Алюминий: физические и химические свойства

Тема: «Алюминий: физические и химические свойства»

Учитель химии: Леоненко Н.В.

Урок изучения нового материала с мультимедийным сопровождением.

Цели:

• сформировать знания о физико-механических и химических свойствах алюминия на основе его положения в периодической системе, строения атома и кристалла;

• установить причинно-следственную связь между строением и свойствами при сравнении металлов I, II, III групп главных подгрупп;

• продолжить развитие умений наблюдать, делать выводы, объяснять ход эксперимента;

• формировать навыки составления уравнений химических реакций с участием простых веществ;

• показать практическое значение химических знаний.

Оборудование: схема-кластер; видеоматериалы с демонстрационными опытами; презентация, компьютер, экран, проектор, наборы реактивов на столах (алюминиевая проволока, фольга, растворы соляной кислоты, гидроксида натрия).

Ход урока

Учитель: Из глины я обыкновенной,

Но я на редкость современный,

Я не боюсь электротока,

Бесстрашно в воздухе лечу;

Служу на кухне я без срока-

Мне все задачи по плечу.

Горжусь своим я именем:

Зовусь я..............(алюминием).

Сообщение темы и целей урока (запись темы в тетради)

Учитель: «Однажды к древнеримскому императору Тиберию пришел ремесленник и принес чашу невиданной красоты, изготовленную из серебристого и на удивление легкого металла. На вопрос императора о названии чудесного металла ремесленник ответил, что металл получен им из … глины и пока не имеет названия. Император, испугавшись, что новый металл, который можно получать из обыкновенной глины, обесценит серебро и подорвет могущество Рима, повелел чашу уничтожить, ремесленника обезглавить, его мастерскую сравнять с землей!». Теперь, по прошествии тысячелетий, мы не можем сказать, сколько правды лежит в основе этой легенды, рассказанной римским историком Плинием Старшим в своей «Естественной истории», но значительная доля правды в ней кроется. Действительно, алюминий-серебристо-белый, но в отличие от серебра, на удивление легкий металл, который в принципе можно получить даже из глины. Не случайно у нас в России в XIX столетии алюминий называли «глиний».

Сегодня нам предстоит знакомство с алюминием как химическим элементом, так и простым веществом.

Обратите внимание: на ваших столах находятся схемы-кластеры. Именно по ним мы будем поэтапно изучать самый распространенный металл на земле.

Каждому ряду предлагается самостоятельная работа.

Самостоятельная работа.

1 ряд.

Дать характеристику элементу №13 по положению в периодической таблице.

2 ряд.

Указать состав ядра алюминия и строение электронной оболочки.

3 ряд.

Сопоставить строение атомов натрия, магния, алюминия и сделать вывод о химической активности этих металлов.

Ответы учащихся:

• Алюминий-металл, находится в 3 группе главной подгруппе, третьем малом периоде; порядковый номер-13, Аr(Аl)=27.

• Строение атома: Z(Аl)=13, е(Аl)=13, N(Аl)= Аr-Z= 27-13=14

Аl 1s2,2s2,2р6,3s2,3р1

Аl 1s2,2s2,2р6,3s1,3р2

Выводы: Степень окисления: +3, следовательно, алюминий в реакциях будет восстановитель.

Тип химической связи: металлическая.

Тип кристаллической решетки: металлическая.

• Металлические свойства ярче выражены у кальция и еще сильнее у натрия по сравнению с алюминием, так как в ряду Na---Са---Аl число электронов на внешнем энергетическом уровне увеличивается, сила притяжения между ядром и электронами внешнего энергетического уровня увеличивается, атомный радиус уменьшается, энергия ионизации увеличивается, электроотрицательность увеличивается. Следовательно, химическая активность в ряду уменьшается.

Учитель: Но в электрохимическом ряду напряжения металлов алюминий расположен сразу после щелочноземельных металлов. Следовательно, можно предположить о его достаточной химической активности. Поэтому в природе алюминий в свободном виде не встречается. В природе алюминий встречается в виде:

- бокситов,

- каолина,

- нефелина и т. д. (Слайд- )

Месторождения алюминиевого сырья имеются на Урале, в Казахстане, Башкирии.

Учитель: Рассмотрев особенности химического элемента алюминия, перейдем к изучению простого вещества.

Лабораторная работа по теме:

«Физические свойства алюминия»

Инструктивная карта.

1. Рассмотрите алюминиевую проволоку и фольгу.

2. Определите агрегатное состояние вещества алюминия.

3. Какого цвета образцы металла?

4. Определите, имеет ли блеск металл?

5. Опустите кусочек проволоки в воду. Наблюдается ли растворение алюминия в воде?

6. Кратко запишите свои наблюдения согласно плану:

- агрегатное состояние,

- цвет,

- блеск,

- пластичность,

- растворимость в воде.

Дополнение учителя:

- легкий металл; плотность=2,7г/см3

- легкоплавкий металл: tпл.=660оС

- электропроводен (3-е место по электропроводности),

- алюминий в воде не растворяется, т.к. на его поверхности образуется оксидная пленка.

(Слайд-физические свойства алюминия).

Учитель: Мы с вами выяснили, что в химических реакциях алюминий будет проявлять восстановительные свойства. С какими же веществами он должен взаимодействовать?

Учащиеся: Как с простыми, так и со сложными веществами.

Учитель: Записываем: Химические свойства алюминия.

I. Алюминий взаимодействует с простыми веществами- неметаллами.

Опыт: Сгорание порошка алюминия.

Горение бенгальской свечи.

Учитель: Пока горит бенгальская свеча, записываем уравнение химической реакции и разбираем его, как ОВР. 4Аl+3О2=2Аl2О3

Опыт: Взаимодействие алюминия с йодом: смешиваем порошок алюминия с йодом в соотношении 1:15, в середину смеси капаем две капли воды. Врезультате реакции образуется иодит алюминия и фиолетовые пары йода.

Учитель: Записываем уравнение реакции и разбираем его как ОВР.

2Аl+3I2=2АlI3

Видео: - взаимодействие алюминия с бромом;

- взаимодействие алюминия с серой.

Учитель: Записываем уравнения реакций и разбираем как ОВР.

2Аl+3Вr2=2АlВr3

2Аl+3S=Аl2S3

Учитель: Уравнения реакций взаимодействия алюминия с азотом, углеродом и фосфором записываем в молекулярном виде, а дома разбираем как ОВР.

2Аl+N2=2АlN(t800оС)

4Аl+3С=Аl4С3(t2000оС)

Аl+Р=АlР(t500оС)

II. Алюминий взаимодействует со сложными веществами.

Лабораторная работа по теме:

«Взаимодействие алюминия с кислотами и щелочами».

Инструктивная карта.

1. Возьмите две пробирки. В каждую положите по кусочку алюминия. Прилейте в одну из них 1-2 мл. раствора соляной кислоты, а в другую столько же раствора щелочи (NаОН). Что наблюдаете? Пробирки слегка нагрейте.

2. Запишите уравнения соответствующих реакций.

3. Сделайте выводы.

Учащиеся записывают уравнения реакций на доске и разбирают их в свете ОВР.

2Аl+6HCl=2AlCl3+3H2

2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2

Вывод: Алюминий проявляет амфотерные свойства, так как взаимодействует как с растворами кислот, так и с растворами щелочей.

Учитель: Для алюминия характерными являются реакции взаимодействия с солями, в состав которых входит менее активный металл: (Cлайд )

2АL+3СиSO4=Al2(SO4)3+3Cu,

а также алюминотермия- взаимодействие более активного металла с оксидом менее активного металла: 8Аl+ 3Fe3O4=9Fe+4Al2O3

Учитель: Алюминий взаимодействует с водой (без оксидной пленки):

2 Аl+6H2O=2Al(OH)3+3H2

Записанные уравнения реакций дома разобрать как окислительно-восстановительные.

Алюминий не реагирует с коцентрированными азотной и серной кислотами на холоде.

Учитель: Получение алюминия:

Из минералов в промышленности алюминий может быть получен в основном электролизом расплава:

2Аl2О3-----4Аl+3О2

При получении алюминия используют также металлический натрий:

АlCl3+3Na=Al+3NaCl (метод датского ученого Г.Эрстеда, впервые получившего алюминий).

Опираясь на физические и химические свойства, а также получение, рассмотрим применение алюминия.

Учащий ся.

Применение алюминия и его сплавов во всех видах транспорта, а в особенности воздушного, привело к уменьшению собственной массы транспортных средств и к резкому увеличению эффективности их использования.

Авиаконструкции, моторы, блоки, головки цилиндров, картеры, коробки передач, насосы и многие другие детали также изготавливают из алюминия и его сплавов.

Алюминий и его сплавы применяют также при отделки железнодорожных вагонов, изготовлении корпусов и дымовых труб, спасательных лодок, радарных матч, трапов.Активно используют алюминий и его сплавы в электротехнической промышленности для изготовления кабелей, шинопроводов, конденсаторов, выпрямителей переменного тока. В приборостроении алюминий и его сплавы используют в производстве кино- и фотоаппаратуры, радиотелефонной аппаратуры. Алюминий применяется в строительстве и ядерной энергетике. Нет ни одной отрасли народного хозяйства, где бы не находил применение алюминий.

Закрепление.

Тест.

1 ряд.

1.Какова электронная конфигурация атома алюминия?



А) 1s²2s²2p¹ Б)1s²2s²2p³



B) 1s²2s²2p⁶3s²3p¹ Г) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹4s²



2. С какими из указанных веществ реагирует алюминий?

А) СаО Б) HCl

B) Cl₂ Г) NaOH

2 ряд.

1. Какие из указанных металлов являются более активными, чем алюминий?

А) Na Б) Cu

B) Ca Г) Fe



2. Наиболее характерная степень окисления алюминия:

А) +1 Б) +2

В) +3 Г) +4

3 ряд.

1. Алюминий в химических реакциях проявляет свойства:

А) окислителя Б) инертного соединения

В) восстановителя Г) окислителя и восстановителя



2. В промышленности алюминий получают:

А) используя в качестве восстановителя металлический натрий

Б) электролизом расплава оксида алюминия

В) используя в качестве восстановителя оксид углерода (П)

Г) электролизом раствора солей алюминия

• Правильные ответы:

1. Алюминий- самый распространенный химический элемент- метал в земной коре.

2. В химических реакциях алюминий является восстановителем, его степень окисления равна +3.

3. Алюминий- активный металл, взаимодействует как с простыми, так и со сложными веществами.

4. Алюминий- амфотерный металл, так как реагирует и с кислотами и со щелочами.

5. В промышленности алюминий получают электролизом расплава оксида алюминия.

Это интересно!!!

Металлический алюминий первым выделил в 1825 году датский химик Ханс Кристиан Эрстед. Пропустив газообразный хлор через слой раскаленного оксида алюминия, смешанного с углем, Эрстед выделил хлорид алюминия без малейших следов влаги. Чтобы восстановить металлический алюминий, Эрстеду понадобилось обработать хлорид алюминия амальгамой калия. Через 2 года Фридрих Велер усовершенствовал метод, заменив амальгаму калия чистым калием.

Домашнее задание: параграф 13, упр.2-5.

Типы химических реакций.

Фрагмент урока: Проведение лабораторной работы по теме «Типы химических реакций».

Цели:

• сформировать знания об основных типах химических реакций, выполнив лабораторную работу и, закрепив имеющиеся знания на примере демонстрационного эксперимента;

• установить причинно-следственную связь между строением и свойствами веществ при определении типов химических реакций и составлении уравнений реакций;

• продолжить развитие умений наблюдать, делать выводы, объяснять ход эксперимента;

• формировать навыки составления уравнений химических реакций с участием простых и сложных веществ;

• показать практическое значение химических знаний.

Оборудование: схема-кластер; видеоматериалы с демонстрационными опытами; презентация, компьютер, экран, проектор, наборы реактивов на столах (пероксид водорода, оксид марганца (IV), лучинка, спички, цинк, раствор соляной кислоты, магниевая лента).

Методы: обучения- 1. эвристический,

• диалогический,

• программированный;

преподавания- 1. побуждающий,

• стимулирующий,

• инструктивный,

• объяснительный;

учения- 1. частично-поисковый,

• практический,

• репродуктивный.

Ход урока.

Актуализация знаний.

Дать определения реакциям соединения, замещения, разложения.

Предполагаемый ответ. Реакции соединения- это реакции, в результате которых из нескольких простых или сложных веществ

образуется одно более сложное вещество.

Реакции разложения- это реакции, в результате которых из одного сложного вещества образуется несколько простых или сложных веществ.

Реакции замещения- это реакции между простым и сложным веществами, в результате которых атомы простого вещества замещают атомы в сложном веществе.

Лабораторная работа по теме "Типы химических реакций".

Задание 1.

В химический стакан налить пероксид водорода, далее добавить оксид марганца (IV) и внести в верхнюю часть стакана тлеющую лучинку. Что наблюдаете? Какой газ выделился? Написать уравнение реакции разложения пероксида водорода. Слить воду из стакана в пустую емкость, добавив к твердому остатку перосид водорода и внести тлеющую лучинку. Что наблюдаете? Сделайте вывод.

Задание 2.

В пробирку поместите таблетки цинка и прилейте раствор соляной или хлороводородной кислоты. Что наблюдаете? Запишите уравнение реакции. Сделайте вывод.

Задание 3.

Сожгите магниевую ленту. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции. Сделайте вывод.

Проверь свои знания по теме "Типы химических реакций".

Опыт 1. В один цилиндр помещаем раствор аммиака, а в другой цилиндр немного концентрированной соляной кислоты. Соединяем отверстия цилиндров и наблюдаем появление "дыма"- хлорида аммония. Написать уравнение реакции. Вывод?

Опыт 2. Взаимодействие натрия с водой. Что наблюдаете? Написать уравнение реакции. Вывод?

Опыт 3. Разложение перманганата калия. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции. Вывод?

Написать уравнения реакций.

Задания на экране.

Распределить предложенные уравнения реакций по типам:

соединения;

замещения;

разложения.

Выводы:

1. Химическая реакция- это процесс превращения исходных веществ в продукты реакции.

2. Уравнение реакции- это условная запись химической реакции.

3. Реакции классифицируются по исходным веществам и продуктам реакции на р. соединения, р. замещения и р. разложения; по тепловому эффекту: на экзотермические и эндотермические.

4. Все химические реакции находят большое применение в народном хозяйстве.

Домашнее задание: Параграф 29,30,31.