Цели урока: 1. расширить и углубить знания о металлах на примере переходного химического элемента – алюминия; 2. изучить его физические и химические свойства; 3. формировать экспериментальные навыки, доказывая амфотерность алюминия; 4. развивать творческое мышление учащихся.
Оборудование: алюминий металлический, алюминиевый порошок, алюминиевая фольга и пластинка, образцы природных соединений и сплавов алюминия, кристаллический йод, растворы кислот и щелочей, пробирки, схема электролиза оксида алюминия, периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева.
Ход урока
Организационный момент.
Проверка домашнего задания
Учитель вызывает к доске ученика с выполненной домашней задачей. Пока учащийся решает у доски, проводится фронтальный опрос класса по следующим вопросам:
охарактеризуйте свойства элементов второй группы главной подгруппы;
какое применение имеют соединения кальция?
охарактеризуйте биологическую роль кальция и магния;
Решение домашней задачи:СаСО3+2НNO3 = Ca( NO3 )2+CO2+H2OНайдем массу карбоната кальция в известняке:
m (CaCO3) = 400*0,5 = 200г
n (CaCO3) = m/M = 200/100 = 2 моль
n (CaCO3) = n (CO2) = 2 моль
V (CO2) = n*VV = 2*22,4 = 44, 8 л.
Ответ: выделилось 44, 8 л углекислого газа.
Объяснение нового материала
Учитель: Мы уже изучили элементы первой и второй группы. Из третьей группы изучается только алюминий. Посмотрите на периодическую систему. Где он расположен? Да, алюминий – это элемент третьего периода и третьей группы главной подгруппы. Он относится к секции р – элементов. Алюминий по распространенности в природе (после кислорода и кремния) занимает третье место – 7,5% по массе. Первый в 1825г получил металлический алюминий датский ученый Эрстед, затем в 1827г – немецкий химик Велер. Название элемент получил по исходному веществу для получения квасцы – по-латыни «алюмен».
Первоначально алюминий ценился выше золота и применялся для изготовления ювелирных изделий. Например, император Франции Наполеон 3 очень гордился, что на устроенном им банкете члены царской семьи были удостоены чести пользоваться алюминиевыми вилками и ложками, тогда как остальные гости были вынуждены довольствоваться золотыми и серебряными. А в 1889г во время пребывания в Лондоне великого русского химика Д. И. Менделеева ему в знак почета были преподнесены весы, сделанные из золота и алюминия.
А, теперь запишите первый пункт:1. Нахождение в природе.
Встречается алюминий в природе в связанном виде, обычно, в форме кислородных соединений:
Al2O3- корунд
Al2O3*nH2O – боксит
Al2O3*2SiO2*2H2O – каолинит
AlF3*2NaF – криолит
(при этом классу демонстрируются природные соединения алюминия).
Драгоценные камни – красный рубин и синий сапфир – это природные прозрачные, окрашенные примесями кристаллы корунда.
Записываем второй пункт:
2. Получение Взгляните на схему электролиза (на доске вывешивается схема электролиза оксида алюминия). В промышленности получение алюминия основано на электролизе оксида алюминия. Оксид алюминия плавится при температуре 2053оС. Осуществить такой электролиз трудно. Оказалось, что оксид алюминия хорошо диссоциирует на ионы в расплавленном минерале криолите при 950оС. (Предлагается одному ученику выйти к доске и написать электролиз с помощью учителя).
Ученик: Процесс диссоциации оксида алюминия в расплаве криолита:
Al2O3 = 2Al+3 + 3O-2
AlF3 = Al+3 + 3F-1
3NaF = 3Na+ + 3F-1
На катоде Al+3, Na+. Al+3 обладает большей способностью восстанавливаться в ряду напряжения металлов.
На аноде: О-2 обладает большей способностью окисляться по ряду активности неметаллов.
2Al2O3 = 4Al + 3O2↑
Учитель: Запишите третий пункт:
3.Физические свойства
(Учитель демонстрирует алюминий металлический и алюминиевую
фольгу и пластинку). Учащиеся сами отмечают его физические свойства.
Алюминий – металл серебристо-белого цвета. Он относится к легким металлам. Температура плавления низкая. Алюминий пластичен, легко вытягивается в проволоку, прокатывается в листы и фольгу, обладает хорошей электропроводимостью и теплопроводностью. По электропроводности уступает лишь серебру и меди.
Как вы думаете, почему для изготовления электропроводов используется алюминий, а не медь? (Алюминий дешевле).
Учитель: Обсудим следующий пункт:
4. Химические свойства алюминия
Из повседневного опыта вы знаете, что в алюминиевой посуде кипятят воду, варят пищу. Означает ли это, что алюминий химически неактивен? Нет. В ряду напряжения алюминий стоит значительно левее водорода, следовательно, он должен быть активным.
Алюминий – единственный очень активный металл, который широко используется в быту в чистом виде. Этот факт объясняется очень просто -алюминий покрыт тонкой, но очень прочной пленкой своего оксида, какой нет у большинства других металлов. Другие металлы также покрыты оксидной пленкой, но эта пленка рыхлая, не прочная, поэтому эти металлы быстро корродируют, разрушаются.
1) взаимодействие с водой
Нужно сначала оксидную пленку снять. Для этого алюминий амальгируют (на амальгированной поверхности оксидная пленка не удерживается), или применить температуру.
2Al + 6H2О = 2Al(OH)3↓ +3H2 ↑
2) взаимодействие с неметаллами. (Учащиеся выходят к доске и пишут предложенные уравнения)
4Al + 3O2 = 2Al2O3
Учитель: Реакции алюминия с галогенами идут при комнатной температуре, но для осуществления реакции с йодом необходим катализатор- капля воды. Сейчас я вам продемонстрирую эту реакцию, а вы запишите реакцию и составьте к ней электронный баланс, определите процессы окисления и восстановления (один ученик пишет на доске реакцию).
2Al + 3I = 2AlI3 иодид алюминия
2Al0- 3e → Al3+ окисление восстановитель
3I20 + 2e→ 2I- восстановление окислитель
Учитель: Для осуществления реакции алюминия с йодом необходимо тщательно перемешать в фарфоровой ступке одинаковые объемы порошкообразного алюминия и кристаллического йода. Затем, смесь аккуратно собрать в кучку на середине дна ступки. Сделать на вершине кучки углубление. Поставить ступку под тягу! И только после этого добавить в сделанное углубление одну каплю воды. Произойдет сильное нагревание смеси, начнется выделения огня с брызгами алюминия.
3) взаимодействие с кислотами (учащийся пишет у доски)
Алюминий амфотерен. До этого свойства, вы уже могли самостоятельно писать реакции. А теперь вы познакомитесь с новым свойством: алюминий реагирует с выделением водорода не только с кислотами, но и со щелочами.
2AL+6H2O+2NaOH=2Na(AL(OH)4)+3H2
Тетрагидроксоалюминат натрия
(Демонстрируется выделение водорода в реакции с щелочью.)
5) взаимодействие с оксидами
2AL+Cr2O3=2Cr+AL2O3 - алюминотермия
Учитель: Для осуществления реакции соляной кислотой необходимо алюминевую пластинку поместить в пробирку с хлороводородной кислотой. Вы увидите выделения газа. Затем пластинку нужно вынуть из кислоты, обмыть водой и отпустить концентрированную азотную кислоту. Наблюдаете пассивацию алюминия.
Для осуществления реакции со щелочью необходимо поместить несколько гранул алюминия в пробирку и прилить 4-5 мл раствора гидроксида натрия. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Содержимое пробирки слегка подогреть. Наблюдаете выделение газа.
5) Учитель: Применение алюминия связано с его физическими и химическими свойствами. Сейчас я буду говорить, где применяется, а вы будете говорить, на каком свойстве основано это применение.
1. Получение металлов (хром, никель, кобальт, ванадий, титан, марганец и др.) – алюминотермия
2. Изготовление посуды (пластичность и покрыт прочной оксидной пленкой)
Оборудование: алюминий металлический, алюминиевый порошок, алюминиевая фольга и пластинка, образцы природных соединений и сплавов алюминия, кристаллический йод, растворы кислот и щелочей, пробирки, схема электролиза оксида алюминия, периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева.
Ход урока
Организационный момент.
Проверка домашнего задания
Учитель вызывает к доске ученика с выполненной домашней задачей. Пока учащийся решает у доски, проводится фронтальный опрос класса по следующим вопросам:
охарактеризуйте свойства элементов второй группы главной подгруппы;
какое применение имеют соединения кальция?
охарактеризуйте биологическую роль кальция и магния;
Решение домашней задачи:
СаСО3+2НNO3 = Ca( NO3 )2+CO2+H2O
Найдем массу карбоната кальция в известняке:
m (CaCO3) = 400*0,5 = 200г
n (CaCO3) = m/M = 200/100 = 2 моль
n (CaCO3) = n (CO2) = 2 моль
V (CO2) = n*VV = 2*22,4 = 44, 8 л.
Ответ: выделилось 44, 8 л углекислого газа.
Объяснение нового материала
Учитель: Мы уже изучили элементы первой и второй группы. Из третьей группы изучается только алюминий. Посмотрите на периодическую систему. Где он расположен? Да, алюминий – это элемент третьего периода и третьей группы главной подгруппы. Он относится к секции р – элементов. Алюминий по распространенности в природе (после кислорода и кремния) занимает третье место – 7,5% по массе.
Первый в 1825г получил металлический алюминий датский ученый Эрстед, затем в 1827г – немецкий химик Велер. Название элемент получил по исходному веществу для получения квасцы – по-латыни «алюмен».
Первоначально алюминий ценился выше золота и применялся для изготовления ювелирных изделий. Например, император Франции Наполеон 3 очень гордился, что на устроенном им банкете члены царской семьи были удостоены чести пользоваться алюминиевыми вилками и ложками, тогда как остальные гости были вынуждены довольствоваться золотыми и серебряными. А в 1889г во время пребывания в Лондоне великого русского химика Д. И. Менделеева ему в знак почета были преподнесены весы, сделанные из золота и алюминия.
А, теперь запишите первый пункт:
1. Нахождение в природе.
Встречается алюминий в природе в связанном виде, обычно, в форме кислородных соединений:
Al2O3- корунд
Al2O3*nH2O – боксит
Al2O3*2SiO2*2H2O – каолинит
AlF3*2NaF – криолит
(при этом классу демонстрируются природные соединения алюминия).
Драгоценные камни – красный рубин и синий сапфир – это природные прозрачные, окрашенные примесями кристаллы корунда.
Записываем второй пункт:
2. Получение
Взгляните на схему электролиза (на доске вывешивается схема электролиза оксида алюминия). В промышленности получение алюминия основано на электролизе оксида алюминия. Оксид алюминия плавится при температуре 2053оС. Осуществить такой электролиз трудно. Оказалось, что оксид алюминия хорошо диссоциирует на ионы в расплавленном минерале криолите при 950оС. (Предлагается одному ученику выйти к доске и написать электролиз с помощью учителя).
Ученик: Процесс диссоциации оксида алюминия в расплаве криолита:
Al2O3 = 2Al+3 + 3O-2
AlF3 = Al+3 + 3F-1
3NaF = 3Na+ + 3F-1
На катоде Al+3, Na+. Al+3 обладает большей способностью восстанавливаться в ряду напряжения металлов.
На аноде: О-2 обладает большей способностью окисляться по ряду активности неметаллов.
2Al2O3 = 4Al + 3O2↑
Учитель: Запишите третий пункт:
3.Физические свойства
(Учитель демонстрирует алюминий металлический и алюминиевую
фольгу и пластинку). Учащиеся сами отмечают его физические свойства.
Алюминий – металл серебристо-белого цвета. Он относится к легким металлам. Температура плавления низкая. Алюминий пластичен, легко вытягивается в проволоку, прокатывается в листы и фольгу, обладает хорошей электропроводимостью и теплопроводностью. По электропроводности уступает лишь серебру и меди.
Как вы думаете, почему для изготовления электропроводов используется алюминий, а не медь? (Алюминий дешевле).
Учитель: Обсудим следующий пункт:
4. Химические свойства алюминия
Из повседневного опыта вы знаете, что в алюминиевой посуде кипятят воду, варят пищу. Означает ли это, что алюминий химически неактивен? Нет. В ряду напряжения алюминий стоит значительно левее водорода, следовательно, он должен быть активным.
Алюминий – единственный очень активный металл, который широко используется в быту в чистом виде. Этот факт объясняется очень просто -алюминий покрыт тонкой, но очень прочной пленкой своего оксида, какой нет у большинства других металлов. Другие металлы также покрыты оксидной пленкой, но эта пленка рыхлая, не прочная, поэтому эти металлы быстро корродируют, разрушаются.
1) взаимодействие с водой
Нужно сначала оксидную пленку снять. Для этого алюминий амальгируют (на амальгированной поверхности оксидная пленка не удерживается), или применить температуру.
2Al + 6H2О = 2Al(OH)3↓ +3H2 ↑
2) взаимодействие с неметаллами. (Учащиеся выходят к доске и пишут предложенные уравнения)
4Al + 3O2 = 2Al2O3
Учитель: Реакции алюминия с галогенами идут при комнатной температуре, но для осуществления реакции с йодом необходим катализатор- капля воды. Сейчас я вам продемонстрирую эту реакцию, а вы запишите реакцию и составьте к ней электронный баланс, определите процессы окисления и восстановления (один ученик пишет на доске реакцию).
2Al + 3I = 2AlI3 иодид алюминия
2Al0- 3e → Al3+ окисление восстановитель
3I20 + 2e→ 2I- восстановление окислитель
Учитель: Для осуществления реакции алюминия с йодом необходимо тщательно перемешать в фарфоровой ступке одинаковые объемы порошкообразного алюминия и кристаллического йода. Затем, смесь аккуратно собрать в кучку на середине дна ступки. Сделать на вершине кучки углубление. Поставить ступку под тягу! И только после этого добавить в сделанное углубление одну каплю воды. Произойдет сильное нагревание смеси, начнется выделения огня с брызгами алюминия.
3) взаимодействие с кислотами (учащийся пишет у доски)
Алюминий амфотерен. До этого свойства, вы уже могли самостоятельно писать реакции. А теперь вы познакомитесь с новым свойством: алюминий реагирует с выделением водорода не только с кислотами, но и со щелочами.
2AL+6H2O+2NaOH=2Na(AL(OH)4)+3H2
Тетрагидроксоалюминат натрия
(Демонстрируется выделение водорода в реакции с щелочью.)
5) взаимодействие с оксидами
2AL+Cr2O3=2Cr+AL2O3 - алюминотермия
Учитель: Для осуществления реакции соляной кислотой необходимо алюминевую пластинку поместить в пробирку с хлороводородной кислотой. Вы увидите выделения газа. Затем пластинку нужно вынуть из кислоты, обмыть водой и отпустить концентрированную азотную кислоту. Наблюдаете пассивацию алюминия.
Для осуществления реакции со щелочью необходимо поместить несколько гранул алюминия в пробирку и прилить 4-5 мл раствора гидроксида натрия. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Содержимое пробирки слегка подогреть. Наблюдаете выделение газа.
5) Учитель: Применение алюминия связано с его физическими и химическими свойствами. Сейчас я буду говорить, где применяется, а вы будете говорить, на каком свойстве основано это применение.
1. Получение металлов (хром, никель, кобальт, ванадий, титан, марганец и др.) – алюминотермия
2. Изготовление посуды (пластичность и покрыт прочной оксидной пленкой)
