Конспект урока по теме "Алюминий"
план-конспект урока по химии (9 класс) по теме

9 класс

Конспект урока по теме

«Алюминий»

Цели: 

1. Дать представление о строении атома алюминия на основании его положения в ПСХЭ, о физических и химических свойствах простого вещества алюминия и его нахождении в природе
2. Обобщить знания учащихся о применении алюминия, его соединений и сплавов в народном хозяйстве
3. Обсудить значение алюминия в организме человека

Оборудование:

1. Для лабораторных  работ: штативы для пробирок, пробирки, алюминиевая стружка, 1М раствор соляной или соляной кислоты, спички, ПСХЭ, коллекции природных соединений алюминия в чашках Петри;
2. Для демонстраций: изделия из алюминия (кострюля, столовые приборы, модель самолёта, бенгальские огни, алюминиевая проволока, фольга пищевая, новогодний «дождик»), спички;
3. Для окончания урока: раздатки для родителей
4. Технические средства: компьютер, колонки, медиапроектор, экран.

Структура урока:

1. Организационный момент
2. Введение в новую тему
3. Изучение нового:                                                                                                                                          1) Нахождение алюминия в природе                                                                                                                             2) История открытия и получения алюминия                                                                                      3) Строение атома алюминия;                                                                                                                            4) Физические свойства алюминия;                                                                                                            5) Сплавы алюминия                                                                                                                            6) Химические свойства алюминия;                                                                                                                   7) Применение алюминия и его соединений;                                                                                                                           8) Алюминий в организме человека                                                                                                                                    
4. Закрепление полученных знаний                                                                                                                    
5. Домашнее задание
6. Окончание урока

7.   Рефлексия

Ход урока

1. Организационный момент

Играет негромкая музыка в японском стиле.

Звучат стихи ученика Иевлева Виктора, посвящённые алюминию

Приласкай океан…

Посади лёгкую птицу на камень

Затонувшего острова.

Приходящие дуновения зимы…

Наконец-то твои порывы

Удаляются далеко от гор!

Кружись на ветру…

В бледной заре на восходе

Найди свой путь к вечности…

2. Введение в новую тему

     Современную жизнь невозможно представить без алюминия. Этот блестящий легкий металл, прекрасный проводник электричества, получил в последние десятилетия самое широкое применение в различных отраслях производства. Между тем известно, что в свободном виде алюминий не встречается в природе, и вплоть до XIX века наука даже не знала о его существовании. Только в последней четверти прошлого столетия была разрешена проблема промышленного производства металлического алюминия в свободном виде. Это стало одним из крупнейших завоеваний науки и техники этого периода, значение которого мы, может быть, еще не оценили до конца.

3. Изучение нового материала

1. Нахождение алюминия в природе

     По содержанию в земной коре алюминий занимает первое место среди металлов и третье среди других элементов (после кислорода и кремния). Земная кора на 8,8% состоит из алюминия. Однако этот химически активный металл не может существовать в свободном состоянии и встречается только в виде различных и очень разнообразных по своему составу соединений. Основная их масса приходится на оксид алюминия (Аl2О3). Это соединение каждый из нас встречал не один раз — в обиходе оно называется глиноземом, или просто глиной. Глина примерно на треть состоит из оксида алюминия и является потенциальным сырьем для его производства. Вся трудность состоит в том, чтобы восстановить алюминий (отнять у него кислород). Химическим путем добиться этого чрезвычайно сложно, так как связь двух элементов здесь очень прочная.

Природные соединения алюминия (минералы):

1. Корунд — Al2O3 (рубин, сапфир)
2. Берилл — 3ВеО • Al2О3 • 6SiO2 (аквамарин, изумруд)
3. Бокситы — Al2O3 • H2O
4. Каолинит — Al2O3×2SiO2 × 2H2O
5. Глинозёмы —  Аl2О3
6. Полевой шпат (ортоклаз) — K2O×Al2O3×6SiO2 
7. Нефелины — KNa3[AlSiO4]4 
8. Алуниты — KAl(SO4)2 • 2Al(OH)3 
9. Криолит — Na3AlF6

Промышленное значение имеют боксит, алунит и нефелин.

Лабораторная работа «Ознакомление с образцами природных соединений алюминия»

2) История открытия и получения алюминия

? Что означает название алюминия Aluminium? (сообщение)

   В 1807 году английский химик Гэмфри Дэви открыл вещество под названием "alum" ("квасцы"), которое представляло собой соль неизвестного металла, этот металл был назван им "алюмиум". Позднее, это название было преобразовано в "aluminium" ("алюминий"). Дэви безуспешно пытался выделить этот металл с помощью электролиза (вещество практически не растворялось в воде).

В 1825 году датскому физику Эрстеду удалось выделить алюминий, как отдельный элемент.

В 1845 Немецкий учёный Фридрих Вёлер году провёл обширные исследования по изучению свойств этого металла, одно из которых была его необычайная лёгкость. Также он использовал новый способ получения алюминия. AlCl3 + 3K = 3KCl + Al

       В 1886 году Поль Эру во Франции и Чарльз Холл из Огайо одновременно изобрели способ получения алюминия с помощью электролитического метода. Оба этих учёных родились в 1863 году и умерли в 1914 году в возрасте 51 года. Согласно этому методу расплаву подвергался не сам Al2O3, а его раствор в расплавленном криолите Na3AlF6. Данный процесс проводится в электрических печах при температуре 960°C. Способ, изобретённый двумя этими выдающимися учёными, используется и до сих пор.

Надвоицкий алюминиевый завод

Предприятие расположено в центральной части Карелии, в пос. Надвоицы Сегежского района. Введен в эксплуатацию в 1954 году. Основная продукция — первичный алюминий и силумин (сплав алюминия с кремнием).

Реакция: 2Al2O3   Na3AlF6, ток   4Al + 3O2

 3) Строение атома алюминия

? Дайте характеристику химического элемента алюминия по его положению в ПСХЭ

! Алюминий – элемент главной подгруппы III группы и 3-го периода ПСХЭ

Д.И. Менделеева. Порядковый номер – 13. Это означает, что в состав атома алюминия входят 13 электронов и 13 протонов (заряд ядра +13). Относительная атомная масса алюминия – 27, следовательно, в состав ядра входят 14 протонов (27-13=14).

     Как и положено элементу 3-го периода, атомы алюминия имеют три энергетических уровня. На последнем уровне атомы алюминия содержат три электрона. Следовательно, распределение электронов по уровням в атомах алюминия таково: 13Al 2e-, 8e-, 3e-.

? Какие свойства (окислительные или восстановительные) проявляют атомы алюминия?

! Подобно всем металлам, атомы алюминия проявляют восстановительные свойства.

? Какую степень окисления при этом будет проявлять алюминий?

! +3

4) Физические свойства алюминия

? Опишите физические свойства алюминия (Лабораторная работа)

? Как человек использует физические свойства алюминия? Запишите ответ в свой опорный конспект

Проверка записей

5) Сплавы алюминия

     Основной недостаток алюминия как конструкционного материала — малая прочность, поэтому обычно используют не чистый алюминий, а разные сплавы на его основе.

1) Алюминиево-магниевые сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью и хорошо свариваются; из них делают, например, корпуса быстроходных судов.

2) Алюминиево-кремниевые сплавы (силумины) лучше всего подходят для литья. Из них часто отливают корпуса разных механизмов.

3) Алюминиево-медные сплавы (в частности, дюралюминий) можно подвергать термообработке, что намного повышает их прочность. К сожалению, термообработанные материалы нельзя сваривать, поэтому детали самолётов до сих пор соединяют заклёпками. Сплав с бо́льшим содержанием меди по цвету внешне очень похож на золото, и его иногда применяют для имитации последнего.

Дуралюмин, или просто "дюраль"; название происходит от немецкого города Дюрена)- Кельты называли его Дурум (Durum), что в переводе означает «замок, крепость». Этот сплав после закалки приобретает особую твёрдость и становится примерно в 7 раз прочнее чистого алюминия. В то же время он почти втрое легче железа. Его получают, сплавляя алюминий с небольшими добавками меди, магния, марганца, кремния и железа.

6) Химические свойства алюминия

Легко реагирует с простыми веществами:

1) с кислородом:

4Al + 3O2 = 2Al2O3 (демонстрация горения бенгальских огней)

2) с галогенами:

2Al + 3Br2 = 2AlBr3 (демонстрация видеоролика)

На стр. 69 учебника вы найдёте записи взаимодействия алюминия с бромом, серой и углеродом. Дополнительное домашнее задание: рассмотрите эти реакции с точки зрения окислительно-восстановительных реакций.

Со сложными веществами:

3) восстанавливает металлы из их оксидов (алюминотермия)(демонстрация видеоролика):

8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe

При нормальных условиях алюминий покрыт тонкой и прочной оксидной плёнкой. Благодаря этому алюминий практически не подвержен коррозии и потому широко востребован современной индустрией. Демонстрация оксидной плёнки алюминия

4) с водой (после удаления защитной оксидной пленки (демонстрация видеоролика)): 

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2

Самопроверка записи химических уравнений

5) со щелочами (с образованием тетрагидроксоалюминатов и других алюминатов):

(демонстрация видеоролика)

2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2  или

2(NaOH•H2O) + 2Al = 2NaAlO2 + 3H2

Физкультминутка. Упражнения для глаз

6) Легко растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах (Лабораторная работа):

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2  или

2Al + 3H2SO4(разб) = Al2(SO4)3 + 3H2

А вот концентрированные серная и азотная кислоты пассивируют алюминий, образуя на поверхности металла плотную, прочную оксидную плёнку, которая препятствует дальнейшему протеканию реакции. Поэтому эти кислоты перевозят в алюминиевых цистернах

Вывод об амфотерности алюминия.

Гидроксид и кислота

Растворят металл всегда.

Потому любой уверен –

Алюминий амфотерен

? Какими свойствами будут обладать оксид и гидроксид алюминия?

! Амфотерными, т.е. в зависимости от условий, будут реагировать с кислотами и щелочами

7) Применение алюминия и его соединений (обобщение знаний, проверка записей конспекта)

Игра: выберите предметы, сделанные из алюминия и объясните какие свойства использовал человек при их изготовлении

1. конструкционный материал (лёгкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость);
2. производство кухонной посуды, алюминиевой фольги (нетоксичен, высокая теплопроводность);
3. изготовление проводов (лёгкость, электропроводность).  Электропроводность алюминия всего в 1,7 раза меньше, чем у меди, при этом алюминий приблизительно в 2 раза дешевле. Правда, у алюминия как электротехнического материала есть неприятное свойство — из-за прочной оксидной плёнки его тяжело паять;
4. изготовления зеркал (высокий коэффициент отражения  в сочетании с дешевизной и лёгкостью напыления);
5. ювелирные изделия (когда алюминий был очень дорог, из него делали разнообразные ювелирные изделия. Мода на них сразу прошла, когда появились новые технологии его получения, во много раз снизившие себестоимость. Сейчас алюминий иногда используют в производстве бижутерии);
6. алюминий зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е173 (группа красителей);
7. высокоэффективное ракетное горючее;
8. краска «серебрянка» (блеск в порошке);
9. восстанавливает металлы из их оксидов (алюминотермия);
10. хлорид алюминия AlCl3 применяют в качестве катализатора (?) в производстве очень многих органических веществ

8) Алюминий в организме человека

1. В организм человека ежесуточно поступает от 5 до 50 мг алюминия
2. При горячей обработке пищевых продуктов за счёт использования алюминиевой посуды, происходит загрязнение пищи этим металлом
3. Алюминий также поступает в организм с пищей, питьевой водой, через лёгкие, с лекарственными препаратами, дезодорантами
4. Депонируется в костях, печени, лёгких и сером веществе головного мозга
5. С возрастом содержание алюминия в лёгких и головном мозге увеличивается 

 Внимание! Опасность! В больших концентрациях алюминий отрицательно действует на нервную систему и может вызвать судороги, снижение или потерю памяти, способствует развитию старческого атеросклероза, у детей замедляется развитие, поражается желудок, кишечник. В этом случае помогут крапива, хвощ полевой, препараты, содержащие янтарную кислоту.

Раздатка для родителей: «Алюминий является постоянной составной частью клеток. В небольших количествах он необходим человеку, но в случае избытка этот металл может представлять серьёзную опасность для здоровья. Алюминий попадает в организм с пищей, водой, дезодорантами, из алюминиевой посуды. Поэтому хранить и готовить в такой посуде молочные блюда, щи, компоты, солёную рыбу, маринованные овощи и грибы, квашеную капусту нельзя, так как в кислой среде алюминий постепенно растворяется и частично переходит в продукты».

4. Закрепление полученных знаний

1) Тест с взаимопроверкой «Какие утверждения верны?»

1. Алюминий встречается в природе только в виде соединений (+)

2. Силумин – сплав алюминия с серой (-)

3. Атомы алюминия проявляют восстановительные свойства (+)

4. Алюминий плохо проводит электричество (-)

5. Алюминий может реагировать как с кислотами, так и со щелочами (+)

6. В случае избытка алюминий может представлять серьёзную опасность для здоровья (+)

7. Мировое производство алюминия постоянно уменьшается (-)

2) Отгадайте ребус:

5. Домашнее задание

Обязательное: § 13 стр. 68-74, ? 1, 4 стр. 75, закончите конспект урока

Дополнительное: 1) Запишите уравнения химических реакций взаимодействия алюминия с бромом, серой и углеродом. Рассмотрите их с точки зрения ОВР. 2) ? 5 стр.75

Творческое: Поэт Андрей Вознесенский написал в 1959 году стихотворение «Осень», в котором использовал алюминий в качестве художественного образа:…А за окошком в юном инее лежат поля из алюминия…Объясните, какие свойства алюминия подразумевал поэт. Придумайте красивые образные выражения с использованием свойств алюминия, которые можно использовать при написании сочинений.

6. Окончание урока

7. Рефлексия

Источники информации:

1. Габриелян, О.С. Химия. 9 класс: учеб. Для общеобразоват. учреждений / О.С. Габриелян. – М.: Дрофа, 2008. – 270 с.

2. Акопян, В. Не всё хорошо, что блестит (статья) / В. Акопян // Вестник ЗОЖ. – 2004. - №1.

3. http://ru.wikipedia.org/wiki/ - алюминий, природные соединения и сплавы алюминия и их применение

4. http://www.rusal.ru/naz_factory.aspx - Надвоицкий алюминиевый завод