Giáo án Bài 7. Xu hướng biến đổi thành phần và một số tính chất của hợp chất trong một chu kì

Huy động kiến thức về kim loại, phi kim và đặt vấn đề: oxide của các nguyên tố chu kì 3 có tính chất khác nhau như thế nào khi gặp nước.

HS quan sát bảng các nguyên tố chu kì 3 (Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl) và trả lời câu hỏi: (1) Nguyên tố nào là kim loại, nguyên tố nào là phi kim? (2) Dự đoán: Na₂O hoà tan vào nước làm dung dịch có tính base hay acid? Còn Cl₂O₇ thì sao? (3) Hãy nhắc lại hoá trị cao nhất của Na và Cl trong hợp chất.

Dự kiến HS trả lời: (1) Na, Mg, Al là kim loại; Si, P, S, Cl là phi kim. (2) Na₂O tạo dung dịch base (dự đoán); Cl₂O₇ tạo dung dịch acid (dự đoán). (3) Na có hoá trị cao nhất I; Cl có hoá trị cao nhất VII. Bảng dự đoán ban đầu của nhóm được ghi lại để đối chiếu ở cuối tiết.

Xác định được hoá trị cao nhất, công thức oxide cao nhất và hydroxide tương ứng của các nguyên tố chu kì 3, từ đó nêu xu hướng biến đổi.

Nhóm 4 HS dùng bảng tuần hoàn hoàn thành bảng dưới đây (Phiếu học tập số 1, phần A). Sau đó trả lời: Trong chu kì 3, hoá trị cao nhất và số nguyên tử O trong oxide cao nhất thay đổi thế nào từ Na đến Cl? Hydroxide tương ứng chuyển từ loại nào sang loại nào?
Lưu ý: P₂O₅ là công thức đơn giản của P₄O₁₀; không áp cùng quy tắc cho O và F.

Bảng hoàn thành (đáp án):

• Na: hoá trị cao nhất I; oxide Na₂O; hydroxide NaOH (base).
• Mg: II; MgO; Mg(OH)₂ (base).
• Al: III; Al₂O₃; Al(OH)₃ (lưỡng tính).
• P: V; P₂O₅ (công thức đơn giản); H₃PO₄ (acid).
• S: VI; SO₃; H₂SO₄ (acid).
• Cl: VII; Cl₂O₇; HClO₄ (acid).
  Kết luận HS rút ra: Từ Na đến Cl, hoá trị cao nhất tăng từ I đến VII; hydroxide chuyển từ base (NaOH, Mg(OH)₂) qua lưỡng tính (Al(OH)₃) đến acid có oxygen (H₃PO₄, H₂SO₄, HClO₄).

Quan sát và so sánh tính acid – base của các oxide chu kì 3 qua màu quỳ tím; viết được phương trình minh hoạ với Na₂O và P₂O₅.

HS quan sát mô phỏng NeoEdu (bảy ống nghiệm 10 mL nước có quỳ tím, mỗi ống 1 mmol oxide) và điền Phiếu học tập số 1 (phần B). Trả lời: (1) Oxide nào tan hết, oxide nào tan ít hoặc không tan? (2) Quỳ tím đổi màu thế nào với từng oxide? (3) Viết phương trình Na₂O và P₂O₅ với nước. (4) So sánh với dự đoán ở phần mở đầu.
GV biểu diễn (hoặc chiếu video) phản ứng Na₂CO₃ với dung dịch HNO₃ để so sánh độ mạnh HNO₃ và H₂CO₃: có khí CO₂ thoát ra, chứng tỏ HNO₃ mạnh hơn H₂CO₃.

Kết quả quan sát (đáp án):

• Na₂O: tan hết, quỳ tím chuyển xanh đậm (pH khoảng 13,3); tính base.
• MgO: tan rất ít, quỳ xanh nhạt; tính base yếu hơn.
• Al₂O₃ và SiO₂: không tan, quỳ vẫn tím; không phản ứng trực tiếp với nước.
• P₂O₅, SO₃, Cl₂O₇: tạo acid, quỳ chuyển đỏ, pH giảm dần, thấp nhất khoảng 0,7.
  Phương trình minh hoạ:
• $\mathrm{Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH}$
• $\mathrm{P_4O_{10} + 6H_2O \rightarrow 4H_3PO_4}$ (viết P₂O₅ là công thức đơn giản)
  Kết luận: tính base giảm dần, tính acid tăng dần từ Na đến Cl.

Nhận biết Al(OH)₃ là chất lưỡng tính qua hiện tượng kết tủa tan trong NaOH dư; viết được hai phương trình minh hoạ.

HS quan sát mô phỏng phòng thí nghiệm ảo "Tính lưỡng tính của aluminium hydroxide" hoặc mô phỏng trong bài học: nhỏ dần NaOH vào ống AlCl₃. Ghi lại hiện tượng và trả lời: (1) Kết tủa xuất hiện khi nào, sau đó có thay đổi gì khi NaOH dư? (2) Vì sao Al(OH)₃ được gọi là chất lưỡng tính? (3) Viết phương trình Al(OH)₃ với HCl và với NaOH.

Hiện tượng: nhỏ NaOH vào AlCl₃ xuất hiện kết tủa keo trắng Al(OH)₃, kết tủa lớn dần; khi NaOH dư, kết tủa tan.
Phương trình:

• $\mathrm{Al(OH)_3 + 3HCl \rightarrow AlCl_3 + 3H_2O}$ (phản ứng với acid)
• $\mathrm{Al(OH)_3 + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4]}$ (phản ứng với base, tạo dạng dung dịch)
  Kết luận: Al(OH)₃ vừa tác dụng được với acid vừa tác dụng được với base nên là chất lưỡng tính; Al₂O₃ cũng có tính lưỡng tính tương ứng.

Vận dụng xu hướng acid – base và tỉ lệ phương trình để trả lời câu hỏi trắc nghiệm và tính toán.

HS làm nhanh các câu sau (cá nhân, sau đó đối chiếu theo cặp):

1. Oxide nào lưỡng tính trong dãy? A. SO₃; B. MgO; C. Na₂O; D. Al₂O₃.
2. Oxide nào có tính acid? A. CaO; B. MgO; C. Na₂O; D. SO₃.
3. Theo $\mathrm{Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH}$, 0,15 mol Na₂O tạo lí thuyết bao nhiêu mol NaOH?
4. Trong $\mathrm{P_4O_{10} + 6H_2O \rightarrow 4H_3PO_4}$, 0,20 mol P₄O₁₀ tạo bao nhiêu mol H₃PO₄?
5. Nhận định nào đúng về SiO₂? A. Là oxide base vì không tan; B. Chắc chắn làm quỳ đỏ khi trộn nước; C. Là oxide acid nhưng không tự phản ứng với nước để tạo dung dịch acid; D. Mọi mẫu SiO₂ tan nhanh trong nước.

Đáp án:

1. D (Al₂O₃ phản ứng được với acid và base trong điều kiện thích hợp).
2. D (SO₃ là oxide acid; các oxide còn lại thuộc nhóm base).
3. 0,30 mol NaOH (tỉ lệ 1:2: 0,15 × 2 = 0,30).
4. 0,80 mol H₃PO₄ (tỉ lệ 1:4: 0,20 × 4 = 0,80).
5. C (tính acid – base không đồng nhất với khả năng phản ứng trực tiếp với nước).
   HS tự đánh giá: đúng từ 4/5 câu trở lên đạt yêu cầu tốt.

Vận dụng xu hướng tính acid – base để giải thích một số ứng dụng thực tế và tính số mol trong bài toán thực tế.

Nhiệm vụ nhóm (2 phút): (1) Vì sao bón vôi (oxide base) giúp khử chua đất trồng? (2) Vì sao sulfuric acid được sản xuất từ SO₃ và được coi là hoá chất công nghiệp quan trọng? (3) Vì sao Al(OH)₃ có trong một số thuốc kháng acid dạ dày nhưng HS không tự ý dùng hoá chất phòng thí nghiệm?
Bài toán: 6,2 g Na₂O (M = 62 g/mol) phản ứng hoàn toàn với nước, tính số mol NaOH lí thuyết thu được.

Kết quả dự kiến:

• Vôi (oxide base) trung hoà acid trong đất, làm giảm độ chua.
• SO₃ là oxide acid, tạo H₂SO₄; H₂SO₄ có nhiều ứng dụng trong công nghiệp.
• Al(OH)₃ có tính lưỡng tính, dùng theo hướng dẫn chuyên môn; không tự dùng hoá chất phòng thí nghiệm.
• Bài toán: $n_{\mathrm{Na_2O}} = 6{,}2 : 62 = 0{,}10$ mol; theo tỉ lệ 1:2, $n_{\mathrm{NaOH}} = 0{,}20$ mol.