Методическая разработка урока. Алюминий, его соединения

ГБПОУ «Чебаркульский профессиональный техникум»

Алюминий, его соединения,

их свойства и применение

Методическая разработка занятия

Дисциплина: Химия

Раздел: Неорганическая химия

Специальность:  Экономика и бухгалтерский учёт

 Технология машиностроения

Чебаркуль

Автор: Соколова М.Г., преподаватель химии ЧПТ

Рецензент: Шушарина В.М., преподаватель химии ЧПТ

Содержание

Пояснительная записка……………………….………………………………….……....4

1.      План занятия………………………………………………………………….............5

2.      Примерная хронокарта занятия…………………..……………………………….....5

3.      Структура занятия…………………………………………………………...…….….6

4.      Конспект занятия…………………………………………………………...………....8

4.1 Организационный момент……………………………………………………....8

4.2 Вводная часть……………………………………………………..……………..8

4.3 Основная часть………………………………………………………..…............8

4.3.1 История открытия алюминия……………………………………………...8

4.3.2 Строение атома алюминия………………………………………………...9

4.3.3 Нахождение алюминия в природе…………...……………………...…...10

4.3.4 Производство алюминия…………………………………………….….11

4.3.5 Физические свойства алюминия…………………………………………12

4.3.6 Химические свойства алюминия…………………...…………………....12

4.3.7 Оксид алюминия, его свойства…………………………………………..13

4.3.8 Гидроксид алюминия, его свойства……………………………………..14

4.3.9 Токсичность алюминия…………………………………………………..14

4.3.10 Применение алюминия………………………………………………..15

5.      Подведение итогов…………………………………………………………………...17

Выводы………………………………………………..………….……………………....18

Список использованных источников…………………….………………………….…19

Приложения

1.            Приложение А Инструкция по проведению эксперимента……………………..20

2.            Приложение Б слайды презентации занятия……………………………………..21

Пояснительная записка

Методическая разработка занятия «Алюминий, его соединения, их свойства и применение» разработана для оказания помощи преподавателям химии при организации и проведения учебных занятий с использованием мультимедиа.

Методическая разработка содержит цели занятия, наглядные пособия, применяемые на занятии. Состоит из описания этапов занятия, где указаны действия преподавателя и студентов, а также задачи каждого этапа.

Содержание методической разработки соответствует поставленным целям, включает в себя следующие формы и методы работы:

- опрос по пройденной теме;

- рассмотрение новой темы, с использованием мультимедиа;

- проведение химического эксперимента;

- подведение итогов.

Экспериментальный метод исследования, применяемый в учебном процессе, является мощным средством воспитательного и образовательного воздействия на студентов. Способствует лучшему усвоению нового материала, стимулирует их познавательную активность, способствует развитию индивидуальных качеств, развитию творческого потенциала.

Цели и задачи темы «Алюминий, его соединения, их свойства и применение» соответствуют календарно - тематическому плану и требованиям образовательного стандарта и рабочей программы. На её изучение отводится два теоретических часа.

Методическая разработка обсуждена и одобрена цикловой комиссией математических и естественнонаучных дисциплин и применена на открытом занятии.

Дисциплина: химия

Дата:

Урок № 11

Тема: «Алюминий, его соединения, их свойства и применение»

Группа: 18

Тип занятия: комбинированный

Вид занятия: комбинированный

Цели занятия:

Образовательная: конкретизировать знания студентов о свойствах металлов 3 группы главной подгруппы периодической системы Д. И. Менделеева на примере алюминия. Совершенствовать умения давать характеристику элемента по его положению в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, на основе строения атома, объяснять физические и химические свойства металла, его соединений, прогнозировать его применение.

Развивающая: развивать познавательную деятельность учащихся. Продолжать формирование умений написания реакций ионного обмена, окислительно-восстановительных реакций, наблюдать, сравнивать, делать выводы на основе своих исследований, проводить химический эксперимент, соблюдать правила техники безопасности. Развитие культуры речи.

Воспитательная: воспитание личности, открытой для общения и сотрудничества, формирование устойчивой потребности в знаниях, труде, здоровом образе жизни, формирование опыта творческой работы студентов. Воспитывать чувство ответственности к рациональному использованию природных богатств.

Межпредметные связи: физика, математика, история, биология, география.

Оборудование: коллекция «Металлы и сплавы», периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева, электрохимический ряд напряжений металлов, реактивы AlCl, NaOH, HSO, штатив с пробирками, слайды презентации.

Продолжительность занятия: 80 минут.

Примерная хронокарта занятия

1.                  Организационный момент………………………………………………………2мин

а) мобилизация внимания студентов на занятие.

2.                  Вводная часть…………………………………………………………………..15 мин

а) актуализация опорных знаний и умений

б) формулировка темы и её обоснование

в) мотивация учебной деятельности студентов

г) определение целей и задач занятия

3.                  Основная часть………………………………………………………………...45 мин

4.                  Заключительная часть…………………………………………………………10 мин

5.                  Подведение итогов занятия, ВСР……………..……………………………....8 мин

Структура и содержание урока

Элементы урока	Способы, приемы, действия		Методы
	преподавателя	студентов
1.Организационный момент (1-2 мин.) Задача: создать рабочую обстановку.	- отмечает отсутствующих; - проверяет готовность аудитории и студентов.	- готовят рабочие тетради, ручки; - осмысливают цели и задачи урока.	Словесно-репродуктивный
2. Актуализация опорных знаний и умений .(15 мин.) Задача: актуализировать знания и умения студентов.	- выдаёт задания для обобщающего опроса; - объясняет и инструктирует студентов; - задаёт вопросы.	- отвечают устно на вопросы; - письменно у доски решают задачу; - выполняют индивидуальные задания.	Словесно-репродуктивные, Частично – поисковый.
3. Формирование новых понятий, знаний, умений, развитие мышления. (35-40 мин.) Задача: сформировать новые знания, умения, навыки.	- выделяет основные признаки новых знаний; - устанавливает связь между строением атома и его свойствами; - выделяет главное, сравнивает свойства алюминия и его соединений; - создаёт проблемную ситуацию – получить и изучить свойства гидроксида алюминия (хим. эксперимент); - предлагает провести опыт; - инструктирует по технике безопасности; -показывает практическую значимость алюминия; - демонстрирует слайды; - обобщает материал	- воспринимают, осмысливают основное содержание новой темы; -делают сообщения; - предлагают пути решения проблемы; - наблюдают за опытом; - отвечают на поставленные вопросы; - делают выводы; - ведут записи по ходу всего урока.	Словесно- объяснительный, (рассказ), Демонстрационный, Побуждающе - поисковый.
4. Закрепление знаний, умений и навыков. (10-15 мин.) Задача: обобщить и систематизировать полученные знания.	- задаёт вопросы по новому материалу; - отвечает на вопросы студентов.	- отвечают на поставленные вопросы, -воспринимают новые знания, - осмысливают взаимосвязи между знаниями.	Словесно-репродуктивный, Частично - поисковый.
5. Домашнее задание(5 мин.) Задача: объяснить выполнение домашнего задания.	- объясняет выполнение домашнего задания.	- записывают домашнее задание, - задают вопросы.	Словесный
6. Итоги урока(2-3 мин.) Задача: подвести итоги урока	- объясняет, что было достигнуто на уроке; - объявляет оценки за работу на уроке	- слушают; - воспринимают, осмысливают.	Словесный

Конспект занятия

1.                 Организационный момент

Преподаватель приветствует студентов, отмечает отсутствующих и готовность аудитории к занятию.

2.                 Опрос по ранее пройденной теме

(фронтальный опрос)

1. Перечислите физические свойства металлов.

2. Какие металлы самые лёгкие?

3. Какие металлы самые тяжёлые?

4. Какие металлы самые легкоплавкие?

5. Какие металлы самые тугоплавкие?

6. В чём особенность строения атомов металлов?

7. Как изменяются свойства металлов по периоду, по группе?

7. Какие химические свойства характерны для металлов?

8. Что такое коррозия металлов? Какие способы борьбы с коррозией вы знаете?

(индивидуальная работа по карточкам)

1. Напишите уравнения реакций взаимодействия цинка с серной кислотой, с серой, с сульфатом меди (II).

2. Задача: какой объём водорода можно получить при растворении в воде 11,5 г натрия, содержащего 2% примесей. Условия нормальные.

3. Допишите уравнения реакций между веществами:

Cu + S

Zn + HCl

Na + HO

Cu + ZnSO

Первую реакцию рассмотреть с точки зрения окислительно-восстановительной реакции.

3.                 Введение в учебную деятельность

Учебно-воспитательная задача – подготовка студентов к восприятию нового материала. Осознание цели занятия – назвать тему, изучаемые вопросы.

Мотивация учебной деятельности – устранить психологический дискомфорт, показать важность получения знаний по новой теме для усвоения последующего материала, для успешной сдачи предстоящей сессии. Вызвать интерес к  познавательной деятельности, желание и стремление найти самостоятельно ответы на поставленные вопросы.

4.         Этапы объяснения нового материала

История открытия алюминия

(сообщение студента)

Первое упоминание о металле, который по описанию был похож на алюминий, встречается в первом веке нашей эры у Плиния Старшего.

Согласно изложенной им легенде, некий мастер преподнес императору Тиберию необычайно легкий и красивый кубок из серебристого металла. Даритель сообщил, что получил новый металл из обычной глины.

Очевидно, он ожидал благодарности и покровительства, но вместо этого лишился жизни. Недальновидный правитель приказал обезглавить мастера и разрушить его мастерскую, чтобы предотвратить обесценивание золота и серебра.

Первый шаг к получению алюминия сделал прославленный Парацельс в 16 веке. Он выделил из квасцов «квасцовую землю», содержавшую окись неведомого тогда металла.

В 1808 году англичанин Хэмфри Дэви пытался выделить алюминий методом электролиза. Это ему не удалось, но ученый все же дал металлу его современное название.

Успехом увенчались эксперименты датчанина Ханса-Кристиана Эрстеда в 1825 году. Пропустив хлор через раскаленную смесь глинозема с углем, он получил хлористый алюминий. Нагрев его с амальгамой калия, Эрстед выделил металл, по своим свойствам похожий на олово. Ученый сообщил об этом в малоизвестном журнале и прекратил эксперименты.

Эстафету принял немец Фридрих Велер, который в итоге потратил 18 лет работы на то, чтобы получить алюминий в виде слитка.

В 1854 году французский химик и промышленник Сент-Клер Девиль разработал более дешевый способ. Он использовал в качестве восстановителя натрий, заменив им дорогостоящий калий. На Всемирной выставке 1855 года в Париже «серебро из глины» произвело фурор.

Император Наполеон III, за столом которого особо почетным гостям подавали приборы из алюминия, загорелся мечтой снабдить свою армию кирасами из легкого металла. Он оказал Девилю мощную поддержку, и тот построил несколько алюминиевых заводов.

Но произведенный им металл по-прежнему оставался дорогим. Из него делали лишь ювелирные украшения и предметы роскоши.

Более дешевый способ производства крылатого металла появился лишь к концу
19-го века. Его одновременно и независимо друг от друга разработали американский студент Чарльз Холл и французский инженер Поль Эру.

Предложенный ими электролиз расплавленной в криолите окиси алюминия давал прекрасные результаты, но требовал большого количества электроэнергии. При строительстве первого завода эту проблему решили, разместив предприятие рядом со знаменитым Рейнским водопадом в Швейцарии.

Работавший в России австрийский инженер Байер создал технологию получения глинозема, которая сделала новый способ более дешевым. Процессы Байера и Холла-Эру до сих пор применяются на современных алюминиевых заводах.

Новый промышленный материал был хорош всем, за исключением одного: для некоторых сфер применения чистый алюминий был недостаточно прочен.

Эту проблему решил немецкий химик Альфред Вильм, сплавлявший его с незначительными количествами меди, магния и марганца. Он открыл, что сплав в течение нескольких дней после закалки становится все прочнее и прочнее. В 1911 году в немецком Дюрене была выпущена партия названного в честь города дюралюминия, а в 1919 году из него был сделан первый самолет.

Так началось триумфальное шествие алюминия по миру. Если в 1900 году в год получали около 8 тысяч тонн легкого металла, то через сто лет объем его производства достиг 24 миллионов тонн.

Строение атома алюминия

Посмотрите, где в периодической системе химических элементов находится алюминий?

Порядковый номер алюминия 13, следовательно, заряд ядра атома алюминия +13, число электронов в атоме равно 13. Электроны будут располагаться на трёх энергетических уровнях, так как алюминий расположен в третьем периоде.

Алюминий располагается в третьей группе главной подгруппе и на внешнем энергетическом уровне будет 3 электрона.

Рассмотрим строение атома алюминия:

1s²2s²2p⁶3s²3p¹3d⁰

Конфигурация внешнего электронного слоя 3s²p¹. Практически во всех соединениях степень окисления алюминия +3 (валентность III).

Радиус нейтрального атома алюминия 0,143 нм, радиус иона Al³⁺ 0,057 нм. По шкале Полинга электроотрицательность алюминия 1,5.

Нахождение алюминия в природе

Алюминий — один из наиболее распространенных в природе химических элементов. По своему содержанию в земной коре (около 8%) он занимает третье место после кислорода и кремния.

Алюминий входит в огромное число минералов, главным образом, алюмосиликатов, и горных пород. В природе встречается в основном в виде:

1) алюмосиликатов;

2) бокситов;

3) корунды;

4) глинозёма.

Соединения алюминия содержат граниты, базальты, глины, полевые шпаты и др.

Как писал в своем классическом учебнике «Основы химии» Д. И. Менделеев «алюминий есть самый распространенный в природе; достаточно указать на то, что он входит в состав глины, чтоб ясно было всеобщее распространение алюминия в коре земной. Алюминий, или металл квасцов, потому и называется иначе глинием, что находится в глине». Алюминий обладает высокой химической активностью и поэтому встречается только в связанном виде, в форме различных минералов и горных пород. Около 250 различных минералов содержат алюминий, более 40% из них представлены алюмосиликатами.

(сообщение студента)

Алюмосиликаты совместно с силикатами формируют каменную оболочку земли, лежащую в основе континентов. Недаром ученые называют ее сиаль — по символам кремния (Si) и алюминия (Al). В результате разрушения алюмосиликатов первичного происхождения (главным образом, полевых шпатов) образовались многочисленные вторичные породы, характеризующиеся более высоким содержанием алюминия (бокситы, алуниты, каолины и др.), в состав которых алюминий входит в виде гидроокисей (диаспора, бемита, гидрааргиллита) или гидросиликатов (например, каолинита, различных слюд). Несмотря на распространенность алюминия в земной коре, не всякая алюминийсодержащая порода может служить сырьем для получения глинозема — полупродукта, из которого методом электролиза получают алюминий.

 

Алюминий входит в состав и других минералов — бериллов, среди которых самые известные - изумруд, аквамарин, гранат. Драгоценные камни образуются в глубинах земли при высоких давлениях и температуре.

Лучшие из них можно увидеть в Галерее Драгоценностей Государственного Эрмитажа. Самые лучшие драгоценности принадлежали русским правителям, которые прославили не только Петербург, но и всю Россию.

Производство алюминия

Основным сырьем для производства алюминия служат бокситы, содержащие 32-60% глинозема Al₂O₃. К важнейшим алюминиевым рудам относятся также алунит и нефелин. Россия располагает значительными запасами алюминиевых руд. Кроме бокситов, большие месторождения которых находятся на Урале и в Башкирии, богатым источником алюминия является нефелин, добываемый на Кольском полуострове. Много алюминия находится и в месторождениях Сибири.

Алюминий получают из оксида алюминия Al₂O₃ электролитическим методом. Используемый для этого оксид алюминия должен быть достаточно чистым, поскольку из выплавленного алюминия примеси удаляются с большим трудом. Очищенный Al₂O₃ получают переработкой природного боксита.

Основное исходное вещество для производства алюминия - оксид алюминия. Он не проводит электрический ток и имеет очень высокую температуру плавления (около 2050 ^oC), поэтому требуется слишком много энергии.

Необходимо снизить температуру плавления оксида алюминия хотя бы до 1000^oC. Такой способ параллельно нашли француз П. Эру и американец Ч. Холл. Они обнаружили, что глинозем хорошо растворяется в расплавленном криолите - минерале состава AlF_{3 .}3NaF. Этот расплав и подвергают электролизу при температуре всего около 950 ^oC на алюминиевых производствах. Запасы криолита в природе незначительны, поэтому был создан синтетический криолит, что существенно удешевило производство алюминия.

Гидролизу подвергают расплавленную смесь криолита Na₃[AlF₆] и оксида алюминия. Смесь, содержащая около 10 весовых процентов Al₂O₃ , плавится при 960^oC и обладает электропроводностью, плотностью и вязкостью, наиболее благоприятствующими проведению процесса. Для дополнительного улучшения этих характеристик в состав смеси вводят добавки AlF₃, CaF₂ и MgF₂. Благодаря этому проведение электролиза оказывается возможным при 950 ^oC .

Электролизер для выплавки алюминия представляет собой железный кожух, выложенный изнутри огнеупорным кирпичом. Его дно (под), собранное из блоков спрессованного угля, служит катодом. Аноды (один или несколько) располагаются сверху: это - алюминиевые каркасы, заполненные угольными брикетами. На современных заводах электролизеры устанавливаются сериями; каждая серия состоит из 150 и большего числа электролизеров.

При электролизе на катоде выделяется алюминий, а на аноде - кислород. Алюминий, обладающий большей плотностью, чем исходный расплав, собирается на дне электролизера, откуда его периодически выпускают. По мере выделения металла, в расплав добавляют новые порции оксида алюминия. Выделяющийся при электролизе кислород взаимодействует с углеродом анода, который выгорает, образуя CO и CO₂.

Алюминиевые заводы строят рядом с крупными электростанциями, чтобы снизить себестоимость алюминия, за счёт использования более дешёвой электроэнергии. Первый алюминиевый завод в России был построен в 1932 году в Волхове.

Физические свойства алюминия

Простое вещество алюминий - мягкий легкий серебристо-белый металл, пластичный, хорошо проводит тепло и электрический ток, обладает хорошей ковкостью, легко поддаётся обработке, образует лёгкие и прочные сплавы.

Алюминий - типичный металл, кристаллическая решетка кубическая гранецентрированная.

Температура плавления чистого металла 660°C, температура кипения около 2450°C, плотность 2,6989 г/см³.

Стандартный электродный потенциал Al³⁺/Al - 1,663В.

Химические свойства алюминия

Химически алюминий - довольно активный металл. На воздухе его поверхность мгновенно покрывается плотной пленкой оксида Al₂О₃, которая препятствует дальнейшему доступу кислорода (O) к металлу и приводит к прекращению реакции, что обусловливает высокие антикоррозионные свойства алюминия. Защитная поверхностная пленка на алюминии образуется также, если его поместить в концентрированную азотную кислоту.

1. Алюминий легко окисляется кислородом воздуха, покрываясь прочной защитной плёнкой оксида алюминия Al₂O₃. Подобная реакция протекает при горении раскалённого алюминия в чистом кислороде:

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃.

Данную реакцию мы можем наблюдать при горении бенгальских огней.

2. Если плёнку оксида алюминия разрушить, то этот металл будет активно взаимодействовать с водой при обычной температуре:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + H₂.

3. Лишённый оксидной плёнки алюминий легко растворяется в щелочах с образованием алюминатов:

2Al + 6H₂O + 2NaOH = Na[Al(OH)₄] + 3Н₂,

и в результате образуются алюминаты: Na[Al(OH)₄] —(тетрагидроксоалюминат натрия), К[Al(OH)₄] —(терагидроксоалюминат калия) или др. Так как для атома алюминия в этих соединениях характерно координационное число 6, а не 4, то действительные формулы указанных тетрагидроксосоединений следующие:

Na[Al(OH)₄(Н₂О)₂] и К[Al(OH)₄(Н₂О)₂].

4. Лишённый оксидной плёнки алюминий легко растворяется в разбавленных кислотах с выделением водорода:

2Al + 6HCl _(разб.) = 2AlCl₃ + 3H₂

2Al + 3H₂SO_{4 (разб.)} = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂

5. Сильно разбавленная и концентрированная азотная кислота пассивирует алюминий, поэтому для хранения и перевозки азотной кислоты используются алюминиевые ёмкости.

Al + HNO_{3 (конц.)}

6. Алюминий взаимодействует с галогенами:

2Al + 3Br₂ = 2AlBr₃.

7. При высоких температурах алюминий взаимодействует с другими неметаллами (серой, азотом, углеродом):

2Al + 3S = Al₂S₃ (сульфид алюминия),

2Al + N₂ = 2AlN (нитрид алюминия),

4Al + 3C = Al₄C₃ (карбид алюминия).

Реакции протекают с выделением большого количества тепла.

8. Для алюминия характерны реакции алюминотермии - восстановления металлов из их оксидов алюминием.

Алюминотермия используется для получения редких металлов, образующих прочную связь с кислородом: ниобия Nb, тантала Та, молибдена Мо, вольфрама W и др.

2Al + 3WO₃ = 3W + Al₂O₃.

Смесь мелкого порошка Al и магнитного железняка Fe₃O₄ называется термитом, при поджоге которого выделяется большое количество тепла, и температура смеси повышается до 3500°С. Этот процесс используется при термитной сварке:

8Al + 3Fe₃O₄ = 9Fe + 4Al₂O₃.

С водородом (H) алюминий непосредственно не взаимодействует, однако косвенными путями, например, с использованием алюминийорганических соединений, можно синтезировать твердый полимерный гидрид алюминия (AlН₃)_х — сильнейший восстановитель.

В виде порошка алюминий можно сжечь на воздухе, причем образуется белый тугоплавкий порошок оксида алюминия Al₂О₃.

Оксид алюминия, его свойства

(сообщение студента)

Al ₂O₃ (глинозем) - белый тугоплавкий порошок. Соединение алюминия с кислородом, составная часть глин, исходный продукт для получения алюминия. Оксид алюминия образует несколько полиморфных разновидностей, или форм, имеющих одинаковый химический состав, различное строение кристаллической решетки и, следовательно, различные свойства. При производстве глинозема наибольшее значение имеют две из этих разновидностей: б-Al₂O₃ (альфа-глинозем или корунд) и г-Al₂O₃ (гамма-глинозём).

Корунд - наиболее устойчивая форма глинозёма; встречается в природе в виде бесцветных или окрашенных примесями кристаллов, а также получается искусственным путем: при кристаллизации расплавленного глинозема или нагревании гидроксидов алюминия до высокой температуры. Корунд, окрашенный в синий цвет образует - сапфиры, а в красный – рубины. Корунд - один из главных абразивных материалов.

Кристаллизуется б-Al₂O₃ в тригональной системе. Корунд химически стоек по отношению ко многим химическим реагентам и расплавам. Он очень медленно реагирует с растворами щелочей и кислот даже при высоких температурах. Корунд обладает высокой твердостью (9 по шкале Мооса), практически не гигроскопичен, т.е. не поглощает влаги при хранении.

Оксид алюминия при взаимодействии с кислотами ведёт себя как основной оксид, образует соли алюминия.

Al₂O₃+6HCl→2AlCl₃+3H₂O

Al₂O₃+6H⁺+6Cl→2Al⁺³+6Cl+3H₂O

Al₂O₃+6H⁺→2Al⁺³+3H₂O

Со щелочами оксид алюминия лучше всего реагирует при сплавлении без воды. В результате образуется безводный алюминат.

1000 С

Al₂O₃+2NaOH           →       2NaAlO₂+H₂O

Al₂O₃+2Na+2OН→2Na+2AlO₂+H₂O

Al₂O₃+2OН→2AlO₂+H₂O

Амфотерному оксиду Al₂О₃ соответствует амфотерный гидроксид - аморфное полимерное соединение, Аl(OH)₃.

Гидроксид алюминия, его свойства

В лаборатории гидроксид алюминия можно получить в виде студенистого осадка обменными реакциями:

Химический эксперимент: получение гидроксида алюминия и изучение его свойств.

Гидроксид алюминия – белое твердое вещество в воде практически не растворим. Получают косвенным путем, действуя на растворы солей алюминия щелочами:

AlCl₃+3 NaOH →Al(OН)₃↓+3NaCl

Al⁺³+3Cl+3Na⁺+3OH→Al(OН)₃↓+3Na⁺+3Cl

Al⁺³+3OH→Al(OН)₃↓

Al(OН)₃-типичный амфотерный гидроксид.

Гидроксид алюминия – растворяется в щелочах, образуя алюминаты

Al(OН)₃↓+NaOH→NaAlO₂+H₂O

Al(OН)₃↓+Na+OH→Na+AlO₂+H₂O

Al(OН)₃↓+OH→AlO₂+H₂O,

и растворяется в кислотах, образуя соли алюминия

2Al(OН)₃↓+6HCl→2AlCl₃+6H₂O

2Al(OН)₃↓+6H⁺+6Cl→2Al⁺³+6Cl+6H₂O

2Al(OН)₃↓+6H⁺→2Al⁺³+6H₂O

Токсичность алюминия

В рамках программы «Здоровьесбережение», которая разработана в нашем колледже, необходимо поговорить и о воздействии алюминия на организм человека.

(сообщение студента)

Человеческий организм «не уважает» элементы III А группы: концентрация алюминия в человеке не превышает 10^-5%.

Алюминий способствует эпителизации кожи и костных тканей, активизирует ряд пищеварительных ферментов. Суточная потребность в алюминии взрослого человека 30-50 мг. Общее содержание алюминия в суточном смешанном рационе составляет 80 мг. В повседневной жизни мы получаем его в основном из хлебопродуктов.

Чай может содержать алюминия от 20 до 200 раз больше, чем вода, на которой он приготовлен. К источникам алюминия относятся вода, атмосферный воздух, лекарственные препараты, алюминиевая посуда (есть данные, что после термической обработки в такой посуде содержание алюминия в пище возрастает), дезодоранты и пр. С водой поступает не более 5 - 8% от суммарно поступающего в организм человека количества алюминия.

Биологическая роль алюминия не установлена. В среднем в организме человека (70 кг) в костях, мышцах содержится около 60 мг алюминия. Больше всего алюминия содержится в легких, печени, костях, головном мозге. Выводится он через желудочно-кишечный тракт. В малых концентрациях алюминий участвует в реакциях образования фосфатных и белковых комплексов, а также в построении эпителиальной и соединительной ткани, в процессах регенерации костной ткани, воздействуют на активность пищеварительных желез и ферментов.

Алюминий обладает низкой токсичностью. Но при обращении в быту нужно помнить, что нагревать и хранить в алюминиевой посуде можно только нейтральные жидкости, например, кипятить воду. Варить кислые щи, или растворять соду не следует, так как алюминий и его оксид растворяются и в кислой и в щелочной среде, и алюминий переходит в пищу, и она приобретает неприятный металлический вкус.

Применение алюминия

Физические и химические свойства алюминия обусловили его широкое применение в технике. Пророческими оказались слова Н.Г.Чернышевского: «Этому металлу суждено великое будущее».

(сообщение студента)

Алюминий обладает замечательными свойствами, которые объясняют широчайший спектр его применения. По объемам использования в самых разных отраслях промышленности он уступает только железу. Ковкий и пластичный, алюминий легко принимает любые формы. Оксидная пленка делает его устойчивым к коррозии, а значит, срок службы изделий из алюминия может быть очень долгим. Кроме того, к списку достоинств необходимо добавить высокую электропроводимость, нетоксичность и легкость в переработке.

Всем этим объясняется огромное значение легкого металла в мировой экономике. Без него аэрокосмическая индустрия никогда не получила бы развития. Алюминий необходим для производства автомобилей, вагонов скоростных поездов, морских судов. Самые разные виды продуктов из алюминия используются в современном строительстве. Алюминий практически вытеснил медь в качестве материала для высоковольтных линий электропередачи. Примерно половина посуды для приготовления пищи, продаваемой каждый год во всем мире, сделана именно из этого металла. Мы уже не можем представить магазин без алюминиевых банок для напитков и аптеку без лекарств, упакованных в алюминиевую фольгу.

Алюминий применяется главным образом в виде сплавов с другими металлами, так как он слишком мягок.

Крупным потребителем алюминия является авиационная промышленность: самолет на 2/3 состоит из алюминия и его сплавов, авиационный мотор на ¼ из сплавов алюминия. Поэтому алюминий называют крылатым металлом. Из алюминия изготавливают кабели и провода: при одинаковой электрической проводимости масса их в 2 раза меньше, чем соответствующих изделий из меди. Учитывая коррозионную стойкость алюминия, из него изготавливают тару для азотной кислоты, Корпуса автобусов, троллейбусов делают из алюминия и его сплавов. Алюминиевая пыль используется как краска для имитации «под серебро», алюминиевый порошок - при алюминотермической сварке металлов. Сплав алюминия с кремнием – силумин, сплав алюминия с магнием - магналий для изготовления посуды.

Алюминий и его сплавы можно посмотреть на столе в коллекции «Металлы и сплавы».

Алюминий используется в производстве зеркал, оптических телескопов, в электротехнике, для алитирования чугунных и стальных изделий с целью повышения их коррозионной стойкости, для термической сварки, для получения редких металлов в свободном виде, в строительной промышленности, для изготовления контейнеров, фольги и т.п.

Этот металл с удивительно разнообразными свойствами всего за два века с момента своего появления сумел завоевать весь мир, став синонимом технического прогресса. Недаром алюминий в первую очередь ассоциируется с реактивными самолетами и космическими ракетами, которые без него просто невозможно было бы создать. Серебристый, «крылатый», он стал символом устремления людей ввысь, в небеса.
А 21 век, по всеобщему признанию, и вовсе обещает стать веком алюминия. При строительстве Технопарка в пойме реки Инсар будут использованы новые наноструктурные сплавы на основе алюминия и циркония.

В преддверии тысячелетия единения народов России с народами мордвы студенты провели исследовательскую работу и установили когда и где на территории Мордовии появились глиняные изделия. Ведь основой для их производства является глина.

(сообщение студента)

В нашей Республике разнообразен выбор глин - кирпичных, огнеупорных, гончарных, для фаянсового производства и пр.

Глина - осадочная горная порода, в измельчённом виде в соединении с водой образующая тестообразную массу, употребляется для гончарных изделий, игрушек, строительных и скульптурных работ. Даже в библии написано о том, что Бог создал людей из глины.

Наибольшее развитие получили промыслы, связанные с изготовлением глиняной посуды.

Глиняная посуда на территории Мордовии появилась около 7 тысяч лет назад. Внешняя поверхность большинства глиняных сосудов была орнаментирована прочерченными линиями, отпечатками зубчатого штампа, ямками. Орнаментальные узоры состояли из геометрических фигур (ромбов, треугольников, зигзагов), горизонтальных и наклонных линий.

В 1982 году при раскопках древнего кургана у с. Моревка в Большеигнатовском районе были найдены глиняные сосуды, на которых видны загадочные рисунки и знаки. Несомненно, эти рисунки передавали какую-то информацию, важную в мировоззрении древних людей.

Раскопки на территории нашей Республики говорят о том, что в Мордовии были и есть мастера-горшечники, игрушечники. На Итяковском городище (Темниковский район) была найдена глиняная игрушка-конь. Красная глина, белая окраска, роспись красной охрой(14 -15 века). Это древнемордовская Городецкая культура.

К концу 19 века игрушечники приезжали на ярмонку (так говорили раньше в народе). В городе Краснослободск Пензенской губернии из сёл: Абашеева, Селищ (ныне Краснослободский район), Шишкеева (Рузаевский район), Пурдошек (Темниковский район).

Совсем недавно на территории Мордовии творили гончары-игрушечники:в Рузаевском районе, Ковылкинском и Краснослободском.

В XVIII-XIX веках в старейшем городе республики Темникове, работало множество заводов по изготовлению фарфоровой посуды, известной во всем мире.

Интересны образцы продукции местных фаянсовых заводов И.А. Самышкина и братьев Баженовых, использовавших для производства посуды местное сырье. Их изделия были низкого качества, но неплохо украшены, поэтому пользовались широким покупательским спросом. Сами владельцы заводов жили в Москве и Санкт – Петербурге, промышленное производство развивали в провинции и использовали местные ресурсы.

Но удалённость от железной дороги, отсутствие рынка сбыта, и низкое качество продукции привели к закрытию производства.

В селе Урусово, Ардатовского района, в овраге на глубине 15-20 метров можно добыть белую глину. Только здесь и нигде больше нет такой чистой и жирной глины. В ней нет никаких примесей, на вкус она сладкая, в старину ее ели дети, беременные женщины, животные. В прежние годы отсюда ее тоннами привозили в художественную школу в Ардатов. И дети учились делать скульптуры на самой лучшей глине.

Цветом она светлая, пластичная и мягкая, при обжиге становится желтовато-розовой.

5.         Закрепление изученного материала

1. Какие свойства проявляют алюминий и его соединения?

2. Напишите уравнения реакций взаимодействия алюминия с серной кислотой и гидроксидом калия.

3. Как получают металлический алюминий?

4. Что такое алюмотермия?

5. Получите хром из оксида хрома (III) алюмотермическим методом.

6.                 ВСР

А.В. Ерохин §16.1 - 16.2 стр. 226 – 234, задания № 9, 10 на странице 235.

Сочинение на тему: «Художественный образ Алюминия».

Составить кроссворд по теме: «Алюминий».

Выводы

Результаты открытого занятия показали:

- цели, поставленные перед занятием, достигнуты;

- студенты самостоятельно пытаются найти ответы на поставленные вопросы, благодаря имеющимся знаниям и демонстрации опытов;

- студенты проявляют интерес к изучаемому материалу, благодаря связи содержания темы с жизнью и своей будущей профессией.

Эффективность усвоения материала достигается применением на занятии:

- презентации;

- самостоятельной работе студентов;

- опережающему обучению.

Методическая разработка апробирована на открытом занятии и способствовала лучшему усвоению нового материала студентами и повышению качества их знаний.

Список использованных источников

1.      Венецкий С.И. Рассказы о металлах / С.И. Венецкий – М.: Металлургия, 1978.- 240 с.

2.      Ерохин Ю.М. Химия: учебное пособие для студентов СПО / Ю.М. Ерохин – М. : Академия, 2008. – 400 с.

3.      Потапов В.М. Химия: учеб. для нехим. техникумов / В.М. Потапов – М.: Высшая школа, 1985. – 432 с.

4.      Энциклопедия для детей: Т.17. Химия / Глав. ред. В.А. Володин. – М. :  Аванта + , 2000. – 640 с. : ил.

5.      Черникова Л.П., Химия: учеб. пособие для технических колледжей / Л.П. Черникова, Т.А. Бунк – Ростов н/Д: Феникс, 2001. – 320 с.

6.      http://monti02.wixsite.com/sait/metod