Giáo án hóa học 12: Bài 21 Điều chế kim loại Ban cơ bản. Giáo án hóa học 12: Bài 21 Điều chế kim loại Ban cơ bản. Giáo án hóa học 12: Bài 21 Điều chế kim loại Ban cơ bản. Giáo án hóa học 12: Bài 21 Điều chế kim loại Ban cơ bản.
Trang 1Tuần 20 (Từ 7/1/2019 đến 12/1/2019)
Ngày soạn: 2/1/2019
Ngày dạy tiết đầu: …/…/2019
Tiết 37
BÀI 21: ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI
A MỤC TIÊU
1 Kiến thức
- HS hiểu nguyên tắc chung việc điều chế kim loại
- HS biết các phương pháp điều chế kim loại
2 Kỹ năng
Rèn kỹ năng tư duy: từ tính khử khác nhau của kim loại biết cách chọn phương pháp thích hợp để điều chế kim loại
3 Thái độ, tư tưởng
- Có thái độ nghiêm túc trong học tập
- Có lòng yêu thích bộ môn
4 Định hướng phát triển năng lực
- năng lực ngôn ngữ hóa học
- năng lực giải quyết vấn đề: thông qua quan sát thí nghiệm, rút ra kết luận
B CHUẨN BỊ
1 Giáo viên:
- phương pháp: - phương pháp đàm thoại
- phương pháp trực quan
- phương pháp phát hiện và giải quyết vấn đề
- đồ dùng: giáo án
2 Học sinh
Xem trước bài mới
C TIẾN TRÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP TỔ CHỨC DẠY HỌC
1 Ổn định tổ chức
Ổn định lớp, kiểm tra sĩ số
2 Kiểm tra bài cũ
- Bản chất của sự ăn mòn kim loại là gì ?
3 Dẫn vào bài mới
GV : cho biết trong tự nhiên, kim loại tồn tại dưới dạng nào ?
HS trả lời : trong tự nhiên, kim loại có trong các quặng ở dạng hợp chất, trừ một số kim loại yếu tồn tại dạng kim loại tự do như Au, Pt
GV: Kim loại tự do có thể khai thác trực tiếp Vậy còn những kim loại không
có dạng tự do mà chỉ có ở dạng hợp chất, làm sao để có được chúng? Người ta
sẽ phải đi điều chế các kim loại này từ hợp chất của chúng Vậy Nguyên tắc điều chế kim loại là gì và có những phương pháp nào để điều chế kim loại, ta cùng tìm hiểu nội dung bài hôm nay
4. Tổ chức các hoạt động trên lớp
Hoạt động của GV – HS Những kiến thức HS cần nắm vững
Hoạt động 1: Tìm hiểu nguyên tắc điều chế kim loại
I Nguyên tắc
Trang 2GV : ở dạng hợp chất,kim loại là các
ion dương, vậy nguyên tắc điều chế
kim loại là khử ion dương kim loại
thành kim loại tự do
GV : có một số phương pháp điều chế
kim loại sau, việc lựa chọn phương
pháp điều chế tuỳ thuộc vào độ hoạt
động của kim loại:
Khử ion dương kim loại thành kim loại
tự do
Mn+ + ne → M
II Phương pháp
Hoạt động 2: Tìm hiểu về phương pháp nhiệt luyện
GV nêu về phương pháp nhiệt luyện
GV giới thiệu các kim loại nào là
mạnh, kim loại trung bình và kim loại
yếu
GV y/c HS viết một số ví dụ điều chế
Cu từ CuO, Fe từ FeO, Fe3O4
HS viết các ptpư
VD: khử hoàn toàn hỗn hợp FeO,
Fe2O3, CuO, MgO bằng H2 dư thu
được chất rắn gồm những chất gì?
HS: gồm Fe, Cu và MgO
GV giới thiệu pứ khử oxit kim loại
bằng kim loại hoạt động là Al ở nhiệt
độ cao gọi là phản ứng nhiệt nhôm
VD : Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe
1 Phương pháp nhiệt luyện
Phương pháp: khử ion kim loại trong hợp chất bằng chất khử mạnh ở nhiệt
độ cao Chất khử: C, CO, H2, kim loại mạnh (Al )
- Áp dụng điều chế các kim loại có độ hoạt động trung bình và yếu
VD : điều chế Cu từ CuO
CuO + H2 → Cu + H2O
VD : điều chế Fe từ Fe2O3 Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe Chú ý:
- Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe Fe2O3: khử hoàn toàn Fe Fe2O3: khử không hoàn toàn hỗn hợp
Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 dư
- oxit của kim loại mạnh không bị khử bằng H2, CO, C, Al
MgO + CO không phản ứng
- Nếu chất khử là Al => phản ứng gọi
là phản ứng nhiệt nhôm
Hoạt động 3: Tìm hiểu về phương pháp thủy luyện
2 Phương pháp thuỷ luyện
Trang 3GV lấy ví dụ : quặng của đồng được
hoà tan trong dung dịch thích hợp,
thu được dung dịch muối đồng,ví dụ
CuSO4, khử ion Cu2+ trong dung dịch
bằng kim loại hoạt động hơn ví dụ Fe
Phương pháp: Khử ion kim loại trong dung dịch muối bằng kim loại mạnh hơn
- Áp dụng điều chế các kim loại trung bình và yếu
VD1: điều chế Cu từ dung dịch CuSO4
CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu
Cu2+ + Fe → Fe2+ + Cu
VD 2: điều chế Fe từ FeSO4
FeSO4 + Zn → ZnSO4 + Fe
Fe2+ + Zn → Zn2+ + Fe Chú ý: không dùng kim loại tan trong nước để khử
Hoạt động 4: Tìm hiểu về phương pháp điện phân nóng chảy
GV : Đối với các kim loại có tính khử
mạnh như Na, K, Ca, Mg, Al thì ion
của chúng có tính oxi hoá yếu, chỉ có
thể khử bằng dòng điện, bởi vậy
phương pháp được sử dụng là điện
phân muối, hidroxit hoặc oxit nóng
chảy
GV làm ví dụ 1 và 2
HS viết ví dụ 3
3 Phương pháp điện phân
a) Điện phân nóng chảy
Phương pháp: khử ion kim loại trong hợp chất nóng chảy (muối halogenua, oxit, hidroxit) bằng dòng điện
- áp dụng điều chế các kim loại có độ hoạt động mạnh
VD1 : Điện phân nóng chảy NaCl
NaCl ⃗n / c Na+ + Cl -(-) : Na+ + 1e → Na
(+) : Cl- → Cl2 + 2e Phương trình điện phân :
2NaCl 2Na + Cl2
VD2 : Điện phân nóng chảy Al 2 O 3
Al2O3 ⃗n / c 2Al3+ + 3O 2-(-) : Al3+ + 3e → Al
(+) : 2O2- → O2 + 4e Phương trình điện phân :
2Al2O3 4Al + 3O2
VD3 : Điện phân nóng chảy NaOH
NaOH ⃗n / c Na+ + OH -(-) : Na+ + 1e → Na
(+) : 2OH- → H2O + 1/2O2 + 2e Phương trình điện phân :
2NaOH 2Na + 1/2O2 + H2O
Trang 45 Củng cố và hướng dẫn về nhà
Củng cố
BT: điều chế Cu từ Cu(OH)2
HS làm bài: Cu là kim loại có độ hoạt động yếu, nên để điều chế Cu, có thể dùng phương pháp nhiệt luyện hoặc thuỷ luyện
- phương pháp nhiệt luyện: Cu(OH)2 → CuO → Cu
Cu(OH)2 ⃗t0 CuO + H2O CuO + H2 ⃗t0 Cu + H2O
- phương pháp thuỷ luyện: Cu(OH)2 → CuSO4 → Cu
Cu(OH)2 + H2SO4 CuSO4 + H2O CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu
Hướng dẫn về nhà
Làm BT SGK
6 Rút kinh nghiệm, bổ sung sau khi dạy
Trang 5
Tuần 20 (Từ 7/1/2019 đến 12/1/2019)
Ngày soạn: 2/1/2019
Ngày dạy tiết đầu: …/…/2019
Tiết 38
ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI
A MỤC TIÊU
1 Kiến thức
- HS hiểu nguyên tắc chung việc điều chế kim loại
- HS biết các phương pháp điều chế kim loại
2 Kỹ năng
Rèn kỹ năng tư duy: từ tính khử khác nhau của kim loại biết cách chọn phương pháp thích hợp để điều chế kim loại
3 Thái độ, tư tưởng
- Có thái độ nghiêm túc trong học tập
- Có lòng yêu thích bộ môn
4 Định hướng phát triển năng lực
- năng lực ngôn ngữ hóa học
- năng lực giải quyết vấn đề: thông qua quan sát thí nghiệm, rút ra kết luận
B CHUẨN BỊ
1 Giáo viên:
- phương pháp: - phương pháp đàm thoại
- phương pháp trực quan
- phương pháp phát hiện và giải quyết vấn đề
- đồ dùng: giáo án
2 Học sinh
Ôn bài cũ, chuẩn bị bài mới
C TIẾN TRÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP TỔ CHỨC DẠY HỌC
1 Ổn định tổ chức
Ổn định lớp, kiểm tra sĩ số
2 Kiểm tra bài cũ
Nêu nguyên tắc điều chế kim loại ? Nêu phương pháp điều chế Cu từ CuSO4 ?
3 Dẫn vào bài mới
Ta đã biết đến phương pháp điều chế kim loại là phương pháp nhiệt luyện
và thủy luyện Các phương pháp nhiệt luyện và thủy luyện đều chỉ có thể điều chế các kim loại trung bình và yếu Vậy còn có phương pháp điều chế kim loại nào khác, và có thể điều chế kim loại mạnh hay không, ta cùng tiếp tục tìm hiểu
4 Tổ chức các hoạt động trên lớp
Hoạt động của GV – HS Những kiến thức HS cần nắm vững
GV giới thiệu về phương pháp điện
phân dung dịch
3 Phương pháp điện phân
b) Điện phân dung dịch
Phương pháp: khử ion kim loại trong dung dịch bằng dòng điện
- áp dụng điều chế các kim loại có độ hoạt động trung bình và yếu
Trang 6GV y/c HS viết các thí dụ về điện phân
dung dịch CuCl2 và CuSO4
VD3: Viết phương trình điện phân của
dung dịch AgNO3?
HS lên bảng viết
VD4: điện phân dung dịch NaCl
+ Điện phân với điện cực trơ (graphit)
- Thí dụ 1 : Điện phân dung dịch CuCl2
CuCl2 Cu2+ + 2Cl -(-) : Cu2+ + 2e → Cu
(+) : 2Cl- → Cl2 + 2e Phương trình điện phân :
CuCl2 Cu + Cl2
Chú ý:
- Khi các cation, anion trên điện cực đã điện phân hết, nước sẽ bị điện phân: (-): 2H2O + 2e H2 + 2OH
-(+): H2O ½ O2 + 2H+ + 2e
=> khi trên catot bắt đầu có bọt khí xuất hiện thì kim loại đã bị điện phân hết
- Các ion kim loại mạnh không bị khử trong dung dịch => H2O bị khử
(-): 2H2O + 2e H2 + 2OH
Các anion gốc axit có chứa oxi (như SO42-, NO3-, CO32- ) không bị điện phân trong dung dịch => H2O bị điện phân
(+): H2O 1/2O2 + 2H+ + 2e
- Ví dụ 2: Điện phân dung dịch CuSO4
CuSO4 Cu2+ + SO4 2-Catot (-): Cu2+, H2O: Cu2+ + 2e Cu Anot (+): SO42-, H2O:
H2O 2
1
O2 + 2H+ + 2e Phương trình điện phân:
CuSO4 + H2O Cu + H2SO4 + 2
1
O2
- Ví dụ 3: điện phân dung dịch AgNO3
AgNO3 Ag+ + NO3 -Catot (-): Ag+, H2O: Ag2+ + e Ag Anot (+): NO3-, H2O:
H2O 2
1
O2 + 2H+ + 2e Phương trình điện phân:
2AgNO3 + H2O 2Ag+2HNO3 + 2
1
O2
- Ví dụ 4: điện phân dung dịch NaCl
NaCl Na+ + Cl -Catot (-): Na+, H2O:
Trang 7GV lưu ý: ion kim loại mạnh không bị
khử trong dung dịch Chính vì vậy
phương pháp điện phân dung dịch
không điều chế được kim loại hoạt
động mạnh
GV giới thiệu thêm về sự điện phân với
điện cực tan (anot tan)
GV giới thiệu về định luật Faraday và
công thức tính
Lưu ý: công thức áp dụng tính lượng
chất ở điện cực, kể cả đối với kim loại
hay chất khí
HS làm thí dụ
- Thí dụ: điện phân dd CuCl2 với cường
độ dòng điện là 5 ampe trong 1 giờ
a) Tính khối lượng Cu thu được ở catot
2H2O + 2e H2 + 2OH -Anot (+): Cl-, H2O:
Cl- Cl2 + 2e Phương trình điện phân:
2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2
+ Điện phân với điện cực tan
VD: điện phân dung dịch CuSO4 với anot đồng
ở anot (+): Cu bị oxi hoá thành Cu2+ đi vào dung dịch :
Cu (r) Cu2+ (dd) + 2e
ở catot (-): ion Cu2+ bị khử thành Cu bám trên bề mặt catot:
Cu2+ (dd) + 2e Cu(r) Phương trình điện phân:
Cu (r) + Cu2+ (dd) Cu2+ (dd) + Cu (r)
Anot catot
=> nồng độ ion Cu2+ trong dung dịch không đổi, sự điện phân là sự chuyển kim loại Cu từ anot về catot
c) Tính lượng chất thu được ở các điện cực
Định luật Faraday
- Công thức: nF
AIt
m
Trong đó:
m: lượng chất thu được ở điện cực (g) A: khối lượng mol nguyên tử / phân tử I: cường độ dòng điện (A)
t: thời gian điện phân (s) n: số e nguyên tử cho hoặc nhận
F = 96500: hằng số Faraday
Trang 8b) Tính thể tích khí thoát ra ở anot áp dụng CT:
96500 2
3600 5 64
nF
AIt m
= 5,97 gam
5 Củng cố và hướng dẫn về nhà
Củng cố
Viết phương trình điện phân, chú ý một số trường hợp đặc biệt
Áp dụng công thức Faraday để tính lượng chất thu được ở điện cực
Hướng dẫn về nhà
Làm BT SGK
Hướng dẫn BT5.
a) Gọi kim loại hoá trị II là M
MSO4(dd) M2+ + SO4
2-Cực (-) : M2+, H2O : M2+ + 2e Cu
Cực (+) : SO42-, H2O : 2H2O 4H+ + O2 + 4e
Phương trình điện phân:
2 MSO4 + H2O 2M + 2 H2SO4 + O2
b) áp dụng CT Faraday: nF
AIt
m
=> A = 3 1930 64
96500 2 92 , 1
It mnF
=> kim loại M là Cu
6 Rút kinh nghiệm, bổ sung sau khi dạy