Конспект урока «Алюминий» по химии для 9 класса

9 класс химия (Новошинский И. И., Новошинская Н.С.)

Тема: Алюминий

Цели:

- сформировать знания о физических и химических свойствах алюминия на основе его положения в периодической системе, рассмотреть важнейшие соединения алюминия и их практическое значение;

- продолжать 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: коллекция «Алюминий», образцы природных соединений и сплавов алюминия, мультимедийный проектор, компьютер, презентация, видеоматериалы с демонстрационными опытами, наборы реактивов ( алюминий гранулированный, алюминиевая проволока, фольга, растворы соляной и серной кислот, гидроксида натрия).

Ход урока

1. Фронтальный опрос по пройденной теме:

1. Назовите основное химическое свойство металлов.

2. Почему металлы взаимодействуют с неметаллами? (Объяснить с точки зрения процессов окисления и восстановления)

3. Охарактеризуйте отношение металлов различной химической активности к кислороду.

4. Охарактеризуйте отношение металлов различной химической активности к воде. Назовите продукты реакций.

5. Какими металлами можно восстановить водород из раствора HCl?

6. Можно ли хранить в железной посуде растворы солей металлов? Если можно, то соли каких металлов?

7. Почему щелочные метеллы нельзя использовать для вытеснения менее активных металлов из растворов их солей?

8. Какие ионы являются окислителями в молекулах азотной кислоты и конц. серной кислоты? Какие газообразные продукты при этом могут выделяться?

9. Какие из предложенных реакций возможны? Указать причины, по которым реакции не идут.

- Ag + H₂O → (металлы расположенные после водорода с водой не реагируют)

- Au + O₂ → (Au не окисляется кислородом)

- Na + H₂O →

- Al + Cl₂ →

- Ca + C →

- Cu + O₂ →

- Mg + H₃PO₄ → (образуется нерастворимая соль Mg₃(PO₄)₂)

- Mg + FeCl₂ →

- K + MgCl₂ → (ЩМ будет взаимодействовать с водой)

- Cu + AgNO₃ →

- Ag + CuSO₄ → (Ag менее активный металл, чем Cu)

2. Собщение темы урока

Учитель предлагает отгадать учащимся загадку, в которой зашифровано название темы урока.

Загадка: Удельный вес его так мал,

Что стал крылатым тот металл

Во все детали входит он

Являясь важной составной.

Вы металл этот найдете

В ложке, кружке, самолете

Нужен легонький металл

Чтобы самолет летал.

Ответ: Алюминий.

3. Самостоятельная работа

Охарактеризовать строение атома алюминия по его положению в периодической системе химических элементов по плану:

1. Символ элемента, порядковый номер, относительная атомная масса, номер группы, подгруппа, период.

2. Строение атома (заряд ядра, число протонов, нейтронов, электронов).

3. Распределение электронов по энергетическим уровням.

4. Электронная формула.

5. Характер простого вещества (металл, неметалл, переходный элемент).

6. Сравнение свойств атома со свойствами атомов соседей по группе и периоду.

7. Состав высшего оксида, его характер (основный, кислотный, амфотерный). Какая химическая связь в оксиде и тип кристаллической решётки?

8. Состав  гидроксида, его характер

9. Состав летучего водородного соединения (для неметаллов).

2. Объяснение нового материала

История открытия алюминия (доклад учащегося)

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 не дальновидным. 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 неповадно было заниматься производством «опасного металла». Спустя полторы тысячи лет в историю алюминия была вписана новая страница. Это сделал талантливый немецкий врач и естествоиспытатель Парацельс Филипп. В XVI в. он обнаружил «квасцовую землю» . Она содержала окись неизвестного в те времена вещества. В XVIII в. Андреас Маркграф повторил опыт Парацельса. Он назвал полученную окись «alumina», что переводится как вяжущий. После этого открытия существование алюминия никто не оспаривал.  В 1825 г. Ханс-Кристиан Эрстед, проводя эксперименты, получил алюминий.

Нахождение в природе:

Алюминий – самый распространенный металл в природе. Ввиду своей высокой химической активности, алюминий в свободном виде в природе не встречается. Учитель демонстрирует образцы соединений алюминия, имеющиеся в лаборатории. Важнейшими соединениями являются:

• Бокситы — Al₂O₃ · H₂O (с примесями SiO₂, Fe₂O₃, CaCO₃)

• Нефелины — KNa₃[AlSiO₄]₄

• Алуниты — (Na,K)₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·4Al(OH)₃

• Глинозёмы (смеси каолинов с песком SiO₂, известняком CaCO₃, магнезитом MgCO₃)

• Корунд (сапфир, рубин, наждак) — Al₂O₃

• Полевые шпаты — (K,Na)₂O·Al₂O₃·6SiO₂, Ca[Al₂Si₂O₈]

• Каолинит — Al₂O₃·2SiO₂ · 2H₂O

• Берилл (изумруд, аквамарин) — 3ВеО · Al₂О₃ · 6SiO₂

• Хризоберилл (александрит) — BeAl₂O₄.

Получение алюминия:

Учитель: Алюминий получают электролизом оксида алюминия Al₂O₃ в расплаве криолита. Процесс электролиза, в конечном итоге, сводится к разложению Al₂O₃ электрическим током:

2 Al₂O₃ —> 4Al + 3O₂

Физические свойства:

Задание:

1). На основе анализа справочных данных и изучения образцов алюминия охарактеризовать его физические свойства.

2).Объяснить: почему алюминий обладает хорошей тепло- и электропроводимостью?

На слайде таблица с данными по тепло- и электропроводности.

3). Почему в алюминиевой посуде вода закипает быстрее, чем в эмалированной? (Высокая теплопроводность).

4). В чем причина высокой пластичности алюминия?

(По пластичности он близок к золоту, его можно вытягивать в проволоку и прокатывать в фольгу толщиной 0,01 мм).

5). По каким внешним признакам можно отличить изделия из алюминия от изделий из других металлов? ( По цвету, изделия из алюминия легкие).

Обобщив знания по проделанной работе, учащиеся записывают физические свойства алюминия:

• белый металл с серебристым блеском;

• мягкий;

• легкий (плотность = 2,7 г/см³);

• хороший проводник тепла и тока;

• пластичный;

• характерна относительно высокая упругость (не становится хрупким при низких температурах);

• устойчив к коррозии на воздухе, а также в химических средах;

• плавится при температуре 660⁰С.

Химические свойства:

Учитель: Алюминий – единственный очень активный металл, который широко используется в быту в чистом виде (не считая сплавов). Этот факт объясняется очень просто – Al покрыт тонкой, но очень прочной пленкой своего оксида Al₂O₃, какой нет у большинства других металлов. Другие металлы также покрыты оксидной пленкой, но эта пленка рыхлая, не прочная, поэтому эти металлы быстро корродируют, разрушаются и т.д.

Изучение химических свойств алюминия проводится в следующей форме: учитель демонстрирует эксперимент или видеофрагмент, ребята у доски самостоятельно составляют уравнения реакций, записывают схему электронного баланса, дают названия соединениям.

1. Реакция с кислородом (для этой реакции используют алюминий в виде порошка или тонкой фольги, в противном случае защитная пленка мешает протеканию реакции)

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

2. С другими неметаллами

с галогенами , образуя хлорид, бромид или иодид алюминия:

2Al + 3I₂ → 2AlI₃ (катализатором служит одна капля воды)

2Al + 3Br₂ → 2AlBr₃

Демонстрация видеофрагментов.

с другими неметаллами реагирует при нагревании:

• с серой, образуя сульфид алюминия:

2Al + 3S = Al₂S₃

Демонстрация видеофрагмента.

• с азотом, образуя нитрид алюминия:

2Al + N₂ = 2AlN

• с углеродом, образуя карбид алюминия:

4Al + 3С = Al₄С₃

3. С оксидами металлов (восстанавливает металлы из их оксидов - алюминотермия):

2Al + Fe₂O₃ = Al₂O₃ + 2Fe

2Al + Cr₂O₃ = Al₂O₃ + 2Cr

4. С водой (реакция идет, если с поверхности алюминия удалить защитную пленку, например с помощью щелочи)

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂↑

5. С растворами щелочей. Сначала растворяется защитная оксидная пленка. Затем протекает реакция:
   2Al + 2H₂O + 2NaOH = 2NaAlO₂ + 3H₂↑
   И в результате образуются алюминаты: алюминат натрия, алюминат калия.

Демонстрация эксперимента.

6. С разбавленными кислотами.

6НСl + 2Al = 2AlCl₃ + 3H₂↑
3Н₂SO₄ + 2Al = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑

Демонстрация эксперимента

Концентрированная азотная и серная кислоты на холоде пассивируют алюминий, упрочняя защитную пленку на поверхности.

Обобщение по химическим свойствам алюминия (делают учащиеся):

Алюминий является активным металлом, реагирует с простыми веществами- неметаллами, восстанавливает металлы до свободного состояния, стоящие в электрохимическом ряду напряжения справа от него. Из сложных соединений алюминий восстанавливает ионы водорода и ионы менее активных металлов. Однако при комнатной температуре на воздухе алюминий не изменяется, так как покрыт защитной оксидной пленкой.

Соединения алюминия

Оксид алюминия Al₂O₃. Это вещество можно получить сжиганием порошка алюминия (см. химические свойства алюминия) или разложением гидроксида алюминия:

2Al(OH)₃=Al₂O₃ + 3H₂O

Оксид алюминия – белое твердое вещество, не растворяющееся в воде. По химическим свойствам это амфотерный оксид. Как основный он реагирует с кислотами:

Al₂O + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O

Как кислотный – со щелочами:

Al₂O +NaOH =2NaAlO₂ + H₂O

Гидроксид алюминия Al(OH)_3. Это белое твердое вещество, в воде не растворяется; его получают при взаимодействии раствора щелочи с раствором соли алюминия.

Al₂(SO₄)₃ + 6NaOH = 2Al(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄

Эта реакция является качественной на ионы Al³⁺. При действии раствора щелочи на соль алюминия образуется белый осадок Al(OH)_3, который растворяется в избытке щелочи.
Как амфотерный гидроксид он реагирует с кислотами и основаниями:

Al(OH)₃ + 3HCl = AlCl₃ + 3H₂O

Al(OH)₃ + NaOH = NaAlO₂ + 2H₂O

Применение алюминия и его соединений.

Задание: зная физические и химические свойства алюминия, предположите области его применения.

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.

Учащиеся смотрят учебник, стр.186 рисунок 53, и продолжают отвечать с добавлением учителя: 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.

Обобщение по изученному материалу.

Учитель: почему алюминий называют металлом будущего?

Вывод учащихся: обладая такими физическим свойствами как легкость, пластичность, прочность, коррозионная устойчивость, химическим свойствами как устойчивость к действию сильных химических реагентов и пассивность при обычных условиях (так как покрыт оксидной пленкой) алюминий нашел применение во многих отраслях народного хозяйства. Особое место занимают его сплавы, применяемые в электротехнике и приборостроении, а за ними будущее науки и техники.

Закрепление изученного материала.

Вопросы:

1. Ученый, впервые получивший алюминий. (Эрстед).

2. Минерал состава Al₂O₃, обладающий очень высокой прочностью и твердостью. (Корунд).

3. Способ получения металлов из оксидов с помощью алюминия. (Алюминотермия).

4. Латинское слово, от которого образовано название химического элемента Al. (Алюмен).

5. Процесс разложения веществ с участием электрического тока. (Электролиз).

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

7. Составить уравнения реакций в соответствии со схемой превращений:

Al₂O₃ → Al → Al₂(SO₄)₃ → Al(OH)₃ → Al₂O₃

Подведение итогов урока.

Объявляются оценки за устные ответы и работу у доски.

Домашнее задание: параграф 41 упр. 3,5

Литература.

1. Химия: учебник для 9 класса общеобразовательных учреждений/ И. И. Новошинский , Н.С. Новошинская. – 6-е изд. – М.: ООО“Русское слово - учебник”, 2011. – 256 с.: ил.

2. Химия. 9 класс: учеб. Для общеобразоват. учреждений/ О.С. Габриелян. – 15-изд., стереотип. – М.:Дрофа, 2009. – 270с.:ил.

3. Химия.Настольная книга учителя. 9 класс:методическое пособие/ О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. – 3-е изд., перераб. – М. : Дрофа, 2007. 350с.

4. Мастер-класс учителя химии: уроки с использованием ИКТ. 8 – 11 классы. Методическое пособие. – М.: Планета, 2010. – 272 с.

5. CD-диск “Виртуальная лаборатория”.

6. CD-диск “Химия. Базовый курс. 8-9 класс”.