Giáo án Hóa học 12 - Bài 27: Nhôm và hợp chất của nhôm

Tuần 21 Tiết 1, 2 Tiết PPCT: 61, 62 Bài 27: NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM I. Mục tiêu 1. Nêu lên được: - Vị trí trong BTH, cấu hình lớp electron ngoài cùng, tính chất vật lí , trạng thái tự nhiên, ứng dụng của nhôm. - Tính chất và ứng dụng của một số hợp chất của nhôm. - Cách nhận biết ion nhôm trong dung dịch. 2. Trình bày được - Nhôm là kim loại có tính khử khá mạnh: phản ứng với phi kim, dung dịch axit, nước, dung dịch kiềm, oxit kim loại. - Phương pháp sản xuất nhôm. 3. Quan sát mẫu vật, thí nghiệm, rút ra kết luận về tính chất hóa học của nhôm và các hợp chất của chúng. 4. Viết được các PTHH minh hoạ tính chất hoá học của nhôm. 5. Tính thành phần phân trăm khối lượng nhôm trong hỗn hợp kim loại đem phản ứng. 6. Biết cách sử dụng và bảo quản hợp lí các đồ dùng bằng nhôm. II. Chuẩn bị: Giáo viên chuẩn bị - Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. - Tranh vẽ sơ đồ thùng điện phân Al2O3 nóng chảy. - Dụng cụ, hóa chất: hạt nhôm hoặc lá nhôm, các dung dịch AlCl3, HCl, H2SO4 loãng, NaOH, amoniac. III. Tiến trình dạy học 1. Ổn định lớp 2. Kiểm tra bài cũ: - Viết PTHH của phản ứng để giải thích việc dùng Na3PO4 làm mềm nước có tính cứng toàn phần. 3. Bài mới: Hoạt động của GV – HS Nội dung Hoạt động 1 v GV dùng bảng tuần hoàn và cho HS xác định vi trí của Al trong bảng tuần hoàn. v HS viết cấu hình electron nguyên tử của Al, suy ra tính khử mạnh và chỉ có số oxi hoá duy nhất là +3. A. NHÔM I. Vị trí trong BTH, cấu hình electron nguyên tử - Ô số 13, nhóm IIIA, chu kì 3. - Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p1 hay [Ne]3s23p1 - Dễ nhường cả 3 electron hoá trị nên có số oxi hoá +3 trong các hợp chất. HS tự nghiên cứu SGK để biết được các tính chất vật lí của kim loại Al II. Tính chất hóa học - Màu trắng bạc, tnc = 6600C, khá mềm, dễ kéo sợi, dễ dát mỏng. - Là kim loại nhẹ (d = 2,7g/cm3), dẫn điện tốt và dẫn nhiệt tốt. Hoạt động 2 v HS: Cho biết vị trí cặp oxi hóa khử của nhôm trong dãy điện hóa, từ đó xác định tính chất hóa học của Al. v GV biểu diễn thí nghiệm Al mọc lông tơ. HS quan sát hiện tượng xảy ra và viết PTHH của phản ứng. v GV ?: Vì sao các vật dụng làm bằng Al lại rất bền vững trong không khí ở nhiệt độ thường ? III. Tính chất hóa học Nhôm là kim loại có tính khử mạnh, chỉ sau kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ, nên dễ bị oxi hoá thành ion dương. Al Õ Al3+ + 3e 1. Tác dụng với phi kim a) Tác dụng với halogen 2Al + 3Cl2 Õ 2AlCl3 b) Tác dụng với oxi P Al bền trong không khí ở nhiệt độ thường do có lớp màng oxit Al2O3 rất mỏng bảo vệ. - GV làm thí nghiệm với oxi, axit HCl, H2SO4đ, HNO3. - HS quan sát giải thích hiện tượng và viết phương trình phản ứng. - Với axit HCl, H2SO4l. thì Al khử ion nào ? Sản phẩm ? - Với axit HNO3, H2SO4đđthì Al khử ion nào ? Vì sao ? - Trường hợp với axit HNO3, H2SO4đ nguội thì phản ứng cho sản phẩm gì ? Vì sao ? 2. Tác dụng với axit v Khử dễ dàng ion H+ trong dung dịch HCl và H2SO4 loãng Õ H2 2Al + 6HCl Õ 2AlCl3 + 3H2­ v Tác dụng mạnh với dung dịch HNO3 loãng, HNO3 đặc, nóng và H2SO4 đặc, nóng. P Nhôm bị thụ động hoá bởi dung dịch HNO3 đặc, nguội hoặc H2SO4 đặc nguội. v HS viết PTHH của phản ứng. 3. Tác dụng với oxit kim loại v HS nghiên cứu SGK để biết được phản ứng của Al với nước xảy ra trong điều kiện nào. v GV ?: Vì sao các vật làm bằng Al lại rất bền vững với nước ? 4. Tác dụng với nước - Phá bỏ lớp oxit trên bề mặt Al (hoặc tạo thành hỗn hống Al-Hg thì Al sẽ phản ứng với nước ở niệt độ thường) 2Al + 6H2O Õ 2Al(OH)3¯ + 3H2­ - Nhôm không phản ứng với nước dù ở nhiệt độ cao là vì trên bề mặt của nhôm được phủ kín một lớp Al2O3 rất mỏng, bền và mịn, không cho nước và khí thấm qua. v GV giới thiệu và dẫn dắt HS viết PTHH của phản ứng xảy ra khi cho kim loại Al tác dụng với dung dịch kiềm. 5. Tác dụng với dung dịch kiềm - Trước hết, lớp bảo vệ Al2O3 bị hoà tan trong dung dịch kiềm: Al2O3 + 2NaOH Õ 2NaAlO2 + H2O (1) - Al khử nước: 2Al + 6H2O Õ 2Al(OH)3¯ + 3H2 (2) - Lớp bảo vệ Al(OH)3 bị hoà tan trong dung dịch kiềm Al(OH)3 + NaOH Õ NaAlO2 + 2H2O (3) Các phản ứng (2) và (3) xảy ra xen kẽ nhau cho đến khí nhôm bị hoà tan hết. ð 2Al + 2NaOH + 2H2O Õ 2NaAlO2 + 3H2­ Hoạt động 3 v HS trình bày các ứng dụng quan trọng của Al và cho biết những ứng dụng đó dựa trên những tính chất vật lí nào của nhôm. v GV bổ sung thêm một số ứng dụng khác của nhôm. IV. Ứng dụng và trạng thái tự nhiên 1. Ứng dụng - Dùng làm vật liệu chế tạo ô tô, máy bay, tên lửa, tàu vũ trụ. - Dùng trong xây dựng nhà cửa, trang trí nội thất. - Dùng làm dây dẫn điện, dùng làm dụng cụ nhà bếp. - Hỗn hợp tecmit (Al + FexOy) để thực hiện phản ứng nhiệt nhôm dùng hàn đường ray. v HS nghiên cứu SGK để biết được trạng thái thiên nhiên của Al. 2. Trạng thái thiên nhiên Đất sét (Al2O3.2SiO2.2H2O), mica (K2O.Al2O3.6SiO2), boxit (Al2O3.2H2O), criolit (3NaF.AlF3),... Hoạt động 4 v HS nghiên cứu SGK để biết Al trong công nghiệp được sản xuất theo phương pháp nào. v GV ?: Vì sao trong công nghiệp để sản xuất Al người ta lại sử dụng phương pháp điện phân nóng chảy mà không sử dụng các phương pháp khác ? V. Sản xuất nhôm Trong công nghiệp, nhôm được sản xuất bằng phương pháp điện phân Al2O3 nóng chảy. v GV ?: Nguyên liệu được sử dụng để sản xuất Al là gì ? Nước ta có sẵn nguồn nguyên liệu đó hay không ? 1. Nguyên liệu: Quặng boxit Al2O3.2H2O có lẫn tạp chất là Fe2O3 và SiO2. Loại bỏ tạp chất bằng phương pháp hoá học Õ Al2O3 gần như nguyên chất. v HS nghiên cứu SGK để biết vì sao phải hoà tan Al2O3 trong criolit nóng chảy ? Việc làm này nhằm mục đích gì ? v GV giới thiệu sơ đồ điện phân Al2O3 nóng chảy. v GV ?: Vì sao sau một thời gian điện phân, người ta phải thay thế điện cực dương ? 2. Điện phân nhôm oxit nóng chảy v Chuẩn bị chất điện li nóng chảy: Hoà tan Al2O3 trong criolit nóng chảy nhằm hạ nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp xuống 9000 C và dẫn điện tốt, khối lượng riêng nhỏ. v Quá trình điện phân Al2O3 2Al3+ + 3O2- P Khí oxi ở nhiệt độ cao đã đốt cháy cực dương là cacbon, sinh ra hỗn hợp khí CO và CO2. Do vậy trong quá trình điện phân phải hạ thấp dần dần cực dương. Hoạt động 5 v HS nghiên cứu SGK để biết được một số tính chất vật lí của nhôm oxit. v HS viết phương trình hoá học của phản ứng để chứng minh Al2O3 là hợp chất lưỡng tính. B. Một số hợp chất quan trọng của nhôm I. Nhôm oxit 1. Tính chất v Tính chất vật lí: Chất rắn, màu trắng, không tan trong nước và không tác dụng với nước, tnc > 20500C. v Tính chất hoá học: Là oxit lưỡng tính. * Tác dụng với dung dịch axit Al2O3 + 6HCl Õ 2AlCl3 + 3H2O Al2O3 + 6H+ Õ 2Al3+ + 3H2O * Tác dụng với dung dịch kiềm Al2O3 + 2NaOH Õ 2NaAlO2 + H2O natri aluminat Al2O3 + 2OH- Õ 2AlO2- + H2O v HS nghiên cứu SGK để biết được một số ứng dụng của nhôm oxit. 2. Ứng dụng: Nhôm oxit tồn tại dưới dạng ngậm nước và dạng khan. v Dạng ngậm nước là thành phần của yếu của quặng boxit (Al2O3.2H2O) dung để sản xuất nhôm. v Dạng oxit khan, có cấu tạo tinh thể đá quý, hay gặp là: - Corinđon: Dạng tinh thể trong suốt, không màu, rất rắn, được dùng để chế tạo đá mài, giấy nhám,... - Trong tinh thể Al2O3, nếu một số ion Al3+ được thay bằng ion Cr3+ ta có hồng ngọc dùng làm đồ trang sức, chân kính đồng hồ, dùng trong kĩ thuật laze. - Tinh thể Al2O3 có lẫn tạp chất Fe2+, Fe3+ và Ti4+ ta có saphia dùng làm đồ trang sức. - Bột nhôm oxit dùng trong công nghiệp sản xuất chất xúc tác cho tổng hợp hữu cơ. Hoạt động 5 v HS biểu diễn thí nghiệm điều chế Al(OH)3, sau đó cho HS quan sát Al(OH)3 vừa điều chế được. v HS nhận xét về trạng thái, màu sắc của Al(OH)3. v GV biểu diễn thí nghiệm hoà tan Al(OH)3 trong dung dịch HCl và dung dịch NaOH. v HS quan sát hiện tượng xảy ra, viết phương trình phân tử và phương trình ion của phản ứng. II. Nhôm hiđroxit v Tính chất vật lí: Chất rắn, màu trắng, kết tủa ở dạng keo. v Tính chất hoá học: Là hiđroxit lưỡng tính. * Tác dụng với dung dịch axit Al(OH)3 + 3HCl Õ AlCl3 + 3H2O Al(OH)3 + 3H+ Õ Al3+ + 3H2O * Tác dụng với dung dịch kiềm Al(OH)3 + NaOH Õ NaAlO2 + 2H2O natri aluminat Al(OH)3 + OH- Õ AlO2- + 2H2O Hoạt động 6: HS nghiên cứu SGK để biết được một số ứng dụng quan trọng của nhôm sunfat. III. Nhôm sunfat - Muối nhôm sunfat khan tan trong nước vàlàm dung dịch nóng lên do bị hiđrat hoá. - Phèn chua: K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O hay KAl(SO4)2.12H2O được dùng trong ngành thuộc da, công nghiệp giấy, chất cầm màu trong công nghiệp nhuộm vải, chất làm trong nước,... - Phèn nhôm: M2SO4.Al2(SO4)3.24H2O (M+ là Na+; Li+, NH4+) v GV ?: Trên sơ sở tính chất của một số hợp chất của nhôm, theo em để chứng minh sự có mặt của ion Al3+ trong một dung dịch nào đó thì ta có thể làm như thế nào ? IV. Cách nhận biết ion Al3+ trong dung dịch Cho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch thí nghiệm, nếu thấy kết tủa keo xuất hiện rồi tan trong NaOH dư Õ có ion Al3+. Al3+ + 3OH- Õ Al(OH)3¯ Al(OH)3 + OH- (dư) Õ AlO2- + 2H2O 4. Củng cố Câu 1. Có 2 lọ không nhãn đựng dung dịch AlCl3 và dung dịch NaOH. Không dùng thêm chất nào khác, làm thế nào để nhận biết mỗi hoá chất? Câu 2. Phát biểu nào dưới đây là đúng? A. Nhôm là một kim loại lưỡng tính. B. Al(OH)3 là một bazơ lưỡng tính. C. Al2O3 là oxit trung tính. D. Al(OH)3 là một hiđroxit lưỡng tính. P Câu 3. Trong những chất sau, chất nào không có tính lưỡng tính? A. Al(OH)3 B. Al2O3 C. ZnSO4P D. NaHCO3 Câu 4. Có 4 mẫu bột kim loại là Na, Al, Ca, Fe. Chỉ dùng nước làm thuốc thử thì số kim loại có thể phân biệt được tối đa là bao nhiêu? A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 P 5. Dặn dò: chuẩn bị luyện tập bài 27