HĨA HỌC 12 – CƠ BẢN Bài NHƠM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM I ĐỒ DÙNG DẠY HỌC (Tùy theo điều kiện trường giáo viên) Hóa chất + chất rắn: bột Al, vụn Al, Al2O3, phèn chua + dung dịch: HCl, HNO3 loãng, HNO3 đặc, H2SO4 đặc, Al3+, NH3, NaOH + lọ đựng đầy khí Cl2 O2 đậy nắp Dụng cụ thí nghiệm Ống nghiệm, kẹp ống nghiệm, giá ống nghiệm, đèn cồn Tranh ảnh (hoặc dùng trình chiếu Power Point): saphia, ruby, boxit, đất sét, mica, criolit, sơ đồ thùng điện phân Al2O3 nóng chảy Nếu khơng có điều kiện làm thí nghiệm Al tác dụng với Cl 2, O2 cho học sinh xem đoạn phim thí nghiệm II PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC (Tùy theo điều kiện cụ thể GV trình độ HS) • Nêu vấn đề - đàm thoại • Học sinh thảo luận tổ nhóm • Học sinh thuyết trình (lớp khá, giỏi) III THIẾT KẾ CÁC HOẠT ĐỘNG Nội dung Các hoạt động * Hoạt động I Vị trí nhơm bảng tuần hồn, cấu I Vị trí nhơm bảng tuần hình electron ngun tử hồn, cấu hình electron ngun tử - Nhơm (Al) số 13, thuộc nhóm IIIA, chu kì - HS thuyết trình bảng tuần hồn - Cấu hình electron ngun tử: 1s22s22p63s23p1; viết gọn (Ne)3s23p1 - Nhơm dễ nhường electron hố trị nên có * Hoạt động số oxi hố +3 hợp chất II Tính chất vật lí II Tính chất vật lí - HS thuyết trình - Nhơm kim loại màu trắng bạc, nóng chảy 660oC, mềm, dễ kéo sợi, dễ dát mỏng Có thể dát nhôm mỏng 0,01 mm dùng làm giấy gói kẹo, gói thuốc lá, - Nhơm kim loại nhẹ (D = 2,7 g/cm 3), dẫn điện tốt (gấp lần sắt, 2/3 lần đồng) dẫn nhiệt tốt (gấp lần sắt) * Hoạt động III Tính chất hố học III Tính chất hố học Nhơm kim loại có tính khử mạnh, sau kim - HS đọc SGK loại kiềm kiềm thổ, nên dễ bị oxi hoá thành - GV nhấn mạnh để HS khắc sâu kiến A NHƠM HĨA HỌC 12 – CƠ BẢN ion dương thức: Al →Al3+ + 3e + Trong PƯHH: nguyên tử Al Tính khử mạnh Al minh họa nhường 3e nên Al kim loại có tính phản ứng sau : khử mạnh Tính khử Al yếu KLK, KLKT + Khơng nói: Al nguyên tố lưỡng tính Al kim loại lưỡng tính Tác dụng với phi kim * Hoạt động Nhôm khử dễ dàng nguyên tử phi kim thành Tác dụng với phi kim ion âm: - HS đọc SGK a) Tác dụng với halogen - GV làm TN Bột nhôm tự bốc cháy tiếp xúc với GV cho HS coi phim TN halogen Thí dụ : 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3 b) Tác dụng với oxi - GV thông báo Al tác dụng dễ dàng Khi đốt, bột nhơm cháy khơng khí với với oxi khơng khí lửa sáng chói, toả nhiều nhiệt: + GV cho HS xem TN “Al mọc o lông tơ” t 4Al + 3O2  → 2Al2O3 * Hoạt động Tác dụng với axit Tác dụng với axit a) Tác dụng với dung dịch H 2SO4 loãng, dung - GV giới thiệu dàn (lớp yếu dịch HCl trung bình) đàm thoại để dẫn Nhôm khử dễ dàng ion H+ dung dịch H2SO4 dắt HS xây dựng dàn (lớp khá, lỗng, dung dịch HCl thành khí H2 giỏi); sau yêu cầu HS viết PTHH 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑ phản ứng (do kiến thức b) Tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, dung dịch HS học HCl, H 2SO4 HNO3 Lớp 10, HNO3 Lớp 11) α) với dung dịch H2SO4 - GV dùng câu gợi nhớ để HS có • với dung dịch H2SO4 đặc nguội thể nhớ lại nêu điều kiện, Al không tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc sản phẩm khử phản ứng nguội (Al bị thụ động với dung dịch H2SO4 đặc Dàn bài: nguội – dung dịch H2SO4 đặc nguội thụ động hóa a) Tác dụng với dung dịch H 2SO4 Al) lỗng, dung dịch HCl • với dung dịch H2SO4 đặc nóng b) Tác dụng với dung dịch H 2SO4 Nhôm tác dụng mạnh với dung dịch H 2SO4 đặc, đặc, dung dịch HNO3 nóng Trong phản ứng này, Al khử xuống số oxi α) với dung dịch H2SO4 hố thấp •với dung dịch H2SO4 đặc ngui to 2Al +6H2SO4 đặc Al2(SO4)3 +3SO2 + 6H2O •với dung dịch H2SO4 đặc nóng β) với dung dịch HNO3 β) với dung dịch HNO3 với dung dịch HNO3 đặc nguội • với dung dịch HNO3 đặc nguội Al không tác dụng với dung dịch HNO đặc • với dung dịch HNO3 đặc nóng • với dung dịch HNO3 lỗng HĨA HỌC 12 – CƠ BẢN nguội (Al bị thụ động với dung dịch HNO đặc nguội - dung dịch HNO đặc nguội thụ động hóa Al) ⇒ Có thể dùng thùng nhơm để chun chở dung dịch H2SO4 đặc nguội, dung dịch HNO3 đặc nguội • với dung dịch HNO3 đặc nóng Nhơm tác dụng mạnh với dung dịch HNO đặc, nóng Trong phản ứng này, Al khử số oxi hoá thấp +4 N +5 N xuống : Al + 6HNO3 đặc t Al(NO3)3+ 3NO2+ 3H2O → • với dung dịch HNO3 lỗng Nhơm tác dụng mạnh với dung dịch HNO3 loãng Trong phản ứng này, Al khử +2 +1 +5 N xuống số oxi −3 hoá thấp hơn: N,N,N,N Al + 4HNO3 loãng → Al(NO3)3 + NO↑ + 2H2O 8Al + 3HNO3 rấtloãng → 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O 10Al + 36HNO3 rấtloãng →10Al(NO3)3 + 3N2 +18H2O 8Al + 30HNO3 loãng →8Al(NO3)3+ 3NH4NO3 +9H2O Tác dụng với oxit kim loại Ở nhiệt độ cao, Al khử nhiều ion kim loại oxit Thí dụ phản ứng bột nhôm oxit sắt: o t 2Al + Fe2O3  → Al2O3 + 2Fe Phản ứng gọi phản ứng nhiệt nhôm, nhiệt toả lớn làm sắt nóng chảy nên dùng để điều chế lượng nhỏ sắt nóng chảy hàn đường ray Tác dụng với nước Nhôm không tác dụng với nước, dù nhiệt độ cao bề mặt nhơm phủ kín lớp Al2O3 mỏng, bền mịn, khơng cho nước khí thấm qua Nếu phá bỏ lớp oxit (hoặc tạo thành hỗn hống Al-Hg), nhơm tác dụng với nước nhiệt độ thường 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 ↓ + 3H2↑ (1) * Hoạt động Tác dụng với oxit kim loại - HS đọc SGK - có điều kiện: GV cho HS xem tranh ảnh phim TN * Hoạt động Tác dụng với nước - HS đọc SGK - GV cần phân biệt rõ tình mà đề tập, kiểm tra thường ra: + Viết PTHH phản ứng Al tác dụng với H2O: hiểu Al nguyên chất + Viết PTHH phản ứng theo sơ đồ: Al →Al(OH)3: hiểu Al nguyên chất + Cho miếng Al vào H 2O: hiểu vật Al nên không tan, không tác dụng với H2O chưa phá bỏ lớp áo Al2O3 HÓA HỌC 12 – CƠ BẢN Tác dụng với dung dịch kiềm Al2O3 oxit lưỡng tính nên lớp màng mỏng Al2O3 bề mặt nhôm tác dụng với dung dịch kiềm tạo muối tan Khi khơng màng oxit bảo vệ, nhơm tác dụng với nước tạo Al(OH)3 giải phóng khí H 2; Al(OH)3 hiđroxit lưỡng tính nên tác dụng tiếp với dung dịch kiềm Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + H2O (2) Natri aluminat (tan) Phản ứng xảy theo (1) (2) Cộng (1) (2) ta có phương trình hố học sau: 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2+ 3H2↑ Như vậy, nhơm tan dung dịch kiềm giải phóng khí hiđro + Phân biệt kim loại: Al, Mg, Ca, Na: hiểu vật Al * Hoạt động Tác dụng với dung dịch kiềm - Do L11 HS học hidroxit lưỡng tính GV lấy thí dụ với Al(OH)3 nên GV cần gợi nhớ để HS tái lại kiến thức - HS đọc SGK luyện tập viết PTHH phản ứng - GV nêu vấn đề: + Hidroxit lưỡng tính gì? HS: Hidroxit lưỡng tính hidroxit vừa thể tính axit, vừa thể tính bazơ nghĩa vừa tác dụng với dung dịch axit mạnh, vừa tác dụng với dung dịch bazơ mạnh TD: Al(OH)3 + Chất lưỡng tính gì? HS: Chất lưỡng tính chất vừa tác dụng với dung dịch axit mạnh, vừa tác dụng với dung dịch bazơ mạnh TD: NaHCO3 + Vậy: Al vừa tan dung dịch HCl, vừa tan dung dịch NaOH kết luận: Al chất lưỡng tính? HS suy nghĩ trả lời: Sai + GV nhấn mạnh: Al tan dung dịch bazơ mạnh Al(OH)3 có tính lưỡng tính, Al khơng tác dụng trực tiếp với NaOH Khơng nói: “Al loại lưỡng tính”, “Al nguyên tố lưỡng tính” Khẳng định: “Al kim loại có tính khử mạnh” - Những nội dung GV hỏi HS không trả lời được, GV dẫn dắt gợi mở để HS nhớ lại, nhận vận dụng kiến thức - Nội dung (5) GV chuyển sang dạy sau phần II Nhôm hidroxit theo phương pháp quy nạp hay HĨA HỌC 12 – CƠ BẢN * Hoạt động IV Ứng dụng trạng thái tự nhiên nhôm - HS đọc SGK - GV yêu cầu HS thuộc công thức boxit, criolit IV Ứng dụng trạng thái tự nhiên nhôm Ứng dụng - Nhơm hợp kim nhơm có ưu điểm nhẹ, bền khơng khí nước nên dùng làm vật liệu chế tạo máy bay, ô tô, tên lửa, tàu vũ trụ - Nhôm hợp kim nhơm có màu trắng bạc, đẹp nên dùng xây dựng nhà cửa trang trí nội thất - Nhơm nhẹ, dẫn điện tốt nên dùng làm dây dẫn điện thay cho đồng Do dẫn nhiệt tốt, bị gỉ khơng độc nên nhôm dùng làm dụng cụ nhà bếp - Bột nhôm trộn với bột oxit sắt (gọi hỗn hợp tecmit) để thực phản ứng nhiệt nhôm dùng hàn đường ray Trạng thái tự nhiên Nhôm kim loại hoạt động mạnh nên tự nhiên tồn dạng hợp chất Nhôm nguyên tố đứng hàng thứ ba sau oxi silic độ phổ biến vỏ Trái Đất Hợp chất nhơm có mặt khắp nơi, có đất sét (Al2O3.2SiO2.2H2O), mica (K2O.Al2O3.6SiO2), boxit (Al2O3.nH2O), criolit (3NaF.AlF3), V Sản xuất nhôm Trong công nghiệp, nhôm sản xuất phương pháp điện phân nhơm oxit nóng chảy Ngun liệu Ngun liệu để sản xuất nhôm quặng boxit Al2O3.nH2O Boxit thường lẫn tạp chất Fe 2O3 SiO2 Sau loại bỏ tạp chất phương pháp hoá học thu Al2O3 gần nguyên chất Điện phân nhôm oxit nóng chảy * Hoạt động 10 V Sản xuất nhôm - HS đọc SGK với mục tiêu: học để biết HÓA HỌC 12 – CƠ BẢN - Nhiệt độ nóng chảy Al 2O3 cao (20500C), phải hồ tan Al2O3 criolit nóng chảy để hạ nhiệt độ nóng chảy hỗn hợp xuống 9000C Việc làm vừa tiết kiệm lượng vừa tạo chất lỏng có tính dẫn điện tốt Al2O3 nóng chảy Mặt khác, hỗn hợp có khối lượng riêng nhỏ nhôm, lên bảo vệ nhơm nóng chảy khơng bị oxi hố O khơng khí - Q trình điện phân: Cực âm (catot) thùng điện phân than chì nguyên chất bố trí đáy thùng Ở catot xảy trình khử ion Al3+ thành Al: Al3+ + 3e →Al Nhơm nóng chảy định kì tháo từ đáy thùng Cực dương (anot) khối than chì lớn Ở anot xảy trình oxi hố ion O2- thành khí O2 2O2− → O2 + 4e Khí O2 nhiệt độ cao đốt cháy C thành khí CO CO2 Vì vậy, sau thời gian phải thay điện cực dương - Phương trình điện phân Al2O3 nóng chảy: 2Al2O3 đpnc  → 4Al + 3O criolit B MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA NHƠM I Nhơm oxit Tính chất - Nhôm oxit (Al2O3) chất rắn, màu trắng, không tan nước khơng tác dụng với nước, nóng chảy 20500C - Nhôm oxit hợp chất lưỡng tính, vừa tác dụng với dung dịch axit mạnh, vừa tác dụng với dung dịch bazơ mạnh - Al2O3 tác dụng với dung dịch axit mạnh, thí dụ: Al2O3 (r) + 6HCl (dd) → 2AlCl3 (dd) + 3H2O Al2O3 + 6H+ → 2Al3+ + 3H2O - Al2O3 tác dụng với dung dịch bazơ mạnh, thí dụ: Al2O3 (r) + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O natri aluminat - GV giới thiệu sơ đồ bình điện phân Al2O3 nóng chảy tranh ảnh trình chiếu power point - HS thuộc phương trình điện phân Al2O3 nóng chảy * Hoạt động 11 I Nhôm oxit - HS đọc SGK thảo luận tổ nhóm HĨA HỌC 12 – CƠ BẢN Al2O3 + 2OH- → 2AlO-2 + H2O Ứng dụng Trong thiên nhiên, nhôm oxit tồn dạng ngậm nước dạng khan - Dạng oxit ngậm nước thành phần chủ yếu quặng boxit (Al2O3.2H2O) dùng để sản xuất nhơm - Dạng oxit khan, có cấu tạo tinh thể đá quý Dạng phổ biến thường gặp là: + Corinđum có tinh thể suốt, không màu, rắn, dùng để chế tạo đá mài, giấy nhám, + Trong tinh thể Al2O3, số ion Al3+ thay ion Cr3+ hồng ngọc dùng làm đồ trang sức, chân kính đồng hồ dùng kĩ thuật laze + Tinh thể Al2O3 có lẫn tạp chất Fe2+, Fe3+ Ti4+ saphia dùng làm đồ trang sức (hình 6.7) + Al2O3 dùng để chế xúc tác công nghiệp tổng hợp hữu II Nhôm hiđroxit - Nhôm hiđroxit (Al(OH)3) chất rắn, màu trắng, kết tủa dạng keo Ÿð Al(OH)3 hiđroxit lưỡng tính Thí nghiệm: - Điều chế Al(OH)3 ống nghiệm cách cho dung dịch muối nhơm tác dụng với dung dịch amoniac Phương trình hoá học: AlCl3 + 3NH3 + 3H2O →Al(OH)3↓+ 3NH4Cl Al3+ + 3NH3 + 3H2O →Al(OH)3↓ + 3N H+ - Cho dần giọt dung dịch axit mạnh dung dịch HCl đến dư vào ống nghiệm thứ nhất, thấy kết tủa tan ra: Al(OH)3 + 3HCl →AlCl3 + 3H2O Al(OH)3 + 3H+ →Al3+ + 3H2O - Cho dần giọt dung dịch kiềm mạnh (NaOH, KOH, Ca(OH)2) đến dư vào ống nghiệm thứ hai, thấy kết tủa tan ra: Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O Al(OH)3 + OH- → 2AlO-2 + 2H2O - Nếu HS không chuẩn bị tranh ảnh, GV giới thiệu tranh ảnh (hoặc trình chiếu power point) quặng boxit, criolit, saphia, ruby Hoạt động 12 II Nhôm hiđroxit - HS đọc SGK thảo luận tổ nhóm - HS làm TN: dung dịch Al3+ + dung dịch OHAl(OH)3 ↓ rót dung dịch NaOH vào Al(OH)3 rót dung dịch NH3 vào Al(OH)3 rót dung dịch HCl vào Al(OH)3 - GV làm TN hướng dẫn HS đại diện lớp làm TN để lớp quan sát: Lấy dung dịch sản phẩm TN dung dịch NaOH tác dụng với Al(OH)3 vào ống nghiệm Ống nghiệm 1: Sục khí CO2 dư Ống nghiệm 2: Nhỏ dung dịch HCl từ từ dư HS viết PTHH phản ứng rút kết luận dẫn dắt GV: ống nghiệm 1: NaAlO2 + H2O + CO2 đ Al(OH)3↓ + HÓA HỌC 12 – CƠ BẢN NaHCO3 Nhơm hiđroxit thể tính bazơ trội tính axit Do có tính axit nên Al(OH) có tên axit aluminic Là axit yếu, yếu axit cacbonic III Nhôm sunfat - Muối nhôm sunfat khan tan nước toả nhiệt làm dung dịch nóng lên bị hiđrat hố - Muối nhơm sunfat có nhiều ứng dụng muối sunfat kép nhôm kali ngậm nước gọi phèn chua, công thức: K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O, hay viết gọn là: KAl(SO4)2.12H2O + Phèn chua dùng ngành thuộc da, công nghiệp giấy, chất cầm màu ngành nhuộm vải, chất làm nước, - Trong cơng thức hố học trên, thay ion K + Li+, Na+ hay NH 4+ ta muối sunfat kép khác có tên chung phèn nhôm (nhưng không gọi phèn chua) IV Cách nhận biết ion Al3+ dung dịch Cho từ từ dung dịch NaOH dư vào dung dịch, thấy có kết tủa keo xuất tan NaOH chứng tỏ có ion Al3+ Al3+ + 3OH- →Al(OH)3 Al(OH)3 + OH-(dư) → AlO 2− + 2H2O Hoạt động 15: Luyện tập củng cố Phiếu học tập số 1: Phân biệt dung dịch: MgCl2, AlCl3 Al(OH)3 + H2O + CO2 (H2CO3) Ống nghiệm 2: NaAlO2 + H2O + HCl → Al(OH)3 + NaCl Al(OH)3 + 3HCl →AlCl3 + 3H2O Vậy: tính axit: HCl > Al(OH)3 H2CO3 > Al(OH)3 Kết luận: - Al(OH)3 tác dụng với dung dịch axit mạnh, dung dịch bazơ mạnh - Al(OH)3 KHÔNG tác dụng với dung dịch axit yếu, dung dịch bazơ yếu * Hoạt động 13 III Nhôm sunfat - HS đọc SGK - GV cho HS xem mẫu phèn chua - GV diễn giảng thêm phèn chua dùng làm nước * Hoạt động 14 IV Cách nhận biết ion Al3+ dung dịch - HS đọc SGK vận dụng làm tập phần luyện tập củng cố HÓA HỌC 12 – CƠ BẢN Thuốc thử: dung dịch NaOH dư: kết tủa kết tủa keo trắng keo trắng không tan tan dung dd NaOH dịch NaOH Phiếu học tập số 2: 5/SGK: ôn luyện toán hỗn hợp Phiếu học tập số 3: 8/SGK: ôn luyện toán Farađây hiệu suất Phiếu học tập số 4: 6/SGK: GV hướng dẫn học sinh làm dạng tốn mới: Al(OH) lưỡng tính Hướng dẫn nhà: - HS ôn 25, 26, 27 - Chuẩn bị 29 ... Sau loại bỏ tạp chất phương pháp hoá học thu Al2O3 gần nguyên chất Điện phân nhơm oxit nóng chảy * Hoạt động 10 V Sản xuất nhôm - HS đọc SGK với mục tiêu: học để biết HÓA HỌC 12 – CƠ BẢN - Nhiệt... criolit B MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA NHƠM I Nhơm oxit Tính chất - Nhôm oxit (Al2O3) chất rắn, màu trắng, không tan nước không tác dụng với nước, nóng chảy 20500C - Nhơm oxit hợp chất lưỡng tính,... củng cố HÓA HỌC 12 – CƠ BẢN Thuốc thử: dung dịch NaOH dư: kết tủa kết tủa keo trắng keo trắng không tan tan dung dd NaOH dịch NaOH Phiếu học tập số 2: 5/SGK: ôn luyện toán hỗn hợp Phiếu học tập