Giáo án Hóa học 12 - Chương 5: Đại cương về kim loại, Bài 17: Vị trí của kim loại trong bảng tuần hoàn và cấu tạo của kim loại

Tuần 13 Tiết 2 Tiết PPCT: 38 Chương 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI Bài 17: VỊ TRÍ CỦA KIM LOẠI TRONG BẢNG TUẦN HOÀN VÀ CẤU TẠO CỦA KIM LOẠI I. Mục tiêu: 1. Nêu lên được : - Vị trí của kim loại trong bảng tuần hoàn. - Cấu tạo của nguyên tử kim loại và cấu tạo tinh thể của một số kim loại. - Liên kết kim loại. 2. So sánh được bản chất của liên kết kim loại với liên kết ion và liên kết cộng hóa trị. 3. Biết cách quan sát mô hình cấu tạo mạng tinh thể kim loại, rút ra được nhận xét về sự khác nhau giữa các kiểu mạng tinh thể. *. Trọng tâm: cấu tạo của kim loại II. CHUẨN BỊ: - Bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học. - Bảng phụ vẽ sơ đồ cấu tạo nguyên tử (có ghi bán kính nguyên tử) của các nguyên tố thuộc chu kì 3. III. Tiến trình dạy học 1. Ổn định lớp 2. Kiểm tra bài cũ: Viết cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố 11Na, 20Ca, 13Al. Xác định số electron ở lớp ngoài cùng và cho biết đó là nguyên tố kim loại hay phi kim ? 3. Bài mới: Hoạt động của GV - HS Nội dung Hoạt động 1 v GV dùng bảng tuần hoàn và yêu cầu HS xác định vị trí của các nguyên tố kim loại trong bảng tuần hoàn. v GV gợi ý để HS tự rút ra kết luận về vị trí của các nguyên tố kim loại trong bảng tuần hoàn. I. Vị trí của kim loại trong bảng tuần hoàn - Nhóm IA (trừ H), nhóm IIA, IIIA (trừ B) và một phần của các nhóm IVA, VA, VIA. - Các nhóm B (từ IB đến VIIIB). - Họ lantan và actini. Hoạt động 2 v GV yêu cầu HS viết cấu hình electron của các nguyên tố kim loại: Na, Mg, Al và các nguyên tố phi kim P, S, Cl. So sánh số electron ở lớp ngoài cùng của các nguyên tử kim loại và phi kim trên. Nhận xét và rút ra kết luận. v GV dùng bảng phụ vẽ sơ đồ cấu tạo nguyên tử của các nguyên tố thuộc chu kì 2 và yêu cầu HS rút ra nhận xét về sự biến thiên của điện tích hạt nhân và bán kính nguyên tử. II. Cấu tạo của kim loại 1. Cấu tạo nguyên tử - Nguyên tử của hầu hết các nguyên tố kim loại đều có ít electron ở lớp ngoài cùng (1, 2 hoặc 3e). Ví dụ: Na: [Ne]3s1 Mg: [Ne]3s2 Al: [Ne]3s23p1 - Trong chu kì, nguyên tử của nguyên tố kim loại có bán kính nguyên tử lớn hơn và điện tích hạt nhân nhỏ hơn so với các nguyên tử của nguyên tố phi kim. Ví dụ: 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 0,157 0,136 0,125 0,117 0,110 0,104 0,099 Hoạt động 3 v GV thông báo về cấu tạo của đơn chất kim loại. 2. Cấu tạo tinh thể - Ở nhiệt độ thường, trừ Hg ở thể lỏng, còn các kim loại khác ở thể rắn và có cấu tạo tinh thể. - Trong tinh thể kim loại, nguyên tử và ion kim loại nằm ở những nút của mạng tinh thể. Các electron hoá trị liên kết yếu với hạt nhân nên dễ tách khỏi nguyên tử và chuyển động tự do trong mạng tinh thể. v GV thông báo về liên kết kim loại và yêu cầu HS so sánh liên kết kim loại với liên kết cộng hoá trị và liên kết ion. 3. Liên kết kim loại Liên kết kim loại là liên kết được hình thành giữa các nguyên tử và ion kim loại trong mạng tinh thể do có sự tham gia của các electron tự do. 4. Củng cố - GV treo bảng tuần hoàn và yêu cầu HS xác định vị trí của 22 nguyên tố phi kim. Từ đó thấy phần còn lại của bảng tuần hoàn là gồm các nguyên tố kim loại. - Bài tập 4,5,6 5. Dặn dò : 1. Bài tập về nhà: 7, 8 trang 82 (SGK). 2. Xem trước bài phần TÍNH CHẤT CỦA KIM LOẠI Tuần 14 Tiết 1,2 Tiết PPCT: 40, 41 Bài 18: TÍNH CHẤT CỦA KIM LOẠI. DÃY ĐIỆN HOÁ CỦA KIM LOẠI I. Mục tiêu: 1. Trình bày được: - Tính chất vật lí chung và tính chất hóa học chung của kim loại. - Quy luật sắp xếp trong dãy điện hóa của kim loại. 2. Dự đoán được chiều phản ứng oxi hóa – khử dựa vào dãy điện hóa. 3. Viết được các phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa – khử chứng minh tính chất của kim loại. 4. Giải được các bài tập về kim loại. *. Trọng tâm - Tính chất vật lí chung của kim loại và các phản ứng đặc trưng của kim loại - Dãy điện hóa của kim loại và ý nghĩa của nó II. Chuẩn bị 1. Hóa chất: - Kim loại: natri, đinh sắt, dây sắt, dây đồng, dây nhôm, hạt kẽm. - Dung dịch: HCl, H2SO4 loãng, HNO3 loãng, CuSO4. 2. Dụng cụ: Ống nghiệm, cốc thủy tinh, đèn cồn, giá thí nghiệm... III. Tiến trình dạy học: 1. Ổn định lớp: 2. Kiểm tra bài cũ: Liên kết kim loại là gì ? So sánh liên kết kim loại với liên kết cộng hoá trị và liên kết ion. 3. Bài mới: Hoạt động của GV – HS Nội dung Hoạt động 1 v GV yêu cầu HS nêu những tính chất vật lí chung của kim loại (đã học ở năm lớp 9). v HS nêu những tính chất vật lí chung của kim loại I. Tính chất vật lí 1. Tính chất chung: Ở điều kiện thường, các kim loại đều ở trạng thái rắn (trừ Hg), có tính dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt và có ánh kim. Hoạt động 2 v HS nghiên cứu SGK và giải thích tính dẻo của kim loại. v GV ?: Nhiều ứng dụng quan trọng của kim loại trong cuộc sống là nhờ vào tính dẻo của kim loại. Em hãy kể tên những ứng dụng đó. 2. Giải thích a) Tính dẻo Kim loại có tính dẻo là vì các ion dương trong mạng tinh thể kim loại có thể trượt lên nhau dễ dàng mà không tách rời nhau nhờ những electron tự do chuyển động dính kết chúng với nhau. Hoạt động 3 v HS nghiên cứu SGK và giải thích nguyên nhân về tính dẫn điện của kim loại. v GV dẫn dắt HS giải thích nguyên nhân vì sao ở nhiệt độ cao thì độ dẫn điện của kim loại càng giảm. b) Tính dẫn điện - Khi đặt một hiệu điện thế vào hai đầu dây kim loại, những electron chuyển động tự do trong kim loại sẽ chuyển động thành dòng có hướng từ cực âm đến cực dương, tạo thành dòng điện. - Ở nhiệt độ càng cao thì tính dẫn điện của kim loại càng giảm do ở nhiệt độ cao, các ion dương dao động mạnh cản trở dòng electron chuyển động Hoạt động 4 v HS nghiên cứu SGK và giải thích nguyên nhân về tính dẫn nhiệt của kim loại. c) Tính dẫn nhiệt - Các electron trong vùng nhiệt độ cao có động năng lớn, chuyển động hỗn loạn và nhanh chóng sang vùng có nhiệt độ thấp hơn, truyền năng lượng cho các ion dương ở vùng này nên nhiệt độ lan truyền được từ vùng này đến vùng khác trong khối kim loại. - Thường các kim loại dẫn điện tốt cũng dẫn nhiệt tốt. Hoạt động 5 v HS nghiên cứu SGK và giải thích nguyên nhân về tính ánh kim của kim loại. v GV giới thiệu thêm một số tính chất vật lí khác của kim loại. d) Ánh kim Các electron tự do trong tinh thể kim loại phản xạ hầu hết những tia sáng nhìn thấy được, do đó kim loại có vẻ sáng lấp lánh gọi là ánh kim. Kết luận: Tính chất vật lí chung của kim loại gây nên bởi sự có mặt của các electron tự do trong mạng tinh thể kim loại. Không những các electron tự do trong tinh thể kim loại, mà đặc điểm cấu trúc mạng tinh thể kim loại, bán kính nguyên tử,cũng ảnh hưởng đến tính chất vật lí của kim loại. v Ngoài một số tính chất vật lí chung của các kim loại, kim loại còn có một số tính chất vật lí không giống nhau. - Khối lượng riêng: Nhỏ nhất: Li (0,5g/cm3); lớn nhất Os (22,6g/cm3). - Nhiệt độ nóng chảy: Thấp nhất: Hg (−390C); cao nhất W (34100C). - Tính cứng: Kim loại mềm nhất là K, Rb, Cs (dùng dao cắt được) và cứng nhất là Cr (có thể cắt được kính). Hoạt động 6 v GV ?: Các electron hoá trị dễ tách ra khỏi nguyên tử kim loại ? Vì sao ? v GV ?: Vậy các electron hoá trị dễ tách ra khỏi nguyên tử kim loại. Vậy tính chất hoá học chung của kim loại là gì ? II. Tính chất hóa học - Trong một chu kì: Bán kính nguyên tử của nguyên tố kim loại < bán kính nguyên tử của nguyên tố phi kim. - Số electron hoá trị ít, lực liên kết với hạt nhân tương đối yếu nên chúng dễ tách khỏi nguyên tử. ð Tính chất hoá học chung của kim loại là tính khử. M → Mn+ + ne Hoạt động 7 v GV ?: Fe tác dụng với Cl2 sẽ thu được sản phẩm gì ? v GV biểu diễn thí nghiệm để chứng minh sản phẩm tạo thành sau phản ứng trên là muối sắt (III). v HS viết các PTHH: Al cháy trong khí O2; Hg tác dụng với S; Fe cháy trong khí O2; Fe + S. v HS so sánh số oxi hoá của sắt trong FeCl3, Fe3O4, FeS và rút ra kết luận về sự nhường electron của sắt. 1. Tác dụng với phi kim a) Tác dụng với clo b) Tác dụng với oxi c) Tác dụng với lưu huỳnh Với Hg xảy ra ở nhiệt độ thường, các kim loại cần đun nóng. v GV yêu cầu HS viết PTHH của kim loại Fe với dung dịch HCl, nhận xét về số oxi hoá của Fe trong muối thu được. v GV thông báo Cu cũng như các kim loại khác có thể khử N+5 và S+6 trong HNO3 và H2SO4 loãng về các mức oxi hoá thấp hơn. v HS viết các PTHH của phản ứng. 2. Tác dụng với dung dịch axit a) Dung dịch HCl, H2SO4 loãng b) Dung dịch HNO3, H2SO4 đặc: Phản ứng với hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt) v GV thông báo về khả năng phản ứng với nước của các kim loại ở nhiệt độ thường và yêu cầu HS viết PTHH của phản ứng giữa Na và Ca với nước. v GV thông bào một số kim loại tác dụng với hơi nước ở nhiệt độ cao như Mg, Fe, 3. Tác dụng với nước - Các kim loại có tính khử mạnh: kim loại nhóm IA và IIA (trừ Be, Mg) khử H2O dễ dàng ở nhiệt độ thường. - Các kim loại có tính khử trung bình chỉ khử nước ở nhiệt độ cao (Fe, Zn,). Các kim loại còn lại không khử được H2O. v GV yêu cầu HS viết PTHH khi cho Fe tác dụng với dd CuSO4 ở dạng phân tử và ion thu gọn. Xác định vai trò của các chât trong phản ứng trên. v HS nêu điều kiện của phản ứng (kim loại mạnh không tác dụng với nước và muối tan). 4. Tác dụng với dung dịch muối: Kim loại mạnh hơn có thể khử được ion của kim loại yếu hơn trong dung dịch muối thành kim loại tự do. Hoạt động 8 v GV thông báo về cặp oxi hoá – khử của kim loại: Dạng oxi hoá và dạng khử của cùng một nguyên tố kim loại tạo thành cặp oxi hoá – khử của kim loại. v GV ?: Cách viết các cặp oxi hoá – khử của kim loại có điểm gì giống nhau ? III. Dãy điện hóa của kim loại 1. Cặp oxi hoá – khử của kim loại Dạng oxi hoá và dạng khử của cùng một nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxi hoá – khử của kim loại. Thí dụ: Cặp oxi hoá – khử Ag+/Ag; Cu2+/Cu; Fe2+/Fe Hoạt động 9 v GV lưu ý HS trước khi so sánh tính chất của hai cặp oxi hoá – khử Cu2+/Cu và Ag+/Ag là phản ứng Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag chỉ xảy ra theo 1 chiều. v GV dẫn dắt HS so sánh để có được kết quả như bên. 2. So sánh tính chất của các cặp oxi hoá – khử Thí dụ: So sánh tính chất của hai cặp oxi hoá – khử Cu2+/Cu và Ag+/Ag. Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag Kết luận: Tính khử: Cu > Ag Tính oxi hoá: Ag+ > Cu2+ Hoạt động 10: GV giới thiệu dãy điện hoá của kim loại và lưu ý HS đây là dãy chứa những cặp oxi hoá – khử thông dụng, ngoài những cặp oxi hoá – khử này ra vẫn còn có những cặp khác. 3. Dãy điện hoá của kim loại Hoạt động 11: v GV giới thiệu ý nghĩa dãy điện hoá của kim loại và quy tắc . v HS vận dụng quy tắc để xét chiều của phản ứng oxi hoá – khử. 4. Ý nghĩa dãy điện hoá của kim loại Dự đoán chiều của phản ứng oxi hoá – khử theo quy tắc a: Phản ứng giữa hai cặp oxi hoá – khử sẽ xảy ra theo chiều chất oxi hoá mạnh hơn sẽ oxi hoá chất khử mạnh hơn, sinh ra chất oxi hoá yếu hơn và chất khử yếu hơn. Thí dụ: Phản ứng giữa hai cặp Fe2+/Fe và Cu2+/Cu xảy ra theo chiều ion Cu2+ oxi hoá Fe tạo ra ion Fe2+ và Cu. Fe + Cu2+ ® Fe2+ + Cu Tổng quát: Giả sử có 2 cặp oxi hoá – khử Xx+/X và Yy+/Y (cặp Xx+/X đứng trước cặp Yy+/Y). Phương trình phản ứng: Yy+ + X ® Xx+ + Y 4. Củng cố 1. Tính chất hoá học cơ bản của kim loại là gì và vì sao kim loại có những tính chất đó ? 2. Thuỷ ngân dễ bay hơi và rất độc. Nếu chẳng may nhiệt kế thuỷ ngân bị vỡ thì dùng chất nào trong các chất sau để khử độc thuỷ ngân ? A. Bột sắt B. Bột lưu huỳnh C. Bột than D. Nước 3. Dung dịch FeSO4 có lẫn tạp chất là CuSO4. Hãy giới thiệu phương pháp hoá học đơn giản để có thể loại được tạp chất. Giải thích việc làm và viết PTHH dạng phân tử và ion rút gọn. 5. Dặn dò: Luyện tập bài 17, bài 18