Giáo án Bài 15 Hóa học 12 Cánh Diều: Tách kim loại và tái chế kim loại

BÀI 14: TÍNH CHẤT HOÁ HỌC CỦA KIM LOẠI
(Thời gian thực hiện: 3 tiết) I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức
- Trình bày được phản ứng của kim loại với phi kim (chlorine, oxygen, sulfur) và viết được các phưong trình hoá học.
- Thực hiện được một sổ thí nghiệm của kim loại tác dụng với phi kim, acid (HCl, H2SO4), muối.
- Sử dụng bảng giá trị thế điện cực chuẩn của một số cặp oxi hoá – khử phổ biến của ion kim loại/
kim loại (có bổ sung thế điện cực chuẩn của các cặp H2O/OH- + ½H2; 2H+/H2) để giải thích được
các trường hợp kim loại phản ứng với nước, dung dịch muối, dung dịch HCl, H2SO4 loãng và đặc. 2. Năng lực 2.1. Năng lực chung
HS hình thành năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo thông qua việc
tham gia đóng góp ý kiến trong nhóm và tiếp thu sự góp ý, hỗ trợ của các thành viên trong nhóm;
Lập kế hoạch giải quyết các vấn đề được yêu cầu 2.2. Năng lực Hoá học a. Nhận thức Hoá học
- Trình bày được phản ứng của kim loại với phi kim (chlorine, oxygen, sulfur) và viết được các phưong trình hoá học.
- Sử dụng bảng giá trị thế điện cực chuẩn của một số cặp oxi hoá – khử phổ biến của ion kim loại/
kim loại (có bổ sung thế điện cực chuẩn của các cặp H2O/OH- + ½H2; 2H+/H2) để giải thích được
các trường hợp kim loại phản ứng với nước, dung dịch muối, dung dịch HCl, H2SO4 loãng và đặc.
b. Năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học
- Thực hiện được một sổ thí nghiệm của kim loại tác dụng với phi kim, acid (HCl, H2SO4), muối.
- Quan sát video thí nghiệm về tính chất của kim loại từ đó dự đoán được tính chất hóa học chung
của kim loại là tính khử
c. Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng dưới góc độ hóa học
- Vận dụng giải thích một số hiện tượng thực tiễn có liên quan đến tính chất hoá học của kim loại. 3. Về phẩm chất
- Sử dụng tiết kiệm, an toàn các sản phẩm bằng kim loại.
- Trung thực, đoàn kết trong hoạt động nhóm, ghi số liệu thực nghiệm.
II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU
- Hoá chất: magnesium, nhôm, kẽm, đinh sắt, lưu huỳnh, dung dịch H2SO4 10%, dung dịch CuSO4 1 M.
- Dụng cụ: đèn cồn, giá ống nghiệm, đĩa thuỷ tinh, kẹp gỗ, bật lửa.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
1. Hoạt động 1: Khởi động a. Mục tiêu
- Huy động được vốn hiểu biết, kĩ năng có sẵn của học sinh (về quy luật biến đổi tính chất trong
bảng tuần hoàn, thế điện cực chuẩn, điện phân,...) để’ chuẩn bị cho học bài mới; học sinh cảm
thấy vấn đề sắp học rất gần gũi với mình.
- Kích thích sự tò mò, khơi dậy hứng thú của học sinh về chủ đề sẽ học; tạo không khí lớp học
sôi nổi, chờ đợi, thích thú.
- Học sinh trải nghiệm qua tình huống có vấn đề, trong đó chứa đựng những nội dung kiến thức,
những kĩ năng để’ phát triển phẩm chất, năng lực mới. b. Nội dung
Ở nhiệt độ thường, những kim loại nào có thể phản ứng được với dung dịch HCl 1 M. những kim
loại nào có thể phàn ứng được với H2O để tạo ra H2? Giải thích.
c. Sản phẩm: Các câu trả lời của HS d. Tổ chức thực hiện:
GV: Dùng kĩ thuật công não tổ chức cho HS liệt kê các phản ứng.
Nhận xét: Trong các phản ứng hoá học, nguyên tử kim loại dễ nhường electron hoá trị để tạo thành cation kim loại: M Mn+ + ne
Vì vậy, tính chất đặc trưng của kim loại là tính khử.
Mức độ thể hiện tính khử của kim loại thường tương ứng với độ hoạt động hoá học của nó.
2. Hoạt động 2: Hình thành kiến thức mới
Hoạt động 2.1: Kim loại tác dụng với phi kim
Mục tiêu: Trình bày được phán ứng của kim loại với phi kim (chlorine, oxygen, sulfur)
và viết được các phưong trình hoá học. HĐ của GV và HS
Sản phẩm dự kiến
Giao nhiệm vụ học tập: Quan sát và giải thích hiện I- Tác dụng với phi kim
tượng, viết phương trình hoá học của phản ứng xảy 2Mg(s) + O
ra khi đốt cháy Mg trong không khí. Viết phương 2(g) 2MgO(s)
trình hoá học của phản ứng giữa kim loại kẽm với Zn(s) + Cl2(g) ZnCl2(s)
mỗi chất sau: oxygen, sulfur và chlorine. Zn(s) + S(s) ZnS(s)
Thực hiện nhiệm vụ: Hoạt động theo cặp.
Báo cáo, thảo luận: Đại diện 1 cặp báo cáo kết quả, 2Na(s) + S(s) Na2S(s)
các cặp khác nhận xét, bổ sung. 4Al(s) + 3O2(g) 2Al2O3(s)
Kết luận: Nhiều kim loại tác dụng được với các phi
kim như oxygen, lưu huỳnh, halogen,...
Hoạt động 2.2: Kim loại tác dụng với nước
Mục tiêu: Sử dụng bảng giá trị thế điện cực chuẩn của một số cặp oxi hoá – khử phổ biến của
ion kim loại/ kim loại (có bổ sung thế điện cực chuẩn của các cặp H2O/OH- + ½H2; ) để giải
thích được các trường hợp kim loại phản ứng với nước. HĐ của GV và HS
Sản phẩm dự kiến
Giao nhiệm vụ học tập:
II- Tác dụng với nước = 1. Xét PTHH: 2Na + H2O 2NaOH + H2 DoENa¿¿ -2,713 V nên
Biết trong môi trường trung tính, có:
Natri phản ứng với nước: 2Na(s) + 2H2O(l) 2NaOH(aq) + −¿ 2H ¿ H2(g) 2
2 + 2OH- với E2 H O OH + H 2 = - 2 2
1. a) Xác định chất khử, chất oxi hoá và 0,413 V.
viết quá trình oxi hoá, quá trình khử
a) Xác định chất khử, chất oxi hoá và viết quá trình tương ứng:
oxi hoá, quá trình khử tương ứng: Vai trò Chất khử Chất oxi hoá Vai trò Chất khử Chất oxi hoá Công Công thức thức hoá hoá học học Na H2O Quá trình Na→ 2H2O + 2e →H2 +
b) Xác định hai cặp oxi hoá - khử đã tham gia phản Quá trình Na+ + 1e 2OH-
ứng và tra giá trị thế điện cực chuẩn tương ứng (Bảng 10.1):
b) Xác định hai cặp oxi hoá - khử đã Cặp oxi hoá -
tham gia phản ứng và tra giá trị thế khử
điện cực chuẩn tương ứng (Bảng Thế điện cực 10.1, SGK): chuẩn, V Cặp oxi hoá - khử Na+/Na H2O/H2, °H
c) Từ giá trị thế điện cực chuẩn của hai cặp oxi Thế điện
hoá - khử trên, chứng tỏ phản ứng đã cho xảy ra ở cực điều kiện chuẩn. chuẩn, V -2,713 -0,414
d) Đề xuất cách nhận biết môi trường dung dịch sau phản ứng.
c) Chứng tỏ phản ứng đã cho xảy ra
2. Xét phản ứng tổng quát: M + 2H2O
ở điều kiện chuẩn vì thế điện cực M(OH)2 + H2
chuẩn của cặp chứa dạng oxi hoá lớn
a) Thế điện cực chuẩn của cặp M2+/M cần thoả
lơn của cặp chứa dạng khử.
mãn điều kiện nào để phản ứng xảy ra ở điều kiện 2. a) Nêu được thế điện cực chuẩn của chuẩn?
cặp M2+/M cần nhỏ hơn -0,414 V.
b) Trong dãy điện hoá của kim loại, kim loại nào
b) Chỉ ra được các kim loại tính từ
có khả năng tác dụng với nước ở điều kiện chuẩn?
đầu dãy đến Fe có khả năng tác dụng
Thực hiện nhiệm vụ: HĐ nhóm: 4 nhóm thực hiện
với nước ở điều kiện chuẩn. yêu cầu nhiệm vụ.
Khả năng và mức độ phản ứng với nước
Báo cáo, thảo luận: GV trình chiếu đáp án, đại diện của một số kim loại được tóm tắt như
các nhóm chấm chéo kết quả các nhóm. sau:
Kết luận: Trong môi trường trung tính, có: Thế Lớn −¿ 2H ¿ điện hơn - 2
2 + 2OH- với E2 H O OH + H 2 = - Nhỏ hơn -0,413 V 2 2 cực 0,413 0,413 V chuẩn V
Cặp oxi hoá – khử Mn+/M có giá trị thế điện cực Kim K, Na, Mg Ni, Sn,
chuẩn nhỏ hơn -0,413 V thì kim loại M có thể tác loại Ca, Ba Pb, Cu,
dụng với nước ở nhiệt độ thường tạo thành hydroxide Ag, và khí hydrogen. Au,... Phản ứng rất chậm ở Mức Phàn nhiệt độ Không độ ứng thường, phản phàn nhanh phản ứng dù ứng ờ nhiệt ứng ở nhiệt với độ nhanh độ cao nước thường hơn khi đun nóng
Hoạt động 2.3: Kim loại tác dụng với dung dịch muối.
Mục tiêu: Thực hiện được một số thí nghiệm của kim loại tác dụng muối. Từ giá trị thế điện
cực chuẩn của hai cặp oxi hoá - khử giải thích được phản ứng đã cho xảy ra xảy ra ở điều kiện chuẩn.
Giao nhiệm vụ học tập:
III- Tác dụng với dung dịch muối
Xét phản ứng: Fe + CuSO4 —> FeSO4 + Cu
Kim loại không tan trong nước và có giá
a) Xác định chất khử, chất oxi hoá và viết quá trình
trị thế điện cực chuẩn nhỏ hơn thường
oxi hoá, quá trình khử tương ứng:
tác dụng được với dung dịch muối của Vai trò Chất khử Chất oxi hoá
kim loại có giá trị thế điện cực lớn hơn ở điều kiện chuẩn. Công thức hoá học Quá trình
VD: Do EFe¿¿= -0,44V và ECu¿¿= 0,304V
Sắt dễ dàng đẩy Copper ra khỏi dung
b) Xác định hai cặp oxi hoá - khử đã tham gia phản
dịch muối copper (II) sulfate theo
ứng và tra giá trị thế điện cực chuẩn tương ứng (Bảng phương trình hoá học: 10.1, SGK):
Fe(s) + CuSO4(aq) →FeSO4(aq) + Cu(s)
Do EZn¿¿= -0,763V và ECu¿¿= 0,304V Cặp oxi hoá - khử
kẽm dễ dàng đẩy đồng ra khỏi dung Thế điện cực
dịch muối copper (II) sulfate theo chuẩn, V phương trình hoá học:
Zn(s) + CuSO4(aq) → ZnSO4(aq) +
a) Từ giá trị thế điện cực chuẩn Cu(s)
của hai cặp oxi hoá - khử trên,
chứng tỏ phản ứng đã cho xảy ra ở điều kiện chuẩn.
b) Tiến hành thí nghiệm của đinh
Fe với dung dịch CuSO4 1 M và
ghi lại hiện tượng quan sát được.