Методическая разработка урока на тему 'Алюминий' (9 класс)

Урок по теме «АЛЮМИНИЙ»

Тип урока: изучение нового материала.

Вид урока: комбинированный урок

Цель урока:

осознание учащимися практической значимости алюминия в жизни человека на основе изучения его физических и химических свойств.

Задачи урока:

-образовательная: рассмотреть положение алюминия в Периодической системе элементов, изучить нахождение алюминия в природе, способы получения и химические свойства, сформировать понятие «пассивная поверхность», отметить практическую значимость алюминия и его соединений;

-воспитательная: воспитывать наблюдательность, самостоятельность, трудолюбие, добросовестность, коллективизм, аккуратность;

-развивающая: развивать умение сравнивать, обобщать, выделять главное, делать выводы.

I. Организационный момент.

II. Мотивация и целеполагание

В 1827 г. выдающийся немецкий химик, врач по образованию Фридрих Велер получил никогда и никем невиданный металл. Несколько раньше этот же металл был получен Эрстедом. Вначале Велером металл был выделен из химического соединения в виде серого порошка, приобретавшего при растирании металлический блеск. Попытки получить металл в виде слитка или хотя бы крупных зерен оставались безрезультатными. Потребовалось 18 лет упорных исканий! В 1845 г. они увенчались успехом. Велер получил новый металл в виде зерен величиной с булавочную головку. Внешне он был похож на серебро , но в отличие от него был необычайно легок - в 4 раза легче серебра , в 3,5 раза легче меди и почти в 3 раза легче железа . Огромные трудности получения привели к тому, что этот легкий, серебристый и красивый металл на первых порах ценился дороже золота . Первоначально килограмм этого металла стоил 1280 рублей, т.е. на 80 рублей дороже равного веса золота . Его стали применять для ювелирных изделий, заняв место среди драгоценных металлов.

О каком металле идет речь? (Алюминий)

Друзья!

Сегодня вы:

• познакомитесь со строением и свойствами алюминия;

• узнаете о свойствах алюминия и его соединений;

• изучите области применения алюминия.

Успехов!

III. Актуализация опорных знаний.

Вспомним, где располагаются металлы в Периодической системе? Какие физические свойства металлов вам известны?

IV. Новый материал урока.

С чего мы начинаем изучение химического элемента?
(С характеристики его положения в П.С. Д.И. Менделеева.)

Сейчас вам предлагается осуществить данную задачу, а именно дать характеристику алюминия по его положению в Периодической системе.

I. Характеристика химического элемента

1. Порядковый номер-13

2. Атомная масса -27

3. Период -3

4. Группа- 3(подгруппа А,)

5. Строение атома (заряд ядра +13, число протонов13, нейтронов14, электронов 13.

6. Электронная формула: 13Al 2e, 8e, 3e

Ответьте на вопросы:

1. Сколько электронов находится на внешнем уровне атома алюминия? (три электрона).

2. Какую степень окисления проявляет алюминий? ( +3)

3. Алюминий будет отдавать или принимать электроны? ( отдавать).

4. Значит алюминий это… ( металл).

5. Какой же это металл: активный или неактивный? Для решения вопроса об активности алюминия, что мы должны рассмотреть физические и химические свойства алюминия, как простого вещества.

Алюминий легкий металл, серебристо - белого цвета, с металлическим блеском. Плотность - 2,7г/см³, твердость - 2,9, пластичный, обладает высокой теплопроводностью и электропроводностью, не обладает магнитными свойствами, t⁰_пл = 660.

Что особенного в химических свойствах алюминия?

Обратимся к таблице: «Электрохимический ряд напряжения металлов»

Алюминий расположен там сразу после щелочных и щелочноземельных металлов. А это значит, что алюминий - очень активный металл. Алюминий восстанавливает все атомы, находящиеся справа от него в электрохимическом ряду напряжения металлов, простые вещества - неметаллы. Из сложных соединений алюминий восстанавливает ионы водорода и ионы менее активных металлов. Однако при комнатной температуре на воздухе алюминий не изменяется. Почему? (Покрыт прочной оксидной пленкой.)

Поверхность алюминия покрыта защитной оксидной плёнкой, которая защищает металл от воздействия компонентов воздуха и воды.

С какими же веществами должен взаимодействовать алюминий, если в химических реакциях он выступает восстановителем? (Алюминий может реагировать с простыми и сложными веществами.)

Рассмотрим химические свойства алюминия.

Химические свойства алюминия

Алюминий - химически активный металл, но прочная оксидная пленка определяет его стойкость при обычных условиях. Практически во всех химических реакциях алюминий проявляет восстановительные свойства.

1. Взаимодействие с неметаллами

С кислородом взаимодействует только в мелкораздробленном состоянии при высокой температуре:

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃,

реакция сопровождается большим выделением тепла.

Выше 200°С реагирует с серой с образованием сульфида алюминия:

2Al + 3S = Al₂S₃.

При 500°С - с фосфором, образуя фосфид алюминия:

Al + P = AlP.

При 800°С реагирует с азотом, а при 2000°С - с углеродом, образуя нитрид и карбид:

2Al + N₂ = 2AlN,

4Al + 3C = Al₄C₃.

С хлором и бромом взаимодействует при обычных условиях, а с йодом при нагревании, в присутствии воды в качестве катализатора:

2Al + 3Cl₂ = 2AlCl₃

С водородом непосредственно не взаимодействует. С металлами образует сплавы, которые содержат интерметаллические соединения - алюминиды, например, CuAl₂, CrAl₇, FeAl₃ и др.

2. Взаимодействие с водой

Очищенный от оксидной пленки алюминий энергично взаимодействует с водой:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂

в результате реакции образуется малорастворимый гидроксид алюминия и выделяется водород.

3. Взаимодействие с кислотами

Легко взаимодействует с разбавленными кислотами, образуя соли:

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂;

2Al + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂;

8Al + 30HNO₃ = 8Al(NO₃)₃ + 3N₂O + 15H₂O (в качестве продукта восстановления азотной кислоты также может быть азот и нитрат аммония).

С концентрированной азотной и серной кислотами при комнатной температуре не взаимодействует, при нагревании реагирует с образованием соли и продукта восстановления кислоты:

2Al + 6H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O;

Al + 6HNO₃ = Al(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O.

4. Взаимодействие со щелочами

Алюминий - амфотерный металл, он легко реагирует со щелочами:

в растворе с образованием тетрагидроксодиакваалюмината натрия:

2Al + 2NaOH + 10H₂O = 2Na[Al(H₂O)₂(OH)₄] + 3H₂

при сплавлении с образованием алюминатов:

2Al + 6KOH = 2KAlO₂ + 2K₂O + 3H₂.

5. Восстановление металлов из оксидов и солей

Алюминий - активный металл, способен вытеснять металлы из их оксидов. Это свойство алюминия нашло практическое применение в металлургии:

2Al + Cr₂O₃ = 2Cr + Al₂O₃.

Алюминий - самый распространенный металл в природе. Его содержание в земной коре составляет 8,8 %. Он занимает 3 место по распространенности среди других элементов (после кислорода и кремния).

Алюминий очень прочно связан в природных соединениях с кислородом и другими элементами, и выделить его из этих соединений химическими методами очень трудно. Алюминий можно получить электролизом - разложением расплава его оксида Al₂O₃ с помощью электрического тока. Но температура плавления оксида алюминия около 2050^оС.

Технически доступным алюминий стал после того, как был найден способ понизить температуру плавления Al₂O₃ хотя бы до 1000^оС. Этот способ открыли в 1886 году американец Ч.Холл и француз П.Эру, которые установили, что Al₂O₃ хорошо растворяется в расплавленном криолите, формула которого Na₃AlF₆.

Мировое производство алюминия постоянно растет и занимает по объему второе место среди металлов.

Укажем важнейшие природные соединения алюминия.

Алюмосиликаты. Эти соединения можно рассматривать как соли, образованные оксидами алюминия, кремния, щелочных и щелочноземельных металлов. Они и составляют основную массу земной коры. В частности, алюмосиликаты входят в состав полевых шпатов - наиболее распространенных минералов и глин.

Боксит - горная порода, из которой получают алюминий. Она содержит оксид алюминия Аl2O3. Корунд - минерал состава Аl2O3, обладает очень высокой твердостью, его мелкозернистая разновидность, содержащая примеси, - наждак, применяется как абразивный (шлифовочный) материал.

Эту же формулу имеет и другое природное соединение - глинозем.

Хорошо известны прозрачные окрашенные примесями кристаллы корунда: красные - рубины и синие - сапфиры, которые используют как драгоценные камни. В настоящее время их получают искусственно и применяют не только для украшений, но и для технических целей, например, для изготовления деталей часов и других точных приборов. Кристаллы рубинов применяют в лазерах.

Применение

В течение всего урока звучали отрасли применения алюминия. Как вы уже поняли, масштабы применения этого металла широки. И с каждым годом отрасли применения данного металла расширяются.

Как вы думаете, с чем связано столь широкое применение алюминия?

1. Алюминий - самый распространенный металл в земной коре.

2. Обладает высокой коррозионной стойкостью.

3. Малая плотность.

4. Сплавы на основе алюминия обладают прочностью.

5. Высокая электропроводность и теплопроводность.

6. Высокая химическая активность используется в алюминотермии.

Давайте рассмотрим основные области применения алюминия и его сплавов.

Ответы:основные области применения алюминия связаны с легкостью, прочностью и устойчивостью. В таком сочетании полезных свойств нуждается в первую очередь транспорт. Главные потребители алюминиевых сплавов - самолетостроение и автомобилестроение.

Указанные свойства алюминиевых сплавов, а также их красивый внешний вид обусловили широкое применение их в строительстве. Алюминий и его сплавы используют при отделке станций метрополитена, фасадов зданий. Гофрированными листами сплавов покрывают крыши.

Высокая электрическая проводимость чистого алюминия используется в электротехнике. Из алюминия изготавливают электропровода. При одинаковом электрическом сопротивлении масса алюминиевого провода значительно меньше массы медного. Это облегчает сооружение опорных мачт, на которые подвешиваются провода.

Широко применяется "серебряная краска" на основе алюминиевого порошка. Она не только придает красивый внешний вид изделиям, но и защищает их от химического разрушения. Для защиты от солнечных лучей покрывают цистерны, предназначенные для перевозки нефтепродуктов.

В быту алюминий используют в виде кухонной посуды. Здесь используются такие свойства как высокая теплопроводность, способность противостоять действию не только холодной, но и кипящей воды и неядовитость его соединений, которые в небольшом количестве могут образоваться при действии на алюминий слабых органических кислот, содержащихся в пище.

V .Закрепление изученного материала.

1. Какое место по распространенности в земной коре занимает алюминий среди металлов? (Первое)

2. Встречается ли алюминий в природе в свободном виде? (Нет).

3. Что означает амфотерность алюминия и его соединений? (Обладает двойственными свойствами, реагирует как с кислотами, так и со щелочами).

4. Назовите минерал состава Al2O3, обладающий очень высокой прочностью и твердостью. (Корунд).

5. Назовите способ получения металлов из оксидов с помощью алюминия. (Алюминотермия).

6. Чем является алюминий в химических реакциях? (Восстановитель).

VI. Подведение итога урока. Над какой темой мы сегодня работали? Что нового вы узнали об алюминии? Что нового для себя вы узнали на уроке?

Учащиеся делают вывод о приобретенных знаниях и умениях.

VII. Домашнее задание: учебник О.С. Габриелян § 13, № 1-6 cтр. 75.