Материалы к 2 урокам по теме "Алюминий"

Конспекты уроков химии в 9 классе по теме «Алюминий»

Урок 1. Алюминий и его свойства

ЦЕЛИ УРОКА:  

             Обучающая - ознакомление с физическими и химическими свойствами алюминия, его оксида и гидроксида; доказательство их амфотерности; 

             Развивающая - закрепление навыков работы в химическом кабинете (безопасное обращение с лабораторным оборудованием и веществами, наблюдение за химической реакцией и формулировка вывода); написание уравнений химических реакций; 

             Воспитательная - совместная работа в малых группах по выполнению поставленной задачи, воспитание ответственного отношения к сохранению своего здоровья и здоровья окружающих людей. 

ОБОРУДОВАНИЕ: Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева, таблица «Распространѐнность химических элементов в земной коре», лотки с набором оборудования для выполнения лабораторных и практических работ, штативы с пробирками, 2 колбы или стаканы с водой, лабораторный штатив, стальной тигель, поднос с сухим речным песком.

РЕАКТИВЫ: образцы алюминия (полоски), отрезки алюминиевой проволоки длиной около 15 см (так чтобы их легко можно было вынуть из пробирки), алюминиевый стержень (2 шт.) и раствор для его амальгамирования, вода, заранее приготовленная термитная смесь, растворы HCl, KOH, H₂SO₄, Al(NO₃)₃ с массовой долей 0,05.

ПЛАН УРОКА

1)  Актуализация знаний о строении атома на основании положения химического элемента в Периодической системе, об амфотерности свойств химических элементов, о химической активности металлов на основании положения в Периодической системе и в ряду напряжений – фронтальная беседа; 

2)  Постановка познавательной задачи 1: выявление высокой химической активности алюминия; 

3)  Решение познавательной задачи 1: демонстрация опытов взаимодействия амальгамированного алюминия с водой и горения термитной смеси; формулировка вывода из опытов; 

4)  Постановка познавательной задачи 2: доказательство амфотерности алюминия, его оксида и гидроксида; 

5)  Решение познавательной задачи 2: лабораторная работа «Амфотерность алюминия

и его гидроксида», формулировка вывода из лабораторной работы; 

6)  Задание на дом: параграф 13, ответить на вопросы, записанные в тетради. 

Вопросы ( дать химическое объяснение данному явлению): 

 Можно ли алюминиевые изделия ремонтировать медными заклѐпками?

 Что произойдѐт, если раствор медного купороса (CuSO₄) оставить в алюминиевой посуде?

 Почему влажная кальцинированная сода (Na₂CO₃), нанесѐнная на алюминиевый предмет, хорошо его очищает?

КОНСПЕКТ УРОКА

1)           Фронтальная беседа: в ходе еѐ   устанавливается положение элемента Al в периодической системе;  выясняется физический смысл порядкового номера химического элемента

(положительный заряд ядра атома), номера периода (число энергетических уровней в атоме) и номера группы (высшая положительная степень окисления атома в соединениях);

  на классной доске записывается электронно-графическая формула Al, которая

подтверждает вышеуказанные выводы; на еѐ основании делается вывод о том, что степень окисления Al в соединениях равна +3 (очень трудно, в жѐстких условиях, можно получить неустойчивые соединения Al в степени окисления +1);

  по степени окисления, т.е. на основании положения в периодической системе,

выводится формула оксида – Al₂O₃ и гидроксида алюминия – Al(OH)₃;

  на основании положения в периодической системе – малый радиус атома, соседство с

неметаллами( В,Si), высказывается предположение об амфотерности элемента и его соединений (встаѐт проблема, которая требует разрешения);

  на основании положения в электрохимическом ряду напряжений, учащиеся легко

делают вывод о том, что Al должен быть активнее многих широко распространѐнных металлов (цинка, железа, свинца, олова…), но уступать по химической активности только что изученным металлам IIA группы. В то же время повседневный опыт убеждает их в том, что этот металл во внешней среде очень устойчив. Высказывается предположение, что причина видимой пассивности алюминия кроется в наличии на его поверхности прочной и устойчивой во внешней среде защитной плѐнки оксида. Возникает идея – разрушить оксидную плѐнку и тогда алюминий покажет свой «буйный характер».

2)           Знакомство с физическими свойствами: изучение образцов алюминия (фольга, полоски металла, отрезки проволоки). Учащиеся отмечают серебристый цвет алюминия, его высокую пластичность, легкость; привлекая свой жизненный опыт, сообщают, что алюминий отлично проводит электричество и тепло. Учитель дополняет наблюдения учащихся следующими данными: t_пл⁰(Al)=660⁰C, с(Al)=2,7г/см³.Все физические характеристики алюминия записываются в тетрадь.

3)           Доказательство высокой химической активности алюминия: проведение демонстрационных опытов. Двое учащихся, членов химического кружка, демонстрируют заранее подготовленные и проверенные накануне урока следующие опыты-

а) взаимодействие амальгамированного алюминия с водой (вместо ядовитых соединений ртути для разрушения оксидной пленки можно использовать крепкий раствор КОН, но в этом случае образец алюминия переносят из щелочного раствора в воду без промывания).

Учащийся объясняет суть опыта, колбы с контрольным образцом и амальгамированным алюминием пускает по рядам, записывает на классной доске уравнение реакции

2Al + 6HOH → 2Al(OH)₃ + 3H_2,

делает вывод о том, что только очень активные металлы могут реагировать с водой при обычных условиях и, следовательно, алюминий - действительно активный металл. б)  алюминотермическая реакция (реакция Бекетова) – взаимодействие алюминиевой пудры с оксидом менее активного металла, не обязательно для опыта брать смесь оксидов железа с алюминием – так называемую термитную смесь, -- хорошо удаѐтся опыт с оксидом марганца(IV), в качестве «затравки» в реакционную смесь вносят ленту магния, а при еѐ отсутствии используют намазку со спичечных головок. Опыт проводится в вытяжном шкафу! Под тигель с реакционной смесью подставляют поднос с речным песком. После очень эффектной реакции на стенках тигля можно наблюдать капельки застывшего металла – марганца. Учащийся объясняет наблюдаемое явление, охлаждѐнный тигель с каплями марганца демонстрирует классу, а сам записывает на доске уравнение происходившей реакции

4Al + 3MnO₂ → 2Al₂O₃ + 3Mn + QкДж

4)           Общий вывод: на основании проделанных опытов учащиеся делают вывод о том, что простое вещество алюминий - по физическим свойствам является типичным металлом, химически очень активен.

5)           Доказательство амфотерности алюминия и его гидроксида – лабораторная работа:

перед началом работы учитель напоминает основные требования по технике безопасности при обращении с растворами кислот и щелочей, при нагревании растворов. Нужно объяснить, почему не проводится опыт с оксидом алюминия – тонкая плѐнка этого вещества постоянно присутствует на поверхности металла! Поэтому, очевидно, что сначала растворяется оксидная плѐнка, а затем в реакцию вступает металл. Необходимо предупредить учащихся о том, что реакция алюминия с соляной кислотой – самоускоряющаяся: по мере растворения оксидной плѐнки скорость реакции возрастает; реакция сопровождается повышением температуры, что также приводит к еѐ ускорению; в растворе накапливается хлорид алюминия, играющий каталитическую роль. Поэтому после обнаружения водорода, без промедления алюминиевую проволочку переносят в пробирку с раствором щѐлочи!  

Лабораторная работа выполняется в течение 10 – 15 минут по инструктивным картам, по ходу работы учащиеся записывают уравнения происходящих реакций (в тетрадях, а по требованию учителя и на классной доске); при написании уравнений создаѐтся благоприятная ситуация для повторения вопросов «Реакции ионного обмена» и «Окислительно-восстановительные реакции»; формулируются частные выводы по каждому опыту, общий вывод прочитывается вслух:

Алюминий по физическим свойствам – типичный металл, химически очень активен, хотя и уступает щелочноземельным металлам. По отношению к другим веществам алюминий, его оксид и гидроксид проявляют амфотерные свойства.

6)           Задание на дом: учебник О.С.Габриелян «Химия-9» параграф 13; повторить тему «Гидролиз солей», ответить на вопросы в тетради (письменно); объяснить применение алюминия по рис.15, стр.60 (устно); решить задачу:

 При восстановлении 76 кг оксида хрома (III) алюминием  получили 45 кг хрома.

Сколько процентов это составляет от теоретически возможного выхода?

ИНСТРУКЦИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ «ДОКАЗАТЕЛЬСТВО

АМФОТЕРНОСТИ АЛЮМИНИЯ И ЕГО ГИДРОКСИДА»  ВНИМАНИЕ! Вспомните, как безопасно обращаться с растворами кислот и щелочей;

Какие меры надо предпринять при попадании капель кислоты или щѐлочи на кожу и одежду?

 ОПЫТ 1: ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АЛЮМИНИЯ С СОЛЯНОЙ КИСЛОТОЙ.

Алюминиевую проволоку опустить в пробирку с разбавленной соляной кислотой(=5 мл). Что происходит? Написать уравнение происходящей реакции по схеме: Al + HCl →

Собрать выделяющийся газ, доказать, что это водород (после обнаружения водорода проволочку перенести в пустую пробирку, иначе реакция примет слишком бурный характер!). Написать уравнение происшедшей реакции по схеме:

Н₂ + О₂ →

ОПЫТ 2: ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АЛЮМИНИЯ СО ЩЁЛОЧЬЮ.

Алюминиевую проволоку опустить в раствор щѐлочи объѐмом = 5 мл. Для ускорения реакции раствор необходимо___________ . Что происходит? Написать уравнение происходящей реакции по схеме, расставить коэффициенты методом электронного баланса:

Аl⁰ + KOH⁺¹ + H₂⁺¹ O → K[Al⁺³(OH)₄ ] + H₂⁰ Доказать наличие водорода. Сделать вывод из 1-2 опытов:

ВЫВОД:

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

ОПЫТ 3: ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ С КИСЛОТОЙ И ЩЁЛОЧЬЮ.

Получить в 2^-х пробирках студенистый осадок гидроксида алюминия, приливая к 2-3 мл раствора нитрата алюминия Al(NO₃)₃ примерно такой же объѐм щѐлочи – гидроксида калия КОН. Написать уравнение происходившей реакции по схеме (в молекулярном, полном ионном и сокращѐнном ионном видах):

Al(NO₃)₃ + KOH →

К одной порции осадка приливать по каплям раствор серной кислоты; наблюдать что происходит, написать уравнение происходившей реакции (в молекулярном, полном ионном и сокращѐнном ионном видах) по следующей схеме:

Al(OH)₃ + H₂SO₄ →

К другой порции осадка гидроксида алюминия приливать по каплям раствор щѐлочи – гидроксида калия, наблюдать что происходит, написать уравнение происходившей реакции: Al(OH)₃ + KOH → K[Al(OH)₄] Сделать вывод из опыта 3.

ОБЩИЙ ВЫВОД:

Алюминий по физическим свойствам представляет собой типичный _______________ , Так как алюминий и его гидроксид реагируют с _____________ и  ____________ ,  следовательно по химическим свойствам это _____________ вещества.

Урок 2. Свойства, применение и получение алюминия и его соединений

ЦЕЛИ УРОКА:

 Обучающая - формирование представления о промышленном производстве алюминия; 

 Развивающая – совершенствование представлений о причинно-следственной зависимости между свойствами веществ и применением на примере областей применения алюминия и его соединений; 

 Воспитательная – формирование экологической грамотности, убеждения о необходимости бережного отношения к природным ресурсам. 

ОБОРУДОВАНИЕ: таблицы «Распространѐнность химических элементов в земной коре» и «Получение алюминия», коллекции «Алюминий», препараты соединений алюминия (сульфат алюминия, хлорид алюминия, алюмокалиевые квасцы, алюминиевая пудра, оксид алюминия ), изделия ( наждачная бумага, другие абразивные материалы, радиодетали – конденсаторы, селеновый выпрямитель и т. д. технические  и бытовые изделия из алюминия и его сплавов

ПЛАН УРОКА:

1)  Проверка домашнего задания: ответы на вопросы (химическое объяснение); 

2)  Фронтальная беседа по рисунку 15 на стр. 60 - области применения алюминия;  3) Постановка познавательной задачи: почему такой распространѐнный в природе металл нашѐл широчайшее применение в хозяйственной деятельности лишь в ХХ веке? 

4)  Рассказ учителя: об открытии и промышленном производстве алюминия; 

5)  Фронтальная беседа: закрепление знаний об электролитической выплавке алюминия; 6)  Просмотр презентации «Алюминий»;

7)            Самостоятельная работа с учебником: заполнение таблицы в тетради «Применение алюминия и его соединений», изучение коллекции «Алюминий», изделий из алюминия и его сплавов;

8)            Задание на дом: повторить параграф 13, заполнить до конца таблицу «Применение алюминия и его соединений», решить задачу с применением понятия «практический выход продукта реакции от теоретически возможного выхода». 

КОНСПЕКТ УРОКА:

1) Проверка домашнего задания – ответы у доски:

а) при соединении алюминиевых деталей медными заклѐпками возникает электрический ток в гальванической паре Al-Cu, в результате чего создаются благоприятные условия для электрохимической коррозии алюминия.

б) раствор медного купороса, т.е. сульфата меди – соли, образованной слабым основанием Cu(OH)₂ и сильной кислотой H₂SO_4, вследствие гидролиза содержит катионы водорода:

CuSO4 D Cu2+ + SO42−

HOH D H⁺ + OH⁻ Cu²⁺ + OH⁻ = CuOH⁺

CuSO₄ + HOH = CuOH⁺ + SO₄²⁻ + H⁺

Под влиянием кислотной среды разрушается сначала защитная оксидная плѐнка, а затем идѐт реакция алюминия с сульфатом меди.

в) влажная кальцинированная сода – это по существу раствор Na₂CO₃, который в результате гидролиза содержит анионы ОН⁻.

Na2CO3 D 2Na+ + CO32−

HOH D H⁺ + OH⁻

H+ + CO32− = HCO3−

Na₂CO₃ + HOH = 2Na⁺ + HCO₃⁻ + OH⁻

Под влиянием щелочной среды разрушается оксидная плѐнка, поэтому поверхность металла очищается. Но оставлять в алюминиевой посуде раствор соды нельзя, т.к. начнѐт разрушаться металл.

2)           Применение алюминия – фронтальная беседа (стр. 60, рис.15):

-назвать области применения алюминия. На каких свойствах основано применение алюминия в этих сферах человеческой деятельности?

-какой вывод можно сделать в связи с использованием алюминия в данных отраслях? -что можно сказать о распространѐнности алюминия в земной коре? (по новейшим данным содержание алюминия в земной коре составляет 8,8% по массе, – это третье место среди химических элементов после О и Si)

3)           Почему такой распространѐнный в природе и важный в техническом отношении металл стал известен людям менее 200 лет назад? – постановка познавательной задачи.

4)           История алюминия – рассказ учителя:

«Однажды к древнеримскому императору Тиберию пришѐл ремесленник и принѐс чашу невиданной красоты, изготовленную из серебристого и на удивление лѐгкого металла. На вопрос императора о названии чудесного металла ремесленник ответил, что металл получен им из …глины и пока не имеет названия. «Дальновидный» император, испугавшись, что новый металл, который можно получать из обыкновенной глины, обесценит серебро и подорвѐт могущество Рима, повелел: чашу уничтожить, ремесленника обезглавить, его мастерскую сровнять с землѐй!» 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 лѐгкий металл, который в принципе можно получить даже из глины. Не случайно у нас в России в ХIX столетии алюминий называли «глиний»! И если бы не технические трудности, алюминий давно бы был самым дешѐвым металлом. Но из-за высокой химической активности, алюминий встречается в природе только в связанном виде. А из-за высокого сродства к кислороду, восстановить алюминий можно либо ещѐ более активным металлом, например калием, либо при помощи электролиза. Поэтому открытие этого самого распространѐнного металла состоялось после открытия щелочных металлов, а промышленное получение началось после изобретения электролиза. Первый образец алюминия получил датский учѐный Г.Эрстед в 1825 году в результате следующей химической реакции:  AlCl₃ + 3Na → Al +3NaCl

В 1827 году знаменитый немецкий химик Фридрих Вѐлер получил более чистый алюминий, применив для этого криолит и металлический калий:

Na₃[AlF₆] + 3K → Al + 3NaF + 3KF

Первое время алюминий получали в малых количествах и стоил он дороже золота. Так у последнего русского царевича Алексея была очень дорогая игрушка – погремушка из алюминия. Промышленный способ производства алюминия, который в своей основе применяется до сих пор, был разработан в 1866 году двумя молодыми учѐными американцем Чарльзом Холлом и французом Полем Эру, причѐм независимо друг от друга. В чѐм заключается этот способ…(краткий рассказ об электролитическом производстве по настенной таблице). Запись на доске и в тетрадях:

2Al₂O₃ ^ток→ 4Al + 3O₂

В настоящее время по объѐму производства алюминий прочно занимает 2 место после железа и его сплавов (среди металлов). Для выплавки 1т алюминия требуется 13-17000 квт/час электрической энергии (постоянный ток, V=5в, I=100000А), поэтому алюминиевые заводы расположены вблизи крупных ГЭС.

5)  Закрепление знаний о производстве алюминия – фронтальная беседа: 

-Как в ХIХ веке в России называли алюминий и почему?

-Зачем при электролизе глинозѐма (Al₂O₃) применяют криолит (Na₃[AlF₆])?

-В чѐм заключается суть современного производства алюминия?

-Почему алюминий не сгорает сразу после электролиза?

-Почему угольные аноды приходится периодически обновлять?

-В связи с чем алюминий из электролизѐра извлекают вакуумным ковшом?

-Почему большая часть производимого алюминия идѐт на выплавку сплавов?

6)  Работа с презентацией «Алюминий»

7)  Заполнение таблицы «Применение алюминия», изучение коллекции «Алюминий»  самостоятельная работа:

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ	НА КАКИХ СВОЙСТВАХ ОСНОВАНО

8)  Домашнее задание: повторить параграф 13, решить задачу:

На выплавку 1 тонны алюминия расходуется 2 тонны оксида алюминия Al₂O_3. Вычислить выход металла в процентах от теоретически возможного выхода; подготовить тетрадь к проверке.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ

а) Ле Бокс – местность на юге Франции, в которой впервые стали добывать бокситы;

-t⁰_пл боксита составляет 2045⁰С, а t⁰_пл криолита составляет 970⁰С;

-электропроводность Al примерно 0,6 от электропроводности меди; теплопроводность же Al в 1,8 раза больше, чем теплопроводность меди; б) рубин(красный): Al₂O₃ + 0,3% Cr₂O₃;

в) сапфир(синий): Al₂O₃ + 0,2% TiO₂, следы Fe₂O₃

г) аметист(фиолетовый): Al₂O₃ + примесь MnO₂;

д) AlCl_3, Al(C₂H₅)₃ – катализаторы в органическом синтезе;

е) дуралюмин или дюраль – сплав Al + 5% Cu + 2% Mg – название от города Дюрен в

Германии;

ж) KAl (SO₄)₂ – алюмокалиевые квасцы, протрава при крашении тканей;

з) Al₂( SO₄)₃ – сульфат алюминия, коагулянт при очистке воды от биологической грязи;

и) Al(OH)₃ + Mg(OH)₂ -- «Алмагель», медицинский препарат для снижения кислотности желудочного сока при гастритах и язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки;

-рубины и другие окрашенные разновидности оксида алюминия применяют в ювелирной промышленности и в технике, например в производстве лазеров, механических часов; в настоящее время рубины, сапфиры, аметисты и др. получают искусственным путѐм;

-соли алюминия в водных растворах подвергаются гидролизу, большинство с образованием кислотной среды, а сульфид алюминия полностью гидролизуется (разрушается в воде), например:

1)  AlCl₃  D  Al³⁺ + 3Cl⁻

HOH D H⁺ + OH⁻ Al3+ + OH− = AlOH2+  

AlCl₃ + HOH = AlOH²⁺ + 3Cl⁻ + H⁺

2)  Al₂S₃ + 6HOH = 2Al(OH)₃ + 3H₂S  

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ РЕСУРСЫ:

1)     Химия. 9 класс О.С.Габриелян и др.  М., «ДРОФА», 2008-2016

2)     Энциклопедия для детей. Том 17. Химия. «АВАНТА», М., 2003

3)     Занимательные задания и эффектные опыты по химии. Б.Д.Степин, Л.Ю.Аликберова.

«ДРОФА», М., 2002

4)     Книга по химии для домашнего чтения. Б.Д.Степин, Л.Ю.Аликберова. «ХИМИЯ», М., 1995

5)     Занимательные опыты по химии. В.Н.Алексинский. «ПРОСВЕЩЕНИЕ», М., 1995 6) Р. А. Лидин, В. А. Молочко, Л. Л. Андреева. Химия для школьников старших классов и поступающих в ВУЗЫ. Теоретические основы. Вопросы. Задачи. Тесты. Москва. «ДРОФА», 2005  7) Р. А. Лидин, Л. Ю. Аликберова. Задачи, вопросы и упражнения по химии 8-11 классы. Пособие для учащихся общеобразовательных учреждений. М., «ПРОСВЕЩЕНИЕ», 2002 8) http://www.chem.msu.su/rus/elibrary - электронная библиотека по химии.

9)     http://www.xumuk.ru/ сайт о химии и для химиков.

10)  http://www.en.edu.ru/ – Естественнонаучный образовательный портал. 

11)  http://www.alhimik.ru/ - АЛХИМИК - ваш помощник, лоцман в море химических веществ и явлений. 

12)  http://www.chemexperiment.narod.ru/index.html - Экспериментальная химия. 

13)  http://college.ru/chemistry/index.php - Открытый колледж: химия. На сайте в открытом доступе размещен учебник курса «Открытая Химия 2.5».

• 1 слайд

  Химические элементы
  Средняя общеобразовательная школа №2 г.Пошехонье Ярославской области
  Учитель химии и биологии Полетаев Олег Николаевич
  Алюминий
  Презентация по химии для 9 класса
  

• 2 слайд

  План изучения элемента
  Положение алюминия в Периодической системе и строение атома;
  Простое вещество алюминий, его физические и химические свойства;
  Оксид алюминия и его свойства. Природные минералы на основе оксида алюминия;
  Гидроксид алюминия и его свойства. Природные минералы на основе гидроксида алюминия;
  Алюмосиликаты, их роль в природе;
  Производство алюминия;
  Применение алюминия и его соединений;
  Выводы по теме.
  

• 3 слайд

  Алюминий в Периодической системе
  

• 4 слайд

  Характеристика элемента
  Химический элемент алюминий Al – Aluminium, находится в главной подгруппе III группы в 3 малом периоде. Порядковый номер 13, массовое число самого распространённого изотопа составляет 27 а.е.м. Отсюда следует, что ядро атома состоит из 27 нуклонов:
  13 протонов и 14 нейтронов. Электронная оболочка атома представлена 13 электронами, расположенными на 3-х энергетических уровнях, причём на внешнем 3 уровне находится 3 валентных электрона.
  Атомный радиус равен 0,143 нм.
  Электронная формула элемента 1s22s22p63s23p1.
  Электроотрицательность по Полингу составляет 1,47.
  Степень окисления +3.
  Электровалентность III.
  Элемент относится к числу активных металлов.
  

• 5 слайд

  Простое вещество алюминий
  

• 6 слайд

  Физические свойства
  1
  Цвет серебристо-белый
  2
  Плотность алюминия 2,7 г/см3
  3
  Температура плавления 6600С
  4
  Температура кипения 24670С
  Алюминий легкоплавкий лёгкий металл
  

• 7 слайд

  Почему алюминий кажется неактивным:
  Активный металл алюминий при обычных условиях
  кажется инертным, так как его поверхность покрыта прозрачной, но очень прочной плёнкой оксида Al2O3, устойчивой к большинству химических реагентов.
  Концентрированные кислоты-окислители, например,
  азотная, делают эту плёнку ещё прочнее, поэтому HNO3
  (концентрированную) транспортируют в алюминиевых
  цистернах. Оксидная плёнка быстро разрушается щелочами, их растворами или солями, подверженными гидролизу по щелочному типу, такими как Na2CO3. Разбавленные кислоты или соли, подверженные гидролизу по кислотному типу, также разрушают эту плёнку. И, наконец, если поверхность алюминия амальгамировать – покрыть тонким слоем ртути, то защитная плёнка оксида тоже не может образоваться.
  

• 8 слайд

  Химические свойства алюминия
  1
  4Al + 3O2 = 2Al2O3 оксид
  2
  2Al + 3Cl2 = 2AlCl3 хлорид
  3
  2Al + 3S = Al2S3 сульфид
  4
  4Al + 3C = Al4C3 карбид
  Алюминий реагирует
  с простыми веществами:
  

• 9 слайд

  Химические свойства алюминия
  1
  2Al + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2↑
  2
  2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
  3
  2Al + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2↑
  4
  2Al +3HgCl2 = 2AlCl3 + 3Hg↓ (амальгамирование)
  Алюминий реагирует
  со сложными веществами:
  8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe (алюминотермия)
  5
  

• 10 слайд

  Оксид алюминия: Al2O3
  Из-за своей высокой химической активности алюминий не существует в самородном состоянии. Основные природные соединения алюминия – это его оксид Al2O3, алюмосиликаты и различные минералы на их основе. Чистый оксид алюминия, - белый мелкокристаллический порошок; природный оксид называется корунд, – это прозрачный минерал со стеклянным блеском, по твёрдости уступает только алмазу: 9,0 по шкале Мооса. Различные примеси окрашивают корунд почти во все цвета спектра. Наиболее известны красные корунды – рубины, и синие – сапфиры. В расплавленном виде корунд является электролитом. Твёрдый оксид алюминия имеет каркасное строение. Рубины и сапфиры высокой чистоты ценятся ювелирами так же высоко, как алмазы.
  

• 11 слайд

  Кристалл корунда
  

• 12 слайд

  Красный корунд: рубин
  

• 13 слайд

  Синий корунд: сапфир
  

• 14 слайд

  Химические свойства Al2O3
  1
  Al2O3 + 6HNO3 = 2Al(NO3)3 + 3H2O
  2
  Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O
  3
  Al2O3 + 2NaOHтвёрдый = 2NaAlO2 + H2O
  4
  Al2O3 + 2NaOH + H2O = 2[NaAlO2  H2O]
  Оксид алюминия проявляет амфотерные свойства
  

• 15 слайд

  Гидраргиллит: Al(OH)3
  

• 16 слайд

  Боксит: Al(OH)3∙ mFe2O3∙nSiO2
  

• 17 слайд

  Боксит: Al(OH)3∙ mFe2O3∙nSiO2
  

• 18 слайд

  Гидроксид алюминия Al(OH)3
  1
  Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
  2
  2Al(OH)3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 6H2O
  3
  Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]
  4
  2Al(OH)3 нагревание Al2O3 + 3H2O
  Гидроксид алюминия проявляет амфотерные свойства
  

• 19 слайд

  Алюмосиликаты в литосфере
  Алюмосиликаты — группа соединений, комплексные анионы которых содержат кремний и алюминий. Примеры комплексных анионов: [AlSiO4]−, [AlSi4O10]−, [Al2Si3O10]2−. В качестве катионов выступают Na+, K+, Mg2+, Ca2+, а иногда Ba2+, Li+ и катионы других металлов.
  Алюмосиликаты являются наиболее распространенными минералами, на их долю приходится до 50 % массы земной коры. К ним относятся полевые шпаты (альбит, ортоклаз анортит), глинистые минералы и слюды. Алюмосиликаты не растворимы в воде.
  При сплавлении алюмосодержащих минералов с оксидами различных металлов, можно получать синтетические алюмосиликаты, к примеру, искусственные драгоценные камни.
  

• 20 слайд

  Каолинит: Al2Si2O5(OH)4
  

• 21 слайд

  Нефелин: KNa3[AlSiO4]4
  

• 22 слайд

  Алунит: KAl3[SO4(OH)3]2
  

• 23 слайд

  Производство алюминия
  

• 24 слайд

  Схема выплавки алюминия
  U = 4-5 V
  I = 150000 A
  2Al2O3  4Al + 3O2↑
  

• 25 слайд

  Применение алюминия и соединений
  

• 26 слайд

  Подведём итоги:
  Итак, алюминий принадлежит к числу очень активных
  химических элементов.
  Инертность металлического алюминия связана с защитным природным «покрытием» в виде прозрачной оксидной плёнки.
  Оксидная плёнка постепенно разрушается в кислой и щелочной средах, а также не образуется на металле, покрытом слоем амальгамы.
  Алюминий, его оксид и гидроксид проявляют двойственные (амфотерные) химические свойства: могут реагировать как с кислотами, так и со щелочами.
  Алюминий – самый распространённый металл в земной коре – от 7,45 до 8,13%.
  Производство алюминия одно из самых энергоёмких, поэтому связано с источниками дешёвой электроэнергии, например ГЭС на Енисее и Ангаре.
  

• 27 слайд

  Вопросы и задания:
  Охарактеризуйте положение алюминия в Периодической системе
  Как устроен атом алюминия?
  Какие свойства алюминия доказывают его амфотерность?
  Почему в алюминиевой посуде не хранят ягоды, грибы, варенье?
  Почему этот самый распространённый в природе металл долгое время оставался недоступным для применения?
  Кем был изобретён промышленный способ производства алюминия?
  Почему крупные алюминиевые заводы расположены вблизи ГЭС?
  Какие свойства металлического алюминия обусловили его выход в хозяйственном использовании на II место после железа и его сплавов?
  Укажите алюминиевые ресурсы России на карте.
  

• 28 слайд

  Используемые ресурсы:
  
  20 16
  Энциклопедия для детей. Том 17 «Химия». М., 2003
  http://luminiy.narod.ru/1.htm Об алюминии
  http://www.catalogmineralov.ru/ Каталог минералов
  http://poznwmir.ru/ Агентство «Познай мир»
  http://www.siblenta.ru/ЗМИ Сиблента
  http://www.akfaaluminium.com/ Факты об алюминии
  http://www.aluminiumleader.com/ Сайт про алюминий
  http://www.chemtable.com/ru/PLTable.htm Система элементов
  http://experiment.edu.ru/ Российский общеобразовательный портал
  

• 1 слайд

  Химические элементы
  Средняя общеобразовательная школа №2 г.Пошехонье Ярославской области
  Учитель химии и биологии Полетаев Олег Николаевич
  Алюминий
  Презентация по химии для 9 класса
  

• 2 слайд

  План изучения элемента
  Положение алюминия в Периодической системе и строение атома;
  Простое вещество алюминий, его физические и химические свойства;
  Оксид алюминия и его свойства. Природные минералы на основе оксида алюминия;
  Гидроксид алюминия и его свойства. Природные минералы на основе гидроксида алюминия;
  Алюмосиликаты, их роль в природе;
  Производство алюминия;
  Применение алюминия и его соединений;
  Выводы по теме.
  

• 3 слайд

  Алюминий в Периодической системе
  

• 4 слайд

  Характеристика элемента
  Химический элемент алюминий Al – Aluminium, находится в главной подгруппе III группы в 3 малом периоде. Порядковый номер 13, массовое число самого распространённого изотопа составляет 27 а.е.м. Отсюда следует, что ядро атома состоит из 27 нуклонов:
  13 протонов и 14 нейтронов. Электронная оболочка атома представлена 13 электронами, расположенными на 3-х энергетических уровнях, причём на внешнем 3 уровне находится 3 валентных электрона.
  Атомный радиус равен 0,143 нм.
  Электронная формула элемента 1s22s22p63s23p1.
  Электроотрицательность по Полингу составляет 1,47.
  Степень окисления +3.
  Электровалентность III.
  Элемент относится к числу активных металлов.
  

• 5 слайд

  Простое вещество алюминий
  

• 6 слайд

  Физические свойства
  1
  Цвет серебристо-белый
  2
  Плотность алюминия 2,7 г/см3
  3
  Температура плавления 6600С
  4
  Температура кипения 24670С
  Алюминий легкоплавкий лёгкий металл
  

• 7 слайд

  Почему алюминий кажется неактивным:
  Активный металл алюминий при обычных условиях
  кажется инертным, так как его поверхность покрыта прозрачной, но очень прочной плёнкой оксида Al2O3, устойчивой к большинству химических реагентов.
  Концентрированные кислоты-окислители, например,
  азотная, делают эту плёнку ещё прочнее, поэтому HNO3
  (концентрированную) транспортируют в алюминиевых
  цистернах. Оксидная плёнка быстро разрушается щелочами, их растворами или солями, подверженными гидролизу по щелочному типу, такими как Na2CO3. Разбавленные кислоты или соли, подверженные гидролизу по кислотному типу, также разрушают эту плёнку. И, наконец, если поверхность алюминия амальгамировать – покрыть тонким слоем ртути, то защитная плёнка оксида тоже не может образоваться.
  

• 8 слайд

  Химические свойства алюминия
  1
  4Al + 3O2 = 2Al2O3 оксид
  2
  2Al + 3Cl2 = 2AlCl3 хлорид
  3
  2Al + 3S = Al2S3 сульфид
  4
  4Al + 3C = Al4C3 карбид
  Алюминий реагирует
  с простыми веществами:
  

• 9 слайд

  Химические свойства алюминия
  1
  2Al + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2↑
  2
  2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
  3
  2Al + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2↑
  4
  2Al +3HgCl2 = 2AlCl3 + 3Hg↓ (амальгамирование)
  Алюминий реагирует
  со сложными веществами:
  8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe (алюминотермия)
  5
  

• 10 слайд

  Оксид алюминия: Al2O3
  Из-за своей высокой химической активности алюминий не существует в самородном состоянии. Основные природные соединения алюминия – это его оксид Al2O3, алюмосиликаты и различные минералы на их основе. Чистый оксид алюминия, - белый мелкокристаллический порошок; природный оксид называется корунд, – это прозрачный минерал со стеклянным блеском, по твёрдости уступает только алмазу: 9,0 по шкале Мооса. Различные примеси окрашивают корунд почти во все цвета спектра. Наиболее известны красные корунды – рубины, и синие – сапфиры. В расплавленном виде корунд является электролитом. Твёрдый оксид алюминия имеет каркасное строение. Рубины и сапфиры высокой чистоты ценятся ювелирами так же высоко, как алмазы.
  

• 11 слайд

  Кристалл корунда
  

• 12 слайд

  Красный корунд: рубин
  

• 13 слайд

  Синий корунд: сапфир
  

• 14 слайд

  Химические свойства Al2O3
  1
  Al2O3 + 6HNO3 = 2Al(NO3)3 + 3H2O
  2
  Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O
  3
  Al2O3 + 2NaOHтвёрдый = 2NaAlO2 + H2O
  4
  Al2O3 + 2NaOH + H2O = 2[NaAlO2  H2O]
  Оксид алюминия проявляет амфотерные свойства
  

• 15 слайд

  Гидраргиллит: Al(OH)3
  

• 16 слайд

  Боксит: Al(OH)3∙ mFe2O3∙nSiO2
  

• 17 слайд

  Боксит: Al(OH)3∙ mFe2O3∙nSiO2
  

• 18 слайд

  Гидроксид алюминия Al(OH)3
  1
  Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
  2
  2Al(OH)3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 6H2O
  3
  Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]
  4
  2Al(OH)3 нагревание Al2O3 + 3H2O
  Гидроксид алюминия проявляет амфотерные свойства
  

• 19 слайд

  Алюмосиликаты в литосфере
  Алюмосиликаты — группа соединений, комплексные анионы которых содержат кремний и алюминий. Примеры комплексных анионов: [AlSiO4]−, [AlSi4O10]−, [Al2Si3O10]2−. В качестве катионов выступают Na+, K+, Mg2+, Ca2+, а иногда Ba2+, Li+ и катионы других металлов.
  Алюмосиликаты являются наиболее распространенными минералами, на их долю приходится до 50 % массы земной коры. К ним относятся полевые шпаты (альбит, ортоклаз анортит), глинистые минералы и слюды. Алюмосиликаты не растворимы в воде.
  При сплавлении алюмосодержащих минералов с оксидами различных металлов, можно получать синтетические алюмосиликаты, к примеру, искусственные драгоценные камни.
  

• 20 слайд

  Каолинит: Al2Si2O5(OH)4
  

• 21 слайд

  Нефелин: KNa3[AlSiO4]4
  

• 22 слайд

  Алунит: KAl3[SO4(OH)3]2
  

• 23 слайд

  Производство алюминия
  

• 24 слайд

  Схема выплавки алюминия
  U = 4-5 V
  I = 150000 A
  2Al2O3  4Al + 3O2↑
  

• 25 слайд

  Применение алюминия и соединений
  

• 26 слайд

  Подведём итоги:
  Итак, алюминий принадлежит к числу очень активных
  химических элементов.
  Инертность металлического алюминия связана с защитным природным «покрытием» в виде прозрачной оксидной плёнки.
  Оксидная плёнка постепенно разрушается в кислой и щелочной средах, а также не образуется на металле, покрытом слоем амальгамы.
  Алюминий, его оксид и гидроксид проявляют двойственные (амфотерные) химические свойства: могут реагировать как с кислотами, так и со щелочами.
  Алюминий – самый распространённый металл в земной коре – от 7,45 до 8,13%.
  Производство алюминия одно из самых энергоёмких, поэтому связано с источниками дешёвой электроэнергии, например ГЭС на Енисее и Ангаре.
  

• 27 слайд

  Вопросы и задания:
  Охарактеризуйте положение алюминия в Периодической системе
  Как устроен атом алюминия?
  Какие свойства алюминия доказывают его амфотерность?
  Почему в алюминиевой посуде не хранят ягоды, грибы, варенье?
  Почему этот самый распространённый в природе металл долгое время оставался недоступным для применения?
  Кем был изобретён промышленный способ производства алюминия?
  Почему крупные алюминиевые заводы расположены вблизи ГЭС?
  Какие свойства металлического алюминия обусловили его выход в хозяйственном использовании на II место после железа и его сплавов?
  Укажите алюминиевые ресурсы России на карте.
  

• 28 слайд

  Используемые ресурсы:
  
  20 16
  Энциклопедия для детей. Том 17 «Химия». М., 2003
  http://luminiy.narod.ru/1.htm Об алюминии
  http://www.catalogmineralov.ru/ Каталог минералов
  http://poznwmir.ru/ Агентство «Познай мир»
  http://www.siblenta.ru/ЗМИ Сиблента
  http://www.akfaaluminium.com/ Факты об алюминии
  http://www.aluminiumleader.com/ Сайт про алюминий
  http://www.chemtable.com/ru/PLTable.htm Система элементов
  http://experiment.edu.ru/ Российский общеобразовательный портал
  

Средняя общеобразовательная школа №2 г.Пошехонье Ярославской области Учитель химии и биологии Полетаев Олег Николаевич

План изучения элемента

Алюминий в Периодической системе

Характеристика элемента

Химический элемент алюминий Al – Aluminium, находится в главной подгруппе III группы в 3 малом периоде. Порядковый номер  13, массовое число самого распространённого изотопа составляет 27 а.е.м. Отсюда следует, что ядро атома состоит из 27 нуклонов: 13 протонов и 14 нейтронов. Электронная оболочка атома представлена 13 электронами, расположенными на 3-х энергетических уровнях, причём на внешнем 3 уровне находится 3 валентных электрона.

Атомный радиус равен 0,143 нм.

Электронная формула элемента  1s²2s²2p⁶3s²3p¹.

Электроотрицательность по Полингу составляет 1,47.

Степень окисления +3.

Электровалентность III.

Элемент относится к числу активных металлов.

Простое вещество алюминий

Физические свойства

Почему алюминий кажется неактивным:

Активный металл алюминий при обычных условиях кажется инертным, так как его поверхность покрыта  прозрачной, но очень прочной плёнкой оксида Al₂O₃, устойчивой к большинству химических реагентов. Концентрированные кислоты-окислители, например, азотная, делают эту плёнку ещё прочнее, поэтому HNO₃ (концентрированную) транспортируют в алюминиевых цистернах. Оксидная плёнка быстро разрушается щелочами, их растворами или солями, подверженными гидролизу по щелочному типу, такими как Na₂CO₃. Разбавленные кислоты или соли, подверженные гидролизу по кислотному типу, также разрушают эту плёнку. И, наконец, если поверхность алюминия амальгамировать – покрыть тонким слоем ртути, то защитная плёнка  оксида тоже не может образоваться.

Химические свойства алюминия

Химические свойства алюминия

Оксид алюминия: Al₂O₃

Из-за своей высокой химической активности алюминий не существует в самородном состоянии. Основные природные соединения алюминия – это его оксид Al₂O_3, алюмосиликаты и различные минералы на их основе. Чистый оксид алюминия, - белый мелкокристаллический порошок; природный оксид называется корунд, – это прозрачный минерал со стеклянным блеском, по твёрдости уступает только алмазу: 9,0 по шкале Мооса. Различные примеси окрашивают корунд почти во все цвета спектра. Наиболее известны красные корунды – рубины, и синие – сапфиры. В расплавленном виде корунд является электролитом. Твёрдый оксид алюминия имеет каркасное строение. Рубины и сапфиры высокой чистоты ценятся ювелирами так же высоко, как алмазы.

Кристалл корунда

Красный корунд: рубин

Синий корунд: сапфир

Химические свойства Al₂O₃

Гидраргиллит: Al(OH)₃

Боксит: Al(OH)₃∙ mFe₂O₃∙nSiO₂

Боксит: Al(OH)₃∙ mFe₂O₃∙nSiO₂

Гидроксид алюминия Al(OH)₃

Алюмосиликаты в литосфере

Алюмосиликаты — группа соединений, комплексные анионы которых содержат кремний и алюминий.

Примеры комплексных анионов: *AlSiO₄]⁻, [AlSi₄O₁₀]⁻, [Al₂Si₃O₁₀]²⁻. В качестве катионов выступают Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, а иногда Ba²⁺, Li⁺ и катионы других металлов.

Алюмосиликаты являются наиболее распространенными минералами, на их долю приходится до 50 % массы земной коры. К ним относятся полевые шпаты (альбит, ортоклаз анортит), глинистые минералы и слюды.

Алюмосиликаты не растворимы в воде. При сплавлении алюмосодержащих минералов с оксидами различных металлов, можно получать синтетические алюмосиликаты, к примеру, искусственные драгоценные камни.

Каолинит: Al₂Si₂O₅(OH)₄

Нефелин: KNa₃[AlSiO₄]₄

Алунит: KAl₃[SO₄(OH)₃]₂

Производство алюминия

Схема выплавки алюминия

Применение алюминия и соединений

Подведём итоги:

Итак, алюминий  принадлежит к числу очень активных химических элементов.

Инертность металлического алюминия связана с защитным природным «покрытием» в виде прозрачной оксидной плёнки.

Оксидная плёнка постепенно разрушается в кислой и щелочной средах, а также не образуется на металле, покрытом слоем амальгамы.

Алюминий, его оксид и гидроксид проявляют двойственные (амфотерные) химические свойства: могут реагировать как с кислотами, так и со щелочами. Алюминий – самый распространённый металл в земной коре – от 7,45 до 8,13%.

Производство алюминия одно из самых энергоёмких, поэтому связано с источниками дешёвой электроэнергии, например ГЭС на Енисее и Ангаре.

Вопросы и задания:

Охарактеризуйте положение алюминия в Периодической системе

Как устроен атом алюминия?

Какие свойства алюминия доказывают его амфотерность? Почему в алюминиевой посуде не хранят ягоды, грибы, варенье?

Почему этот самый распространённый в природе металл долгое время оставался недоступным для применения? Кем был изобретён промышленный способ производства алюминия?

Почему крупные алюминиевые заводы расположены вблизи ГЭС?

Какие свойства металлического алюминия обусловили его выход в хозяйственном использовании на II место после железа и его сплавов?

Укажите алюминиевые ресурсы России на карте.

Используемые ресурсы: