Открытый урок по теме "Алюминий"

Биологическое значение алюминия

(доклад обучающегося)

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.

Инструктивная карта

Лабораторная работа

«Исследование амфотерных свойств алюминия»

Цель: изучить отношение алюминия к кислотам и щелочам.

Реактивы: Al (гранулы), раствор соляной кислоты, раствор гидроксида натрия.

Оборудование: штатив с пробирками, держатель, спички, спиртовка, стеклянная палочка, ложечка для насыпания веществ.

Ход работы:

Опыт №1. Взаимодействие алюминия с соляной кислотой.

В пробирку положите гранулу алюминия и прилейте 3-4 мл раствора соляной кислоты.

Опыт №2. Взаимодействие алюминия с гидроксидом натрия.

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

Задания.

1. Какой газ выделился в ходе проведенных реакций?

2. О каких свойствах алюминия свидетельствуют проведенные реакции?

3. Составьте уравнения соответствующих химических реакций в молекулярном виде.

Применение алюминия (приложение 3)

По масштабам применения алюминий и его сплавы занимают второе место после железа и его сплавов. Широкое применение алюминия в различных областях техники и быта связано с совокупностью его физических, механических и химических свойств Алюминий легко обрабатывается различными способами — ковкой, штамповкой, прокаткой и др. Чистый алюминий применяют для изготовления проволоки (электропроводность алюминия составляет 65,5% от электропроводности меди, но алюминий более чем в три раза легче меди, поэтому алюминий часто заменяет медь в электротехнике) и фольги, используемой как упаковочный материал. Алюминий используют также для алитирования – насыщения поверхности стальных и чугунных изделий алюминием с целью защиты их от коррозии. Алюминий – активный металл. Он может вытеснять другие металлы из их соединений. Такой метод получения металлов называют алюминотермией. На практике часто используют термит (смесь оксида железа с порошком алюминия). Если эту смесь поджечь, то происходит бурная реакция с выделением большого количества теплоты. 8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 +9Fe Этот процесс используют при так называемой термитной сварке, а так же для получения некоторых металлов в свободном виде. Основная же часть выплавляемого алюминия расходуется на получение сплавов. Разнообразие свойств алюминиевых сплавов обусловлено введением в алюминий различных добавок, образующих с ним твердые растворы или интерметаллические соединения. На основе алюминия получают легкие сплавы — дуралюмин (содержащий медь и магний), силумин (сплав с кремнием). В металлургии алюминий используется не только как основа для сплавов, но и как одна из широко применяемых легирующих добавок в сплавах на основе меди, магния, железа. Сплавы алюминия находят широкое применение в быту, в строительстве и архитектуре, в автомобилестроении, в судостроении, авиационной и космической технике. В частности, из алюминиевого сплава был изготовлен первый искусственный спутник Земли. Сплав алюминия и циркония широко применяют в ядерном реакторостроении. При обращении с алюминием в быту нужно иметь в виду, что нагревать и хранить в алюминиевой посуде можно только нейтральные (по кислотности) жидкости (например, кипятить воду). Если, например, в алюминиевой посуде варить кислые щи, то алюминий переходит в пищу и она приобретает неприятный «металлический» привкус.

Распространение алюминия. (приложение 2)

В земной коре алюминия очень много. Он занимает первое место среди всех металлов и третье среди других элементов, уступая только кислороду и кремнию. Процент содержания алюминия в земной коре по данным различных исследователей составляет от 7,5 до 8 % от массы земной коры. Алюминия в двое больше, чем железа, и в 350 раз больше, чем меди, цинка, хрома, олова и свинца вместе взятых. Как писал в своём классическом учебнике «Основы химии» Д. И. Менделеев, из всех металлов " алюминий есть самый распространённый в природе: достаточно указать на то, что он входит в состав глины, чтоб ясно было всеобщее распространение алюминия в земной коре…" Известно 250 минералов, в состав которых входит алюминий, большинство из них алюмосиликаты. Соединения алюминия содержат граниты, базальты, глины, полевые шпаты. Вот некоторые из природных соединений алюминия. · Бокситы— Al2O3 • H2O Нефелины— KNa3[AlSiO4]4 Корунд — Al2O3 , окрашенные корунды – полудрагоценные камни: рубин, сапфир, александрит Полевой шпат (ортоклаз) — K2O×Al2O3×6SiO2 Каолинит (глина) — Al2O3×2SiO2 × 2H2O Берилл — 3ВеО • Al2О3 • 6SiO2 Но вот парадокс: при огромном числе минералов и пород, содержащих алюминий, месторождения бокситов — главного сырья при промышленном получении алюминия, довольно редки. В России месторождения бокситов имеются в Сибири и на Урале. Крупнейшие месторождения боксита находятся в Австралии, Бразилии, Гвинее. Промышленное значение имеют также алуниты и нефелины. В качестве микроэлемента алюминий присутствует в тканях растений и животных. Существуют организмы-концентраторы, накапливающие алюминий в своих органах, — некоторые плауны, моллюски. В природных водах алюминий содержится в виде малотоксичных химических соединений, например, фторида алюминия. Вид катиона или аниона зависит, в первую очередь, от кислотности водной среды. Концентрации алюминия в поверхностных водных объектах России колеблются от 0,001 до 10 мг/л.

• 1 слайд

• 2 слайд

  Решите анаграммы
  ЛЙМИНИАЮ
  НМИЙЕКР
  ЛЕРУОГД
  ИКСОЛОДР
  ДДРОООВ
  УГЛЕРОД
  КРЕМНИЙ
  КИСЛОРОД
  ВОДОРОД
  АЛЮМИНИЙ
  

• 3 слайд

  Алюминий –
  химический элемент
  и
  простое вещество
  

• 4 слайд

  Цели урока:
  изучить особенности положения алюминия в периодической таблице и строение его атома;
  рассмотреть основные способы получения алюминия;
  изучить особенности физических и химических свойств алюминия;
  выделить области применения алюминия
  познакомиться с распространением алюминия в природе;
  установить биологическое воздействие алюминия на организм человека;
  

• 5 слайд

  «Существует только один заменитель воображения – опыт»
  
  Джон Бёрджес
  

• 6 слайд

  История открытия алюминия
  впервые Al был получен датским физиком Эрстедом Х. в 1825 г. Название элемента происходит от лат. алюмен, так в древности называли квасцы, которые использовали для крашения тканей (KAl(SO4)2 . 12H2O).
  позже в 1827 г. немецкий химик
  Фридрих Вёлер получил алюминий
  следующим способом:
  AlCl3+3K t 3KCl + Al
  
  
  

• 7 слайд

  Содержание химических элементов в земной коре (%)
  

• 8 слайд

  ПРИРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ АЛЮМИНИЯ
  АЛЮМОСИЛИКАТЫ
  КОРУНД Al2O3 – прозрачные кристаллы
  

• 9 слайд

  Получение алюминия:
  

• 10 слайд

  Химические свойства алюминия:
  Al
  +
  простые
  вещества
  сложные
  вещества
  О2
  
  Сl2
  
  N2
  
  S
  
  H2O
  NaOH+H2O
  
  HCl
  Fe2O3
  
  

• 11 слайд

  Применение Al
  

• 12 слайд

  Алюминий и его сплавы широко применяют как конструкционный материал
  

• 13 слайд

  В том числе при изготовлении транспортных средств
  

• 14 слайд

  Конструкционные сплавы в архитектуре городов
  

• 15 слайд

  Из алюминия делают линии электропередач, ёмкости, цистерны, «серебряную» краску.
  

• 16 слайд

  Алюминий - крылатый металл
  

• 17 слайд

  Укажите верные суждения:
  Встречается в свободном виде.
  Легкий металл.
  Реагирует и с кислотами, и со щелочами.
  Подвергается коррозии.
  Восстанавливает металлы из оксидов.
  
  

• 18 слайд

  Установите соответствие между реагентами и продуктами реакции:
  1. Al+O2A. AlCl3+H2
  2. Al+H2O Б. Al(OH)3+H2
  3. Al+Cl2B. AlCl3
  4. Al+NaOHГ. Al2O3
  5. Al+HCl Д.NaAlO2+H2
  
  

• 19 слайд

  Металл будущего
  Обладая такими свойствами как лёгкость, прочность, коррозионноустойчивость, устойчивость к действию сильных химических реагентов - алюминий нашёл большое значение в авиационном и космическом транспорте, применение во многих отраслях народного хозяйства. Особое место занял алюминий и его сплавы в электротехнике, а за ними будущее нашей науки и техники.
  
  

• 20 слайд

  Домашнее задание
  1.Изучить § 42 (с.125 – 128)
  2. Выполнить упражнение №5, стр.131
  3. Решить задачу №2, стр.131
  4. Творческое задание
  составить текст рекламы алюминия
  
  
  

• 21 слайд

  Спасибо всем
  
  за работу!
  

Тема урока

«Алюминий – химический элемент и простое вещество»

Цель: продолжить формирование системы знаний о строении и свойствах металлов; расширить знания обучающихся об алюминии «как элементе и веществе, способствовать закреплению понимания взаимосвязи строения, свойств и применения веществ.

Задачи:

Обучающие: познакомить обучающихся со строением атома алюминия; на основе строения атома выявить закономерности химических свойств металла; познакомить обучающихся с понятиями «амфотерность», «пассивация»; определить взаимосвязь между физическими свойствами и областями применения алюминия; на основе знаний обучающихся о природных соединениях алюминия рассмотреть технологию получения данного металла.

Развивающие: развивать у обучающихся умения формулировать гипотезы и проводить их опытную проверку, выявлять закономерности и зависимости между строением атома т свойствами простого вещества, между свойствами и применением; совершенствовать навыки работы с лабораторным оборудованием и химическими реактивами.

Воспитывающие: формировать потребности в познавательной деятельности и ценностное отношение к знаниям; воспитывать культуру общения через работу в парах «обучающийся – обучающийся»; воспитывать у обучающихся наблюдательность, внимание, инициативу, культуру эксперимента.

Тип урока: изучение нового материала.

Методы: поисковый, частично-исследовательский, демонстрация химического эксперимента, словесный, самостоятельная работа.

Оборудование: ПСХЭ Д.И. Менделеева, электрохимический ряд напряжения металлов, учебник, компьютер, проектор, экран, презентация, коллекция природных соединений алюминия, DVD-диски, телевизор, DVD-плеер, предметы домашнего хозяйства из алюминия,  алюминиевая фольга, фарфоровая чашка, бенгальские свечи,  штатив с пробирками, спички, держатель, спиртовка, демонстрационный столик, пипетка, алюминиевая проволока.

Реактивы: порошок алюминия, раствор йода, соляная кислота (HCl), раствор гидроксида натрия (NaOH), вода.

I.      Организационное начало урока.

II. Мотивационный этап.

Мы продолжаем наше путешествие по удивительному миру металлов. Сегодня на уроке нам предстоит познакомиться с металлом, хорошо известным вам с детства. Данный урок я хочу начать с легенды.

Легенда гласит, что однажды к римскому императору Тиберию (42 год до н.э. – 37 год н.э.) пришел ювелир с металлической, небьющейся обеденной тарелкой, изготовленной, якобы из глинозема – Al₂O₃. Тарелка было очень светлой и блестела, как серебро. При этом ювелир утверждал, что только он и боги знают, как получить этот металл из глины. Тиберий, опасаясь, что металл из легкодоступной глины может обесценить золото и серебро, приказал, на всякий случай, отрубить человеку голову, а мастерскую уничтожить. На этот металл обратил внимание император Наполеон III. На банкете он велел подать для почетных гостей прибор из очень дорогого серебристо-белого металла. А всем прочим обидно было до слез: им пришлось пользоваться золотой и серебряной посудой. Из чего были изготовлены вилки и о каком металле идет речь в легенде?

Для того чтобы ответить на данный вопрос, давайте обратимся к ПСХЭ Д.И.Менделеева. (слайд 1)

Итак,

·        атом данного элемента «Х» содержит в своем ядре 13 протонов и 14 нейтронов. Его 13 электронов располагаются на трех энергетических уровнях.

Определите его заряд ядра.

В каком периоде периодической таблицы находится данный элемент?

·        На третьем (внешнем) уровне атома металла «Х» содержится 3 электрона.

Составьте схему строения атома данного элемента.

·         Данный металл «Х» третьего периода в окислительно-восстановительных реакциях всегда является восстановителем и легко отдает 3 электрона..

Определите степень его окисления

·        Данный металл «Х» располагается по соседству в ПСХЭ с такими неметаллами, как В, Si;

·        На основании положения ПСХЭ предположите, какими свойствами будет обладать данный металл.

·        Что такое амфотерность?

·        Какой металл мы будем изучать сегодня на уроке?

Итак, тема сегодняшнего урока «Алюминий – химический элемент и простое вещество» (запись в тетради). (слайд 2, 3)

Целями урока будут:

·        изучение особенностей физических и химических свойств алюминия;

·        рассмотрение основных способов получения  Al;

·         выделение областей применения Al;

·        ознакомление с распространением Al в природе;

·        установление биологического воздействия Al на организм человека.

Эпиграфом нашего урока-исследования станут слова английского писателя Джона Берджеса

«Существует только один заменитель воображения - опыт». (слайд 4)

III. Изучение нового материала.

1.     Открытие алюминия (доклад). (слайд 5) (приложение 1)

2.     Физические свойства алюминия.

Рассмотрите выданные вам предметы (на столах фольга, алюминиевая ложка, алюминиевая проволока).

На основе ваших наблюдений и текста учебника (стр. 126) выявите основные физические свойства алюминия и заполните таблицу

(выдана каждому обучающемуся).

Правильность заполнения таблицы проверяется совместно.(слайд 6)

Физические свойства алюминия

Агрегатное состояние	Твердый
Цвет, блеск	Серебристо-белый металл с металлическим блеском
Запах	Нет
Пластичность, хрупкость, эластичность	Пластичен
Растворимость в воде	Не растворяется
Температура плавления	660оС
Плотность	2,7 г/м3
Теплопроводность, электропроводность	Есть

3. Распространения алюминия в природе.

- Как вы можете определить активность метала алюминия, исходя из строения его атома и расположения в электрохимическом ряду напряжения?

- Определите взаимосвязь между активностью металла и его нахождением в природе.

На ваших столах представлены образцы некоторых природных соединений алюминия: боксит, нефелин, полевой шпат.

Доклад обучающегося о распространении алюминия, его природных соединениях (слайд 7) (приложение 2)

4. Химические свойства алюминия.

- Как вы думаете, какова химическая активность алюминия?

(т.к. в э/х ряду напряжения алюминий находится сразу после щелочных и ЩЗМ металлов, он должен обладать высокой химической активностью. Алюминий – довольно активный металл).

- Что же мы наблюдаем на практике? Как же тогда из Al делают кухонную посуда, бытовые изделия? (В стакан с водой опускаем ложку).

- Какова причина данного явления?

(Чистый алюминий на воздухе покрывается оксидной пленкой, которая защищает металл от воздействия с другими веществами. Именно эта пленка на поверхности металла делает его пассивным по отношению к другим веществам. Однако, освобожденный от пленки Al, легко взаимодействует как с простыми, так и сложными веществами.)

а) взаимодействие алюминия с простыми веществами;

- Предположите, с какими простыми и сложными веществами будет реагировать Al. (слайд 8)

А) горение (бенгальские свечи) – демонстрация опыта. Обучающиеся записывают уравнение реакции, составляют электронный баланс, доказывают, что алюминий - восстановитель

4Al⁰ + 3O⁰₂ →2Al⁺³₂O^-2₃ –

Al⁰ – 3e →  Al⁺³             /   12  / 4, восстановитель, процесс окисления

O₂ + 4e  → 2O^-2             /        / 3, окислитель, процесс восстановления

Б) взаимодействие с I₂ (демонстрация видеофрагмента);

Что наблюдаем в ходе реакции?

Запишите уравнение реакции.

2Al + 3I₂  →2AlI₃

- Какой этот тип реакции? В роли чего выступает вода в данной реакции?

б) взаимодействие со сложными веществами;

Опыт. В пробирку с порошком алюминия прильем раствор сульфата меди (II). Что наблюдаете?

2Al + 3CuSO₄→3Cu ↓+ Al₂(SO₄)₃

Алюминий может восстанавливать металлы из их оксидов.

- Как называется такой промышленный способ получения металлов?

- Как вы думаете, будет ли протекать следующая реакция:

Fe₂O₃ + Al → правую часть записать самостоятельно.

Просмотр видеофильма «Алюминотермия»

4. Способы получения алюминия.

- Как вы думаете, какими способами можно извлечь алюминий из его соединений?

- Почему, на ваш взгляд, не используется способ восстановления Al из его оксидов?

Выделение чистого алюминия растянулось почти на 100 лет. Вывод о том, что из квасцов может быть получена «земля» - Al₂O₃ сделал еще в 1754 году немецкий химик А. Маргграф. В 1854 году французский химик Сент-Клер Девиль предложил промышленный способ получения металла, основанный на вытеснении алюминия металлическим натрием из двойного хлорида натрия и алюминия NaCl*AlCl₃. Метод, изобретенный почти одновременно Чарльзом Холлом в США и Полем Эру во Франции в 1886 году и основанный на получении алюминия электролизом глинозема, растворенного в расплавленном криолите, положил начало современному способу производства алюминия. Процесс электролиза, в конечном итоге, сводится к разложению Al₂O₃ электрическим током:

2Al₂O₃→4Al+3O₂↑

Производство алюминия электролизом связано с высоким расходом электроэнергии, поэтому в больших масштабах оно было реализовано только в веке. В России первый завод по производству алюминия был построен в 1932 г. в Волхове. На сегодняшний день фактическим монополистом по производству алюминия является компания «Российский алюминий», на которую приходится около 13% мирового рынка алюминия. (слайд 9)

5. Лабораторная работа «Исследование амфортеных свойств алюминия»

В начале урока на основании положения в ТСХЭ Д.И. Менделеева мы с вами предположим, что Al – амфотерный металл.

- Что такое амфотерность?

Для доказательства того, что – амфотерный металл, выполним исследовательскую лабораторную работу «Исследование амфотерных свойств алюминия».

( Лабораторная  работа выполняется по инструктивным картам, которые находятся у каждого обучающегося на столах.)

Повторение правил техники безопасности:

Инструктивная карта

Лабораторная работа

«Исследование амфотерных свойств алюминия»

Цель: изучить отношения алюминия к кислотам и щелочам.

Реактивы: Al (алюминиевая пудра), раствор соляной кислоты HCl, раствор гидроксида натрия NaOH.

Оборудование: штатив с пробирками, держатель, спички, спиртовка, стеклянная палочка, ложечка для насыпания веществ.

Ход работы:

Опыт 1. В пробирку насыпьте алюминиевую пудру и прилейте 3-4 мл раствора соляной кислоты. Пробирку слегка прогрейте.

Опыт 2. В пробирку насыпьте алюминиевую пудру и прилейте 3-4 мл раствора гидроксида натрия. Опишите наблюдения. Запишите уравнения проведенных реакций.

Сделайте выводы о реакционной способности алюминия

- Какой вывод мы можем сделать в ходе проведенного исследования?

6. Области применения алюминия.

Николай Григорьевич Чернышевский в произведении «Что делать?» писал «Этому металлу суждено великое будущее».

Доклад обучающегося об областях исследования алюминия.(слайд 10)(приложение 3)

7. Биологическое значение алюминия.

Доклад обучающегося

IV. Закрепление нового материала.

Выполнение теста (устно). (слайд 11)(приложение 4)

V.Вывод. (слайд 12)

 Сегодня мы познакомились с еще одним металлом-алюминием. Рассмотрели особенности положения в ПСХЭ, узнали о способах получения, особенностях нахождения в природе, физических и химических свойствах металла и доказали, что Al– амфотерный металл.

VI.Домашнее задание. (слайд 13)

Изучить  параграф 42 (с. 125-128)

упражнение №5, задача №2, стр. 131

Творческое задание:

- Придумать новые идеи применения алюминия,

Индивидуальные задания:

- кроссворд (приложение 5);

- придумать и решить задачу по следующему уравнению реакции

Al + HCl = AlCl₃ + H₂

Из сборника для подготовки к ГИА выбрать тестовые задания по теме «Алюминий» и решить их.

Тесты (приложение 4)

1.     Природными соединениями алюминия являются:

а) известняк;

б) нефелин;

в) кремнезем

2.      Алюминий обладает следующими физическими свойствами

а) тугоплавкость;

б) высокая электропроводность;

в) хрупкость

г) легкость

3.     Алюминий не реагирует:

а) с водой;

б) с концентрированной азотной кислотой;

в) со щелочью;

г) с концентрированной соляной кислотой

4.     Промышленный способ получения алюминия:

а) восстановление углеродом;

б) металлотермия;

в) электролиз;

г) гидрометаллургия

5.     Легкость и прочность сплавов алюминия обусловили их применение:

а) в электротехнике;

б) в самолетостроении;

в) в качестве упаковочного материала;

г) в термитной сварке

Составить кроссворд со следующими словами (приложение5)

1.     Амфотерный

2.     Щелочей

3.     Алюминаты

4.     Кислотами

5.     Пассивирует

6.     Восстановитель

7.     Криолите

8.     Крылатый