Презентация к уроку химии в 9 классе "Алюминий"

• 1 слайд

  АЛЮМИНИЙ
  Атабей Н.Н.
  ГБОУ СОШ №312 СПб
  

• 2 слайд

  Содержание урока
  История элемента
  
   Нахождение в природе и получение металла
  
   Свойства алюминия
  
   Применение и продукция
  
   Алюминий – экономика и экология
  
  Алюминиевая промышленность
  
   Инновационные разработки
  
  
  
  

• 3 слайд

  ИСТОРИЯ ЭЛЕМЕНТА
  Первый шаг к получению алюминия сделал прославленный Парацельс в 16 веке. Он выделил из квасцов «квасцовую землю», содержавшую окись неведомого тогда металла. В середине 18 века эксперимент повторил немецкий химик Андреас Маргграф. Он назвал окись алюминия словом «alumina» (от лат.«alumen» - вяжущий). В1827 г. немец Фридрих Велер получил алюминий в виде слитка при нагревании хлорида алюминия со щелочными металлами калием или натрием без доступа воздуха:
  AlCl3 +3K = 3KCl +Al
  В 1854 году французский химик и промышленник Сент-Клер Девиль разработал более дешевый способ – из NaCl∙AlCl3 и Na.
  В 1854 году Бунзен получил алюминий путем электролиза расплава хлористого алюминия:
   2AlCl3 эл.ток→ 2Al + 3Cl2
   
  
  
  
  
  
  
  

• 4 слайд

  НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ
  
  Бокситы— Al2O3 · H2O (с примесями SiO2, Fe2O3, CaCO3)
  Нефелины— KNa3[AlSiO4]4
  Алуниты— (Na,K)2SO4·Al2(SO4)3·4Al(OH)3
  Глинозёмы(смеси каолинов с песком SiO2, известняком CaCO3,
  магнезитом MgCO3)
  Корунд(сапфир, рубин, наждак) — Al2O3
  Полевые шпаты— (K,Na)2O·Al2O3·6SiO2, Ca[Al2Si2O8]
  Каолинит— Al2O3·2SiO2 · 2H2O
  Берилл(изумруд, аквамарин) — 3ВеО · Al2О3 · 6SiO2
  Хризоберилл (александрит) — BeAl2O4.
  
  

• 5 слайд

  1. обжиг боксита (процесс Байера)
  2. сплавление с содой: Al2O3 + Na2CO3 = 2NaAlO2 + CO2
  3. карбонизация:
  2NaAlO2 + CO2 + 3 Н2О = 2Al(OH)3 + Na2CO3
  4. прокаливание гидроксида алюминия
  5.восстановление алюминия процессом Холла-Эру: при электролизе расплава боксита Al2O3·nH2O (n=1-3) в расплавленном криолите Na3AlF6 выделяется алюминий:
  2Al2O3 + 3C эл.ток→ 4Al + 3CO2
  
  Из 2 т глинозёма получают 1т алюминия, и на это расходуется ≈ 0,7 т анодного материала.
  
  
  ЭТАПЫ ПРОИЗВОДСТВА
  
  

• 6 слайд

  Электролизер для производства алюминия
  

• 7 слайд

  ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
  АЛЮМИНИЯ
  Металл серебристо-белого цвета,
  лёгкий (ρ = 2,7 г/см³),
  t°пл =658 °C (у технического алюминия);
  660°C (у алюминия высокой чистоты) ,
  удельная теплота плавления -390 кДж/кг,
  t°кип =2500°C, удельная теплота испарения — 10,53 МДж/кг, временное сопротивление литого алюминия — 10...12 кг/мм², деформируемого — 18...25 кг/мм², сплавов — 38...42 кг/мм².
  Алюминий образует сплавы почти со всеми металлами. Переходит в сверхпроводящее состояние при 1,2К.
  Степени окисления: 0, +3
  

• 8 слайд

  ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
  С простыми веществами:
  с кислородом: 4Al + 3O2 = 2Al2O3 (tпл =2044°C)
  с галогенами: 2Al + 3Br2 = 2AlBr3;
  2Al + 3I2 = 2 AlI3 (в присутствии паров воды)
  с другими неметаллами реагирует при нагревании:
  с серой, образуя сульфид алюминия: 2Al + 3S = Al2S3
  с азотом, образуя нитрид алюминия:
  2Al + N2 = 2AlN (при 800°С)
  с углеродом, образуя карбид алюминия:
  4Al + 3С = Al4С3 (при 2000°С)
  Сульфид и карбид алюминия полностью гидролизуются:
  Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S
  Al4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3+ 3CH4
  
  

• 9 слайд

  Со сложными веществами:
  
  С солями ртути (амальгамирование)
  2Al + 3HgCl2 = 2AlCl3 +3Hg
  с водой: 2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2
  со щелочами : 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2
  2Al + 6NaOH + 6H2O = 2Na3[Al(OH)6] + 3H2
  2(NaOH•H2O) + 2Al = 2NaAlO2 + 3H2 (при сплавлении )
  восстанавливает металлы из их оксидов (алюминотермия)
  8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe
  

• 10 слайд

  Легко растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах:
  2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2
  2Al + 3H2SO4(разб) = Al2(SO4)3 + 3H2
  Очень разбавленные и очень концентрированные растворы азотной и серной кислот на алюминий практически не действуют, так как происходит пассивация – оксидная плёнка упрочняется. В умеренно концентрированных растворах этих кислот алюминий хорошо растворяется. При нагревании растворяется в кислотах - окислителях, образующих растворимые соли алюминия:
  2Al + 6H2SO4(конц) = Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
  Al + 6HNO3(конц) = Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
  

• 11 слайд

  ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
  Благодаря комплексу свойств широко распространён в тепловом оборудовании.
  Алюминий и его сплавы сохраняют прочность при сверхнизких температурах. Благодаря этому он широко используется в криогенной технике.
  Высокий коэффициент отражения в сочетании с дешевизной и лёгкостью напыления делает алюминий идеальным материалом для изготовления зеркал.
  В производстве строительных материалов как газообразующий агент.
  Алитированием придают коррозионную и окалиностойкость стальным и другим сплавам, например клапанам поршневых ДВС, лопаткам турбин, нефтяным платформам, теплообменной аппаратуре, а также заменяют цинкование.
  

• 12 слайд

   
   
  
  ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
  Электрика
  Пищевая добавка
  Е 173
  Транспорт
  Фармацевтика
  (антациды)
  Строительство
  Тара и упаковка
  Дизайн
  

• 13 слайд

  СПЛАВЫ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ
  (образцы из коллекции)
  
  Алюминиево-магниевые Al–Mg
  Алюминиево-марганцевые Al–Mn
  Алюминиево-медные Al–Cu
  (Al–Cu–Mg) - дюралюминий
  Сплавы системы Al–Zn–Mg
  (Al–Zn–Mg–Cu)
  Алюминиево-кремниевые сплавы - силумины
  Комплексный сплав на основе алюминия - авиаль
  

• 14 слайд

  Алюминиевая промышленность
  охватывает следующие основные производства:
  
  добычу алюминиевых руд;
  производство глинозёма (окиси алюминия) из руд или концентратов;
  производство электродов и анодной массы;
  производство фтористых солей (криолита, фторидов алюминия и натрия);
  выплавку металлического алюминия;
  получение полуфабрикатов из алюминия.
  

• 15 слайд

  Десятка лидеров по производству алюминия
  

• 16 слайд

  Экологические аспекты
  Чем больше алюминия применяется при производстве средств транспорта, тем легче они становятся и тем меньше топлива необходимо на то, чтобы привести их в действие. А значит, снижаются риски для окружающей среды.
  
  Алюминий обладает незначительным токсическим действием. Для человека токсическое действие при попадании внутрь оказывают следующие дозы соединений алюминия (мг/кг массы тела):
  
  ацетат алюминия— 0,2-0,4;
  гидроксид алюминия — 3,7-7,3;
  алюминиевые квасцы — 2,9.
  

• 17 слайд

  Авария на заводе в Венгрии 04.10.2010
  

• 18 слайд

  Так называемый «красный шлам» -густая суспензия из нерастворимых в воде силикатов, алюмосиликатов и окислов металлов. Смесь, имеющая красный цвет благодаря высокому содержанию железа, образуется в ходе процесса Байера.
  Шламохранилищи обустраивают таким образом, чтобы содержащиеся в отходах щелочи не проникали в грунтовые воды. Как только хранилище отрабатывает свой потенциал, территорию можно вернуть в первоначальный вид, покрыв ее песком, золой или дерном и посадив определенные виды деревьев и трав. На полное восстановление могут уйти годы, но в итоге местность возвращается в изначальное состояние.
  

• 19 слайд

  
  
  1. Глинозём для алюминиевой промышленности.
  2.Исследование процессов высокотемпературного выщелачивания бокситов.
  3. Влияние фазового и гранулометрического состава глинозема на скорость его растворения.
  4. Создание технологии обжига электролизеров PА-300.
  5. Мониторинг параметров анодных газов на электролизерах Содерберга.
  6. Разработка пенистого алюминия как особо прочного и лёгкого материала.
  7. Реновация территорий шламохранилищ.
  ИННОВАЦИОННЫЕ РАЗРАБОТКИ
  

• 20 слайд

  Домашнее задание
  §42, составить электронные балансы к ОВР, характеризующим химические свойства алюминия;
  Задачи 1 и 2 стр. 138 (по желанию)
  
  

• 21 слайд

  ЛИТЕРАТУРА И САЙТЫ
  
  Голдовская Л.Ф. Химия окружающей среды. М.: Мир. 2007
  Карапетянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия. 1993
  Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия 9 класс. М.: Просвещение. 2019
  Суворов А.В., Никольский А.Б. Общая химия. СПб.: Химия. 1995
  http://ru.wikipedia.org/ Алюминий
  http://www.uralgold.ru
  http://n-t.ru
  http://www.aluminiumleader.ru
  http://www.pravda.info/kompromat/87199.html
  http://www.svobodanews.ru/Content/Article/1512452.html
  http://ru.wikipedia.org/wiki/ Авария на алюминиевом заводе в Венгрии
  www. labstend.ru Электролизер