 |
 |
 |
|
|||||||||
|
 | |||||||||||
|
 |
||||||||
|
МЕНЮ
|
БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Свойства алюминияСвойства алюминия2 Конспект уроков по теме "Алюминий" Урок 1: алюминий и его свойстваЦЕЛИ УРОКА:Обучающая - ознакомление с физическими и химическими свойствами алюминия, его оксида и гидроксида; доказательство их амфотерности;Развивающая - закрепление навыков работы в химическом кабинете (безопасное обращение с лабораторным оборудованием и веществами, наблюдение за химической реакцией и формулировка вывода); написание уравнений химических реакций;Воспитательная - совместная работа в малых группах по выполнению поставленной задачи, воспитание ответственного отношения к сохранению своего здоровья и здоровья окружающих людей.ОБОРУДОВАНИЕ: Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева, таблица "Распространённость химических элементов в земной коре", лотки с набором оборудования для выполнения лабораторных и практических работ, штативы с пробирками, 2 колбы или стаканы с водой, лабораторный штатив, стальной тигель, поднос с сухим речным песком.РЕАКТИВЫ: образцы алюминия (полоски), отрезки алюминиевой проволоки длиной около 15 см (так чтобы их легко можно было вынуть из пробирки), алюминиевый стержень (2 шт) и раствор для его амальгамирования, вода, заранее приготовленная термитная смесь, растворы HCl, KOH, H2SO4, Al (NO3) 3 с массовой долей 0,05.ПЛАН УРОКА.1. Актуализация знаний о строении атома на основании положения химического элемента в Периодической системе, об амфотерности свойств химических элементов, о химической активности металлов на основании положения в Периодической системе и в ряду напряжений - фронтальная беседа;2. Постановка познавательной задачи 1: выявление высокой химической активности алюминия;3. Решение познавательной задачи 1: демонстрация опытов взаимодействия амальгамированного алюминия с водой и горения термитной смеси; формулировка вывода из опытов;4. Постановка познавательной задачи 2: доказательство амфотерности алюминия, его оксида и гидроксида;5. Решение познавательной задачи 2: лабораторная работа "Амфотерность алюминия и его гидроксида", формулировка вывода из лабораторной работы;6. Задание на дом: параграф 13, ответить на вопросы, записанные в тетради.Вопросы (дать химическое объяснение данному явлению):Можно ли алюминиевые изделия ремонтировать медными заклёпками?Что произойдёт, если раствор медного купороса (CuSO4) оставить в алюминиевой посуде?Почему влажная кальцинированная сода (Na2CO3), нанесённая на алюминиевый предмет, хорошо его очищает?КОНСПЕКТ УРОКА.1). Фронтальная беседа: в ходе её устанавливается положение элемента Al в периодической системе;выясняется физический смысл порядкового номера химического элемента (положительный заряд ядра атома), номера периода (число энергетических уровней в атоме) и номера группы (высшая положительная степень окисления атома в соединениях);на классной доске записывается электронно-графическая формула Al, которая подтверждает вышеуказанные выводы; на её основании делается вывод о том, что степень окисления Al в соединениях равна +3 (очень трудно, в жёстких условиях, можно получить неустойчивые соединения Al в степени окисления +1);по степени окисления, т.е. на основании положения в периодической системе, выводится формула оксида - Al2O3 и гидроксида алюминия - Al (OH)3;на основании положения в периодической системе - малый радиус атома, соседство с неметаллами (В,Si), высказывается предположение об амфотерности элемента и его соединений (встаёт проблема, которая требует разрешения);на основании положения в электрохимическом ряду напряжений, учащиеся легко делают вывод о том, что Al должен быть активнее многих широко распространённых металлов (цинка, железа, свинца, олова…), но уступать по химической активности только что изученным металлам IIA группы. В то же время повседневный опыт убеждает их в том, что этот металл во внешней среде очень устойчив. Высказывается предположение, что причина видимой пассивности алюминия кроется в наличии на его поверхности прочной и устойчивой во внешней среде защитной плёнки оксида. Возникает идея - разрушить оксидную плёнку и тогда алюминий покажет свой "буйный характер".2). Знакомство с физическими свойствами: изучение образцов алюминия (фольга, полоски металла, отрезки проволоки). Учащиеся отмечают серебристый цвет алюминия, его высокую пластичность, легкость; привлекая свой жизненный опыт, сообщают, что алюминий отлично проводит электричество и тепло. Учитель дополняет наблюдения учащихся следующими данными: tпл0 (Al) =6600C, с (Al) =2,7г/см3. Все физические характеристики алюминия записываются в тетрадь.3). Доказательство высокой химической активности алюминия: проведение демонстрационных опытов. Двое учащихся, членов химического кружка, демонстрируют заранее подготовленные и проверенные накануне урока следующие опыты-а/. взаимодействие амальгамированного алюминия с водой (вместо ядовитых соединений ртути для разрушения оксидной пленки можно использовать крепкий раствор КОН, но в этом случае образец алюминия переносят из щелочного раствора в воду без промывания).Учащийся объясняет суть опыта, колбы с контрольным образцом и амальгамированным алюминием пускает по рядам, записывает на классной доске уравнение реакции2Al + 6HOH => 2Al (OH) 3 + 3H2,делает вывод о том, что только очень активные металлы могут реагировать с водой при обычных условиях и, следовательно, алюминий - действительно активный металл.б/ алюминотермическая реакция (реакция Бекетова) - взаимодействие алюминиевой пудры с оксидом менее активного металла, не обязательно для опыта брать смесь оксидов железа с алюминием - так называемую термитную смесь, - хорошо удаётся опыт с оксидом марганца (IV), в качестве "затравки" в реакционную смесь вносят ленту магния, а при её отсутствии используют намазку со спичечных головок. Опыт проводится в вытяжном шкафу! Под тигель с реакционной смесью подставляют поднос с речным песком. После очень эффектной реакции на стенках тигля можно наблюдать капельки застывшего металла - марганца. Учащийся объясняет наблюдаемое явление, охлаждённый тигель с каплями марганца демонстрирует классу, а сам записывает на доске уравнение происходившей реакции4Al + 3MnO2 => 2Al2O3 + 3Mn + QкДж4). Общий вывод: на основании проделанных опытов учащиеся делают вывод о том, что простое вещество алюминий - по физическим свойствам является типичным металлом, химически очень активен.5). Доказательство амфотерности алюминия и его гидроксида - лабораторная работа:перед началом работы учитель напоминает основные требования по технике безопасности при обращении с растворами кислот и щелочей, при нагревании растворов. Нужно объяснить, почему не проводится опыт с оксидом алюминия - тонкая плёнка этого вещества постоянно присутствует на поверхности металла! Поэтому, очевидно, что сначала растворяется оксидная плёнка, а затем в реакцию вступает металл. Необходимо предупредить учащихся о том, что реакция алюминия с соляной кислотой - самоускоряющаяся: по мере растворения оксидной плёнки скорость реакции возрастает; реакция сопровождается повышением температуры, что также приводит к её ускорению; в растворе накапливается хлорид алюминия, играющий каталитическую роль. Поэтому после обнаружения водорода, без промедления алюминиевую проволочку переносят в пробирку с раствором щёлочи!Лабораторная работа выполняется в течение 10-15 минут по инструктивным картам, по ходу работы учащиеся записывают уравнения происходящих реакций (в тетрадях, а по требованию учителя и на классной доске); при написании уравнений создаётся благоприятная ситуация для повторения вопросов "Реакции ионного обмена" и "Окислительно-восстановительные реакции"; формулируются частные выводы по каждому опыту, общий вывод прочитывается вслух:Алюминий по физическим свойствам - типичный металл, химически очень активен, хотя и уступает щелочноземельным металлам. По отношению к другим веществам алюминий, его оксид и гидроксид проявляют амфотерные свойства.6). Задание на дом: учебник О.С. Габриелян "Химия-9" параграф 13; повт. тему "Гидролиз солей", ответить на вопросы в тетради (письменно); объяснить применение алюминия по рис.15, стр.60 (устно); решить задачу:При восстановлении 76 кг оксида хрома (III) получили 45 кг хрома. Сколько процентов это составляет от теоретически возможного выхода?Инструкция по выполнению лабораторной работы "Доказательство амфотерности алюминия и его гидроксида"ВНИМАНИЕ! Вспомните, как безопасно обращаться с растворами кислот и щелочей;Какие меры надо предпринять при попадании капель кислоты или щёлочи на кожу и одежду?ОПЫТ 1: ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АЛЮМИНИЯ С СОЛЯНОЙ КИСЛОТОЙ.Алюминиевую проволоку опустить в пробирку с разбавленной соляной кислотой (=5 мл). Что происходит? Написать уравнение происходящей реакции по схеме:Al + HCl >Собрать выделяющийся газ, доказать, что это водород (после обнаружения водорода проволочку перенести в пустую пробирку, иначе реакция примет слишком бурный характер!). Написать уравнение происшедшей реакции по схеме:Н2 + О2 >ОПЫТ 2: ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АЛЮМИНИЯ СО ЩЁЛОЧЬЮ.Алюминиевую проволоку опустить в раствор щёлочи объёмом = 5 мл. Для ускорения реакции раствор необходимо … … … Что происходит? Написать уравнение происходящей реакции по схеме, расставить коэффициенты методом электронного баланса:Аl0 + KOH+1 + H2+1 O > K [Al+3 (OH) 4] + H20Доказать наличие водорода. Сделать вывод из 1-2 опытов:ВЫВОД:Алюминий реагирует с HCl, проявляя при этом … … … химические свойства. Но алюминий реагирует и с KOH, проявляя … … …химические свойства. Следовательно, алюминий проявляет … … …химические свойства.ОПЫТ 3: ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ С КИСЛОТОЙ И ЩЁЛОЧЬЮ.Получить в 2-х пробирках студенистый осадок гидроксида алюминия, приливая к 2-3 мл раствора нитрата алюминия Al (NO3) 3 примерно такой же объём щёлочи - гидроксида калия КОН. Написать уравнение происходившей реакции по схеме (в молекулярном, полном ионном и сокращённом ионном видах):Al (NO3) 3 + KOH >К одной порции осадка приливать по каплям раствор серной кислоты; наблюдать что происходит, написать уравнение происходившей реакции (в молекулярном, полном ионном и сокращённом ионном видах) по следующей схеме:Al (OH) 3 + H2SO4 >К другой порции осадка гидроксида алюминия приливать по каплям раствор щёлочи - гидроксида калия, наблюдать что происходит, написать уравнение происходившей реакции:Al (OH) 3 + KOH > K [Al (OH) 4]Сделать вывод из опыта 3.ОБЩИЙ ВЫВОД:Алюминий по физическим свойствам представляет из себя типичны. Так как алюминий и его гидроксид реагируют с и, следовательно по химическим свойствам это вещества.Урок 2: Свойства, применение, получение алюминия и его соединенийЦЕЛИ УРОКА:Обучающая - формирование представления о промышленном производстве алюминия;Развивающая - совершенствование представлений о причинно-следственной зависимости между свойствами веществ и применением на примере областей применения алюминия и его соединений;Воспитательная - формирование экологической грамотности, убеждения о необходимости бережного отношения к природным ресурсам.ОБОРУДОВАНИЕ: таблицы "Распространённость химических элементов в земной коре" и "Получение алюминия", коллекции "Алюминий", препараты соединений алюминия (сульфат алюминия, хлорид алюминия, алюмокалиевые квасцы, алюминиевая пудра, оксид алюминия), изделия (наждачная бумага, другие абразивные материалы, радиодетали - конденсаторы, электромагнитные катушки, селеновый выпрямитель и т.д., машиностроительные и бытовые изделия из алюминия и его сплавовПЛАН УРОКА:1. Проверка домашнего задания: ответы на вопросы (химическое объяснение);2. Фронтальная беседа по рисунку 15 на стр.60 - области применения алюминия;3. Постановка познавательной задачи: почему такой распространённый в природе металл нашёл широчайшее применение в хозяйственной деятельности лишь в ХХ веке?4. Рассказ учителя: об открытии и промышленном производстве алюминия;5. Фронтальная беседа: закрепление знаний об электролитической выплавке алюминия;6. Самостоятельная работа с учебником: заполнение таблицы в тетради "Применение алюминия и его соединений", изучение коллекции "Алюминий", изделий из алюминия и его сплавов;7. Задание на дом: повторить параграф 13, заполнить до конца таблицу "Применение алюминия и его соединений", решить задачу с применением понятия "практический выход продукта реакции от теоретически возможного выхода".КОНСПЕКТ УРОКА:1) Проверка домашнего задания - ответы у доски:А/. при соединении алюминиевых деталей медными заклёпками возникает электрический ток в гальванической паре Al-Cu, в результате чего создаются благоприятные условия для электрохимической коррозии алюминия.Б/. раствор медного купороса, т.е. сульфата меди - соли, образованной слабым основанием Cu (OH) 2 и сильной кислотой H2SO4, вследствие гидролиза содержит катионы водорода:CuSO4 - Cu2+ + SO42-+HOH - H+ + OH- Cu2+ + OH - = CuOH+ CuSO4 + HOH = CuOH+ + SO42 - + H+Под влиянием кислотной среды разрушается сначала защитная оксидная плёнка, а затем идёт реакция алюминия с сульфатом меди.В/. влажная кальцинированная сода - это по существу раствор Na2CO3, который в результате гидролиза содержит анионы ОН--:Na2CO3 - 2Na+ + CO32-+HOH - H+ + OH-H+ + CO32 - = HCO3-Na2CO3 + HOH = 2Na+ + HCO3 - + OH--Под влиянием щелочной среды разрушается оксидная плёнка, поэтому поверхность металла очищается. Но оставлять в алюминиевой посуде раствор соды нельзя, т.к начнёт разрушаться металл.2). Применение алюминия - фронтальная беседа (стр60, рис.15):назвать области применения алюминия. На каких свойствах основано применение алюминия в этих сферах человеческой деятельности?какой вывод можно сделать в связи с использованием алюминия в данных отраслях?что можно сказать о распространённости алюминия в земной коре? (по новейшим данным содержание алюминия в земной коре составляет 8,8% по массе, - это третье место среди химических элементов после О и Si)3). Почему такой распространённый в природе и важный в техническом отношении металл стал известен людям менее 200 лет назад? - постановка познавательной задачи.4). История алюминия - рассказ учителя:"Однажды к древнеримскому императору Тиберию пришёл ремесленник и принёс чашу невиданной красоты, изготовленную из серебристого и на удивление лёгкого металла. На вопрос императора о названии чудесного металла ремесленник ответил, что металл получен им из …глины и пока не имеет названия. "Дальновидный" император, испугавшись, что новый металл, который можно получать из обыкновенной глины, обесценит серебро и подорвёт могущество Рима, повелел: чашу уничтожить, ремесленника обезглавить, его мастерскую сровнять с землёй!" Теперь, по прошествии тысячелетий, мы не можем сказать, сколько правды лежит в основе этой легенды, рассказанной римским историком Плинием Старшим в своей "Естественной истории", но значительная доля правды в ней кроется. Действительно, алюминий - серебристо-белый, но в отличие от серебра на удивление лёгкий металл, который в принципе можно получить даже из глины. Не случайно у нас в России в ХIX столетии алюминий называли "глиний"! И если бы не технические трудности, алюминий давно бы был самым дешёвым металлом. Но из-за высокой химической активности, алюминий встречается в природе только в связанном виде. А из-за высокого сродства к кислороду, восстановить алюминий можно либо ещё более активным металлом, например калием, либо при помощи электролиза. Поэтому открытие этого самого распространённого металла состоялось после открытия щелочных металлов, а промышленное получение началось после изобретения электролиза. Первый образец алюминия получил датский учёный Г. Эрстед в 1825 году в результате следующей химической реакции:AlCl3 + 3Na > Al +3NaClВ 1827 году знаменитый немецкий химик Фридрих Вёлер получил более чистый алюминий, использовав для этого криолит и металлический калий:Na3 [AlF6] + 3K > Al + 3NaF + 3KFПервое время алюминий получали в малых количествах и стоил он дороже золота. Так упоследнего 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. В чём заключается этот способ… (краткий рассказ об электролитическом производстве по настенной таблице). Запись на доске и в тетрадях:2Al2O3 ток> 4Al + 3O2В настоящее время по объёму производства алюминий прочно занимает 2 место после железа и его сплавов (среди металлов). Для выплавки 1т алюминия требуется 13-17000 квт/час электрической энергии (постоянный ток, V=5в, I=100000А), поэтому алюминиевые заводы расположены вблизи крупных ГЭС.5). Закрепление знаний о производстве алюминия - фронтальная беседа:Как в ХIХ веке в России называли алюминий и почему?Зачем при электролизе глинозёма (Al2O3) применяют криолит (Na3 [AlF6])?В чём заключается суть современного производства алюминия?Почему алюминий не сгорает сразу после электролиза?Почему угольные аноды приходится периодически обновлять?В связи с чем алюминий из электролизёра извлекают вакуумным ковшом?Почему большая часть производимого алюминия идёт на выплавку сплавов?6). Заполнение таблицы "Применение алюминия", изучение коллекции "Алюминий" самостоятельная работа:
7). Домашнее задание. Повторить параграф 13, решить задачу: На выплавку 1 тонны алюминия расходуется 2 тонны оксида алюминия Al2O3. Вычислить выход металла в процентах от теоретически возможного выхода, подготовить тетрадь к проверке. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ "АЛЮМИНИЙ": Ле Бокс - местность на юге Франции, в которой впервые стали добывать бокситы; t0пл боксита составляет 20450С, а t0пл криолита составляет 9700С; электропроводность Al примерно 0,6 от электропроводности меди; теплопроводность же Al в 1,8 раза больше, чем теплопроводность меди; рубин (красный): Al2O3 + 0,3% Cr2O3; сапфир (синий): Al2O3 + 0,2% TiO2, следы Fe2O3 аметист (фиолетовый): Al2O3 + примесь MnO2; AlCl3, Al (C2H5) 3 - катализаторы в органическом синтезе; дуралюмин или дюраль - сплав Al + 5% Cu + 2% Mg - название от города Дюрен в Германии; KAl (SO4) 2 - алюмокалиевые квасцы, протрава при крашении тканей; Al2 (SO4) 3 - сульфат алюминия, коагулянт при очистке воды от биологической грязи; Al (OH) 3 + Mg (OH) 2 - "Алмагель", медицинский препарат для снижения кислотности желудочного сока при гастритах и язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки; рубины и другие окрашенные разновидности оксида алюминия применяют в ювелирной промышленности и в технике, например в производстве лазеров, механических часов; в настоящее время рубины, сапфиры, аметисты и др. получают искусственным путём; соли алюминия в водных растворах подвергаются гидролизу, большинство с образованием кислотной среды, а сульфид алюминия полностью гидролизуется (разрушается в воде), например: a). AlCl3 - Al3+ + 3Cl- HOH - H+ + OH- Al3+ + OH - = AlOH2+ AlCl3 + HOH = AlOH2+ + 3Cl - + H+ b). Al2S3 + 6HOH = 2Al (OH) 3 + 3H2S |
РЕКЛАМА
|
||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||
| БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА | ||
 |
© 2010 | |