DIGITÁLNÍ UČEBNÍ MATERIÁL Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0969 Název školy Gymnázium Česká a Olympijských nadějí, České Budějovice, Česká 64 Název materiálu VY_32_INOVACE_CH_2_Kod_02_výskyt a výroba p1 - prvků Autor Pavla Kodríková Tematický okruh p - prvky Ročník 2. ročník, sexta Datum tvorby 19.9.2012 Anotace Práce se zabývá výskytem a výrobou p1 - prvků (III. A skupiny) Metodický pokyn Prezentace je určena jako výklad do hodiny i jako materiál k samostudiu Možnosti využití: promítání, práce s interaktivní tabulí, práce jednotlivců nebo dvojic u PC, samostudium Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora

Metodický pokyn Prezentaci lze použít při výkladu frontálním, práci ve dvojicích či skupinách i samostudiu s důrazem na odvozování reaktivity prvku a sloučenin žáky. Snahou je nepředkládat hotová fakta a řešení, ale vést žáky k maximální spolupráci při výuce a k aktivnímu přístupu. Při frontální práci s celou třídou na interaktivní tabuli lze vepisovat do prezentace v programu Activboard nebo Inspire, a to přetažením anotace přes plochu. Pro kontrolu je vždy zařazen jako následující správně vyplněný slide. Práci je možno přizpůsobit schopnostem žáků ve třídě a využít nápovědy, která upozorňuje na zákonitosti chemických dějů a principy odvozování reakcí. Při práci ve dvojicích nebo skupinách může učitel vést hodinu tak, aby zadával jednotlivé části prezentace k řešení a podle schopností členů skupiny či dvojic doporučil či vynechal nápovědu. Takto mohou žáci pracovat u svých PC nebo podle prezentace puštěné pro celou třídu. Pokaždé je k dispozici kontrola práce na slidech s uvedeným řešením. Prezentaci lze použít k samostudiu nebo přípravě na výuku – obsahuje návody k řešení. Prezentaci lze použít k prověřování učiva – učitel použije nevyplněné slidy. Podle prezentace lze vytvořit pracovní listy – k vytištění jsou nevyplněné slidy. Nápověda se zobrazí kliknutím na tlačítko nápověda, poznámky vedoucí k řešení se zobrazují postupně, klikem myší se lze vrátit kdykoliv zpět.

Výskyt p1 - prvků ve sloučeninách (pojmenujte sloučeniny) B – vzácný, Na2B4O7 . 10 H2O ………………………………………. – borax Al – Al2O3 ….................................. AlO(OH)…………………….. nebo Al2O3 . n H2O …………………… Na3[AlF6] ……………………….., kryolit (nestačí přírodní zdroje) Ga, In, Tl vzácné

Výskyt ve sloučeninách B – vzácný, Na2B4O7 . 10 H2O dekahydrát tetraboritanu disodného – borax Al – Al2O3 korund AlO(OH)oxid-hydroxid hlinitý nebo Al2O3 . n H2O bauxit Na3[AlF6] hexafluorohlihitan sodný, kryolit (nestačí přírodní zdroje) Ga, In, Tl vzácné

borax http://geologie.vsb.cz/loziska/loziska/nerudy/borax.html (obrázek minerálu) kryolit http://cs.wikipedia.org/wiki/Kryolit (obrázek minerálu) bauxit http://geologie.vsb.cz/praktikageologie/KAPITOLY/2_MINERALOGIE/2_MINERALOGIE_OXIDY.htm (obrázek minerálu)

Výroba B: B 1) elektrolýzou roztavených boritanů 2) redukcí B2O3 hořčíkem = ………………………… B2O3 + …………………………………………… 3) redukcí BCl3 vodíkem …………………………………………………………, vzniklý bor je velmi čistý 4) termický rozklad BI3 ………………………………………………………….. Nápověda 1 Nápověda 2

Výroba B: B 1) elektrolýzou roztavených boritanů 2) redukcí B2O3 hořčíkem = magneziotermie B2O3 + 3 Mg → 3 MgO + 2 B 3) redukcí BCl3 vodíkem 2 BCl3 + 3 H2 → 2 B + 6 HCl, vzniklý bor je velmi čistý 4) termický rozklad BI3 2 BI3 → 2 B + 3 I2

Výroba Al: Al z bauxitu elektrolýzou taveniny Kroky výroby: reakce s NaOH rozklad na Al(OH)3 c) tepelný rozklad ……………………………………………… d) elektrolýza taveniny Al2O3 s kryolitem Nápověda 3

Výroba Al: Al z bauxitu elektrolýzou taveniny Kroky výroby: reakce s NaOH rozklad na Al(OH)3 c) tepelný rozklad - vznik oxidu hlinitého d) elektrolýza taveniny Al2O3 s kryolitem

Al z bauxitu elektrolýzou taveniny a) reakce s NaOH – vznikne …………………………………… (amfoterita), nečistoty zůstanou pevné, hliník ve sloučenině je v roztoku b) rozklad na Al(OH)3 c) tepelný rozklad ………………………………………………

Al z bauxitu elektrolýzou taveniny a) reakce s NaOH – vznikne tetrahydroxohlinitan sodný (amfoterita), nečistoty zůstanou pevné, hliník ve sloučenině je v roztoku b) rozklad na Al(OH)3 c) tepelný rozklad - hydroxid se rozloží na oxid a vodu

d) elektrolýza taveniny Al2O3 Prohlédněte si schéma technologického zařízení na elektrolýzu oxidu hlinitého na www stránkách http://athena.zcu.cz/kurzy/elch/000/HTML/17/ a popište děje probíhající na elektrodách.

Popište disociaci v tavenině: + - Al2O3

Ke kterým elektrodám budou vzniklé ionty přitahovány? + - O2- O2- O2- Al2O3 O2- Al 3+ Al 3+ Al 3+

Popište děje na elektrodách ! Počet e- přijatých = počet elektronů odevzdaných ! + nedostatek e- - O2- O2- O2- Al2O3 přebytek e- O2- Al 3+ Al 3+ Al 3+

Popište děje na elektrodách ! Počet e- přijatých = počet elektronů odevzdaných ! 6 O2- - 12 e- → 3 O2 + nedostatek e- - O2- O2- O2- Al2O3 přebytek e- O2- Al 3+ Al 3+ Al 3+ 4 Al3+ + 12 e- → 4 Al

Doplňte: d) elektrolýza taveniny Al2O3 s kryolitem ………………., (vzorec) ten snižuje t.t. Kov se vylučuje na …………….. nabité elektrodě - ……………………… Probíhá který redox.děj…………., doplňte rovnici…………………… Oxidace probíhá na …………….., ta je uhlíková, vzniká ……….. podle rovnice doplňte rovnici ………………………, ten reaguje s uhlíkem elektrody, vzniká………………

Al d) elektrolýza taveniny Al2O3 s kryolitem Na3[AlF]6, ten snižuje t.t. Kov se vylučuje na záporně nabité elektrodě – katodě Probíhá redukce, 4 Al3+ + 12 e- → 4 Al Oxidace probíhá na anodě, ta je uhlíková, vzniká O2 podle rovnice 6 O2- - 12 e- → 3 O2, ten reaguje s uhlíkem elektrody, vzniká CO2

Nápověda 1 Využití redukčních vlastností elektropozitivních kovů při výrobě kovů ze sloučenin - metalotermie Využití redukčních vlastností hořčíku při výrobě kovů ze sloučenin - magneziotermie B2O3 + Mg Hořčík - s2 prvek , 2 e- ve valenční vrstvě, oxidační číslo ve sloučeninách II Vzniká MgO B2O3 + 3 Mg → 3 MgO + 2 B zpět

Nápověda 2 redukcí BCl3 vodíkem Využití redukčních vlastností vodíku při výrobě kovů - vodík se oxiduje Z oxidačního čísla 0 na oxidační číslo I, vytvoří kation Z B Cl3 zůstane chloridový anion Cl- - vznik HCl 2 BCl3 + 3 H2 → 2 B + 6 HCl termický rozklad BI3 Rozklad dvouprvkové sloučeniny – vznik prvků Halogeny – tvoří dvouatomové molekuly X2 2 BI3 → 2 B + 3 I2 zpět

Nápověda 3 Tepelným rozkladem hydroxidu vzniká oxid a voda 2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O zpět

Zdroje: V prezentaci jsou použity odkazy na následující www stránky: http://geologie.vsb.cz/loziska/loziska/nerudy/borax.html http://cs.wikipedia.org/wiki/Kryolit http://geologie.vsb.cz/praktikageologie/KAPITOLY/2_MINERALOGIE/2_MINERALOGIE_OXIDY.htm http://athena.zcu.cz/kurzy/elch/000/HTML/17/ HONZA, Jaroslav; MAREČEK, Aleš. Chemie pro čtyřletá gymnázia 1. díl. Brno: vlastním nákadem, 1995, ISBN 80-900066-6-3. ŠRÁMEK, Vratislav. Obecná a anorganická chemie. Olomouc: OLOMOUC, 2000, ISBN 80-7182-099-7.