Урок по теме "Алюминий"

Чернышова Ольга Александровна, учитель химии

МБОУ гимназии «УВК №1»

Урок «Алюминий».

Цель: выявление и оценка степени овладения системой знаний и комплексом навыков и умений об амфотерных элементах и их соединениях на примере алюминия, готовности учащихся успешно применять полученные знания на практике, позволяющие обеспечить обратную связь и оперативную корректировку учебного процесса

Планируемые результаты:

l  предметные:  научиться  записывать уравнения реакций, подтверждающие амфотерные свойства алюминия, анализировать, делать выводы, обобщать полученные знания; самостоятельно использовать материалы учебника и справочные таблицы, применять ранее полученные знания;

l  метапредметные:

регулятивные: следовать определенному алгоритму при составлении уравнений; проводить рефлексию своих действий по выполнению заданий самостоятельно и при помощи одноклассников, вносить необходимые изменения в свои действия на основе принятых правил;

познавательные: выделять информацию из текста; высказывать суждения, обосновывать и доказывать свой выбор, приводя факты взятые из материалов учебника, текста заданий; использовать знаки, символы, схемы для выполнения заданий; находить закономерности, устанавливать причинно- следственные связи между реальными объектами и явлениями; осуществлять поиск информации в соответствии с поставленной задачей, используя различные ресурсы информационной среды;

коммуникативные: уметь слушать собеседника, понимать и /или принимать его точку зрения; оценивать высказывания и действия партнера, сравнивать их со своими высказываниями; формулировать высказывания, задавать вопросы, адекватные ситуации и учебной задаче; проявлять инициативу в ситуации общения;

личностные: проявлять интерес к предлагаемой деятельности и с учетом собственных интересов; оценивать свою деятельность, определяя по заданным критериям ее успешность или не успешность и способы ее корректировки, бережно и уважительно относиться к людям и результатам их деятельности; руководствоваться этическими нормами (сотрудничество, взаимопомощь, ответственность) при выполнении групповой работы.

Ресурсы и оборудование:

l  источники информации: учебник Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман «Химия. 9 класс. М., Просвещение, 2009; рабочая программа, технологическая карта урока, презентация к уроку;

оборудование: компьютер, проектор, лабораторное оборудование

l  дидактическое сопровождение: ПСХЭ, презентация к уроку,

l  материалы для познавательной деятельности учеников: кейсы для самостоятельной работы

Новый материал по теме «Алюминий» изучался в 9 классе с применением кейс-технологии. Тип  кейса: научно-исследовательский. Технология: анализ конкретной ситуации.

Учащиеся изучали материал предложенных мною кейсов заранее, выделяли основные проблемы,  знакомились с рекомендованной дополнительной литературой, пробовали создать свои кейсы. На уроке они анализировали собранный материал, предлагали свои пути решения конкретных ситуаций, обсуждали возможные сценарии дальнейшего развития ситуаций. Кейсы были составлены таким образом, чтобы рассмотреть нахождение в природе, физические и химические свойства алюминия, способы его получения и применение.

ХОД УРОКА

1.     Организационный момент 

Рапорт дежурного

2. Актуализация знаний

Знаете ли вы, что: в Японии алюминий используют вместо серебра при изготовлении традиционных украшений.
 В 1889г. Менделееву подарили весы с чашами, изготовленными из золота и алюминия.

Откройте тетради, запишите дату и  тему урока «Алюминий».

А что вы знаете об алюминии? Что хотели бы узнать? Думаю, к концу занятия вам удастся ответить на все интересующие вас вопросы об алюминии.

3.     Целеполагание и мотивация

Наша цель – закрепить понятие амфотерности на примере химических свойств алюминия, расширить свои знания об этом элементе.

Задачи – научиться объяснять химические свойства алюминия,  записывать уравнения реакций, предсказывать и объяснять его свойства, познакомиться с ролью алюминия в жизни человека.

4.     Изучение нового материала

Изучать материал будем по плану:

1. Нахождение в природе.

2. Получение.

3. Физические свойства.

4. Химические свойства.

5. Применение.

Для работы класс разбивается на  группы. Каждая группа получает кейс с заданием, представляет отчет о проделанной работе, а класс принимает участие в обсуждении результатов. Отчет о работе на уроке должен быть зафиксирован в рабочих тетрадях.

При изучении Кейса у вас будет экспериментальная часть, давайте повторим правила ТБ.

Кейс «Нахождение в природе алюминия». Алюминий прочно вошел в нашу жизнь: каждому с детства знакомы алюминиевая фольга, посуда, проволока. А ведь когда-то изделия из алюминия считались роскошью. Например, в 1852 г килограмм металла стоил 1200 долларов - дороже золота! 

1. Почему же со временем цена на алюминий так упала? 2. Каким образом алюминий может попасть в организм человека и животных? 3. Охарактеризуйте  положение алюминия в периодической системе химических элементов, в электрохимическом ряду напряжений.  4. Алюминиевая посуда – признак низкого достатка? 5. Почему алюминия нет в свободном виде в природе?

Кейс «Получение алюминия». Как показал спектральный анализ, украшения на гробнице китайского полководца Чжоу Чжу, умершего в начале III в.н.э., сделаны из сплава, на 85% состоящего из алюминия.

1.  Могли ли в то время получить свободный алюминий? 2. Какие способы получения алюминия вам известны?

Кейс « Свойства алюминия».  Я люблю свою кастрюльку, а в последнее время она потеряла свой привлекательный вид, а суп в ней становится невкусным. Почему?

1. Почему в алюминиевой посуде нельзя варить борщ, варенье из кислых ягод и фруктов, хранить молоко? 2. Какое отношение к термитам имеет термитная смесь? 3. Алюминий, стоящий в начале ряда напряжений металлов, проявляет химическую пассивность. Почему? 4. Какие свойства алюминия препятствуют его применению в качестве материала для производства рельсов, ферм мостов и других конструкций?

Учащиеся провели также практическое исследование химических свойств алюминия.

Кейс «Применение алюминия и его соединений». В 1547 г. Иван Грозный поручил немцу Шлитте, проживавшему в России, ехать посланником в Немецкую землю и вывезти оттуда одного «мастера для варения квасцов». Но это сделать не удалось: Шлитте был схвачен Ливонским орденом и заключен в тюрьму.

1. Для чего в то время были нужны квасцы? 2. Какие предметы из алюминия вы встречали? 3. Какими характеристиками обладают эти предметы?

Приложение. При подготовке к уроку учащиеся собрали интересный материал по данной теме и оформили его в виде следующих кейсов:

Кейс  «Нахождение в природе алюминия». Алюминий широко распространен в земной коре (8 %), уступая в этом лишь кислороду и кремнию.

Во многих популярных книгах по химии приводится легенда о том, что некий мастер, имя которого история не сохранила, принес римскому императору Тиберию чашу из металла, напоминающего серебро, но более легкого. Подарок стоил жизни изобретателю: Тиберий приказал его казнить, а мастерскую уничтожить, поскольку боялся, что новый металл может обесценить серебро императорской сокровищницы. Эта легенда основана на рассказе Плиния Старшего, приведенном в «Естественной истории». Согласно Плинию, похожий на серебро металл был получен из «глинистой земли». Глинозем- это гидратированный оксид алюминия. Окрашенные кристаллы корунда – это широко известные камни рубин и сапфир.

Алюминиевую посуду называют посудой бедняков, так как этот металл способствует развитию старческого атеросклероза. При приготовлении пищи в такой посуде алюминий частично переходит в организм, где и накапливается. А в XIX веке на императорских приемах алюминиевая посуда была самой престижной. Наполеон III устроил однажды банкет, на котором особо почетным гостям выдали алюминиевые ложки и вилки. Гости попроще удостоились обычными для императорского двора золотыми и серебряными приборами. К тому же, только у сына Наполеона III были очень дорогая по тем временам алюминиевая погремушка. В 1860-е годы каждая парижская модница непременно должна была иметь в своем наряде хотя бы одно украшение из алюминия - металла, ценившегося выше серебра и золота.

Алюминий влияет на здоровье человека. При приготовлении пищи в такой посуде содержание алюминия в пищевых продуктах увеличивается вдвое, так как частички алюминия «соскребаются» со стенок кастрюли и постепенно в организм поступает немалое количество алюминия. Он воздействует на пищеварительные ферменты и нервную систему. Избыток алюминия приводит к нарушению минерального обмена. Алюминий обладает нейротоксическим действием: при его избытке нарушается двигательная активность человека, возможны судороги, ослабление памяти.

Кейс «Получение алюминия». Еще недавно считалось, что этот активный металл не встречается в природе в свободном состоянии. Однако в 1978 г. в породах Сибирской платформы был обнаружен самородный алюминий в виде нитевидных кристаллов длиной всего 0,5 мм (при толщине нитей несколько микрометров). Найден он и в лунном грунте, доставленном на Землю из районов морей Кризисов и Изобилия.  Однако можно и по-другому объяснить происхождение древнего алюминия. Этот металл восстанавливается из руд не только с помощью электричества и щелочных металлов. Существует доступный и широко используемый с древних времен восстановитель. Это уголь, который при нагревании восстанавливает оксиды многих металлов до свободных металлов. В конце 70-х гг. XX в. немецкие химики решили проверить, могли ли в древности получить алюминий восстановлением углем. Они нагревали в глиняном тигле до красного каления смесь глины с угольным порошком и поваренной солью или поташом. Соль была получена из морской воды, а поташ – из золы растений; ученые решили использовать только те вещества и методы, которые были доступны в древности. Через некоторое время на поверхности тигля всплыл шлак с шариками алюминия! Выход металла был мал, но не исключено, что именно таким путем древние металлурги получали «металл XX века».

В 1845 г. французский химик Анри Сент-Клер Девилль получил серебристый металл, восстанавливая натрием комплексную соль – тетрахлорометаллат натрия. Об этом узнал племянник Наполеона Бонапарта – Наполеон III. Несмотря на высокую цену металла, который был дороже золота и серебра, он заказал химику нагрудники и каски из «нового серебра» для гвардейцев своей личной охраны. Большого количества металла в лабораторных условиях получить не удалось, его хватило только на десять кирас и брошь для графини – фаворитки Наполеона III. С брошью произошла загадочная история. Кто-то посоветовал графине увеличить блеск броши путем амальгирования. Это дело поручили ювелиру, ничего не знавшему о новом металле. Когда он погрузил брошь в раствор нитрата ртути, на ее поверхности образовалась амальгама – сплав ртути с металлом. Затем брошь положили на черную бумагу и с изумлением увидели, как она стала покрываться белыми хлопьями какого-то вещества, и вскоре брошь превратилась в серовато- белый порошок. Отчаянию графини не было предела, а ювелир даже заболел. Что за чудо-металл получил Сент-Клер Девилль? Сени-Клер Девилль получил алюминий, используя реакцию: Na{AlCl₄}  +3 Na = Al+4NaCl. При амальгировании алюминиевой поверхности снимается защитная пленка, пассивирующая металл, и алюминий начинает активно взаимодействовать с кислородом и влагой воздуха, образуя серовато-белые хлопья гидроксида алюминия: 4Al+6H₂O+3O₂=4Al(OH)₃

Кейс « Свойства алюминия».  Слово «термит» происходит от греческого «терме»- жар, тепло, а слово «термиты» от латинского «термитис»- отряд «общественных» насекомых. Термитная смесь состоит из порошков алюминия и оксида железа. При ее поджигании протекает химическая реакция: 2Al+Fe₂O₃=2Fe+Al₂O_3. С выделением большого количества теплоты, позволяющего достичь температуры порядка 2500 градусов. При такой температуре железо легко плавится. Поэтому термитную смесь используют для сварки железных изделий, например рельсов, и в зажигательных снарядах.

Чистый алюминий – легкий серебристо – белый металл, характеризующийся высокой пластичностью, тепло и электропроводностью. При 100-150 градусах алюминий настолько пластичен, что из него удается получить фольгу толщиной менее 0,01 мм. Алюминиевые провода намного легче медных, что компенсирует меньшую электропроводность алюминия. Однако под действием тока места соединения таких проводов сильно нагреваются, провода подплавляются, из-за этого нередко случаются короткие замыкания и пожары. Помимо легкости алюминий имеет еще одно преимущество перед железом – он не ржавеет. Это объясняется тем, что алюминий надежно защищен с поверхности тончайшей пленкой оксида, которая предохраняет металл от дальнейшего окисления. В прочности такой пленки нетрудно убедиться на опыте. Внесите в пламя кусок алюминиевой фольги, и вскоре он раскалится докрасна. Вы увидите, что металл плавится, но при этом не стекает, а удерживается тончайшей, едва заметной пленкой оксида, покрывающей его со всех сторон.

Кейс «Применение алюминия и его соединений». Во времена Ивана Грозного квасцами называли сульфат алюминия-калия. Квасцы в России начали применять с давних пор в красильном и кожевенном деле, в иконописи, а также в медицине (они входили в состав мазей для лечения огнестрельных ран, венерических болезней, опухолей).

Алюминий найдет свое место и в производстве новой так называемой «умной» одежды. Уже сейчас производители создали ткань, покрытую тонким слоем этого металла, которая получила название алюминированная ткань. Обладая интересными свойствами, такими как последовательное согревание и охлаждение, она может применяться в различных областях. Например, если на окне висят занавески, выполненные из этой ткани, то они будут отражать тепловые лучи в жаркие дни, но пропустят свет. Таким образом, в комнате будет прохладно и светло. Зимой занавески можно перевернуть металлической стороной в комнату, это позволит вернуть тепло в помещение. Такую ткань можно считать универсальной — обладатель плаща из алюминированной ткани может не опасаться ни зноя, ни холода. При этом в зависимости от погоды плащ нужно перевернуть той или иной стороной. Кстати, налажено и производство алюминированных одеял. Хотя одним из основных их составляющих является металл, весят такие покрывала не более 55 граммов. Если «металлическое» одеяло свернуть, оно поместится в небольшой футляр по размеру чуть больше портсигара. Без сомнений, в недалеком будущем в жарких странах панамы, зонты и шляпы из алюминия будут пользоваться огромным спросом. К тому же алюминированная одежда для туристов, рыбаков, геологов — всех тех, кому приходится много бывать на солнце, безусловно, найдет своих покупателей. Уместным будет использование «алюминиевых» технологий и в производстве формы для пожарных.

Алюминиевая фольга широко используется в пищевой и электротехнической промышленности, в приборостроении, полиграфии. Тиснения на переплетных крышках книг выполнены с помощью фольги. Алюминий широко применяется в авиационной промышленности, самолеты на 2\3 состоят из алюминиевых сплавов, его называют крылатым металлом, из алюминия изготавливают кабели и провода, их масса в два раза меньше, чем этих же изделий из меди. Корпуса автобусов, троллейбусов, цельнометаллических вагонов делаются из алюминия и его сплавов. Из алюминия делают упаковку для пищевых продуктов и посуду. В алюминиевом чайнике или котелке быстрее закипает вода.

Литература:

1. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия/Глав. Ред. В.А.Володин.- М.: Аванта+, 2002.

2. Занимательные задания и эффективные опыты по химии / Б.Д.Степин, Л.Ю.Аликберова.-М.:Дрофа, 2002.

3.Полезная химия: задачи и истории/ Л.Ю.Аликберова, Н.С.Рукк.-М.:Дрофа,2005.

4. Книга по химии для домашнего чтения/ Б.Д.Степин, Л.Ю.Аликберова, - М.:Химия, 1995.