POLIME VÀ VẬT LIỆU POLIME
Tiết 44 BÀI 26 . BÀI THỰC HÀNH SỐ 3 DÃY ĐIỆN HÓA CỦA KIM LOẠI – ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI
Ngày soạn : 10-12-2008 I. Mục tiêu
: - Cũng cố kiến thức về pin điện hóa và điện phân.
- Tiếp tục rèn luyện kĩ năng tiến hành thí nghiệm, quan sát và giải thích hiện tượng xảy ra, kết luận.
II- Chuẩn bị:
1. Dụng cụ thí nghiệm:
4 cốc thủy tinh ; 2 lá kẽm ; 1 lá đồng ; 1 lá chì ; 2 cầu muối ( Ống thủy tinh hình chữ U, đường kính chừng 8 mm, bên trong chứa chất keo tẩm dung dịch muối hoặc thay bằng một đoạn bấc đèn tẩm dung dịch muối).
1 điện kế ; 4 dây dẫn điện kèm chốt cắm và kẹp cá sấu ; 2 điện cực graphit ; 1 tấm bìa đậy miệng cốc thủy tinh có 2 lỗ tròn cắm điện cực graphit ; 2 tấm bìa đậy miệng cốc thủy tinh có 2 lỗ dẹt cắm các điện cực như Zn, Cu, Pb ; 1 biến thế kiêm chỉnh lưu . 2. Hóa chất:
–Dung dịch ZnSO4 1M ; dung dịch CuSO4 1M ; dung dịch Pb(NO3)2 1M.
– Dung dịch NH4NO3 ( hoặc KCl ) bão hòa .
III- Các hoạt động :
Hoạt động 1: CÔNG VIỆC ĐẦU BUỔI THỰC HÀNH:
– Chia số HS trong lớp ra từng nhóm thực hành Từ 4 đến 5 HS
– Nêu mục tiêu, yêu cầu tiết thực hành và những điểm cần lưu ý trong tiến hành thí nghiệm
– Suất diện động cua pin điện hóa phụ thuộc bản chất cặp oxi hóa – khử của kim loại, nồng độ dung dịch muối và nhiệt độ. Vì vậy các kim loại phải là kim loại nguyên chất. Dung dịch điện li phải có nồng độ mol chính xác.
Hoạt động của thầy Hoạt động của trò
Hoạt động 2: THÍ NGHIỆM 1 : SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CỦA CÁC PIN ĐIỆN HÓA Zn-Cu và Zn-Pb : lưu ý học sinh:
– Chì và các hợp chất của chì rất độc, học sinh phải rửa tay sạch sẽ sau khi thí
nghiệm.
– Có thể thay các dd điện phân bằng các dd khác như CuCl2; ZnCl2 ; Cu(NO3)2 ; Zn(NO3)2 ;…
– Có thể sử dụng dd bão hòa khác trong cầu muối, như KCl.
– Khi cần thiết, có thể dùng đoạn bấc đèn hoặc dùng băng giấy lọc gấp đôi lại ( có chiều rộng chừng 1 cm), tẩm dd muối NH4NO3 hoặc KCl để thay cầu muối ống thủy tinh.
– Dung dịch điện li được pha phải có nồng độ mol chính xác .
– kết quả: suất điện động pin Zn–Cu khoảng 1,10V
Suất điện động pin Zn–Pb khoảng 0,6V
– Nhận xét : suất điện động của pin Zn–Cu lớn hơn của pin Zn–Pb. Yếu tố ảnh hưởng đến suất điện độn củ pin điện hóa là bản chất của cặp oxi hóa–khửcủa kim loại.
Ngoài ra còn phải tính đến nồng độ dd muối và nhiệt độ.
Hoạt động 3: THÍ NGHIỆM 2: Điện phân dung dịch CuSO4, các điện cực bằng graphit .
– chuẩn bị thí nghiệm như hướng dẫn sách GS
– Lưu ý: dùng dd CuSO4loãng ; có thể tận
THÍ NGHIỆM 1:
* Pin điện hóa Zn–Cu :
Lắp pin điện hóa Zn–Cu theo sơ đồ hình 5.3 trang 115 SGK nâng cao. Lá kẽm nhúng vào cốc đựng dd ZnSO4 1M, là Cu nhúng vào cốc đựng dd CuSO4 1M. Nối 2 dd muối trong 2 cốc bằng muối đựng dd NH4NO3. Nối 2 điện cực với vôn kế, điện cực Zn ở bên trái và điện cực Cu ở bên phải vôn kế. Ghi suất điện động của pin điện hóa Zn – Cu
* pin điện hóa Zn–Pb:
Lắp pin điện hóa Zn–Pb tương tự sơ đồ pin điện ha Zn–Cu : lá Zn nhúng vào cốc đựng dd ZnSO4 1M, lá Pb nhúng vào cốc đựng dd Pb(NO3)2 1M . Nối hai dd muối trong 2 cốc bằng cầu muối đựng dd NH4NO3. Nối 2 cực với vôn kế, điện cực Zn ở bên trái và điện cực Pb ở bên phải của vôn kế.
Ghi suất điện động cua pin Zn–Pb
* Nhận xét: So sánh suất điện động của các pin điện hóa trên.
THÍ NGHIỆM 2
Lắp dụng cụ như hình 5.15 . Điều chỉnh dòng điện đi vào dung dịch .
Quan sát hiện tượng xảy ra trên các điện cực. Giải thích các hiện tượng và viết phương trình điện phân
Hiện tượng : anot xuất hiện bọt khí , catot có lớp vảy đồng bám vào.
dụng lõi than của pin khô cũ đã rửa sạch thay cho điện cực graphit.; có thể điều chỉnh dòng điện bằng cách tăng hiệu điện thế nguồn điện một chiều từ 1V đế 2V, 3V, 6V
Phương trình điện phân:
2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2 + 2H2SO4
Hoạt động 4:
Giáo viên nhận xét , đánh giá buổi thực hành.
Học sinh thu dọn dụng cụ hóa chất, vệ sinh phòng thực hành, viết báo cáo thí nghiệm.
Cách pha 200ml dung dịch ZnSO4 1M Số mol Zn SO4 = 0,2 x 1 = 0,2 mol
Khối lượng ZnSO4 : 161,41 x 0,2 = 32,28g Cân 32,28g ZnSO4 khan cho vào cốc chia độ, rót
Từ tù nước cất vào cốc và khuấy đều cho đến vạch 200ml.
Giải thích :
–Khi tạo nên một hiệu điện thế giữa 2 điện cực, các ion SO42– di chuyển về anot , các ion Cu2+ di chuyển về catot.
– Ở catot: các ion Cu2+ bị khử thành Cu bám vào catot,
– Ở anot: Phân tử H2O bị oxihóa sinh ra khí oxi:
CHƯƠNG VI
KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHÔM BÀI 28 – Tiết :45 : KIM LOẠI KIỀM
Ngày soạn 13-12-2008 I- Mục tiêu.
1- kiến thức:
Biết :
vị trí cấu tạo và tính chất nguyên tử : Cấu hình electron, số oxihóa, năng lượng ion hóa, thế điện cực chuẩn,…… một số ứng dụng của kim loại kiềm trong thực tiễn.
Hiểu:
- Tính chất vật lí: nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp, khối lượng riêng nhỏ, độ cứng nhỏ.
- Tính chất hóa học đặc trưng của kim loại kiềm là tính khử rất mạnh.
- Phương pháp điều chế kim loại kiềm là điện phân muối nóng chảy hoặc điện phân hidroxit nóng chảy.
2- kĩ năng: Biết thực hiện thao tác tư duy theo trình tự:
- Dự đoán tính chất chung và nguyên tắc điều chế của kim loại kiềm, căn cứ vào vị trí , cấu hình electron nguyên tử, giá trị thế cực chuẩn, …của kim loại kiềm.
- Kiểm tra dự đoán bằng cách nhớ lại kiến thức đã biết, khai thác các thông tin ở bài học trong sách , tập, bảng số liệu, quan sát một số thí nghiệm, băng hình…
đpdd
- Rút ra kết luận về tính chất chung và nguyên tắc điều chế kim loại kiềm. Viết được các phương trình dạng tổng quát phản ứng của kim loại kiềm.
II- Chuẩn bị
1- Dụng cụ: - Bảng tuần hoàn – Bảng 6.1 và 6.2 (SGK) phóng to.
- Sơ đồ điện phân NaCl nóng chảy ( điều chế natri), sơ đồ phản ứng xảy ra trên các điện cực và phản ứng điện phân.
- Đĩa hình về một số phản ứng của natri và kim loại kiềm khác nếu có.
- Cốc thủy tinh, đèn cồn, ống nghiệm, dụng cụ điều chế khí clo như hình vẽ ở bài clo trong SGK hóa học 10.
2- Hóa chất: HCl đặc, MnO2, nước cất, dung dịch phenolphthalein, dung dịch AgNO3, cồn.
III- Thiết kế các hoạt động dạy học
Hoạt động của thầy Hoạt động của trò
Hoạt động 1: VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO
Yêu cầu học sinh:
- quan sát bảng tuần hoàn, nêu vị trí nhóm kim loại kiềm, đọc tên các nguyên tố trong nhóm. Tại sao gọi các kim lại này là kim loại kiềm?
- Viết cấu hình electron của Na, Li, K,
… và cho biết đặc điểm của lớp electron ngoài cùng, khả năng cho nhận electron của kim loại kiềm?
Hoạt động 2: TÍNH CHẤT VẬT LÍ:
Học sinh làm việc cá nhân.
Xem bảng 2.6 nêu lên một số hằng số vật lí ; nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, khối lượng riêng, độ cứng.
Đọc thông tin trong bài học.
Hoạt động 3: TÍNH CHẤT HÓA HỌC
- Học sinh xác định tính chất hóa học
I- VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO:
1- Vị trí của kim loại kiềm trong bảng tuần hoàn: Liti (Li), natri (Na), kali (K), rubidi (Rb), xesi (Cs), franxi (Fr) . các kim loại này thuộc nhóm IA ( kim loại kiềm) 2- cấu tạo và tính chất của kim loại kiềm:
- Viết cấu hình theo yêu cầu của thầy - Xem bảng 6.1 để biết một số tính chất vật lí cơ bản của kim loại kiềm.
Kết luận:
- nguyên tử kim loại kiềm chỉ có 1e ờ lớp ngoài cùng thuộc phân lớp ns.
- Năng lượng ion hóa thứ nhất (I1) có giá trị thấp nhất trong các kim loại và giảm dần từ Li đến Cs. Năng lượng ion hóa thứ hai (I2) có giá trị lớn hơn năng lượng ion hóa thứ nhất (I1) rất nhiều.
- Thế điện cực chuẩn E0M+/Mcó giá trị rất âm
- Nguyên tử kim loại kiềm dễ dàng tách 1e để trở thành ion dương có điện tích 1+
(M→ M+ + e ). Do đó kim loại kiềm có tính khử rất mạnh .
II- TÍNH CHẤT VẬT LÍ:
Học theo SGK
III- TÍNH CHẤT HÓA HỌC:
Kim loại kiềm có tính khử rất mạnh do:
Chỉ có 1e ở phân lớp ns ngoài cùng,
theo quy trình sau: Cấu tạo nguyên tử
→ tính chất → kết luận.
- Học sinh dự đoán tính chất hóa học dựa vào cấu tạo nguyên tử.
- kiểm tra lại các dự đoán này dựa vào thông tin trong bài học.
- gv có thể thực hiện một số thí nghiệm cho HS quan sát, nhận xét : Na + H2O ( nhận biết sản phẩm bằng dd
Phenolphtalein) ; natri cháy trong clo ( nhận biết sp bằng dd AgNO3)
Hoạt động 4: ỨNG DỤNG VÀ ĐIỀU CHẾ:
1- Ứng dụng : HS nghiên cứu theo SGK
2- Điều chế: - Để đièu chế kim loại kiềm, người ta dùng phương pháp nào ?
- quan sát hình 5.10(SGK) để hiểu quá trình điện phân NaCl nóng chảy. Viết sơ đồ điện phân, phản ứng ở mỗi điện cực và phương trình điện phân.
năng lượng ion hóa thấp nên
nguyên tử rất dễ mất 1e: M M+ + 1e
Thế điện cực chuẩn EM0+/Mcó giá trị rất âm
Kim loại kiềm thể hiện tính khử khi phản ứng với phi kim, dung dịch axit và nước.
Khử được các phi kim tạo thành oxit baz hoặc muối:
4M + O2 → 2M2O 2M + Cl2 → 2MCl
Đặc biệt Natri cháy trong oxi khô tạo thành peoxit Na2O2.
Khử dễ dàng ion H+ trong dd axit tạo thành khí H2. Phản ứg mãnh liệt, gây nổ :
2M + 2H+ → 2M+ + H2
↑
Khử được nước dễ dàng, tạo thành dung dịch baz va khí H2 :
2M + 2H2O → 2MOH + H2
↑
IV- ỨNG DỤNG VÀ ĐIỀU CHẾ:
1- Ứng dụng : học theo SGK.
2- Điều chế:
Nguyên tắc: điện phân muối nóng chảy:
M+ + e M Điều chế Na:
Nguyên liệu: NaCl tinh khiết
Phương pháp: Điện phân nóng chảy NaCl, trong bình điện phân có cực dương bằng than chì, cực âm bằng thép.
Các phản ứng xảy ra khi điện phân:
* Cực âm: Na+ + e → Na ( Quá trình khử)
* Cực dương: 2Cl– → Cl2 + e ( QT oxi hóa)
Phương trình điện phân:
2NaCl(r) 2Na + Cl2
Hoạt động 5: củng cố
Điện phân nóng chảy
đpnc
1) Tính chất hóa học đặc trưng của kim loại là gì? Giải thích và viết phương trình phản ứng minh họa với Kali
2) Viết phương trình phản ứng biểu diễn các chuyển hóa sau ( ghi rõ điều kiện nếu có)M → M2O → MOH → M2CO3 → MHCO3
MCl → MOH
3) Có thể điều chế kim loại kiềm Na bằng cách nào sau đây?
A. điện phân dd NaCl bão hòa.
B. điện phân dd NaCl.
C. điện phân NaOH rắn . D. điện phân NaCl nóng chảy.
DẶN DÒ: HS chuẩn bị xcho bài sau, làm bài tập ở SGK : 3,5 Tiết 46