Открытый урок в 9 «а» классе по теме:
«Алюминий и его соединения»
Тип урока – комбинированный, урок получения и применения новых знаний.
Форма организации учебной деятельности обучающихся: групповая, беседа, лабораторная работа
Цель урока – продолжить формирование представлений о металлах и их соединениях на примере алюминия.
Задачи:
Образовательная: сформировать представление о строении атома алюминия на основании положения в ПСХЭ Д.И. Менделеева, физических и химических свойствах алюминия, амфотерности соединений алюминия и природных соединений;
Развивающая: продолжить развивать умение работать с различными источниками информации и проводить лабораторные опыты;
Воспитывающая: продолжить формировать коммуникативные качества, внимательность, ответственность и аккуратность.
Обеспечение занятия: раздаточный материал, Al металлический, растворы Al(OH)3, HCl, NaOH, гранулы алюминия, вода, колбы, пробирки, фломастеры, бумага.
Структура урока:
I этап – организационный
II этап – мотивационный
III этап – добыча новых знаний
IV этап – рефлексия.
Ход урока
1-й этап. Организационный .Создание комфортной обстановки и положительной мотивации. Деление участников на 6 групп.
2-й этап – мотивационный.
(слайд) Некий изобретатель, имя которого история не сохранила, принёс императору Тиберию, правившему Римом в 14-27 гг. н. э., чашу из металла, напоминающего цветом серебро, но более лёгкого. Этот подарок стоил жизни мастеру. Тиберий приказал казнить его. А мастерскую уничтожить, поскольку боялся, что новый металл может обесценить серебро в императорской сокровищнице. Этот металл более 30 лет украшал пальцы, шеи и уши великосветских модниц. Так как первоначально килограмм этого металла стоил на 80 рублей дешевле равного веса золота.
Загадка Звучит музыка из передачи «Что? Где? Когда?», лаборант вносит черный ящик.
(достается черный ящик, в ящике лежит алюминиевая ложка)
“Спрятан в ящике предмет –
Без него не съесть обед,
Вещь незаменимая.
Вещь необходимая.
Если мы садимся кушать,
Тот предмет нам очень нужен
Из чего же сей предмет
Серебристо-белый цвет
Вам позволит дать ответ.”
(Учащиеся называют металлы, в том числе и алюминий).
Записываем в тетрадях тему урока «Алюминий и его соединения»
Я - металл незаменимый,
Очень летчиком любимый,
Легкий, электропроводный,
Но характер – переходный!
3- й этап Добыча новых знаний (история, география, химия)
Один ученик выступает от имени Историка
(слайд) Название Алюминий происходит от латинского alumen - так ещё за 500 лет до н. э. назывались алюминиевые квасцы КAl(SO4)2, которые применялись как протрава при крашении тканей и для дубления кожи, а также как кровоостанавливающее средство. Пропитка древесины раствором алюмокалиевых квасцов делало её негорючей.
Известен интересный исторический факт, как Архелай- полководец из Рима во время войны с персами приказал намазать башни, которые служили в качестве оборонительных сооружений, квасцами. Персам так и не удалось сжечь их.
В гробнице китайского генерала Чжоу-Чун было обнаружено ювелирное украшение, датированное 3-им веком н.э., в составе которого содержится до 85% алюминия, при этом специалисты теряются в догадках по поводу способа его изготовления.
Открытие алюминиевой руды. В 1821 году геолог Пьер Бертье обнаружил во Франции залежи глинистой красноватой породы. Свое название «боксит» (bauxite) порода получила по наименованию местности, где была найдена – Les Baux.
Для получения металлического алюминия датский учёный Х.К.Эрстедом использовал амальгированный калий в качестве восстановителя алюминия из оксида. Но что за металл был получен тогда выяснить так и не удалось. Через два года, алюминий был получен немецким ученым-химиком Велером, который получил алюминий, используя нагревание безводного хлорида алюминия с металлическим калием, 22 октября 1827 года он получил около 30 граммов алюминия в виде порошка. Ему понадобилось еще 18 лет непрерывных опытов, чтобы в 1845 году получить небольшие шарики застывшего расплавленного алюминия (корольки).
Он оказался похожим на серебро, но был значительно легче его. Алюминий был очень дорогим металлом, и вплоть до начала XX века, его стоимость была выше стоимости золота и он считался элитным материалом, предназначенным для изготовления украшений и предметов роскоши.
Первыми продуктами из алюминия считаются медали с барельефами Наполеона III, который всячески поддерживал развитие производства алюминия, и Фридриха Вёлера, а также погремушка наследного принца Луи-Наполеона, выполненная из алюминия и золота.
Открытый учеными химический метод получения алюминия довел до промышленного применения выдающийся французский химик и технолог Анри-Этьенн Сент-Клер Девиль. Он усовершенствовал метод Вёлера и в 1856 году совместно со своими партнерами организовал первое промышленное производство алюминия на заводе братьев Шарля и Александра Тиссье в Руане (Франция).
В 1899 г. английские ученые подарили Д. И. Менделееву весы, изготовленные из золота и алюминия. Теперь же килограмм этого металла стоит меньше рубля.
Второй ученик выступает от имени Географа
(слайды) Наиболее распространённый металл в земной коре среди других металлов и третий по распространённости химический элемент в земной коре после кислорода и кремния. Считается, что земная кора состоит на 8% из алюминия и является при этом составной частью свыше 270 минералов.
Немного расскажем об истории алюминия в России. На берегу реки Воложбы были найдены известняки, которые оказались бокситами. Впоследствии здесь появился первый бокситовый рудник России. В это же время проводились исследования в области электрометаллургии алюминия. Начинали строиться заводы, занимающиеся производством алюминиевых сплавов в небольших количествах. В течение первой половины 20 века стремительно развивалось изучение алюминия, способов его получения.
Точной датой рождения промышленности алюминия в России называют 14 мая 1932 года, когда на заводе в Ленинградской области был получен первый слиток алюминия. В советский период истории металлургия стремительно развивалась.
В начале 90х годов произошел экономический спад, который нанес непоправимый удар по промышленности. Произошел распад Советского союза, и как следствие появились проблемы с обеспечением сырьем. Глиноземные заводы оказались за границей, а российские не смогли удовлетворить запрос алюминиевых заводов больше чем на 40%. Естественно, это отразилось на военно-промышленных комплексах и машиностроении. Восстанавливаться металлургическая промышленность начала после середины 90х годов.
За первую половину нашего века мировое производство алюминия возросло более чем в 250 раз, достигнув в настоящее время почти 5 млн. т; по объему производство алюминия занимает второе место после производства железа.
Лидерами по добыче алюминосодержащих руд уже долгое время являются Австралия, Вьетнам и Гвинея, а его промышленный выпуск сосредоточен в Ките, Бразилии и той же Австралии.
Лидером по производству алюминия в 2008 году стал Китай.
Получение:
Оксид алюминия растворяют в расплаве криолита Na3AlF6 c использованием графитовых электродов. Метод энергоемкий поэтому в России заводы по получению алюминия находятся на Урале, Западной и Восточной Сибири вблизи ГЭС или ГРЭС. Это Хакасский, Новокузнецкий, Братский, Красноярский металлургические комбинаты. Чистый алюминий плавится при 2050оС, .не растворяется в воде ввиду наличия оксидной пленки. В результате электролиза температура понижается до 1000оСВ присутствии AlF3получается технический алюминий. Образуется AlF (одновалентный), который легко возгоняется и распадается при 800оС и таким образом получается чистый алюминий.
Задание № 1
нанесите на контурную карту мира области месторождений бокситных руд
Задание № 2
(рассмотрите раздаточный материал и заполните таблицу минералов алюминия)
Химическая формула
Содержание
Al2O3, %
Нефелин
(K, Na)2 O·Al2O3·2SiO2
32,3-35,9
Алунит
(K, Na)2 SO4 ·Al2(SO4)3·4Al(OH)3
37
Каолинит
Al2O3·2SiO2·2Н2О
39,5
Боксит
Al2O3 n H2O
28-60
Ответить на вопросы:
а) Какие классы неорганических соединений входят в состав алюминиевых минералов?
б) Какой минерал имеет самое высокое значение массовой доли алюминия?
Работа учащихся в тетрадях с синхронным комментированием записи.
Третий ученик выступает от имени Химика
Постоянно имея в быту дело с предметами из металла, человек использует их разнообразные свойства: например, выдавить без особых усилий зубную пасту из тюбика можно только благодаря пластичности алюминия;
Задание № 3 рассмотрите образцы алюминия и опишите его физические свойства.
Физические свойства: Твердое вещество серебристо-белого цвета: плотность – 2,7 г/см3, Т кип = 2500 оС; Тпл.660 оС . Высокая пластичность – прокатывается в фольгу. Электро- и теплопроводен, обладает высокой теплоотражательной способностью.
Строение атома Al. Порядковый номер – 13. Значит заряд ядра +13. Количество отрицательно заряженных электронов находится на трех энергетических уровнях: соответственно на первом – 2; на втором – 8; на третьем – 3. Электронная формула:1s2 2s22p63s23p1. Отсюда следует, что число возможных химических связей равно – 3.Степень окисления +3. Высший оксид – Al2O3 является амфотерным, т.е. оксиду алюминия соответствует основание Al(OH)3 и ортоалюминиевая кислота H3AlO3
Алюминий получают электролизом – использование электрической энергии несет в себе исторический аспект, кроме того это достаточно дорогостоящий метод;
- исходя из положения алюминия в электрохимическом ряду напряжения металлов, он достаточно активный металл, для вытеснения его из соединений химическими методами необходимо применение калия и натрия, которые сами в природе в свободно виде не встречаются и должны быть получены.
Напоминаю, что по положению в ряду напряжения алюминий является металлом средней активности, следовательно, должен реагировать с водой. Однако из повседневной жизни мы знаем, что посуду из алюминия очень широко применяют в быту для приготовления горячей пищи.
Химические свойства: заранее открыть видеоопыты алюминия на сайте [link]
Инструкция по технике безопасности:
Соблюдайте осторожность при работе с химическими реактивами.
При нагревании сначала прогревайте всю пробирку. Направляйте её отверстие в сторону от себя и соседей.
Знать правила работы с едкими веществам.
На первом этапе будете исследовать взаимодействие алюминия с простыми веществами, на втором — со сложными.
Просмотр видео горение алюминия, взаимодействия с бромом.
Задание 4. Составьте уравнения реакции с простыми веществами: кислородом , бромом, серой. К полученному веществу в последней реакции добавьте воду. Закончив работу, напишите уравнение фломастером на листе бумаги и поднимите вверх. Объясните, к какому типу химических реакции относятся данные реакции и назовите полученные вещества.
4Al + 3O2=2Al2O3
2Al + 3Br2=2AlBr3
2Al+3S=Al2S3
Al2S3 +6H2O=2Al(OH)3 +3H2S
Алюминий реагирует и с другими неметаллами, кроме водорода. Напишите реакцию с углеродом и назовите полученное соединение:
4) 4Al + 3С = Al4С3
Опыт № 1. К двум кусочкам алюминия прилили 1 мл гидроксида натрия. Подогрели. Объясните наблюдение. Составьте уравнение химической реакции на доске.
2Alо + 2NaOH + 6H2O = 2Na(Al(OH)4) + 3H2
6) 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OН)4] + 3H2↑
Как правильно назвать полученное вещество? К какому классу веществ можно отнести Na[Al(OН)4]?
Опыт № 2
Из хлорида алюминия и гидроксида натрия получите гидроксид алюминия. Разделите полученный осадок на две пробирки.
В одну прилить раствор соляной кислоты. Что вы наблюдаете? Запишите уравнения реакции.
В другую прилить гидроксид натрия. Что вы наблюдаете?
Какой можно сделать вывод об соединениях алюминия на примере гидроксида?
Вывод: Алюминий обладает восстановительными свойствами при взаимодействии с неметаллами и оксидами металлов, проявляет амфотерные свойства, при разрушении оксидной пленки реагирует с водой.
Расставьте пропущенные коэффициенты (выполнение задания на маркерной или интерактивной доске)
4Al + O2 = Al2O3
Al + 3Сl2 = AlСl3
2Al + S = Al2S3
2Al + 6H2O = Al(OH)3 + H2
2Al + HСl = 2AlСl3 + H2
Al + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2
Al + HgСl2 = 2AlСl3 + 3Hg
Обобщение нового материал
А сейчас давайте сделаем выводы о химической активности алюминия.
В какие реакции вступает алюминий?
В какую группу металлов можно поместить алюминий, исходя из его активности?
Для чего нужно удалять оксидную пленку с поверхности алюминия?
Почему алюминий может реагировать с растворами щелочей, а металлы IA и IIA групп нет?
Стадия рефлексии: Обсуждение результатов.
Составление эссе об алюминии или синквейна.
Одним словом (сущ.) выразите тему сегодняшнего урока,
подберите к этому слову два прилагательных,
подберите три глагола,
составьте фразу, в которой будет отражена значимость этого слова,
подберите синоним этому слову.
Подведение итогов, выставление оценок.
Домашнее задание. Изучить параграф «Алюминий и его соединения»
**Составить рекламу алюминия. **Решить задачу: Дан сплав алюминия с медью массой 270 г и массовой долей меди 20%. Теоретический выход водорода составил 85%. Вычислить массу алюминия и практический выход водорода, если сплав взаимодействует с водным раствором едкого натра.
