Физические и химические свойства алюминий – Физические и химические свойства алюминия

alexxlab | 23.05.2020 | 0 | Вопросы и ответы

Содержание

строение атома, распространение в природе. Физические и химические свойства алюминия

Алюминий – металлический элемент главной подгруппы III группы 3 периода периодической системы химических элементов. Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня его атома 3s23p1. При химических взаимодействиях в возбужденном состоянии он способен образовывать три ковалентных связи

или полностью отдавать свои три электрона, проявляя в своих соединениях степень окисления +3. Итак, Алюминий является активным восстановителем.

Алюминий по распространенности занимает третье место среди других элементов. Массовая доля алюминия в земной коре составляет 8,5%. В природе он встречается только в виде соединений. Он входит в состав алюмосиликатов, к которым относятся: глины, слюды, полевые шпаты, в частности каолин. Промышленно важным алюминиевой рудой являются боксит Al2O3 • nН2О. Алюминий входит в состав минерала корунда, который является кристаллическим алюминий оксидом Al2O3. Различные примеси способны оказывать корундовые разных цветов. зеленого, желтого, оранжевого, фиолетового и других цветов и оттенков. Его синяя разновидность называют сапфиром, а красный – рубином. И рубины, и сапфиры являются драгоценными камнями.

Простое вещество алюминий – блестящий серебристо-белый металл. Он обладает высокой способностью отражать световые и тепловые лучи, а также высокие тепло-и электропроводность. Температура плавления алюминия 660 ° С. Это достаточно легкий и пластичный металл. Из него можно производить тонкую проволоку и фольгу.

Химически алюминий очень активен. На воздухе он быстро окисляется и покрывается тонкой пленкой алюминий оксида. Оксидная пленка является достаточно прочной и вызывает коррозионную стойкость алюминия. При нагревании на воздухе или в кислороде алюминий сгорает, образуя также алюминий оксид:

4Al + 3O2 = 2Al2O3.

Алюминий активно реагирует с другими неметаллами. При обычных условиях он взаимодействует с хлором и бромом, образуя соли, например, алюминий хлорид:

2Al + 3Сl2 = 2AlСl3.

Реакция алюминия с йодом происходит, если в смеси алюминиевого порошка с йодом добавить несколько капель воды, которая выполняет роль катализатора:

2Al + 3I2 = 2AlИ3.

При нагревании алюминий реагирует с серой, азотом, углеродом, например:

2Al + 3S = Al2S3.

В обычном состоянии алюминий покрыт защитной оксидной пленкой и является устойчивым к действию воды даже при нагревании. Если пленка алюминий оксида будет разрушена, то алюминий будет активно реагировать с водой с выделением газообразного водорода:

2Al + 6Н2О = 2Al (OH) 3 ? + 3Н2 ?.

Алюминий реагирует с растворами кислот с образованием солей и водорода, например:

2Al + 6НСl = 2AlCl3 + 3Н2 ?.

Концентрированные серная и нитратная кислоты пассивируют алюминий, т.е. увеличивают прочность оксидной пленки. Таким образом, алюминий с ними не реагирует.

Оксидная пленка легко растворяется в щелочах и алюминий реагирует с растворами щелочей с выделением водорода:

2Al + 2NaOH +6 Н2O = 2Na [Al (OH) 4] + 3Н2 ?.

Алюминий восстанавливает металлы из их оксидов при нагревании (Алюминотермия), например:

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3.

Алюминий добывают путем электролиза глинозема растворенного в расплавленном криолите Na3 [AlF6].

Широкое применение алюминия обусловлено его свойствами. Сочетание легкости с достаточно высокой электропроводностью позволяет применять алюминий как проводник электрического тока. Алюминий и его сплавы используют практически во всех областях современной техники: в авиационной и автомобильной промышленности, железнодорожном и водном транспорте, машиностроении и т.д.. Благодаря высокой коррозионной стойкости алюминий широко применяют при изготовлении аппаратуры для производства пищевых продуктов и некоторых химических веществ. Из полированного алюминия изготовляют зеркала и поверхности нагревательных и осветительных рефлекторов. Алюминий используется как розкисник сталей и других сплавов. Им восстанавливают металлы из их оксидов.


worldofscience.ru

Алюминий – металл ХХ века. Физические и химические свойства

Разделы: Химия, Конкурс «Презентация к уроку»


Презентация к уроку

Загрузить презентацию (2,1 МБ)

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.


За один урок очень сложно рассказать об элементе, строении его атома, свойствах веществ, в состав которых он входит, получении и применении этих веществ. Предлагаем разработку урока, посвященного алюминию. Этот материал можно использовать и в 11 классе при повторении темы «Металлы».

Статья сопровождается авторской презентацией.

Оборудование и реактивы: Диаграмма «Распространение элементов в земной коре», «Периодическая система химических элементов», инструктивные карты (для каждого ученика), пробирки, штатив пробирочный, спиртовка, спички, пробиркодержатель, алюминий, образцы соединений алюминий, коллекция сплавов на основе алюминия, серная, соляная кислоты (разбавленные растворы), горячая вода в стакане.

Задачи:

  • Образовательные: сформировать знания о химическом элементе алюминии, физических и характерных химических свойствах простого вещества алюминия, сформировать понятие о составе и свойствах оксидов и гидроскидов алюминия.
  • Развивающие: продолжать формирование умений устанавливать взаимосвязь между составом, строением и свойствами веществ, способствовать развитию исследовательских навыков, развивать представление о познаваемости и единстве окружающего мира путем изучения информации об алюминии, его соединениях, нахождении в природе, продолжать формировать умения работать в темпе, экономя время урока.
  • Воспитательные: воспитывать чувство гордости за свою Родину как самую богатую природными ресурсами страну, культуру учебного труда, аккуратность, внимание про проведении эксперимента.

Цели:

  1. Сформировать представление о физических и химических свойствах алюминия.
  2. Развивать умения учащихся прогнозировать свойства вещества на основе знаний о его строении.
  3. Развивать умения проводить анализ, сравнение, обобщение данных.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Побуждение к изучению темы

В 13-ой квартире живу, известный в мире
Как проводник прекрасный,

пластичен, серебрист.
Еще по части сплавов
Завоевал я славу, –
И в этом деле я крутой специалист.
Вот мчусь я словно ветер
В космической ракете.
Спускаюсь в бездну моря –
Там знают все меня.
По внешности я видный,
Хоть плёнкою оксидной
Покрыт: она мне прочная броня.
Я мягкий, легкий, ковкий,
Сверкаю в упаковке
(Обернуты конфеты блестящею фольгой):
Для плиток шоколада
Меня немало надо,
А раньше был я очень дорогой.

Учитель: Итак, мы последуем за словами этого стихотворения и рассмотрим свойства этого чудесного металла, алюминия.

III. Положение алюминия в таблице Д.И. Менделеева. Строение атома, проявляемые степени окисления.

Элемент алюминий расположен в III группе, главное «А» подгруппе, 3 периоде периодической системы, порядковый номер 13, относительная атомная масса Ar(Al)=27. Его соседом слева в таблице является магний – типичный металл, а справа – кремний, который уже не является металлом. Следовательно, алюминий должен проявлять свойства некоторого промежуточного характера и его соединения являются амфотерными, что мы докажем химическими реакциями в ходе лабораторной работы.

Al + 13)2)8)3, p-элемент,

Основное состояние
1s22s22p63s23p1
Возбужденное состояние
1s22s22p63s13p2

Алюминий проявляет в соединениях степень окисления +3: Al0 – 3 e—> Al+3 (восстановитель)

IV. Нахождение в природе

По распространенности в природе алюминий занимает первое место среди металлов и третье место среди элементов, уступая только кислороду и кремнию. Процент содержания алюминия в земной коре по данным различных исследователей составляет от 7,45 до 8,14 % от массы земной коры.

В природе алюминий встречается только в соединениях (минералах): коллекция соединений алюминия.

Некоторые из них:

  1. Бокситы, Al2O3·H2O (с примесями SiO2, Fe2O3, CaCO3)
  2. Нефелины, KNa3[AlSiO4]4
  3. Алуниты, KAl(SO4)2·2Al(OH)3
  4. Глиноземы (смеси каолинов с песком SiO2, известняком CaCO3, магнезитом MgCO3)
  5. Корунд, Al2O3
  6. Полевой шпат (ортоклаз), K2O·Al2O3
    ·6SiO2
  7. Каолинит, Al2O3·2SiO2·2H2O
  8. Алунит, (Na,K)2SO4·Al2(SO4)3·4Al(OH)3
  9. Берилл, 3BeO·Al2O3·6SiO2

Интересные факты из истории открытия алюминия, которые нашли и подготовили ученики.

1-й ученик: В 1855 году на Всемирной выставке в Париже было представлено «серебро из глины», которое произвело большую сенсацию. Это были пластины и слитки из алюминия, полученного французским ученым Сент-Клер Девилем. К чести Девиля, он поступил как подобает настоящему ученому: из алюминия собственного производства он отчеканил медаль с портретом Фридриха Велера и датой «1827» и послал ее в подарок немецкому ученому, который смог выделить крупинки этого металла. Впервые несколько килограммов металлического алюминия получил в 1825 году датский физик Г.Эрстед действием амальгамы калия на хлорид алюминия, однако тогда не удалось точно установить, какой продукт был получен.

2-й ученик: В пробе лунного грунта, взятой автоматической станцией «Луна-20» с лунной поверхности, впервые был обнаружен самородный алюминий. При исследовании лунной фракции были выявлены три крохотные частицы алюминия. Это плоские, слегка удлиненные крупицы с матовой поверхностью и серебристо-серые в свежем изломе. Алюминий – лунный камень. В земных же условиях природный чистый алюминий в столь миниатюрном виде так и не найден.

V. Физические свойства алюминия

Учитель: Перейдем к изучению простого вещества алюминия.

Лабораторная работа «Физические свойства алюминия».

Инструктивная карта:

  1. Рассмотрите алюминиевую пластинку.
  2. Определите агрегатное состояние вещества алюминия.
  3. Какого цвета пластинка?
  4. Определите, имеет ли данная пластинка блеск.
  5. Опустите пластинку на ¼ ее длины в стакан с горячей водой на 10-15 секунд. Вытащите пластинку из воды, протрите салфеткой и определите, обладает ли алюминий теплопроводностью.
  6. Возьмите в руки алюминиевую фольгу. Определите, обладает ли алюминий пластичностью. Легкий ли это металл?
  7. Поместите в стакан с холодной водой алюминиевую пластинку, проверните ее несколько раз. Наблюдается ли растворение алюминия?
  8. Кратко запишите свои наблюдения согласно плану:
    • агрегатное состояние;
    • цвет;
    • блеск;
    • теплопроводность;
    • пластичность;
    • растворимость в воде.

На доске выписаны некоторые дополнительные сведения о свойствах алюминия:

  • легкий, p = 2,7 г/см3;
  • легкоплавкий, t пл = 660°С
  • электропроводный (лишь два металла – серебро и медь – имеют более высокие показатели)

Хотя алюминий является активным металлом, в воде он не растворяется, так как его поверхность покрыта плотной непористой оксидной пленкой.

VI. Химические свойства алюминия

Учитель: Как всякий металл в химических реакциях алюминий проявляет восстановительные свойства.

Реакции с простыми веществами:

2Al + 3S = Al2S3 (сульфид алюминия)

2Al + N2 = 2AlN (нитрид алюминия)

Al + P = AlP (фосфид алюминия)

4Al + 3С = Al4C3 (карбид алюминия)

2Al + 3I2 = 2AlI3 (йодид алюминия)

В виде стружек или порошка он ярко горит на воздухе, выделяя большое количество теплоты:

4Al + 3O2 = 2Al2O3 + 1676 кДЖ

Реакции со сложными веществами:

Взаимодействие с водой:

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2

без оксидной пленки

ОПЫТ

Взаимодействие с оксидами металлов:

Алюминий хороший восстановитель, так как является одним из активных металлов. Стоит в ряду активности сразу после щелочно-земельных металлов. Поэтому восстанавливает металлы из их оксидов. Такая реакция – алюмотермия – используется для получения чистых редких металлов, например, таких, как вольфрам, ваннадий и другие.

3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe +Q

Лабораторная работа учащихся выполняется в течение 10-15 минут по инструктивным картам.

Инструктивная карта:

  1. Возьмите две пробирки. В каждую положите по кусочку алюминия. Прилейте в одну из них 1-2 мл раствора соляной кислоты, а в другую – столько же раствора разбавленной серной кислоты. Пробирки слегка нагрейте. Что наблюдаете? Запишите уравнение соответствующих реакций.
  2. В пробирку поместите кусочек алюминия и прилейте раствор щелочи. Содержимое пробирки нагрейте. Что происходит? Запишите уравнение реакции.

Работа с книгой: раздел «Химические свойства алюминия». Инструктивные карты сдаются в конце урока.

Вывод: алюминий, а значит, и его соединения проявляют амфотерные свойства.

VII. Получение алюминия

1) Современный рентабельный способ получения алюминия был изобретен американцем Холлом и французом Эру в 1886 году. Он заключается в электролизе раствора оксида алюминия в расплавленном криолите. Расплавленный криолит Na3AlF6 растворяет Al2O3 как вода растворяет сахар.

Электролиз «раствора» оксида алюминия в расплавленном криолите происходит так, как если бы криолит был только растворителем, а оксид алюминия – электролитом.

              эл.ток
2Al2O3 —> 4Al + 3O2

В настоящее время по объему производства алюминий прочно занимает среди металлов второе место после железа и его сплавов. Для выплавки 1 тонны алюминия требуется 13-17 тысяч кВт/час электрической энергии, поэтому алюминиевые заводы расположены вблизи крупных ГЭС.

В английской «Энциклопедии для мальчиков и девочек» статья об алюминии начинается следующими словами: «23 февраля 1886 года в истории цивилизации начался новый металлический век – век алюминия. В этот день Чарльз Холл, 22-летний химик, явился в лабораторию своего первого учителя с дюжиной маленьких шариков серебристо-белого алюминия в руке и с новостью, что он нашел способ изготовлять этот металл дешево и в больших количествах». Так, Холл сделался основоположником американской алюминиевой промышленности и англосаксонским национальным героем как человек, сделавший из науки великолепный бизнес.

2) 2Al2O3 + 3C = 4Al + 3CO2

VII. Применение алюминия

Учитель демонстрирует презентацию по алюминиевым сплавам. Ученики рассматривают коллекцию сплавов на основе алюминия.

Применение в технике: крупным потребителем алюминия является авиационная промышленность – самолет на 2/3 состоит из алюминия и его сплавов. Самолет из стали оказался бы слишком тяжелым и смог бы нести гораздо меньше пассажиров, поэтому алюминий называют «крылатым» металлом. Из алюминия изготавливают кабели и провода: при одинаковой электрической проводимости их масса в два раза меньше, чем у соответствующих изделий из меди.

Учитывая коррозионную устойчивость алюминия, из него изготавливают детали аппаратов и тару для азотной кислоты. Порошок алюминия является основой при изготовлении серебристой краски для защиты железных изделий от коррозии, а также для отражения тепловых лучей: такой краской покрывают нефтехранилища, костюмы пожарных.

Алюминий широко применяется в таких областях, как ядерная энергетика, полупроводниковая электроника, радиолокация. Его используют для защиты металлических поверхностей от химической и атмосферной коррозии. Отражающие поверхности нагревательных и осветительных рефлекторов и зеркал своим существованием также часто обязаны алюминию – его высокой светоотражающей способности.

Алюминий применяется и в металлургической отрасли промышленности в качестве восстановителя при получении некоторых метталов аллюмотермическими методами, для сварки стальных деталей или раскисления стали. Применяется алюминий и его сплавы также в промышленном и гражданском строительстве, при изготовлении каркасов зданий, ферм, оконных рам, лестниц и других конструкций.

Оксид алюминия используется для получения алюминия, а также как огнеупорный материал.

Гидроксид алюминия – основной компонент всем известных лекарств (маалокса, альмагеля), которые понижают кислотность желудочного сока.

Учитель: Итак, мы сегодня познакомились с чудесным металлом:

Из глины я обыкновенной,
Но я на редкость современный.
Я не боюсь электротока,
Бесстрашно в воздухе лечу,
Служу на кухне я без срока –
Мне все задачи по плечу.
Горжусь своим я именем:
Зовусь я … (Алюминием).

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ

14.02.2014

xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

Алюминий: свойства химические и физические

Образование 17 июня 2015

Одними из самых удобных в обработке материалов являются металлы. Среди них также есть свои лидеры. Так, например, основные свойства алюминия известны людям уже давно. Они настолько подходят для применения в быту, что данный металл стал очень популярным. Каковы же свойства алюминия как простого вещества и как атома, рассмотрим в данной статье.

История открытия алюминия

Издавна человеку было известно соединение рассматриваемого металла – алюмокалиевые квасцы. Оно использовалось как средство, способное набухать и связывать между собой компоненты смеси, это было необходимо и при выделке кожаных изделий. О существовании в чистом виде оксида алюминия стало известно в XVIII веке, во второй его половине. Однако при этом чистое вещество получено не было.

Сумел же выделить металл из его хлорида впервые ученый Х. К. Эрстед. Именно он обработал амальгамой калия соль и выделил из смеси серый порошок, который и был алюминием в чистом виде.

Тогда же стало понятно, что химические свойства алюминия проявляются в его высокой активности, сильной восстановительной способности. Поэтому долгое время с ним никто больше не работал.

Однако в 1854 году француз Девиль смог получить слитки металла методом электролиза расплава. Этот способ актуален и по сей день. Особенно массовое производство ценного материала началось в XX веке, когда были решены проблемы получения большого количества электроэнергии на предприятиях.

На сегодняшний день данный металл – один из самых популярных и применяемых в строительстве и бытовой промышленности.

Общая характеристика атома алюминия

Если характеризовать рассматриваемый элемент по положению в периодической системе, то можно выделить несколько пунктов.

  1. Порядковый номер – 13.
  2. Располагается в третьем малом периоде, третьей группе, главной подгруппе.
  3. Атомная масса – 26,98.
  4. Количество валентных электронов – 3.
  5. Конфигурация внешнего слоя выражается формулой 3s23p1.
  6. Название элемента – алюминий.
  7. Металлические свойства выражены сильно.
  8. Изотопов в природе не имеет, существует только в одном виде, с массовым числом 27.
  9. Химический символ – AL, в формулах читается как “алюминий”.
  10. Степень окисления одна, равна +3.

Химические свойства алюминия полностью подтверждаются электронным строением его атома, ведь имея большой атомный радиус и малое сродство к электрону, он способен выступать в роли сильного восстановителя, как и все активные металлы.

Видео по теме

Алюминий как простое вещество: физические свойства

Если говорить об алюминии, как о простом веществе, то он представляет собой серебристо-белый блестящий металл. На воздухе быстро окисляется и покрывается плотной оксидной пленкой. Тоже самое происходит и при действии концентрированных кислот.

Наличие подобной особенности делает изделия из этого металла устойчивыми к коррозии, что, естественно, очень удобно для людей. Поэтому и находит такое широкое применение в строительстве именно алюминий. Свойства вещества также еще интересны тем, что данный металл очень легкий, при этом прочный и мягкий. Сочетание таких характеристик доступно далеко не каждому веществу.

Можно выделить несколько основных физических свойств, которые характерны для алюминия.

  1. Высокая степень ковкости и пластичности. Из данного металла изготовляют легкую, прочную и очень тонкую фольгу, его же прокатывают в проволоку.
  2. Температура плавления – 660 0С.
  3. Температура кипения – 2450 0С.
  4. Плотность – 2,7 г/см3.
  5. Кристаллическая решетка объемная гранецентрированная, металлическая.
  6. Тип связи – металлическая.

Физические и химические свойства алюминия определяют области его применения и использования. Если говорить о бытовых сторонах, то большую роль играют именно уже рассмотренные нами выше характеристики. Как легкий, прочный и антикоррозионный металл, алюминий применяется в самолето- и кораблестроении. Поэтому эти свойства очень важно знать.

Химические свойства алюминия

С точки зрения химии, рассматриваемый металл – сильный восстановитель, который способен проявлять высокую химическую активность, будучи чистым веществом. Главное – это устранить оксидную пленку. В этом случае активность резко возрастает.

Химические свойства алюминия как простого вещества определяются его способностью вступать в реакции с:

  • кислотами;
  • щелочами;
  • галогенами;
  • серой.

С водой он не взаимодействует при обычных условиях. При этом из галогенов без нагревания реагирует только с йодом. Для остальных реакций нужна температура.

Можно привести примеры, иллюстрирующие химические свойства алюминия. Уравнения реакций взаимодействия с:

  • кислотами – AL + HCL = AlCL3 + H2;
  • щелочами – 2Al + 6H2O + 2NaOH = Na[Al(OH)4] + 3Н2;
  • галогенами – AL + Hal = ALHal3;
  • серой – 2AL + 3S = AL2S3.

В целом, самое главное свойство рассматриваемого вещества – это высокая способность к восстановлению других элементов из их соединений.

Восстановительная способность

Восстановительные свойства алюминия хорошо прослеживаются на реакциях взаимодействия с оксидами других металлов. Он легко извлекает их из состава вещества и позволяет существовать в простом виде. Например: Cr2O3 + AL = AL2O3 + Cr.

В металлургии существует целая методика получения веществ, основанная на подобных реакциях. Она получила название алюминотермии. Поэтому в химической отрасли данный элемент используется именно для получения других металлов.

Распространение в природе

По распространенности среди других элементов-металлов алюминий занимает первое место. Его в земной коре содержится 8,8 %. Если же сравнивать с неметаллами, то место его будет третьим, после кислорода и кремния.

Вследствие высокой химической активности он не встречается в чистом виде, а лишь в составе различных соединений. Так, например, известно множество руд, минералов, горных пород, в состав которых входит алюминий. Однако добывается он только из бокситов, содержание которых в природе не слишком велико.

Самые распространенные вещества, содержащие рассматриваемый металл:

  • полевые шпаты;
  • бокситы;
  • граниты;
  • кремнезем;
  • алюмосиликаты;
  • базальты и прочие.

В небольшом количестве алюминий обязательно входит в состав клеток живых организмов. Некоторые виды плаунов и морских обитателей способны накапливать этот элемент внутри своего организма в течение жизни.

Получение

Физические и химические свойства алюминия позволяют получать его только одним способом: электролизом расплава соответствующего оксида. Однако процесс этот технологически сложен. Температура плавления AL2O3 превышает 2000 0С. Из-за этого подвергать электролизу непосредственно его не получается. Поэтому поступают следующим образом.

  1. Добывают бокситы.
  2. Очищают их от примесей, оставляя лишь оксид алюминия.
  3. Затем плавят криолит.
  4. Добавляют туда оксид.
  5. Данную смесь элекролизуют и получают чистый алюминий и углекислый газ.

Выход продукта составляет 99,7 %. Однако возможно получение и еще более чистого металла, который используется в технических целях.

Применение

Механические свойства алюминия не столь хороши, чтобы применять его в чистом виде. Поэтому чаще всего используются сплавы на основе данного вещества. Таких много, можно назвать самые основные.

  1. Дюралюминий.
  2. Алюминиево-марганцевые.
  3. Алюминиево-магниевые.
  4. Алюминиево-медные.
  5. Силумины.
  6. Авиаль.

Основное их отличие – это, естественно, сторонние добавки. Во всех основу составляет именно алюминий. Другие же металлы делают материал более прочным, стойким к коррозии, износоустойчивым и податливым в обработке.

Можно назвать несколько основных областей применения алюминия как в чистом виде, так и в виде его соединений (сплавов).

  1. Для изготовления проволоки и фольги, используемой в быту.
  2. Изготовление посуды.
  3. Самолетостроение.
  4. Кораблестроение.
  5. Строительство и архитектура.
  6. Космическая промышленность.
  7. Создание реакторов.

Вместе с железом и его сплавами алюминий – самый важный металл. Именно эти два представителя периодической системы нашли самое обширное промышленное применение в руках человека.

Свойства гидроксида алюминия

Гидроксид – самое распространенное соединение, которое образует алюминий. Свойства химические его такие же, как и у самого металла, – он амфотерный. Это значит, что он способен проявлять двойственную природу, вступая в реакции как с кислотами, так и со щелочами.

Сам по себе гидроксид алюминия – это белый студенистый осадок. Получить его легко при взаимодействии соли алюминия с щелочью или гидроксидом аммония. При взаимодействии с кислотами данный гидроксид дает обычную соответствующую соль и воду. Если же реакция идет с щелочью, то формируются гидроксокомплексы алюминия, в которых его координационное число равно 4. Пример: Na[Al(OH)4] – тетрагидроксоалюминат натрия.

Источник: fb.ru

monateka.com

Алюминий: физические и химические свойства

Тема: «Алюминий: физические и химические свойства»

Учитель химии: Леоненко Н.В.

Урок изучения нового материала с мультимедийным сопровождением.

Цели:

  • сформировать знания о физико-механических и химических свойствах алюминия на основе его положения в периодической системе, строения атома и кристалла;

  • установить причинно-следственную связь между строением и свойствами при сравнении металлов I, II, III групп главных подгрупп;

  • продолжить развитие умений наблюдать, делать выводы, объяснять ход эксперимента;

  • формировать навыки составления уравнений химических реакций с участием простых веществ;

  • показать практическое значение химических знаний.

Оборудование: схема-кластер; видеоматериалы с демонстрационными опытами; презентация, компьютер, экран, проектор, наборы реактивов на столах (алюминиевая проволока, фольга, растворы соляной кислоты, гидроксида натрия).

Ход урока

Учитель: Из глины я обыкновенной,

Но я на редкость современный,

Я не боюсь электротока,

Бесстрашно в воздухе лечу;

Служу на кухне я без срока-

Мне все задачи по плечу.

Горжусь своим я именем:

Зовусь я…………..(алюминием).

Сообщение темы и целей урока (запись темы в тетради)

Учитель: «Однажды к древнеримскому императору Тиберию пришел ремесленник и принес чашу невиданной красоты, изготовленную из серебристого и на удивление легкого металла. На вопрос императора о названии чудесного металла ремесленник ответил, что металл получен им из … глины и пока не имеет названия. Император, испугавшись, что новый металл, который можно получать из обыкновенной глины, обесценит серебро и подорвет могущество Рима, повелел чашу уничтожить, ремесленника обезглавить, его мастерскую сравнять с землей!». 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 легкий металл, который в принципе можно получить даже из глины. Не случайно у нас в России в XIX столетии алюминий называли «глиний».

Сегодня нам предстоит знакомство с алюминием как химическим элементом, так и простым веществом.

Обратите внимание: на ваших столах находятся схемы-кластеры. Именно по ним мы будем поэтапно изучать самый распространенный металл на земле.

Каждому ряду предлагается самостоятельная работа.

Самостоятельная работа.

1 ряд.

Дать характеристику элементу №13 по положению в периодической таблице.

2 ряд.

Указать состав ядра алюминия и строение электронной оболочки.

3 ряд.

Сопоставить строение атомов натрия, магния, алюминия и сделать вывод о химической активности этих металлов.

Ответы учащихся:

  • Алюминий-металл, находится в 3 группе главной подгруппе, третьем малом периоде; порядковый номер-13, Аr(Аl)=27.

  • Строение атома: Z(Аl)=13, е(Аl)=13, N(Аl)= Аr-Z= 27-13=14

Аl 1s2,2s2,2р6,3s2,3р1

Аl 1s2,2s2,2р6,3s1,3р2

Выводы: Степень окисления: +3, следовательно, алюминий в реакциях будет восстановитель.

Тип химической связи: металлическая.

Тип кристаллической решетки: металлическая.

  • Металлические свойства ярче выражены у кальция и еще сильнее у натрия по сравнению с алюминием, так как в ряду Na—Са—Аl число электронов на внешнем энергетическом уровне увеличивается, сила притяжения между ядром и электронами внешнего энергетического уровня увеличивается, атомный радиус уменьшается, энергия ионизации увеличивается, электроотрицательность увеличивается. Следовательно, химическая активность в ряду уменьшается.

Учитель: Но в электрохимическом ряду напряжения металлов алюминий расположен сразу после щелочноземельных металлов. Следовательно, можно предположить о его достаточной химической активности. Поэтому в природе алюминий в свободном виде не встречается. В природе алюминий встречается в виде:

– бокситов,

– каолина,

– нефелина и т. д. (Слайд- )

Месторождения алюминиевого сырья имеются на Урале, в Казахстане, Башкирии.

Учитель: Рассмотрев особенности химического элемента алюминия, перейдем к изучению простого вещества.

Лабораторная работа по теме:

«Физические свойства алюминия»

Инструктивная карта.

1. Рассмотрите алюминиевую проволоку и фольгу.

2. Определите агрегатное состояние вещества алюминия.

3. Какого цвета образцы металла?

4. Определите, имеет ли блеск металл?

5. Опустите кусочек проволоки в воду. Наблюдается ли растворение алюминия в воде?

6. Кратко запишите свои наблюдения согласно плану:

– агрегатное состояние,

– цвет,

– блеск,

– пластичность,

– растворимость в воде.

Дополнение учителя:

– легкий металл; плотность=2,7г/см3

– легкоплавкий металл: tпл.=660оС

– электропроводен (3-е место по электропроводности),

– алюминий в воде не растворяется, т.к. на его поверхности образуется оксидная пленка.

(Слайд-физические свойства алюминия).

Учитель: Мы с вами выяснили, что в химических реакциях алюминий будет проявлять восстановительные свойства. С какими же веществами он должен взаимодействовать?

Учащиеся: Как с простыми, так и со сложными веществами.

Учитель: Записываем: Химические свойства алюминия.

I. Алюминий взаимодействует с простыми веществами- неметаллами.

Опыт: Сгорание порошка алюминия.

Горение бенгальской свечи.

Учитель: Пока горит бенгальская свеча, записываем уравнение химической реакции и разбираем его, как ОВР. 4Аl+3О2=2Аl2О3

Опыт: Взаимодействие алюминия с йодом: смешиваем порошок алюминия с йодом в соотношении 1:15, в середину смеси капаем две капли воды. Врезультате реакции образуется иодит алюминия и фиолетовые пары йода.

Учитель: Записываем уравнение реакции и разбираем его как ОВР.

2Аl+3I2=2АlI3

Видео: – взаимодействие алюминия с бромом;

– взаимодействие алюминия с серой.

Учитель: Записываем уравнения реакций и разбираем как ОВР.

2Аl+3Вr2=2АlВr3

2Аl+3S=Аl2S3

Учитель: Уравнения реакций взаимодействия алюминия с азотом, углеродом и фосфором записываем в молекулярном виде, а дома разбираем как ОВР.

2Аl+N2=2АlN(t800оС)

4Аl+3С=Аl4С3(t2000оС)

Аl+Р=АlР(t500оС)

II. Алюминий взаимодействует со сложными веществами.

Лабораторная работа по теме:

«Взаимодействие алюминия с кислотами и щелочами».

Инструктивная карта.

1. Возьмите две пробирки. В каждую положите по кусочку алюминия. Прилейте в одну из них 1-2 мл. раствора соляной кислоты, а в другую столько же раствора щелочи (NаОН). Что наблюдаете? Пробирки слегка нагрейте.

2. Запишите уравнения соответствующих реакций.

3. Сделайте выводы.

Учащиеся записывают уравнения реакций на доске и разбирают их в свете ОВР.

2Аl+6HCl=2AlCl3+3h3

2Al+2NaOH+2h3O=2NaAlO2+3h3

Вывод: Алюминий проявляет амфотерные свойства, так как взаимодействует как с растворами кислот, так и с растворами щелочей.

Учитель: Для алюминия характерными являются реакции взаимодействия с солями, в состав которых входит менее активный металл: (Cлайд )

2АL+3СиSO4=Al2(SO4)3+3Cu,

а также алюминотермия- взаимодействие более активного металла с оксидом менее активного металла: 8Аl+ 3Fe3O4=9Fe+4Al2O3

Учитель: Алюминий взаимодействует с водой (без оксидной пленки):

2 Аl+6h3O=2Al(OH)3+3h3

Записанные уравнения реакций дома разобрать как окислительно-восстановительные.

Алюминий не реагирует с коцентрированными азотной и серной кислотами на холоде.

Учитель: Получение алюминия:

Из минералов в промышленности алюминий может быть получен в основном электролизом расплава:

2Аl2О3—–4Аl+3О2

При получении алюминия используют также металлический натрий:

АlCl3+3Na=Al+3NaCl (метод датского ученого Г.Эрстеда, впервые получившего алюминий).

Опираясь на физические и химические свойства, а также получение, рассмотрим применение алюминия.

Учащий ся.

Применение алюминия и его сплавов во всех видах транспорта, а в особенности воздушного, привело к уменьшению собственной массы транспортных средств и к резкому увеличению эффективности их использования.

Авиаконструкции, моторы, блоки, головки цилиндров, картеры, коробки передач, насосы и многие другие детали также изготавливают из алюминия и его сплавов.

Алюминий и его сплавы применяют также при отделки железнодорожных вагонов, изготовлении корпусов и дымовых труб, спасательных лодок, радарных матч, трапов.Активно используют алюминий и его сплавы в электротехнической промышленности для изготовления кабелей, шинопроводов, конденсаторов, выпрямителей переменного тока. В приборостроении алюминий и его сплавы используют в производстве кино- и фотоаппаратуры, радиотелефонной аппаратуры. Алюминий применяется в строительстве и ядерной энергетике. Нет ни одной отрасли народного хозяйства, где бы не находил применение алюминий.

Закрепление.

Тест.

1 ряд.
1.Какова электронная конфигурация атома алюминия?

А) 1s22s22p1 Б)1s22s22p3

B) 1s22s22p63s23p1 Г) 1s22s22p63s23p63d14s2

2. С какими из указанных веществ реагирует алюминий?
А) СаО Б) HCl
B) Cl2 Г) NaOH

2 ряд.
1. Какие из указанных металлов являются более активными, чем алюминий?
А) Na Б) Cu
B) Ca Г) Fe

2. Наиболее характерная степень окисления алюминия:
А) +1 Б) +2
В) +3 Г) +4
3 ряд.
1. Алюминий в химических реакциях проявляет свойства:
А) окислителя Б) инертного соединения
В) восстановителя Г) окислителя и восстановителя

2. В промышленности алюминий получают:
А) используя в качестве восстановителя металлический натрий
Б) электролизом расплава оксида алюминия
В) используя в качестве восстановителя оксид углерода (П)
Г) электролизом раствора солей алюминия

Выводы:

1. Алюминий- самый распространенный химический элемент- метал в земной коре.

2. В химических реакциях алюминий является восстановителем, его степень окисления равна +3.

3. Алюминий- активный металл, взаимодействует как с простыми, так и со сложными веществами.

4. Алюминий- амфотерный металл, так как реагирует и с кислотами и со щелочами.

5. В промышленности алюминий получают электролизом расплава оксида алюминия.

Это интересно!!!

Металлический алюминий первым выделил в 1825 году датский химик Ханс Кристиан Эрстед. Пропустив газообразный хлор через слой раскаленного оксида алюминия, смешанного с углем, Эрстед выделил хлорид алюминия без малейших следов влаги. Чтобы восстановить металлический алюминий, Эрстеду понадобилось обработать хлорид алюминия амальгамой калия. Через 2 года Фридрих Велер усовершенствовал метод, заменив амальгаму калия чистым калием.

Домашнее задание: параграф 13, упр.2-5.

Типы химических реакций.

Фрагмент урока: Проведение лабораторной работы по теме «Типы химических реакций».

Цели:

  • сформировать знания об основных типах химических реакций, выполнив лабораторную работу и, закрепив имеющиеся знания на примере демонстрационного эксперимента;

  • установить причинно-следственную связь между строением и свойствами веществ при определении типов химических реакций и составлении уравнений реакций;

  • продолжить 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: схема-кластер; видеоматериалы с демонстрационными опытами; презентация, компьютер, экран, проектор, наборы реактивов на столах (пероксид водорода, оксид марганца (IV), лучинка, спички, цинк, раствор соляной кислоты, магниевая лента).

Методы: обучения– 1. эвристический,

  • диалогический,

  • программированный;

преподавания- 1. побуждающий,

  • стимулирующий,

  • инструктивный,

  • объяснительный;

учения- 1. частично-поисковый,

  • практический,

  • репродуктивный.

Ход урока.

Актуализация знаний.

Дать определения реакциям соединения, замещения, разложения.

Предполагаемый ответ. Реакции соединения– это реакции, в результате которых из нескольких простых или сложных веществ

образуется одно более сложное вещество.

Реакции разложения– это реакции, в результате которых из одного сложного вещества образуется несколько простых или сложных веществ.

Реакции замещения– это реакции между простым и сложным веществами, в результате которых атомы простого вещества замещают атомы в сложном веществе.

Лабораторная работа по теме “Типы химических реакций”.

Задание 1.

В химический стакан налить пероксид водорода, далее добавить оксид марганца (IV) и внести в верхнюю часть стакана тлеющую лучинку. Что наблюдаете? Какой газ выделился? Написать уравнение реакции разложения пероксида водорода. Слить воду из стакана в пустую емкость, добавив к твердому остатку перосид водорода и внести тлеющую лучинку. Что наблюдаете? Сделайте вывод.

Задание 2.

В пробирку поместите таблетки цинка и прилейте раствор соляной или хлороводородной кислоты. Что наблюдаете? Запишите уравнение реакции. Сделайте вывод.

Задание 3.

Сожгите магниевую ленту. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции. Сделайте вывод.

Проверь свои знания по теме “Типы химических реакций”.

Опыт 1. В один цилиндр помещаем раствор аммиака, а в другой цилиндр немного концентрированной соляной кислоты. Соединяем отверстия цилиндров и наблюдаем появление “дыма”- хлорида аммония. Написать уравнение реакции. Вывод?

Опыт 2. Взаимодействие натрия с водой. Что наблюдаете? Написать уравнение реакции. Вывод?

Опыт 3. Разложение перманганата калия. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции. Вывод?

Написать уравнения реакций.

Задания на экране.

Распределить предложенные уравнения реакций по типам:

соединения;

замещения;

разложения.

Выводы:

1. Химическая реакция- это процесс превращения исходных веществ в продукты реакции.

2. Уравнение реакции- это условная запись химической реакции.

3. Реакции классифицируются по исходным веществам и продуктам реакции на р. соединения, р. замещения и р. разложения; по тепловому эффекту: на экзотермические и эндотермические.

4. Все химические реакции находят большое применение в народном хозяйстве.

Домашнее задание: Параграф 29,30,31.

infourok.ru

физические и химические свойства. Применение алюминия. 9-й класс

Разделы: Химия, Конкурс «Презентация к уроку»


Презентация к уроку

Загрузить презентацию (292,7 МБ)

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.


Цель урока

  • продолжить формирование ключевых компетенций: учебно-познавательных, информационных, ценностно-смысловых, общекультурных, коммуникативных и личностного самосовершенствования учащихся.

Задачи урока:

  • сформировать знания о физико-механических и химических свойствах алюминия на основе его положения в ПСХЭ, строения атома и кристалла;
  • установить причинно-следственную связь между строением и свойствами металлов 1-3 групп главных подгрупп;
  • продолжить развитие умений наблюдать, делать выводы, выполнять эксперимент и объяснять его ход;
  • продолжить формирования навыков составления уравнений химических реакций;
  • показать практическое значение химических знаний.

Оборудование и реактивы: карточки с текстами, презентация к уроку, видеоматериал, компьютер, экран, проектор, гранулы алюминия, р-р гидроксида натрия.

Наборы реактивов на столах учащихся: алюминиевая проволока, фольга, гранулы алюминия, растворы соляной кислоты и сульфата меди (2), спички, спиртовка, держатель, смайлики.

Раздаточный материал: карточки с текстом теста (2 варианта), с дифференцированным домашним заданием (д/з).

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Изучение нового материала.

– Мы продолжаем изучать металлы, а какой металл мы будем изучать сегодня, предстоит определить вам. Итак, эпиграф к нашему уроку:

Я металл, серебристый и лёгкий
И зовусь “самолётный металл”,
И покрыт я оксидною плёнкой,
Чтоб меня кислород не достал… (слайд 2).

– Что же за металл мы сегодня будем изучать?

– Совершенно верно алюминий. И тема нашего урока “Алюминий: физические и химические свойства.. Применение алюминия” (слайд 3). Запишем тему урока в тетрадях.

– Давайте, вместе с вами, определим задачи урока (коллективное обсуждение)

– Итак, задачи нашего урока (слайд 4).

Изучение нового материала с актуализацией опорных знаний.

Характеристика алюминия как химического элемента.

Самостоятельная работа (слайд 5).

Проверка самостоятельной работы у доски.

Примерный ответ: Al №13. заряд ядра+13, протонов 13, нейтронов 14, электронов 13.

(слайд 6)

– Как изменяется химическая активность у этих химических элементов? (Выводы делают учащиеся).

Тип и класс: Al p – элемент, переходный элемент, соединения которого обладают амфотерными свойствами.

Тип химической связи – металлическая.

Тип кристаллической решетки – металлическая (вспоминаем физические свойства веществ с металлической химической связью).

– Сейчас я вам расскажу об истории открытия алюминия (рассказ).

Нахождение алюминия в природе (слайд 7).

– Основные месторождения алюминиевого сырья: Урал, Казахстан, Сибирь, Башкирстан.

Вопрос. Почему алюминия нет в природе в свободном виде?

– На основании справочных данных, учебника, эпиграфа к уроку и образцов алюминия на ваших столах охарактеризуйте физические свойства алюминия.

Ответы учащихся. (слайд 8 и образцы в лотках).

– На физико-механических свойствах основано его применение. (обсуждение)

Задание. Посмотрите слайды (9-15) и назовите области применения алюминия и свойства, на которых основано их применение (обсуждение).

Почему, очень часто, изделия изготавливаются из сплавов алюминия?

– Алюминий – активный металл, в чём же причина его пассивности? На этот вопрос мы ответим, посмотрев видео (видео 1).

Обсуждение результатов просмотра.

Ответ – на поверхности алюминия образуется пассивная оксидная плёнка.

Подвергаются ли коррозии изделия из алюминия? Почему?

Вывод: оксидная плёнка защищает алюминий от коррозии.

Влияние алюминия и изделий из него на здоровье человека (рассказ).

– При мытье алюминиевой посуды (внутри) можно использовать абразивные материалы? Ответ поясните.

С помощью лабораторных опытов изучим некоторые химические свойства алюминия

Видео 2 размещено в архиве вместе с презентацией.

– Алюминий взаимодействует с неметаллами.

– Запишите уравнения химических реакций алюминия с кислородом, серой и хлором. Укажите восстановитель и окислитель. К одному из уравнений напишите электронный баланс (по желанию). Ребята работают в тетрадях, проверяем у доски.

– Согласно ряду активности металлов алюминий должен реагировать с кислотами. Ставим проблему и решаем её с помощью лабораторных опытов.

Выполнение учащимися лабораторного опыта взаимодействие алюминия с соляной кислотой. Учащиеся записывают уравнение химической реакции на доске и в тетрадях.

Запомните – алюминий не реагирует с концентрированной азотной кислотой!

При взаимодействии с концентрированной серной кислотой водород не выделяется, а оксид серы (4) в основном.

Взаимодействие с гидроксидом натрия (демонстрация, запись уравнения химической реакции).

Вывод: алюминий проявляет амфотерные свойства.

– А почему?

– Так как реагирует и с кислотами и с основаниями. (Записать в тетради)

(слайд 16).

– Алюминий реагирует с некоторыми солями (выполнение учащимися лабораторного опыта взаимодействия алюминия с раствором сульфата меди (2)).

– ? Почему восстанавливается чистая медь из её соли?( уравнение д/з).

– Вывод делают учащиеся: согласно ряду напряжения металлов алюминий вытесняет менее активные металлы из их солей.

– Алюминий может восстанавливать некоторые металлы из их оксидов (например,из Fe2O3) (просмотр видео 3. Видео 3 размещено в архиве вместе с презентацией).

– Уравнение химической реакции запишите в д/з.

3. Закрепление изученного материала.

Выполнение теста.

Тест

1 вариант

1. Количество протонов в атоме алюминия:

А) 12,

В) 13,

С) 10,

D) 14.

2.Электронная формула иона алюминия – А1+3:

А) 1s22s22p6.

B) 1s22s22p63s2.

C) 1s22s22p63s1.

D) 1s22s22p63s2p1.

3. Алюминий менее активен, чем:

А) углерод,

B) натрий,

С) кремний,

D) фосфор.

4. Тип кристаллической решетки у алюминия:

А) ионная,

В) металлическая,

С) атомная,

D) молекулярная.

5. На каком физическом свойстве алюминия основано применение сплавов алюминия в самолетостроении:

А) хорошая электропроводность,

В) пластичность,

С) легкость и прочность в сплавах,

D) неядовитость.

2 вариант

1.Количество нейтронов в атоме алюминия:

А) 12,

В) 13,

С) 10,

D) 14.

2.Электронная формула атома алюминия:

А) 1s22s22p6.

B) 1s22s22p63s2.

C) 1s22s22p63s1.

D) 1s22s22p63s2p1.

3. Алюминий более активен, чем:

А) сера,

B) натрий,

С) калий,

D) кальций.

4. Вид химической связи у алюминия:

А) ионная,

В) металлическая,

С) ковалентная,

D) водородная.

5. На каком физическом свойстве алюминия основано применение алюминия в электротехнике:

А) хорошая электропроводность,

В) пластичность,

С) легкость и прочность в сплавах,

D) неядовитость.

Проверка теста (слайд 17).

4. К началу урока: эпиграфу, что изучили на уроке, что узнали нового.

– Итак, вернемся к началу урока и проверим, выполнили мы с вами поставленные задачи (обсуждение, выводы).

5. Задание на дом (слайд 18).

Раздать карточки с д/з. Инструктаж выполнения домашнего задания (дифференцированного).

6. Подведение итогов, оценка работы учащихся на уроке.

– Попробуем самостоятельно оценить свою работу на уроке.

– Для этого у вас в лотках есть смайлики, но вы заметили, что на них нет эмоций. Добавим их на смайлики: улыбку, если получили прочные знания, усвоили весь материал; сомнение, если усвоили материал частично; грусть, если мало что поняли, необходимо еще поработать. В конце урока положите их мне на стол.

Оценка работы учащихся на уроке, выставление отметок учащимся.

Поблагодарить учащихся за работу на уроке (последний слайд). (слайд 19).

23.01.2013

xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

Алюминий, его физические и химические свойства. Применение алюминия

Разделы: Химия


Цели урока: продолжить формирование ключевых компетенций: учебно-познавательных, информационных, ценностно-смысловых, общекультурных, коммуникативных и личностного самосовершенствования учащихся.

Основные задачи урока:

  • создать условия для исследования учащимися физических  и химических свойств алюминия на основе его положения в ПСХЭ, строения атома;
  • совершенствовать логические умения устанавливать причинно-следственную связь между строением и свойствами;
  • продолжить развитие умений наблюдать, анализировать, сравнивать, выделять главное, выполнять химический эксперимент, делать аргументированные умозаключения, формулировать выводы;
  • продолжить формирование навыков составления молекулярных и ионных уравнений химических реакций; электронного баланса, развитие химического языка;
  • показать практическое значение химических знаний, в т. ч. раскрыть военно-прикладное значение изучаемых соединений;
  • развивать коммуникативные качества личности;
  • в целях развития творчества, интеллектуальных способностей и мыслительных умений использовать выполнение и представление индивидуальных творческих заданий (презентации, синквейны).

Оборудование и реактивы:

  • интерактивная доска, компьютер, презентация к уроку,
  • видеоматериал (электронное пособие к учебнику О.С.Габриеляна, 9 класс, видеоопыты), маршрутная карта;
  • наборы реактивов и оборудование на столах учащихся: алюминиевая проволока, фольга, гранулы алюминия, пробирки с водой, в которые помещены железный гвоздь и алюминиевая проволока, растворы соляной и серной кислот, раствор хлорида меди (II), раствор гидроксида натрия, вода, пробирки, держатели для пробирок, спиртовки.

Этапы урока

I. Мотивация. Актуализаций знаний.

Учитель: Мы продолжаем изучать металлы, а какой металл мы будем изучать сегодня, предстоит определить вам. Определите, о каком металле идет речь.

В самолетах – это Я.
На Свердловской ТЭЦ, друзья,
Самый важный тоже Я.
Кто здесь лампочки зажег?
Я несу в проводке ток.
Я с коррозией на «ты».
Я добрался до звезды.
В космос я людей унес…

Учащиеся:  Алюминий.

Учитель: Совершенно верно, алюминий. И тема нашего урока «Алюминий, его физические и химические свойства. Применение алюминия». Запишите название темы урока в тетради. Давайте вместе с вами определим задачи урока.

Учащиеся: Предлагают свои варианты.

Учитель: Комментирует, дополняет, обобщает.

II. Изучение нового материала.

Учитель: Сейчас вы отправитесь в путешествие, чтобы познакомиться с удивительным химическим элементом и образованном им простом веществе – алюминии. Ознакомьтесь с маршрутной картой.

Учащиеся: Знакомятся с маршрутной картой.

Станция 1. Визитная карточка химического элемента

Учитель: Работая в паре, определите местонахождение элемента в Периодической системе, составьте электронную формулу. В тетради отметьте: порядковый номер, период, группу, подгруппу, электронную формулу элемента, его валентность и возможные степени окисления.

Учащиеся: выполняют задание, затем один ученик выполняет задание у доски, остальные проверяют, при необходимости вносят коррективы, оценивают ответ.

Станция 2. Физические свойства простого вещества

Учитель: Ознакомьтесь с образцами  алюминия (гранула, проволока, фольга). Запишите в тетради физические свойства: цвет, запах, металлический блеск, твердость, пластичность, тепло- и электропроводность, плотность, температура плавления. За необходимой информацией обратитесь к материалу учебника.

Учащиеся: Знакомятся с образцами, изучают материал учебника, делают записи.

Учитель: Легким или тяжелым металлом является алюминий, легкоплавким или тугоплавким; мягким или твердым, что можно сказать о его тепло- и электропроводности?

Учащиеся: Используя знания об общих свойствах металлов, отвечают на вопрос.

Станция 3. Химические свойства простого вещества

Учитель: Зная электронное строение атома алюминия, его положение в электрохимическом ряду напряжений металлов, как вы можете характеризовать химическую активность алюминия, предсказать возможность его взаимодействия с простыми и сложными веществами?

Учащиеся: Опираясь на знание общих химических свойств металлов, предсказывают возможность его взаимодействия с простыми веществами, сложными (водой, кислотами, солями).

Учитель: Сделайте подзаголовок «Химические свойства алюминия».

1. Взаимодействие с простыми веществами.

В соответствии с маршрутной картой напишите уравнения химических реакций, характеризующих взаимодействие алюминия с простыми веществами (1 вариант –  с серой, кислородом; 2 вариант – с  хлором, углеродом), назовите продукты реакции, составьте сокращенный электронный баланс). Обменяйтесь тетрадями с соседом, проверьте правильность выполнения, при необходимости внесите коррективы, объясните допущенные ошибки.

Учащиеся: Выполняют задание с последующей проверкой у доски (оба варианта).

Учитель: Запишите: 

2. Взаимодействие со сложными веществами.

Как вы правильно определили, алюминий – активный металл, в электрохимическом ряду напряжений находится сразу после активных металлов, а за ним стоят также достаточно активные металлы, следовательно,  алюминий должен взаимодействовать с водой, но в реальной жизни мы в алюминиевой посуде кипятим воду, готовим пищу, и никаких видимых изменение не наблюдаем. Как вы можете объяснит это противоречие? У вас на столах находятся две пробирки с водой, в которые несколько дней назад поместили алюминиевую проволоку и железный гвоздь. Какой металл активнее? Что вы наблюдаете?

Учащиеся: Отвечают, что железный гвоздь вступил во взаимодействие с водой, а алюминиевая проволока не изменилась, хотя более активным металлом является алюминий. Высказывают различные предположения.

Учитель: В учебнике говорится о характерном серебристо-белом цвете алюминия. Еще раз внимательно ознакомьтесь с представленными образцами. Что вы видите?

Учащиеся: Тусклый матовый цвет.

Учитель: Как вы можете объяснить этот факт?

Учащиеся: Высказывают свои предположения.

Учитель: Такой цвет и малая активность алюминия при комнатной температуре объясняется образованием на его поверхности тонкой оксидной пленки, которая и защищает металл от химического воздействия. Как можно разрушить эту пленку?

Учащиеся: Высказывают свои предположения о физическом или химическом удалении пленки.

Учитель: Познакомиться с химическими свойствами алюминия нам поможет эксперимент.  Сейчас вам предстоит работа в парах. Напоминаю о необходимости соблюдения правил техники безопасности (напоминает о правилах ТБ).

Ознакомьтесь с заданиями маршрутной карты и выполните опыты, характеризующие взаимодействие алюминия с растворами соляной и серной кислот, раствором хлорида меди (II). Запишите в тетради название свойства, составьте молекулярное и ионное уравнения взаимодействия алюминия с соляной кислотой, сокращенный электронный баланс для уравнений реакций взаимодействия алюминия с серной кислотой, раствором соли и водой (при удалении оксидной пленки).

При необходимости пробирки слегка нагрейте, соблюдая правила ТБ.

Учащиеся: Выполняют химический эксперимент, составляют уравнения реакций, делают вывод о химической активности алюминия, осуществляют взаимопроверку. Два ученика составляют уравнения у доски.

Учитель: Следит за выполнением опытов, соблюдением правил ТБ, проверяет правильность составления уравнений химических реакций, при необходимости оказывая помощь.

Как мы убедились, для алюминия характерны общие химические свойства металлов. Отметьте, концентрированные серная и азотная кислоты пассивируют алюминий.

Но алюминий, как и его оксид и гидроксид, взаимодействует не только с кислотами, но и со щелочами. О проявлении каких свойств это говорит?

Учащиеся: Амфотерных свойств.

Учитель: В соответствии с заданием маршрутной карты выполните опыт, характеризующий взаимодействие алюминия с раствором щелочи. При необходимости пробирку слегка нагрейте, соблюдая правила ТБ. Напишите название свойства, составьте соответствующее уравнение реакции, отметьте признак реакции.

Учащиеся: осуществляют взаимопроверку, затем сверяются с доской.

Ознакомьтесь с видеоопытом (взаимодействие алюминия с оксидом железа (III) – электронное пособие). Напишите названия свойства, составьте уравнение реакции, приведите электронный баланс. Где используется это свойство?

Учащиеся: Знакомятся с видеоопытом, составляют уравнение, отвечают на вопрос, что это свойство лежит в основе получения металлов из их оксидов – способ алюминотермии.

Учитель: Сформулируйте и запишите вывод о химических свойствах алюминия.

Учащиеся: Формулируют и записывают вывод.

Станция 4. Получение алюминия

Учитель: Алюминий – самый распространенный из металлов в земной коре. Встречается ли алюминий в свободном виде в природе? Дайте обоснованный ответ.

Учащиеся: Дают аргументированный ответ о невозможности существования алюминия в свободном виде.

Учитель: Основные месторождения алюминиевого сырья: Урал, Казахстан, Сибирь, Башкирия. Ознакомьтесь с природными соединениями алюминия (демонстрация видеофрагмента – электронного пособия, коллекции минералов). Запишите названия важнейших природных соединений, при необходимости обратитесь к материалу учебника.

Учащиеся: Знакомятся с природными соединениями, делают записи.

Учитель: Как вы считаете, почему в конце 19 века резко снизилась стоимость алюминия (в несколько десятков раз)?

Учащиеся: Высказывают различные предположения.

Учитель: Выбирает верное  – открыт способ получения алюминия электролизом расплава оксида алюминия. Составьте уравнение реакции, укажите условия протекания, ознакомьтесь с электролизной установкой (электронное пособие).

Учащиеся: Знакомятся с электролизной установкой, составляют уравнение реакции.

Учитель: Какие предприятия, связанные с производством алюминия, имеются в нашем регионе?

Учащиеся: Отвечают (Полевской криолитовый завод, Уральский алюминиевый завод, Богословский алюминиевый завод и т.д.).

Учитель: Какие еще алюминиевые предприятия вы знаете?

Учащиеся: Волховский, Красноярский, Братский, Саяногорский алюминиевые заводы и т.д.

Учитель: А почему именно там расположены эти предприятия?

Учащиеся: Предприятия расположены рядом с ГЭС (энергозатратное производство).

Станция 5. Применение алюминия

Учитель: Какие области применения, исходя из знания свойств алюминия, можно назвать?

Учащиеся: Называют конкретное свойство и возможную область применения.

Учитель: А сейчас мы более подробно познакомимся с важнейшими областями применения алюминия и его соединений, сделав акцент на использование в военных целях. Вам необходимо, знакомясь с презентацией, сделать краткие записи, дать оценку работе своих одноклассников.

Учащиеся: Двое учащихся представляют презентацию, отвечая на заданные вопросы. Остальные ученики делают краткие записи, при желании задают вопросы, оценивают  представленную работу (содержание, требования к оформлению, представление и т. д.).

III. Первичная проверка усвоения знаний

Учитель: Сегодня на уроке мы расширили представления о металлах. Какие вопросы (при наличии отвечает на вопросы учащихся)?

Ответьте на предложенные вопросы:

  • Почему в алюминиевой посуде нельзя хранить кислые и щелочные растворы?
  • Какие свойства алюминия позволяют широко применять его в качестве упаковочного материала (фольги)?
  • Какая реакция алюминия является основой  бенгальских огней и фейерверков?
  • Какие реакции подтверждают амфотерность алюминия и его соединений?
  • Подвергается ли алюминий коррозии? Аргументируйте.

Учащиеся: Отвечают на вопросы.

IV. Подведение итогов. Рефлексия

Учитель: Подведем итоги сегодняшнего урока. Какие задачи мы поставили в начале урока? Удалось ли нам их решить? Я прошу вас выбрать из предложенного перечня свой вариант и ответить:

  • сегодня я узнал…
  • было интересно…
  • было трудно…
  • я выполнял задания…
  • я понял, что…
  • теперь я могу…
  • я почувствовал, что…
  • я приобрел…
  • я научился…
  • у меня получилось …
  • я смог…
  • я попробую…
  • меня удивило…
  • урок дал мне для жизни…
  • мне захотелось…
  • Учащиеся: Выбирают вариант, отвечают.

    V. Домашнее задание

    Учитель: Дает инструктаж по домашнему заданию, включая творческое задание (синквейн на слово «алюминий»). Благодарит учащихся за работу, выставляет  оценки (за презентацию, работу у доски, устные ответы и т.д.) с комментариями.

    * * *

    Приложение к домашнему заданию

    Слово «синквейн» – французское, обозначающее «пять строк». При его написании существуют определенные правила, которые в незначительной мере варьируют от автора к автору.

    Правила написания синквейна:

    • 1 строка заключает в себе одно слово, обычно существительное или местоимение, которое обозначает объект или предмет, о котором пойдет речь.
    • 2 строка – два слова, чаще всего прилагательные или причастия. Они дают описание признаков и свойств выбранного в синквейне предмета или объекта
    • 3 строка – образована тремя глаголами или деепричастиями, описывающими характерные действия объекта.
    • 4 строка фраза из четырех слов, выражает личное отношение автора синквейна к описываемому предмету или объекту.
    • 5 строка – одно слово, характеризующее суть предмета или объекта. 

    2.10.2017

    xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

    его физические и химические свойства

    скачать

    Урок № 17. Алюминий: его физические и химические свойства.

    Цели урока:


    Обучающая – изучить физические и химические свойства алюминия и области его применения. Рассмотреть характеристику химического элемента алюминия и изучить строение атома.

    Развивающая – развивать умения в проведении эксперимента, развитие коммуникативных способностей, умения слушать, умение правильно высказывать свои мысли.

    Воспитательная – воспитывать культуру работы с химическими веществами, соблюдение правил техники безопасности, воспитывать сознательную дисциплинированность, четкость и организованность в работе.

    Учащиеся должны знать:

    строение атома алюминия, физические и химические свойства алюминия как простого вещества, области применения.

    Учащиеся должны уметь:

    давать характеристику алюминия, как химического элемента, так и простого вещества. Записывать уравнения реакций, доказывающие химические свойства алюминия в молекулярном и окислительно-восстановительном виде.

    Тип урока:

    изучение нового материала.

    Форма организации учебной деятельности учащихся:

    групповая работа, индивидуальная, химический эксперимент.

    Методы и приемы обучения:

    поисковый, частично-исследовательский, демонстрационный химический эксперимент, работа в группах, устные ответы у доски, самостоятельная работа с текстами, взаимоконтроль.

    Оборудование урока:

    научно-познавательные тексты по теме урока, карточки-задания по отдельному вопросы плана изучения материала для каждой группы, ПСХЭ,


    Коллекция «Алюминий и его соединения», алюминиевая фольга, соляная кислота и гидроксид натрия, алюминий, лабораторное оборудование.

    Содержание урока:


    1. Организационный момент.

    Учитель приветствует учащихся.

    2. Актуализация опорных знаний, сообщение темы, задач и структуры проведения урока:

     Вступительное слово учителя

    Мы продолжаем изучение большой и важной темы «Металлы». Сегодня на уроке нам предстоит познакомиться с металлом хорошо известным вами с детства. Данный урок я хочу начать с легенды.
    «Однажды к римскому императору Тиберию пришел незнакомец. В дар императору он принес изготовленную им чашу из блестящего, как серебро, но чрезвычайно легкого металла. Мастер поведал, что получил этот металл из «Глинистой земли». Но император, боясь, что обесценятся его золото и серебро, велел отрубить мастеру голову, а его мастерскую разрушить». О каком металле идет речь?

    (Об алюминии)

    Учитель:

    Таким образом, тема нашего урока: «Алюминий: его физические и химические свойства».
    Давайте определим цель работы на уроке. (определение цели).

    Я предлагаю следующий порядок работы на уроке:

    Сначала мы вместе с вами дадим характеристику алюминию по его положению в периодической системе элементов Д.И.Менделеева. Затем познакомимся с физическими и химическими свойствами алюминия как простого вещества, используя CD диск, учебник и информационную справку.

    Приступим к первому вопросу:

    Характеристика химического элемента алюминия по положению его в ПСХЭ. (совместная работа)

    А) порядковый номер.
    Б) атомная масса.
    В) период (малый, большой).
    Г) группа (подгруппа: главная или побочная).
    Д) химический знак.
    Е) Строение атома (заряд ядра, число протонов, электронов, нейтронов, электронная формула).
    И) оксиды.
    К) летучие водородные соединения.

    Я предлагаю вам подумать и ответить на следующие вопросы:

    (распечатать и на доску)


    1. Сколько электронов находится на внешнем уровне атома алюминия?

    2. Алюминий будет отдавать или принимать данные электроны?

    3. Какую степень окисления будет приобретать при этом ион алюминия?

    4. Сделайте вывод: К какому классу соединений относится алюминий (металл или неметалл)

    5. Сравните активность химического элемента алюминия с элементами 1 и 2 групп этого же периода.

    А теперь нам пришло время познакомиться с его физическими свойствами.

    У вас на столах имеется алюминий в гранулах. Давайте рассмотрим их, вспомним все, что мы знаем об алюминии из жизни и выясним, какими физическими свойствами обладает алюминий:



    • Агрегатное состояние, цвет, блеск, плотность (легкий или тяжелый), плавкость (легко –или тугоплавкий), электро- и теплопроводность, пластичный.

    Переходим к изучению химических свойства алюминия, как простого вещества. (Диск, информационная справка, учебник) .

    Мы ознакомились с химическим свойствами алюминия. Давайте повторим, в реакции с какими веществами может вступать алюминий?



    • С кислородом

    • С неметаллами

    • С кислотами

    • С оксидами металлов

    • Со щелочами

    Примеры уравнений реакции с диска.

    Ребята, кто может ответить на вопрос : почему алюминий вступает в реакции и с кислотами и со щелочам?.



    • Он относится к переходным металлам, образует амфотерные соединения, т.е может проявлять как металлические так и неметаллические свойства.

    А сейчас мы проведем небольшую лабораторную работу, проверим верно ли наше утверждение. Посмотрите на свои карточки, в которых имеется инструкция по выполнению лабораторной работы, внимательно прочитайте правила техники безопасности и порядок выполнения работы. Если нет вопросов приступаем к выполнению работы.

    Инструкция по выполнению лабораторной работы

    Цель:

    Изучить отношение алюминия к кислотам и щелочам.

    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, направляя отверстие в сторону от себя и соседа. Спиртовку поджигайте только при помощи спичек.

    Опыт 1.

    В пробирку положите 1 гранулу алюминия и прилейте 3-4 мл раствора соляной кислоты. Пробирку слегка прогрейте.

    Опыт 2.

    В пробирку положите 1 гранулу алюминия и прилейте 3-4 мл. раствора гидроксида натрия. Пробирку слегка прогрейте


    Давайте подведем итоги урока.

    Что вы узнали на уроке нового? Что бы вам хотелось еще узнать об алюминии?


    – Какое количество электронов находится на внешнем энергетическом уровне атома алюминия.
    – Какую степень окисления имеет атом алюминия? Почему? А ион?
    – При помощи каких опытов мы доказали, что алюминий – это активный металл?
    – Какие вещества называются амфотерными?
    – На каких свойствах основаны следующие области применения?
    – Где в организме больше всего содержится алюминия?
    – Можно ли длительное время хранить продукты питания в алюминиевой посуде?)

    Домашнее задание: § 13 стр. 68-71 до соединений алюминия.

    Учитель благодарит учащихся за сотрудничество, выставляет оценки выступающим у доски.

    Справка.


    Алюминий.
    В главную подгруппу III группы входят элементы: бор, алюминий, галлий, индий, таллий. На внешнем электронном слое атомы этих элементов содержат три электрона (…ns2np1). Они являются р-элементами. В реакциях атомы этих элементов являются восстановителями, за исключением неметалла бора, он может быть окислителем. Все элементы этой подгруппы проявляют высшую степень окисления +3. Они образуют высшие оксиды Э2О3 и гидроксиды Э(ОН)3, которые проявляют амфотерные свойства. Наибольший интерес в этой подгруппе представляют алюминий.

    Алюминий в свободном виде – серебристо-белый металл, обладает блеском, высокой тепло-электропроводностью (уступает в этом отношении меди), легкий (плотность 2,7 г/см3) и одновременно – это прочный металл. Является мягким, пластичным металлом, его можно прокатывать в фольгу, вытягивается в проволоку. Плавится при температуре 6600С. При 6000С алюминий становится хрупким и его можно истолочь в зерна или в порошок.
    Алюминий – металл, поверхность которого обычно покрыта тонкой, прочной оксидной пленкой. Ввиде стружек и порошка он ярко горит на воздухе, выделяя большое количество теплоты.

    При комнатной температуре активно реагирует с галогенами, при нагревании взаимодействует с серой (2000С), азотом (8000 С) и другими неметаллами.

    Отношение алюминия к сложным веществам:

    Алюминий растворяется в соляной кислоте любой концентрации:

    Алюминий растворяется в растворах щелочей:

    Алюминий играет важную биологическую роль в жизни человека. Он принимает участие в построении эпителиальной и соединительной тканях. Содержание алюминия в организме человека (на 70 кг массы тела) составляет 61 мг. Находится во всех органах и тканях: больше всего в печени, легких, костях головном мозге. Основным поступлением алюминия в организм является пища – это хлебопродукты, чай (от 20 – 200мг на 100г. продукта), картофель – 4 мг на 100г. продукта, желтая репа – 46 мг на 100 г. продукта.

    При приготовлении и хранении пищи в алюминиевой посуде содержание алюминия в продуктах увеличивается вдвое. Повышение содержания алюминия в крови вызывает возбуждение центральной нервной системы. При избытке алюминия в организме нарушается двигательная активность, судороги, ослабление памяти, заболевание печени и почек. При понижении содержания алюминия происходит торможение центральной нервной системы.

    Области применения алюминия весьма многочисленны. Благодаря легкости и прочности алюминий и его сплавы применяют в самолето- и ракетостроении (алюминий называют крылатым металлом), строительстве судов и автомобилей; в строительстве- для изготовления оконных рам и дверей, легкость и хорошая электрическая проводимость алюминия используется при изготовлении электрических проводов для линии электропередач. Теплопроводность и неядовитость важны при изготовлении алюминиевой посуды и фольги для хранения пищевых продуктов. Порошок алюминия является основой при изготовлении серебристой краски для защиты железных изделий от коррозии. Способность алюминия гореть в воздухе ярким пламенем, используется при приготовлении красочных фейерверков и изготовление бенгальских огней.
    «Сами, трудясь, вы сделаете все
    и для близких людей и для себя,
    а если при труде успеха не будет,
    неудача – не беда, попробуйте ещё».
    Д. И. Менделеев.


      1. Сколько электронов находится на внешнем уровне атома алюминия?

      2. Алюминий будет отдавать или принимать данные электроны?

      3. Какую степень окисления будет приобретать при этом ион алюминия?

      4. Сделайте вывод: К какому классу соединений относится алюминий (металл или неметалл)

      5. Сравните активность химического элемента алюминия с элементами 1 и 2 групп этого же периода.

    Инструкция по выполнению лабораторной работы

    Цель:

    Изучить отношение алюминия к кислотам и щелочам.

    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, направляя отверстие в сторону от себя и соседа. Спиртовку поджигайте только при помощи спичек.

    Опыт 1.

    В пробирку положите 1 гранулу алюминия и прилейте 3-4 мл раствора соляной кислоты. Пробирку слегка прогрейте.

    Опыт 2.

    В пробирку положите 1 гранулу алюминия и прилейте 3-4 мл. раствора гидроксида натрия. Пробирку слегка прогрейте.

    МОУ «Овечкинская СОШ»

    Открытый урок по химии в 9 классе

    Тема: Алюминий: его физические и химические свойства.

    Учитель: Дударева Е.В.

    2011 г.

    скачать

    nenuda.ru

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *