Конспект урока по химии Алюминий. Нахождение в природе. Физические и химические свойства алюминия. Оксид и гидроксид, их амфотерность.

Конспект урока по химии в 9 классе.
Тема: Алюминий. Нахождение в природе. Физические и химические свойства алюминия. Оксид и гидроксид, их амфотерность.
Тип урока: изучение нового материала.
Цели урока. Рассмотреть электронное строение атома алюминия. Изучить основные физические и химические его характеристики. Распространенность и важнейшие соединения алюминия. Показать значение и области применения алюминия. Воспитывать чувство порядочности, честности; продолжать формировать диалектико-материалистическое мировоззрение учеников. Формировать навыки составления уравнений химических реакций с участием простых веществ. Показать практическое значение химических знаний.
Ход урока.
Проверка домашнего задания.
- Что такое жесткость воды?
- Какие виды жесткости воды вам известны?
- Способы устранения жесткости.
- Проблемный вопрос: жесткая вода – это плохо или хорошо для человека?
Затем класс выполняет небольшую тестовую самостоятельную работу:
Для устранения временной жесткости воды (наличие гидрокарбонатов) можно применить … и …:
А) карбонат натрия; б) гидроксид кальция; в) хлорид натрия;
Г) соляная кислота.
2. Устранить временную жесткость воды можно, если провести реакцию:
А) карбонат кальция + серная кислота;
Б) карбонат кальция + вода + углекислый газ;
В) гидрокарбонат кальция + гидроксид кальция;
Г) гидроксид кальция + серная кислота.
2. Актуализация знаний и изучение нового материала.
При изучении нового материала не должны возникнуть затруднения, поэтому урок следует построить так, чтобы учащиеся самостоятельно раскрыли содержание данной темы. Нужно принять во внимание, что часть сведений, которые даются о нем в учебнике, известны учащимся из курса химии 8 класса и поэтому эти свойства должны изучаться в порядке повторения.
На столе лежит коробка, а в ней – алюминиевая ложка.
- Добрый день! Сегодня нам предстоит знакомство с химическим элементом и простым веществом, но каким именно вам нужно угадать. Даю вам подсказку, скажу несколько первых вступительных слов об этом веществе.
«Веллер получает несколько граммов нового металла. Вслед за ним другой ученый с помощью натрия получает килограмм, а позже тонны нового металла. Но металл стоил также дорого, как и серебро. Французы изготовили из него кирасы охранникам Наполеона и игрушки наследнику его Величества. В коробке изделие из этого металла».
- Какое изделие из этого металла находится в коробке ( Ответ: алюминиевая ложка).
Итак, тема нашего урока – «Алюминий. Нахождение в природе. Физические и химические свойства алюминия. Оксид и гидроксид, их амфотерность».
Алюминий – самый распространенный металл на земле. Изучать мы его будем поэтапно.
План изучения нового материала.
Алюминий – как химический элемент.
Положение в ПСХЭ.
Строение атома.
Нахождение в природе.
Алюминий – как простое вещество.
История открытия.
Физические свойства.
Химические свойства.
Получение.
Применение.
1.Положение в ПСХЭ.
Алюминий находится в 3А-группе, 3-ем периоде.
Строение атома.
( смотреть страницы 125-126 учебника).
Заряд ядра +13, три электронных слоя, на внешнем слое 3 электрона. В результате распаривания 3-с2-электронов получаются три неспаренных электрона, поэтому алюминий в соединениях проявляет степень окисления +3.
Сопоставляя строение атомов натрия, магния, алюминия мы делаем вывод об относительной химической активности этих металлов. Происходит увеличение заряда ядра и усиление прочности связи между валентными электронами и ядром у атомов в такой последовательности: натрий, магний, алюминий. Следовательно, химическая активность этих металлов должна убывать в таком же порядке: натрий, магний, алюминий.
Нахождение в природе.
( смотреть схему 17 на странице 127 учебника).
В природе алюминий существует в виде бокситов, каолина, нефелина, корунда, полевого шпата. Алюминий – третий по распространенности элемент в земной коре. Он встречается только в соединениях. Важнейшие из них указаны в этой схеме. Запишите их формулы и названия в тетради.
Месторождения алюминиевого сырья имеются на Урале, в Казахстане, Сибири и Башкирии.
Простое вещество – алюминий.
История открытия.
Алюминий также входит в состав квасцов, глинозема, криолита.
Я хочу рассказать историю открытия алюминия. Однажды к римскому императору Тиберию пришел незнакомец. В дар императору 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. Должно быть, чувство благодарности редко обременяло Тиберия, да и правителем он был недальновидным. Боясь, что новый металл с его прекрасными свойствами обесценит хранившееся в казне золото и серебро, он отрубил изобретателю голову, а его мастерскую разрушил, чтобы никому не хотелось быльше заниматься производством «опасного металла». Спустя полторы тысячи лет в историю алюминия была вписана новая страница. Это сделал талантливый немецкий врач и естествоиспытатель Парацельс Филипп.
По свидельству античных историков и писателей, квасцы (на латыни «алюмен») добывали во многих местностях античного мира. Уже в далекие времена применяли для протравки и крашения тканей. В начале нашей эры полководец Архелай во время войны римлян с персами велел обмазать свои деревянные башни квасцами и тем самым сделал их настолько огнестойкими, что все попытки сжечь их закончились неудачей.
Основание, соответствующее квасцам, - глинозем, было получено в 1754 году.
Алюминий входит в состав многих ценных камней: рубина, сапфира, изумруда, шпинели, бирюзы. Яхонт – старинное русское название рубина.
Красный рубин и синий сапфир в древности и в Средневековье считались целебными камнями:
«Рубин лечит сердце, мозг, силу и память человека, сапфир сохраняет и множит мужество, очищает глаза, укрепляет мускулы». Рубин теперь не только предмет роскоши, он стал камнем-тружеником. Если открыть крышку часов, то можно увидеть крохотные красивые камешки. Это и есть опорные рубиновые камни. Вся часовая промышленность работает на искусственных рубинах.
Как давно известен алюминий?
В Китае есть гробница известного полководца Чжоу-Чжу, умершего в начале 3-го века. Сплав, из которого древние мастера выполнили орнамент на гробнице, содержит 85 % алюминия. Но каким же образом в 3-ем веке удалось получить этот металл? Ведь с электричеством человек был знаком разве что по молниям!
Может, в те далекие времена существовал какой-то иной способ получения алюминия, который, к сожалению, потерялся в веках.
Физические свойства.
Алюминий – металл и поэтому имеет металлическую кристаллическую решетку. Цвет – серебристо-белый, так как он всегда покрыт тончайшей оксидной пленкой. Алюминий – легкий и пластичный металл.
Плотность – 2700 кг на метр кубический, температура плавления – 660 градусов Цельсия. Имеет малую плотность, поэтому легко поддается прокату и другим видам механической обработки.
По электропроводности алюминий занимает 4-е место после меди, серебра, золота. Все эти свойства открыли алюминию путь в современное транспортное машиностроение и электротехнику. Используются различные сплавы алюминия, из них нужно особо отметить замечательные свойства дюраля (дюралюминия), который при малой плотности обладает механическими свойствами стали.
Химические свойства.
При характеристике химических свойств алюминия нужно учесть, что учащимся уже известен амфотерный характер его оксида и гидроксида. Так как алюминий находится в 3-ей группе и является переходным элементом. В этом и состоит двойственность его химических свойств. Его оксид и гидроксид имеют амфотерный характер; они реагируют и с кислотами и с щелочами .Сам металл тоже имеет амфотерный характер и растворяется как в кислотах, так и в щелочах. Обычно применение активных металлов в чистом виде ограниченно, из-за их высокой химической активности.
Алюминий – единственный очень активный металл, который широко используется в быту в чистом виде (не считая сплавов). Этот факт объясняется очень просто – алюминий покрыт тонкой, но очень прочной пленкой своего оксида, какой нет у большинства других металлов.
Забегая немного вперед, сообщаем, что оксид алюминия используется как абразивный материал в виде наждака и корундовых кругов. Другие металлы также покрыты оксидной пленкой, но эта пленка рыхлая, не прочная, поэтому эти металлы быстро корродируют, разрушаются и т.д.
Учащиеся работают с учебником на странице 127-129. Учитель пишет на доске, а ученики в тетради уравнения химических свойств алюминия, а также его оксида и гидроксида.
Окисляется кислородом, образуя оксид;
С галогенами образует соли;
С раствором кислот – соль;
Если избавиться от оксидной пленки, то реагирует водой – гидроксид алюминия и водород;
С серой – сульфид;
С солями ведет себя как восстановитель – алитирование;
С щелочами – комплексная соль и водород(тетрагидроксоалюминат натрия).
Химические свойства оксида алюминия и гидроксида алюминия (с.129). 1) + кислота – соль и вода;
2) +щелочь – комплексная соль.
4. Получение.
Основной промышленный способ получения алюминия – электролиз расплава глинозема (оксида алюминия) в криолите (фторид натрия*фторид алюминия):
Оксид алюминия – алюминий + кислород (электрический ток; расплав).
Немецкий химик Ф. Веллер в 1827 году получил алюминий в лаборатории. Он нагревал хлорид алюминия с щелочными металлами калием или натрием без доступа воздуха:
Хлорид алюминия + калий – хлорид калия + алюминий.
Для промышленного получения эти методы экономически невыгодны, поэтому был разработан электрохимический метод получения алюминия из бокситов.
5.Применение алюминия.
Из алюминия изготавливают 50000 изделий. Каждый из нас сталкивается с алюминием ежедневно: вилки, ложки, кастрюли, столы, стулья. Очень широкое применение нашли сплавы алюминия, благодаря своим свойствам. На сегодняшний день создан оригинальный сплав алюминия с цинком. Сохраняя все преимущества металла, сплав имеет удивительную пластичность: брусок из него уже при слабом нагревании можно растянуть в 10 раз! Такие «резиновые» материалы представляют интерес прежде всего для авиастроения. Алюминий называют «самолетным» металлом, т.к. он широко применяется в самолетостроении. Из него делают фольгу для шоколада и для других целей. Входит в состав рубинов, сапфиров, глины. Используется в виде наждачных камней – абразивный материал.
Биологическая роль алюминия: входит в состав межклеточных растворов и тканей живых организмов. Больше всего алюминия, в основном в связанном виде с белками, концентрируется в мозге, печени и легких. Из растений наиболее богаты алюминием перец, огурцы, абрикосы и черная смородина. Однако избыток алюминия в пище оказывает вредное влияние на организм.
Можно продолжить этот бесконечный список по применению алюминия. Я думаю, ребята, вы и сами знаете еще какие-то области применения алюминия. На основе его свойств мы и определили сферы применения алюминия.
Подведение итогов.
Алюминий – активный металл, реагирует с неметаллами, кислотами и щелочами; благодаря своим физическим свойствам и наличию защитной оксидной пленки широко применяется в технике и быту.
Домашнее задание.
1.Рефераты об алюминии.
2.Параграф № 42 и вопросы к нему.