Донецкая общеобразовательная школа I – III ступеней № 21
Урок
«Алюминий. Строение атома, физические и химические
свойства простого вещества».
Подготовила
Щурова Лидия Лукьяновна
Учитель химии,
учитель высшей категории,
учитель - методист
г. Донецк - 2016
Тема урока. Алюминий. Строение атома, физические и химические свойства простого вещества.
Цели урока. Расширить и углубить знания учащихся о металлах на примере алюминия – представителя главной подгруппы III группы. Усовершенствовать умения работать в группе; развивать память, внимание, мышление; воспитывать интерес к предмету, эстетические качества, работоспособность, настойчивость, коллективизм.
Реактивы и оборудование. Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева. Коллекция «Алюминий и его сплава», электрохимический ряд напряжений металлов.
Метод урока. Информационно – развивающий, проблемно – поисковый.
Тип урока. Урок усвоения новых знаний, умений и навыков.
Ход урока
I. Организационный момент
II. Проверка домашнего задания, актуализация и коррекция опорных знаний
Сегодня мы с вами продолжаем изучать тему «Металлические элементы и их соединения». Поможет нам «адресное бюро» химических элементов, а это всем вам знакомая таблица – Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева. Однако для этого надо кое – что вспомнить, но недостаточно только желать – необходимо еще и действовать.
Вашему вниманию предлагается блиц опрос.
1. В данном перечне элементов выпишите символы металлов: Na, Ca, Zn, H, Cl, N, K, Fe, Al.
2. Из чего состоит атом?
3. Что такое валентные электроны?
4. Сколько валентных электронов могут иметь атомы металлов?
5. Легко ли металлы отдают электроны?
6. Назовите общие физические и химические свойства металлов?
III. Сообщение темы, цели урока, мотивация учебной деятельности
IV. Восприятие и первичное осознание нового материала
Учитель.
В тринадцатой квартире.
Живу, известный в мире.
Как проводник прекрасный,
пластичен, серебрист.
Еще по части сплавов завоевал я славу,
И в этом деле я специалист.
Вот мчусь я словно ветер в космической ракете,
Спускаюсь в бездну моря (там знают все меня).
По внешности я видный, хоть пленкою оксидной покрыт –
Она мне прочная броня.
Я мягкий, легкий, ковкий, сверкаю в упаковке,
Обернуты конфеты блестящею фольгой.
Для плиток шоколада меня немало надо.
А раньше был я очень-очень дорогой.
Алюминий 13-ый элемент таблицы Д.И. Менделеева.
Рубрика № 1 «Исторические факты»:
- самое древнее изделие, содержащее 85% алюминия, датируется III – м веком н.э.
- соединения алюминия встречаются не только на Земле, но и на Луне и Марсе.
- в 1860 – е годы каждая парижская модница непременно должна была иметь в своем наряде хотя бы одно украшение из алюминия – металла, ценившегося выше серебра и золота.
Рубрика № 2 «А знаете ли вы, что … »
- Консервы с жареной говядиной, которые были изготовлены в 1924г., вернулись из 2 – х морских военных походов невскрытыми. Они оказались в музее, пробыли в нем вплоть до 1938г., и ими стали интересоваться ученые. «Состояние мяса на вид идеально, большие кусочки смотрятся так, будто их недавно приготовили», - констатировали ученые. Был отмечен ярко – розовый оттенок мяса и наличие белого жира, к тому же анализ дал понять, что продукт сохранился гораздо лучше, чем предполагалось. На протяжении десяти дней его давали молодым здоровым крысам, и все обошлось без последствий. Один раз этим мясом даже покормили кошку, но с ней также ничего не стряслось. Это очень и очень хороший результат для таких консервов. Ведь немногие нынешние производители смогли бы дать такую гарантию годности.
- В 1966 году в Советском Союзе, во Всесоюзный научно – исследовательский институт консервной промышленности пришел пожилой человек и достал банку консервов с текстом: «Петропавловский консервный завод. Мясо тушеное. 1916 год». Андрей Васильевич Муратов, хозяин этой банки, впервые получил ее на фронте во времена Первой мировой войны. Проведенная экспертиза и последующая проба обнаружили, что консервы отлично сохранились, даже, несмотря на тот факт, что пролежали в жестяной банке около 50 лет!
- Одна из древнейших археологических находок алюминия – пояс с обрамлением на пряжке – относится к третьему тысячелетию до нашей эры. Происхождение этого изделия остается загадкой для современных ученых.
- «Благодарность» правителя»
Древний историк Плиний Старший рассказывает об интересном событии, которое произошло в 36 – ом году нашей эры. Однажды к римскому императору Тиберию пришел незнакомец. В дар правителю он преподнес изготовленную им чашу из блестящего, как серебро, но чрезвычайно легкого металла. Мастер поведал, что этот никому не известный металл он сумел получить из глинистой земли. Безусловно, гость рассчитывал на благодарность, однако недальновидный Тиберий, боясь, что новый металл с его прекрасными свойствами обесценит хранившееся в казне золото и серебро, приказал отрубить изобретателю голову, а его мастерскую разрушить.
- Китайская загадка
В Китае есть гробница известного полководца Чжоу-Чжу (265-316 г. н.э.). Когда был проведен спектральный анализ некоторых элементов орнамента этой гробницы, результат оказался настолько неожиданным, что анализ повторили несколько раз. Но ошибки не было: орнамент выполнен из сплава, 1% которого составляла медь, 5% - магний и 85% - алюминий! Но впервые алюминий, как известно, получен только в 1808 году; для этого был применен электролиз. Значит, мы должны предположить одно из двух: или 1600 лет назад был известен иной способ получения алюминия, о котором ничего не знает современная наука, или уже тогда кто – то знал о явлении электролиза.
Рубрика № 3 «Несколько интересных фактов об алюминии:»
- в теле взрослого человека присутствует до 140 мг алюминия
- 1 кг алюминия экономит более 10 л бензина на каждые 2 тысячи километров
- алюминий содержится даже в яблоках – до 150 мг/кг
- каждый 20-й из атомов, слагающих верхнюю оболочку нашей планеты – это атом алюминия
- суточная потребность взрослого человека в алюминии оценивается в 2,45мг. Содержание алюминия в почвах обусловлено в основном присутствием полевых шпатов, глинистых минералов и отчасти других, богатых алюминием первичных минералов.
По приказу Наполеона ІІІ были изготовлены алюминиевые столовые приборы, которые подавались на торжественных обедах императору и самым почетным гостям. Другие гости при этом пользовались приборами из традиционных драгоценных металлов – золота и серебра.
Постепенно из редкой диковинки, некогда ценившейся наравне с драгоценными металлами, алюминий превратился в незаменимый материал строителей, архитекторов, конструкторов, дизайнеров, позволив осуществить многие мечты и замыслы.
Случались и курьезы – в 1967 году американский дизайнер Оскар де ла Рента произвел сенсацию в мире моды, представив публике купальник из тончайшей алюминиевой нити.
Этот металл с удивительно разнообразными свойствами всего за два века с момента своего появления сумел завоевать весь мир, став синонимом технического прогресса. Недаром алюминий называют «крылатым» металлом, он стал символом устремления людей ввысь, в небеса в первую очередь ассоциируется с реактивными самолетами и космическими ракетами, которые без него просто невозможно было бы создать.
А 21 век, по всеобщему признанию, и вовсе обещает стать веком алюминия.
Учитель.
А с чем ассоциируется у нас слово «алюминий»? С походной кружкой, банкой для газированных напитков, песней про «алюминиевые огурцы». А может быть, с серебристым самолетом, взмывающим в небесную синь? О чем бы мы ни подумали, трудно охватить воображением ту огромную роль, которую алюминий играет в современном мире.
Что бы осознать ее, попробуем представить себе мир без алюминия. В этом мире путь из Европы в Америку занимает многие дни, потому что приходится плыть на тяжелом неповоротливом корабле. Да и железнодорожные перевозки нельзя сделать максимально быстрыми: нет материала для производства легких вагонов. Зеркала довольно быстро мутнеют и портятся. Нет альтернативы увесистым стеклянным и плохо утилизируемым пластиковым бутылкам. Высоковольтные линии электропередач делают из тяжелой и дорогой меди… И это лишь малая доля неудобств, которыми изобиловал бы такой мир. Нет сомнений: материал, занимающий настолько важное место в нашей жизни, стоит более близкого знакомства.
Настало время вспомнить физические свойства алюминия и строение атома.
Алюминий – это легкий и пластичный белый металл, матово – серебристый благодаря тонкой оксидной пленке, которая сразу же покрывает его на воздухе. Температура его плавления составляет 660о. Алюминий чрезвычайно распространен в природе: по этому параметру он занимает четвертое место среди всех элементов и первое – среди металлов (8,8% от массы земной коры), но не встречается в чистом виде. Его в основном добывают из бокситов, хотя известно несколько сот минералов алюминия (алюмосиликаты, алуниты и т.п.), абсолютное большинство которых не подходит для получения металла.
Алюминий обладает замечательными свойствами, которые объясняют широчайший спектр его применения. По объемам использования в самых разных отраслях промышленности он уступает только железу. Ковкий и пластичный, алюминий легко принимает любые формы. Оксидная пленка делает его устойчивым к коррозии, а значит, срок службы изделий из алюминия может быть очень долгим.
А как образуется оксидная пленка?
Вот мы плавно и перешли к химическим свойствам алюминия.
Al – активный металл восстанавливает все элементы, 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, поскольку его поверхность покрыта защитной оксидной пленкой Al2O3.
Алюминий реагирует:
1. 2Al + 3O2 = 2Al2O3 + Q – покрывается пленкой оксида, но в мелкораздробленном виде горит с выделением большого количества теплоты.
2. 2Al + 3Cl2 = 2 AlCl3 (Br2, I2) – на холоду
3. 2Al + 3S = Al2S3 – при нагревании
4. 4Al + 3C = Al4C3 – при нагревании
5. Алюминотермия – получение металлов: Fe, Cr, Mn, Ti, W и другие, например: 3Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe
Если поверхность алюминия потереть солью ртути, то происходит реакция
º +² +³ º
2Al + 3HgCl2 = 2AlCl 3 + 3Hg
Выделившаяся ртуть растворяет алюминий, и образует его сплав с ртутью – амальгама алюминия. На амальгамированной поверхности пленка не удерживается, поэтому алюминий реагирует с водой при обычных условиях:
º +¹ +³ º
2Al + 6HOH = 2Al(OH)3↓ + 3H2↑
Получение алюминия
Алюминий получают электролизом раствора глинозема в расплавленном криолите (Na3AIF6), электролизом расплава AlCl3 (расходуется около 16 кВт. час на 1 кг Al)
Электролиз: Al2O3 при 9500С в расплаве криолита:
На катоде: Al3+ + 3e = Al0
На угольном аноде (расходуется в процессе электролиза):
O2- - 2e = Oo;
C + O = CO;
2CO + O2 = 2CO2;
V. Обобщение и систематизация знаний.
Обобщая материал, попытаемся решить кроссворд по свойствам и строению алюминия.
по горизонтали
1. Алюминий – элемент ІІІ группы, какой подгруппы?
3. Чему равно число электронов в атоме алюминия?
5. Какой характер имеют оксид и гидроксид алюминия?
7. Какому элементу соответствует строение электронной оболочки 2е 8е 3е?
9. Чему равно число нейтронов в ядре атома алюминия?
10. Чему равна валентность атома алюминия?
по вертикале
2. Как называется соль алюминиевой кислоты?
4. Как называется сплав на основе алюминия?
6. Каков характер простого вещества алюминия? (…металл)
8. Соседом какого элемента является алюминий?
Если мир без алюминия представляется не самым уютным местом, то мир, в котором алюминий есть, открывает нам самые разные возможности.
Еще Н.Г. Чернышевский в произведении «Что делать?» (4-ый сон Веры Павловны) писал:
«Но какие это полы и потолки? Из чего эти двери и рамы окон? Серебро? Платина? Да и мебель почти вся такая же – мебель из дерева тут лишь каприз, она только для разнообразия, но из чего же остальная мебель, потолки, полы? «Попробуй, подвинь это кресло», - говорит старшая царица. Эта металлическая мебель легче нашей ореховой… Но что же это за металл? Ах, знаю теперь, Саша показал мне такую дощечку, она была легка, как стекло, и теперь уже есть такие серьги, брошки: да, Саша говорил, что рано или поздно алюминий заменит собою дерево, может и камень. Но как же это все богато? Везде алюминий и все промежутки окон одеты огромными зеркалами. И какие ковры на полу! Вот в этом зале половина пола открыта, тут и видно, что он из алюминия…»
VI. Подведение итога урока. Домашнее задание. Выучить § 46 с. 164 – 167, упр. 5 с. 166 – выполнить устно.
