO4. + Điện phân dung dịch CuSO4. III. Tiến trình dạy học: 1. Ổn định lớp 2. Kiểm tra bài cũ 3. Bài mới: Hoạt động của GV – HS Nội dung Hoạt động 1 v GV đặt hệ thống câu hỏi: - Trong tự nhiên, ngoài vàng và platin có ở trạng thái tự do, hầu hết các kim loại còn lại đều tồn tại ở trạng thái nào ? - Muốn điều chế kim loại ta phải làm gì? - Nguyên tắc chung của việc điều chế kim loại là gì? I. Nguyên tắc điều chế kim loại Khử ion kim loại thành nguyên tử. Mn+ + ne ® M Hoạt động 2 v GV giới thiệu phương pháp nhiệt luyện. v GV yêu cầu HS viết PTHH điều chế Cu và Fe bằng phương pháp nhiệt luyện sau: CuO + H2­ Fe2O3 + CO ­ Fe2O3 + Al ¯ II. Phương pháp 1. Phương pháp nhiệt luyện v Nguyên tắc: Khử ion kim loại trong hợp chất ở nhiệt độ cao bằng các chất khử như C, CO, H2 hoặc các kim loại hoạt động. v Phạm vi áp dụng: Sản xuất các kim loại có tính khử trung bình (Zn, Fe, Sn, Pb,) trong công nghiệp. Thí dụ: Hoạt động 3 v GV giới thiệu phương pháp thuỷ luyện. v GV biểu diễn thí nghiệm Fe + dd CuSO4 và yêu cầu HS viết PTHH của phản ứng. v HS tìm thêm một số thí dụ khác về phương pháp dùng kim loại để khử ion kim loại yêu hơn. 2. Phương pháp thuỷ luyện v Nguyên tắc: Dùng những dung dịch thích hợp như: H2SO4, NaOH, NaCN, để hoà tan kim loại hoặc các hợp chất của kim loại và tách ra khỏi phần không tan có ở trong quặng. Sau đó khử những ion kim loại này trong dung dịch bằng những kim loại có tính khử mạnh như Fe, Zn, Thí dụ: Fe + CuSO4 ® FeSO4 + Cu Fe + Cu2+ ® Fe2+ + Cu v Phạm vi áp dụng: Thường sử dụng để điều chế các kim loại có tính khử yếu. Hoạt động 4: v GV ?: - Những kim loại có độ hoạt động hoá học như thế nào phải điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy ? Chúng đứng ở vị trí nào trong dãy hoạt động hoá học của kim loại? v HS nghiên cứu SGK và viết PTHH của phản ứng xảy ra ở các điện cực và PTHH chung của sự điện phân khi điện phân nóng chảy Al2O3, MgCl2. 3. Phương pháp điện phân a) Điện phân hợp chất nóng chảy v Nguyên tắc: Khử các ion kim loại bằng dòng điện bằng cách điện phân nóng chảy hợp chất của kim loại. v Phạm vi áp dụng: Điều chế các kim loại hoạt động hoá học mạnh như K, Na, Ca, Mg, Al. Thí dụ 1: Điện phân Al2O3 nóng chảy để điều chế Al. Thí dụ 2: Điện phân MgCl2 nóng chảy để điều chế Mg. Hoạt động 5: v GV ?: - Những kim loại có độ hoạt động hoá học như thế nào phải điều chế bằng phương pháp điện phân dung dịch ? Chúng đứng ở vị trí nào trong dãy hoạt động hoá học của kim loại ? v HS nghiên cứu SGK và viết PTHH của phản ứng xảy ra ở các điện cực và PTHH chung của sự điện phân khi điện phân dung dịch CuCl2. b) Điện phân dung dịch v Nguyên tắc: Điện phân dung dịch muối của kim loại. v Phạm vi áp dụng: Điều chế các kim loại có độ hoạt động hoá học trung bình hoặc yếu. Thí dụ: Điện phân dung dịch CuCl2 để điều chế kim loại Cu. Hoạt động 6 v GV giới thiệu công thức Farađây dùng để tính lượng chất thu được ở các điện cực và giải thích các kí hiệu có trong công thức. c) Tính lượng chất thu được ở các điện cực Dựa vào công thức Farađây: m = , trong đó: m: Khối lượng chất thu được ở điện cực (g). A: Khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực. n: Số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận. I: Cường độ dòng điện (ampe) t: Thời gian điện phân (giấy) F: Hằng số Farađây (F = 96.500). 4. Củng cố: Từ Cu(OH)2, MgO, Fe2O3 hãy điều chế các kim loại tương ứng bằng một phương pháp thích hợp. Viết PTHH của phản ứng. 5. Dặn dò: luyện tập bài 21.