Урок по теме: "Алюминий"

Тема урока: Алюминий

Тип урока: изучение нового материала

 Цели урока:

Обучающие:

• познакомить учащихся с историей открытия алюминия, изучить физические свойства и  применении алюминия;

• познакомить учащихся со строением и химическими свойствами алюминия и его соединений.

Развивающие:

• развивать умения обобщать, сравнивать, делать выводы о наличии взаимосвязей между составом и свойствами веществ;

• развивать мотивацию изучения предмета при обращении к жизненному опыту школьников;

• развивать речь, творческие и интеллектуальные способности учащихся,  самостоятельность.

Воспитательные:

• развивать познавательный интерес к предмету;

• воспитать у учащихся наблюдательность, внимание, пытливость, инициативу и культуру эксперимента.
  
  

Оборудование и реактивы: алюминиевая проволока, алюминиевая фольга, алюминиевая посуда; пробирки, растворы: хлорида алюминия, гидроксида натрия, гидроксида аммония, соляной кислоты; таблица периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, компьютер, проектор, интерактивная доска

Структура урока: 

1. Организационный момент 
2. Введение в новую тему 
3. Изучение нового: 
Алюминий как химический элемент 
- Положение в ПС; 
- Строение атома; 
- Нахождение в природе 
Алюминий как простое вещество 
- История открытия и получения алюминия 
- Физические свойства алюминия; 
- Химические свойства алюминия; 
- Получение алюминия 
- Применение алюминия и его соединений; 
- Биологическая роль алюминия. 
4. Закрепление полученных знаний 
5. Домашнее задание 
6.. Рефлексия 

Ход урока.

1.Организационный момент.

2. Введение в новую тему

Сегодня нам предстоит познакомиться с металлом хорошо знакомым вам. Отгадайте загадку и узнайте тему урока.

Белый и легкий металл,
В тринадцатой клетке таблицы
Почетное место занял.
Для легкости в сплавы дается,
Мощь самолета создал.
Тягуч и пластичен, отлично куется
Серебряный это металл.
Он яркой звездой загорится,

В составе багровых рубинов,
В сапфировой силе огней,
В серой обыденной глине,
В виде наждачных камней (Алюминий)

Тема урока: Алюминий.

3.Изучение нового.

I. Характеристика химического элемента

Вставьте пропущенные слова 
1. Алюминий - элемент … периода, … группы, … подгруппы. 
2. Заряд ядра атома алюминия равен +. 
3. В ядре атома алюминия … протонов, … нейтронов. 
4. В атоме алюминия … электронов. 
5. Электронное строение алюминия …
6. На внешнем уровне в атоме … электронов. 
7. Степень окисления атома алюминия равна … . 
8. Простое вещество алюминия является …. 
9. Формула оксида алюминия …, его характер …. 
10. Формула гидроксида алюминия …, его характер …. 

 «История открытие алюминия» 

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 повадно было заниматься производством «опасного металла».
В 1825 г. ученый из Дании К.Х. Эрстед (1777 – 1854) стал исследовать глинозем (соединение алюминия с кислородом). Он нагревал смесь глинозема и угля с хлором. Полученный хлорид алюминия он восстанавливал амальгамой калия. В результате получил металл, похожий на олово, но он не провел опыты, подтверждающие чистоту металла.

В 1827 г. эксперименты Эрстеда повторил Ф. Вёлер. Вместо амальгамы он использовал чистый калий. В результате эксперимента он получил 30 г порошкообразного алюминия и исследовал его свойства. 

Na₃[AlF₆] + 3K → Al + 3NaF + 3KF

Начались поиски способов его получения. В то время французская администрация императора Наполеона III готовилась к войне против России. Император мечтал из нового открытого металла вооружить своих солдат. Вскоре он дал поручение известному французскому ученому Сен-Клер Девилю найти промышленные способы получения алюминия. Каким бы могущественным ни был император, его мечта сразу не воплотилась. По поручению императора Наполеона известный французский ученый Сен-Клер Девиль построил первый алюминиевый завод. В основу производства была взята реакция между хлоридом алюминия и металлом натрия.

 AlCl₃ + 3Na → Al +3NaCl

Этот химический метод не дал хорошего выхода алюминия и за пять лет работы было произведено всего 1680 кг алюминия. Полученный таким способом алюминий был равноценен золоту. 
В то время не было возможности наладить производство этого металла в большом количестве. Из первого алюминия, полученного на заводе, для императора были изготовлены пуговицы. Оставшийся алюминий был отправлен на выставку

У последнего русского царевича Алексея была очень дорогая игрушка – погремушка из алюминия. Промышленный способ производства алюминия, который в своей основе применяется до сих пор, был разработан в 1866 году двумя молодыми учёными американцем Чарльзом Холлом и французом Полем Эру, причём независимо друг от друга

2Al₂O₃ ^ток→ 4Al + 3O₂

Опишите физические свойства алюминия по плану, используя учебник (стр.108)

План характеристики физических свойств алюминия: (Слайд )

• Агрегатное состояние.

• Цвет.

• Температура плавления.

• Пластичность.

• Теплопроводность, электропроводность.
  Учащиеся записывают в тетрадь

Физические свойства: блестящий металл серебристого цвета, легкий, , t пл = 660°C , высоко пластичный, характеризуется высокой электро- и теплопроводностью.

Химические свойства алюминия:

Взаимодействие алюминия с простыми веществами (Слайд )

1. С кислородом.

4АI +3 O₂ → 2AI₂ O₃ Эту реакцию мы наблюдаем при горении бенгальских огней и фейерверков.

ОВР

1. С галогенами

2АI +3 I₂ → 2AI I₃  Посмотрим видео.

ОВР

С серой

2АI +3 S→ AI₂ S₃

ОВР

1. С азотом

2АI + N₂ → 2AIN

ОВР

1. С углеродом

4АI +3 C → AI₄ C₃

Взаимодействие алюминия со сложными веществами рассмотрим экспериментально, пользуясь инструкцией.

Правила работы с кислотами и щелочами: Соблюдай осторожность при работе с кислотами и щелочами! В случае попадания на кожу – промой водой! При нагревании, прогрей сначала всю пробирку.

Опыт 1. В пробирку положите 2 кусочка алюминия и прилейте 3–4 мл раствора соляной кислоты. Пробирку слегка нагрейте.

Опыт 2. В пробирку положите 2 кусочка алюминия и прилейте 3–4 мл раствора гидроксида натрия. Пробирку слегка прогрейте.

Записываем уравнения реакций:

2Al +6 HCl → 2AICI₃ + 3H₂

2Аl + 6KOH + 2H₂O → 2K[Al(OH)₄ ] + 3H₂

Реакция алюминия с соляной кислотой – само ускоряющаяся. Сначала растворяется оксидная плёнка, а затем в реакцию вступает металл, в растворе накапливается хлорид алюминия, играющий каталитическую роль. Поэтому после обнаружения водорода, без промедления алюминиевую проволочку переносят в пробирку с раствором щёлочи!

Какой вывод можно сделать из работы?

ВЫВОД:

Алюминий реагирует с HCl, проявляя при этом … … … химические свойства. Но алюминий реагирует и с KOH, проявляя … … …химические свойства. Следовательно, алюминий проявляет … … …химические свойства.

Роль в жизни животных и человека (мини-проект, подготовленный учащимся)

Природные соединения алюминия (Al₂O₃) практически нерастворимы, поэтому они не усваиваются живыми организмами, тем не менее, в органах млекопитающих животных обнаружено от 0,00001 до 0,001% (по массе) алюминия.

В органах и тканях человека содержится от 0,2 до 0,6 мкг/г алюминия (в виде иона Al³⁺), который накапливается в костях, легких, печени, сером веществе головного мозга. Больше всего алюминия содержится в ногтях (до 927 мг/кг), волосах (до 10 мг/кг), зубах (до 325 мг/г). В яичниках, семенниках, мышцах, мозге среднее содержание алюминия составляет 0,4 мкг/г. На производстве при вдыхании пыли, содержащей соединения алюминия, его концентрация в легких может достигать 20–60 мкг/г. С возрастом в головном мозге и легких содержание алюминия увеличивается.

В организме алюминий участвует в образовании фосфатных и белковых комплексов; процессах регенерации костной, соединительной и эпителиальной тканей; оказывает, в зависимости от концентрации, тормозящее или активирующее действие на пищеварительные ферменты; влияет на функцию околощитовидных желез. Алюминий тормозит усвоение многих биоэлементов и витаминов (кальций, магний, железо, витамин В₆, аскорбиновая кислота) и серу содержащих аминокислот.

Алюминий в небольших количествах необходим для организма, особенно для костной ткани, а при избытке может представлять серьезную опасность для здоровья, вызывая алюминиевую энцефалопатию.

При длительном применении препаратов алюминия (альмагель, белая глина, гидроокись алюминия и др.), особенно с нарушением оптимальных дозировок, у людей пожилого возраста возможны токсические осложнения и нарушения функций центральной нервной системы. В целом алюминий относят к токсичным (иммуно токсичным) элементам. Токсическая доза для человека – 5 г. Оценивают содержание алюминия в организме по результатам исследований крови, мочи и волос. Среднее содержание алюминия в плазме крови составляет 2 мкг/л, в моче – 1–20 мкг/л, а в волосах – 1–20 мг/кг.

Дефицит алюминия развивается при его поступлении в организм в количествах менее 1 мкг/сутки.

В организм человека алюминий попадает в небольших количествах с растительными продуктами. Источниками повышенного поступления алюминия могут быть запыленный воздух (в районах расположения алюминиевых, горно-рудных, лакокрасочных, бумажных, текстильных предприятий), загрязненная питьевая вода и пища (особенно консервированная). Излишки алюминия могут содержать: чай, морковь, некоторые травы и плавленые сыры, лекарственные вещества, антациды, дезодоранты, бумажные полотенца, а также продукты, контактирующие с алюминиевой фольгой.

4. Закрепление полученных знаний:

 Выполнение теста по изученному материалу (самостоятельная работа)

1. Какова электронная конфигурация атома алюминия:

А) 1s²2s²p³

Б) 1s²2s²p¹ 

В) 1s²2s²p⁶; 3s²p¹

Г) 1s²2s²p⁶; 3s²p⁶ 3 d¹⁰ 4s²

2.С какими из указанных веществ не реагирует алюминий :

А) СaО

Б) НСl

В) Н₂О

Г) NaOH

3. Какой из указанных металлов является более активным , чем алюминий ;

А) Na

Б) Zn

В) Cu

Г) Fe

4. Алюминий взаимодействует со всеми веществами группы;

А) НСl , Н₂О, Н₂ , SO₃

Б) О₂ , N₂ , Н₂О, Cu

В) О₂ , НСl , S , Н₂О

Г) КОН, Н₂, О₂, НNO₃

5. Для алюминия характерны свойства;

А) окислителя,

Б) восстановителя и окислителя,

В) окислителя и восстановителя,

Г) восстановителя.

6. Выберите физические свойства, характерные для алюминия:

А) лёгкий, электропроводный, серебристо-белый.

Б) тяжёлый, тугоплавкий, электропроводный,

В) легкоплавкий, твёрдый, полупроводник.

Г) пластичный, токсичный, теплопроводный.

Взаимопроверка ответов учащимися.

Затем ответы появляются на экране (слайд )

5.Домашнее задание : п.16 стр.107-111, индивидуальные задания:

- Советы при выполнении индивидуального выбора задания.

1. Внимательно прочти все задания.
2. Соотнеси своё желание в получении хорошей отметки с собственными возможностями правильного выполнения задания.
3. Выбирай и решай!

Задания

Часть А. на “3”

• Закончите уравнения реакции.

• Назови продукты реакции.

Al + Br₂ 
Al + H₂SO₄ (p-p) 

Часть В. на “4”

• Осуществите превращения:

Al  Al₂ O₃  Al Cl₃
Al  AlCl₃  Al₂ (SO₄)₃

• Назовите продукты реакций.

Часть С. на “5”

Что является веществом Х в реакциях:

Al + X  Al (OH)₃
Al + X  Al₂ O₃

• Какую массу осадка можно получить, если 200 г 10% раствора хлорида алюминия обработали 20 г 10% раствора гидроксида натрия?

6. Рефлексия