Giáo án Hóa học 12 Cánh diều bài 20: Sơ lược về kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS đọc thông tin, quan sát các Bảng 20.1 – 20.3 trang 136 – 137 SGK, trao đổi cặp đôi để hoàn thành các yêu cầu sau:

(1) Các kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất gồm những nguyên tố nào? Thuộc chu kì mấy? Cho biết đặc điểm cấu hình electron nguyên tử nguyên tố chuyển tiếp dãy thứ nhất. 

(2) Cho biết một nguyên tố chuyển tiếp có một hay nhiều số oxi hóa và tạo một hay nhiều cation.

- GV yêu cầu HS trả lời Câu hỏi 1, 2 SGK trang 136 – 137:

1. Dựa vào Bảng 20.1, giải thích vì sao nhiều kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất thường có số oxi hóa +2 trong các trường hợp.  

2. Xác định số oxi hóa của sắt trong các hợp chất sau: FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ (hay FeO.Fe₂O₃).

- GV cho HS quan sát màu của một số dung dịch cation kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất trong nước và màu của một số hợp chất của nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất qua mục Em có biết SGK trang 137.  

Bước 2: HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập

-  HS quan sát hình, vận dụng kiến thức đã học kết hợp đọc thông tin trong SGK để trả lời câu hỏi.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời 1 – 2 HS trả lời câu hỏi của GV (DKSP).

- GV mời đại diện 2 – 3 HS trả lời Câu hỏi 1, 2 SGK trang 136 – 137:

1. Do các nguyên tố này có độ âm điện thấp nên có số oxi hóa dương. Chúng có 2 electron ở phân lớp ngoài cùng nên có số oxi hóa +2. 

2. Số oxi hóa của Fe trong FeO là: +2.

Số oxi hóa của Fe trong Fe₂O₃ là: +3.

Số oxi hóa của Fe trong Fe₃O₄ là: + (hay +2 và +3). 

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá câu trả lời của HS, đưa ra kết luận:

+ Có cấu hình electron nguyên tử theo xu hướng xếp đầy electron ở phân lớp 4s và tăng dần số electron ở phân lớp 3d (trừ Cr và Cu).

+ Thể hiện nhiều số oxi hóa khác nhau, tạo ra nhiều loại cation.  

- GV chuyển sang nội dung tiếp theo.

I. KHÁI QUÁT VỀ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP DÃY THỨ NHẤT

1. Đặc điểm cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất

- Kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất gồm các nguyên tố có số hiệu nguyên tử từ 21 (Sc) đến 29 (Cu), thuộc chu kì 4.

- Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố trong dãy từ Sc đến Cu có xu hướng xếp đầy electron ở phân lớp 4s và tăng dần số electron ở phân lớp 3d (trừ Cr và Cu). 

2. Số oxi hóa và màu sắc của các ion kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất

- Nguyên tố kim loại chuyển tiếp thể hiện nhiều số oxi hóa dương khác nhau.

- Các nguyên tử kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất tạo nhiều cation khác nhau. 

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Nhiệm vụ 1: Thực hiện thí nghiệm xác định nồng độ của dung dịch FeSO₄ bằng dung dịch KMnO₄ (dung dịch thuốc tím)

Bước 1 : GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành các nhóm 6 – 8 HS/1 nhóm. GV phát cho mỗi nhóm một bộ hóa chất và dụng cụ:

+ Hóa chất: Dung dịch thuốc tím KMnO₄ có nồng độ chính xác 0,02M; dung dịch FeSO₄ có nồng độ khoảng 0,1M; dung dịch H₂SO₄ 20%.

+ Dụng cụ: Burette loại 25 mL, bình tam giác loại 100 mL. 

- GV hướng dẫn các nhóm các bước tiến hành thí nghiệm: 

+ Lắp bộ dụng cụ như Hình 20.1. Cho dung dịch thuốc tím vào burette đến vạch 0, đồng thời bảo đảm không còn bọt khí trong burette. Cho 10 mL dung dịch FeSO₄ và 5 mL dung dịch H₂SO₄ 20% vào bình tam giác.

+ Mở khóa để nhỏ từ từ từng giọt dung dịch thuốc tím vào bình tam giác, đồng thời lắc đều bình.

+ Tiếp tục nhỏ dung dịch thuốc tím (vẫn duy trì lắc đều bình) tới khi dung dịch trong bình tam giác xuất hiện màu hồng nhạt bởi một giọt thuốc tím dư, không mất màu trong khoảng 20 giây thì kết thúc chuẩn độ (khóa burette). 

+ Ghi lại thể tích dung dịch thuốc tím đã dùng. Lặp lại thí nghiệm ít nhất hai lần nữa. 

- GV mời các nhóm tiến hành thí nghiệm và yêu cầu các nhóm thực hiện nhiệm vụ:

 Xác định nồng độ của dung dịch FeSO₄. Biết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra trong quá trình chuẩn độ là:

5Fe²⁺(aq) + Mn(aq) + 8H⁺(aq) 5Fe³⁺(aq) + Mn²⁺(aq) + 4H₂O(l)

Bước 2: HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin trong bài, thảo luận nhóm để thực hiện yêu cầu của GV.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết); ghi lại những HS tích cực, những HS chưa tích cực để điều chỉnh.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời đại diện các nhóm lần lượt trình bày kết quả thực hiện thí nghiệm:

 Gọi thể tích dung dịch KMnO₄ đã dùng ở các lần đo lần lượt là V₁, V₂,… V_n. 

 Ta có thể tích trung bình của dung dịch KMnO₄ là:

 Theo phương trình chuẩn độ, ta có: 

 Thay số liệu vào công thức trên ta xác định được nồng độ của dung dịch FeSO₄.

- Các nhóm khác lắng nghe, nhận xét, nêu ý kiến bổ sung (nếu có).

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá câu trả lời của HS.

- GV chuyển sang nội dung mới. 

Thí nghiệm 1. Xác định nồng độ của dung dịch FeSO₄ bằng dung dịch KMnO₄ (dung dịch thuốc tím)

5Fe²⁺(aq) + Mn(aq) + 8H⁺(aq) 5Fe³⁺(aq) + Mn²⁺(aq) + 4H₂O(l)

Nhiệm vụ 2: Thực hiện thí nghiệm kiểm tra sự có mặt của Cu²⁺ hoặc Fe³⁺ trong dung dịch

Bước 1 : GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành các nhóm 6 – 8 HS/1 nhóm. GV phát cho mỗi nhóm một bộ hóa chất và dụng cụ:

+ Hóa chất: Các dung dịch CuSO₄ 0,1M; FeCl₃ 0,1M; NaOH 0,1M. 

+ Dụng cụ: Ống nghiệm, ống hút nhỏ giọt. 

- GV hướng dẫn các nhóm các bước tiến hành thí nghiệm: 

+ Cho khoảng 4 – 6 giọt dung dịch NaOH vào ống nghiệm chứa khoảng 1 mL dung dịch CuSO₄.

+ Cho khoảng 4 – 6 giọt dung dịch NaOH vào ống nghiệm chứa khoảng 1 mL dung dịch FeCl₃. 

- GV mời các nhóm tiến hành thí nghiệm và yêu cầu các nhóm thực hiện nhiệm vụ:

 Quan sát, giải thích hiện tượng và viết các phương trình hóa học minh họa. 

Bước 2: HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin trong bài, thảo luận nhóm để thực hiện yêu cầu của GV.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết); ghi lại những HS tích cực, những HS chưa tích cực để điều chỉnh.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời đại diện các nhóm lần lượt trình bày kết quả thực hiện thí nghiệm:

+ Hiện tượng thí nghiệm kiểm tra sự có mặt của cation Cu²⁺: Khi nhỏ thêm từ từ từng giọt dung dịch NaOH sẽ tạo ra kết tủa xanh lam.

Phương trình hóa học của phản ứng:

CuSO₄ + 2NaOH Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

       (màu xanh)               (kết tủa xanh lam)

+ Hiện tượng thí nghiệm kiểm tra sự có mặt của cation Fe³⁺: Khi nhỏ thêm từ từ từng giọt dung dịch NaOH sẽ tạo kết tủa nâu đỏ.

Phương trình hóa học của phản ứng: 

FeCl₃ + 3NaOH Fe(OH)₃ + 3NaCl

         (vàng nâu)               (kết tủa màu đỏ)

- Các nhóm khác lắng nghe, nhận xét, nêu ý kiến bổ sung (nếu có).

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá câu trả lời của HS.

- GV chuyển sang nội dung mới. 

Thí nghiệm 2. Kiểm tra sự có mặt của Cu²⁺ hoặc Fe³⁺ trong dung dịch

CuSO₄ + 2NaOH Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

FeCl₃ + 3NaOH Fe(OH)₃ + 3NaCl