Bài giảng bài 18 Dãy điện hoá của kim loại

Bài 18 (phần III SGK Hóa học 12) Dãy điện hoá của kim loại I. Mục tiêu bài học 1. Kiến thức - Cặp oxi hóa - khử của kim loại và sự so sánh tính chất của các cặp oxi hóa - khử - Quy luật sắp xếp trong dãy điện hoá các kim loại (các nguyên tử được sắp xếp theo chiều giảm dần tính khử, các ion kim loại được sắp xếp theo chiều tăng dần tính oxi hoá) và ý nghĩa của nó. 2. Kĩ năng - Dự đoán được chiều phản ứng oxi hoá - khử dựa vào dãy điện hoá. - Tính thành phần phần trăm về khối lượng kim loại trong hỗn hợp. II. chuẩn bị Giáo viên:- Dụng cụ, hóa chất: đinh sắt, Mg, lá Cu, dd HCl, CuSO4, FeCl2. -Phiếu học tập. Học sinh: xem lại kiến thức về cấu tạo nguyên tử kim loại, sự điện li, tính chất hóa học của kim loại. III. Phương pháp: Đàm thoại gợi mở, giải thích minh hoạ, thí nghiệm nghiên cứu, thí nghiệm kiểm chứng. IV. Thiết kế các hoạt động : Hoạt động của GV và HS Nội dung -Hoạt động 1: -Giáo viên phát phiếu học tập cho HS -Hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm 1 và thí nghiệm 2 theo nhóm: TN1: Cho 1 mẫu kim loại Mg vào dung dịch HCl. TN2: Nhúng một đinh sắt vào dung dịch CuSO4. -Học sinh: Tiến hành thí nghiệm, ghi kết quả vào phiếu học tập và viết phương trình ion của phản ứng xảy ra. - GV yêu cầu 2 h/s lên bảng viết PT ion, viết các quá trình oxi hoá và quá trình khử. Chỉ rõ chất oxi hoá, chất khử trong mỗi sơ đồ: Mg đ Mg2+ + 2e (chất khử) (chất oxi hóa) Vận dụng với các sơ đồ khác Chú ý chiều ngược lại - ion Mg2+ có khả năng nhận e để trở thành nguyên tử Mg ion Mg2+ là chất oxi hoá - H2 có thể nhường e thành ion H+ H2 là chất khử. GV gợi ý: Xét một sơ đồ ta thấy tồn tại cả chất oxi hóa và chất khử (có cùng nguyên tố không?) - Mỗi chất oxi hoá và chất khử của cùng một nguyên tố tạo nên cặp oxi hoá - khử Mn+ + ne M chất oxi hoá chất khử M là chất khử, ion Mn+ là chất oxi hóa. - GV: từ 2 TN trên có thể có các cặp oxi hóa - khử nào? - GV lưu ý cách viết cặp oxi hóa-khử. I. Cặp oxi hoá - khử của kim loại TN1: Cho 1 mẫu kim loại Mg vào dung dịch HCl -Hiện tượng: mẫu Mg tan dần, có bọt khí thoát ra. Mg + 2H+ đ Mg2+ + H2 TN2: Nhúng một đinh sắt vào dung dịch CuSO4. Hiện tượng: Có kim loại màu đỏ bám vào đinh sắt, phần dung dịch xung quanh đinh sắt có màu lục nhạt. Fe + Cu2+ đ Fe2+ +Cu Mg Mg2+ + 2e (chất khử) (chất oxi hóa) 2H+ + 2e H2 (chất oxi hoá) (chất khử) Fe Fe2+ + 2e (chất khử) (chất oxi hóa) Cu2+ + 2e Cu (chất oxi hoá) (chất khử) Kết luận: Mn+ + ne M (chất oxi hoá) (chất khử) Chất oxi hoá (Mn+) và chất khử (M) của cùng một nguyên tố tạo nên cặp oxi hoá - khử Ký hiệu: Ví dụ: Mg2+/Mg, 2H+/H2 Fe2+/Fe, Cu2+/Cu Hoạt động 2: -GV: Cho các phân tử và ion sau: Mg, Fe, Cu, Ag, H2, Mg2+, Fe2+, Cu2+, Ag+, H+. Yêu cầu: hãy viết PTHH dạng ion cho phản ứng có thể xảy ra của từng cặp chất trên? HS có thể viết: Cu + 2H+ Cu2+ +H2 ... * Nhận xét: Mg có 4 phản ứng, Fe có 3 phản ứng, Cu chỉ có 1 phản ứng, Ag không có phản ứng nào. * GV: Có phản ứng Cu + H+ đ không? Cu + Fe2+ đ không? - GV: vậy các em hãy làm các TN 3, 4 theo hướng dẫn trong phiếu học tập để kiểm chứng. (cho học sinh làm TN theo nhóm) TN 3: Nhúng một mẫu Mg vào dung dịch FeCl2 TN4: Nhúng một lá Cu vào dung dịch HCl. - Học sinh làm TN và báo cáo theo nhóm. - Giáo viên chiếu kết quả 4 thí nghiệm HS đã làm lên màn hình. -Giáo viên gợi mở cho học sinh phân tích kết quả TN : + Từ TN1: Ion H+ oxi hoá được Mg và Mg khử được ion H+ (H+ là ion có tính oxi hoá mạnh hơn ion Mg2+, kim loại Mg có tính khử mạnh hơn H2) + Từ TN2: ion Fe2+ không oxi hoá được Cu và Fe khử được ion Cu2+ (Fe2+ là ion có tính OXH yếu hơn ion Cu2+, Fe là kim loại có tính khử mạnh hơn Cu) Tương tự HS sẽ phân tích kết quả TN 3, 4 + Từ TN4: Ion H+ không oxi hoá được Cu và Cu không khử được ion H+ (H+ là ion có tính oxi hoá yếu hơn Cu2+, H2 có tính khử mạnh hơn Cu) II. So sánh tính chất của các cặp oxi hóa - khử: Phản ứng có thể xảy ra giữa các phân tử và ion trên: Mg + Fe2+ Mg2+ + Fe Mg + Cu2+Mg2+ + Cu Mg + 2H+ Mg2+ + H2 Mg + 2Ag+Mg2+ + 2Ag Fe + Cu2+ Fe2+ + Cu Fe + 2H+ Fe2+ +H2 Fe + 2Ag+Fe2+ + 2Ag Cu + 2Ag+Cu2+ + 2Ag ị Tính khử của Mg > Fe > Cu > Ag - Tính oxi hóa Mg2+ < H+ Tính khử Mg > H2 - Tính oxi hóa Fe2+ < Cu2+ Tính khử Fe > Cu - Tính oxi hóa Mg2+ < Fe2+ Tính khử Mg > Fe - Tính oxi hóa H+ < Cu2+ Tính khử H2 > Cu ị Tính oxi hoá: Mg2+ < Fe2+< H+ <Cu2+ Hoạt động 3: Giáo viên hướng dẫn HS đọc SGK - Dãy điện hóa đã nêu giống với dãy nào đã học trong chương trình các lớp trước đây? - Dãy HĐHH của kim loại đã học trước đây cho biết điều gì? HS: + KL đứng trước H có thể đẩy được H ra khỏi dd axit + KL đứng trước có thể đẩy được KL đứng sau ra khỏi dd muối. - GV: Dãy điện hóa của KL có điểm gì giống và khác so với dãy HĐHH đã biết? - HS: + giống nhau đều có các KL + khác nhau là dãy điện hóa còn có các ion KL. - GV: như vậy dãy điện hóa KL cũng cho biết hai điều trên (các TN cũng chứng minh điều đó). Sự có mặt các ion KL trong dãy điện hóa còn có ý nghĩa khác. Sau đây chúng ta xét một số BT III. Dãy điện hoá của kim loại Tính oxi hoá của ion kim loại tăng K+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ K Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb Tính khử của kim loại giảm Tính oxi hoá của ion kim loại tăng 2H+ Cu2+ Fe3+ Hg Ag+ Pt2+ Au3+ H2 Cu Fe2+ 2Hg Ag Pt Au Tính khử của kim loại giảm Hoạt động 4: Cho các dung dịch riêng rẽ chứa các chất sau: ZnCl2, Cu(NO3)2, Ni(NO3)2, Ag2SO4 và các KL tương ứng a) Sắp xếp ion KL theo chiều tính oxi hóa tăng dần và các KL theo chiều tính khử giảm dần. b) Viết các cặp O-K c) Hỏi những KL nào có phản ứng với dung dịch muối nào? Viết phương trình ion của các phản ứng hoá học xảy ra. GV hướng dẫn HS viết các cặp O-K - Quan sát hai cặp đầu và phản ứng (1) cho biết chất khử nào tác dụng với chất oxi hóa nào? - Tương tự với cặp (1), (3) và phản ứng (2) cặp (1), (4) và phản ứng (3) cặp (2), (3) và phản ứng (4) cặp (2), (4) và phản ứng (5) cặp (3), (4) và phản ứng (6) Rút ra quy tắc anpha Kết luận về ý nghiã của dãy điện hóa ví dụ: Chiều xảy ra phản ứng của 2 cặp oxi hóa- khử sau: Fe2+ Cu2+ Fe Cu Fe + Cu2+ Fe2+ + Cu Kh mạnh O mạnh O yếu Kh yếu a) Các ion KL xếp theo chiều tăng tính oxihóa Zn2+ < Ni2+ < Cu2+ < Ag+ Các KL xếp theo chiều giảm tính khử Zn > Ni > Hg > Ag b) Các cặp O-K: c) Zn + Ni2+ đ Zn2+ + Ni (1) Zn + Cu2+ đ Zn2+ + Cu (2) Zn + 2Ag+ đ Zn2+ + 2Ag (3) Ni + Cu2+ đ Ni2+ + Cu (4) Ni + 2Ag+ đ Ni2+ + 2Ag (5) Cu + 2Ag+ đ Cu2+ + 2Ag (6) IV. ý nghĩa của dãy điện hóa của kim loại Cho phép dự đoán chiều của phản ứng giữa 2 cặp oxi hoá - khử : “Phản ứng oxi hoá khử xảy ra theo chiều: Chất oxi hóa mạnh nhất sẽ oxi hóa chất khử mạnh nhất tạo ra chất oxi hóa yếu hơn và chất khử mạnh hơn”. Qui tắc anpha chất oxi hoá yếu chất oxi hóa mạnh chất khử mạnh chất khử yếu Củng cố: GV hướng dẫn học sinh làm các bài tập trong phiếu học tập. BT 1: Khi cho Fe vào dung dịch hỗn hợp các muối AgNO3, Cu(NO3)2, Pb(NO3)2 thì Fe khử các ion kim loại theo thứ tự nào? A. Ag+, Pb2+, Cu2+ B. Pb2+, Ag+, Cu2+ C. Cu2+, Ag+, Pb2+ D. Ag+, Cu2+, Pb2+ BT2: Nhúng 1 lá sắt nhỏ vào dd chứa 1 trong các chất sau: ZnCl2, FeCl3,FeCl2, NaCl, H2SO4(loãng), Ni(NO3)2, Ag2SO4 . Trường hợp nào có phản ứng? Viết phương trình ion của các phản ứng hoá học xảy ra BT3: Cho dung dịch Fe2(SO4)3 tác dụng với kim loại Cu, được FeSO4 và CuSO4. Cho dung dịch CuSO4 tác dụng với kim loại Fe, được FeSO4 và Cu. Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra dạng phân tử và ion rút gọn BT4: (BT 7 SGK) Hỗn hợp Fe và Cu (có 0,1 mol mỗi KL) hòa tan trong 500 ml dung dịch AgNO3 1M. Kết thúc phản ứng thu được m gam chất rắn. Giá trị của m là A. 27 g B. 43 g C. 54 g D. 64 g Chú ý: HS sẽ thắc mắc về vị trí của Fe3+. GV giải thích về giới hạn nghiên cứu các cặp oxi hóa-khử trong SGK phổ thông. phiếu học tập TT Cách tiến hành Hiện tượng PTHH dạng ion TN1 Cho 1 mẫu Mg vào dd HCl Mẫu Mg tan dần, có bọt khí thoát ra Mg + 2H+ Mg2+ +H2 TN2 Ngâm 1 đinh sắt vào dd CuSO4 Có chất rắn màu đỏ bám vào đinh sắt dd quanh đinh sắt có màu lục nhạt Fe + Cu2+ Fe2+ + Cu TN3 Cho 1 mẫu Mg vào dd FeCl2 Xuất hiện chất rắn màu xám bám vào mẫu Mg Mg + Fe2+ Mg2+ + Fe TN4 Nhúng 1 lá Cu vào dd HCl Không có hiện tượng gì