додати матеріал


Властивості алюмінію

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

Конспект уроків на тему "Алюміній"

Урок 1: алюміній та його властивості

ЦІЛІ УРОКУ:
Навчальна - ознайомлення з фізичними і хімічними властивостями алюмінію, його оксиду та гідроксиду; доказ їхньої амфотерности;
Розвиваюча - закріплення навичок роботи в хімічному кабінеті (безпечне поводження з лабораторним устаткуванням і речовинами, спостереження за хімічною реакцією і формулювання висновку); написання рівнянь хімічних реакцій;
Виховна - спільна робота в малих групах з виконання поставленого завдання, виховання відповідального ставлення до збереження свого здоров'я та здоров'я оточуючих людей.
ОБЛАДНАННЯ: Періодична система хімічних елементів Д.І. Менделєєва, таблиця "Поширення хімічних елементів у земній корі", лотки з набором обладнання для виконання лабораторних і практичних робіт, штативи з пробірками, 2 колби або склянки з водою, лабораторний штатив, сталевий тигель, піднос з сухим річковим піском.
РЕАКТИВИ: зразки алюмінію (смужки), відрізки алюмінієвого дроту довжиною близько 15 см (так щоб їх легко можна було вийняти з пробірки), алюмінієвий стрижень (2 шт) і розчин для його амальгамирования, вода, заздалегідь приготована термітна суміш, розчини HCl, KOH , H 2 SO 4, Al (NO 3) 3 з масовою часткою 0,05.
ПЛАН УРОКУ.
1. Актуалізація знань про будову атома на підставі положення хімічного елемента в Періодичній системі, про амфотерности властивостей хімічних елементів, про хімічної активності металів на підставі положення в Періодичній системі та в ряді напруг - фронтальна бесіда;
2. Постановка пізнавальної задачі 1: виявлення високої хімічної активності алюмінію;
3. Рішення пізнавальної задачі 1: демонстрація дослідів взаємодії амальгованих алюмінію з водою і горіння термітної суміші; формулювання виведення з дослідів;
4. Постановка пізнавальної задачі 2: доказ амфотерности алюмінію, його оксиду та гідроксиду;
5. Рішення пізнавальної задачі 2: лабораторна робота "Амфотерность алюмінію і його гідроксиду", формулювання висновку з лабораторної роботи;
6. Завдання додому: параграф 13, відповісти на питання, записані в зошиті.
Питання (дати хімічне пояснення цього явища):
Чи можна алюмінієві вироби ремонтувати мідними заклепками?
Що станеться, якщо розчин мідного купоросу (CuSO 4) залишити в алюмінієвому посуді?
Чому волога кальцинована сода (Na 2 CO 3), нанесена на алюмінієвий предмет, добре його очищає?
КОНСПЕКТ УРОКУ.
1). Фронтальна бесіда:
в ході її встановлюється положення елемента Al в періодичній системі;
з'ясовується фізичний зміст порядкового номера хімічного елемента (позитивний заряд ядра атома), номери періоду (число енергетичних рівнів в атомі) і номера групи (вища позитивна ступінь окиснення атома в з'єднаннях);
на класній дошці записується електронно-графічна формула Al, яка підтверджує вищевказані висновки; на її підставі робиться висновок про те, що ступінь окислення Al в сполуках дорівнює +3 (дуже важко, в жорстких умовах, можна отримати нестійкі сполуки Al в ступені окислення +1 );
за ступенем окислення, тобто на підставі положення в періодичній системі, виводиться формула оксиду - Al 2 O 3 та гідроксиду алюмінію - Al (OH) 3;
на підставі положення в періодичній системі - малий радіус атома, сусідство з неметалами (В, Si), висловлюється припущення про амфотерности елемента та його сполук (встає проблема, яка потребує дозволу);
на підставі положення в електрохімічному ряді напруг, учні легко роблять висновок про те, що Al повинен бути активнішими багатьох широко поширених металів (цинку, заліза, свинцю, олова ...), але поступатися по хімічній активності тільки що вивченим металам IIA групи. У той же час повсякденний досвід переконує їх у тому, що цей метал у зовнішньому середовищі дуже стійкий. Висловлюється припущення, що причина видимої пасивності алюмінію криється в наявності на його поверхні міцною і стійкою у зовнішньому середовищі захисної плівки оксиду. Виникає ідея - зруйнувати оксидну плівку і тоді алюміній покаже свій "буйний характер".
2). Знайомство з фізичними властивостями: вивчення зразків алюмінію (фольга, смужки металу, відрізки дроту). Учні відзначають сріблястий колір алюмінію, його високу пластичність, легкість; залучаючи свій життєвий досвід, повідомляють, що алюміній відмінно проводить електрику і тепло. Учитель доповнює спостереження учнів наступними даними: t пл 0 (Al) = 660 0 C, с (Al) = 2,7 г / см 3. Всі фізичні характеристики алюмінію записуються в зошит.
3). Доказ високої хімічної активності алюмінію: проведення демонстраційних дослідів. Двоє учнів, членів хімічного гуртка, демонструють заздалегідь підготовлені і перевірені напередодні уроку такі досліди-
а /. взаємодія амальгованих алюмінію з водою (замість отруйних сполук ртуті для руйнування оксидної плівки можна використовувати міцний розчин КОН, але в цьому випадку зразок алюмінію переносять з лужного розчину у воду без промивання).
Учень пояснює суть досвіду, колби з контрольним зразком і амальгованих алюмінієм пускає по рядах, записує на класній дошці рівняння реакції
2Al + 6HOH => 2Al (OH) 3 + 3H 2,
робить висновок про те, що тільки дуже активні метали можуть реагувати з водою при звичайних умовах і, отже, алюміній - дійсно активний метал.
б / алюмінотермічним реакція (реакція Бекетова) - взаємодія алюмінієвої пудри з оксидом менш активного металу, не обов'язково для досвіду брати суміш оксидів заліза з алюмінієм - так звану термітну суміш, - добре вдається досвід з оксидом марганцю (IV), в якості "приманки" в реакційну суміш вносять стрічку магнію, а при її відсутності використовують намазки зі сірникових головок. Досвід проводиться у витяжній шафі! Під тигель з реакційною сумішшю підставляють тацю з річковим піском. Після дуже ефектною реакції на стінках тигля можна спостерігати крапельки застиглого металу - марганцю. Учень пояснює спостережуване явище, охолоджений тигель з краплями марганцю демонструє класу, а сам записує на дошці рівняння походила реакції
4Al + 3MnO 2 => 2Al 2 O 3 + 3Mn + QкДж
4). Загальний висновок: на підставі проведених дослідів учні роблять висновок про те, що проста речовина алюміній - за фізичними властивостями є типовим металом, хімічно дуже активний.
5). Доказ амфотерности алюмінію і його гідроксиду - лабораторна робота:
перед початком роботи вчитель нагадує основні вимоги з техніки безпеки при поводженні з розчинами кислот і лугів, при нагріванні розчинів. Потрібно пояснити, чому не проводиться досвід з оксидом алюмінію - тонка плівка цієї речовини постійно присутні на поверхні металу! Тому, очевидно, що спочатку розчиняється оксидна плівка, а потім в реакцію вступає метал. Необхідно попередити учнів про те, що реакція алюмінію з соляною кислотою - самоускоряющаяся: у міру розчинення оксидної плівки швидкість реакції зростає; реакція супроводжується підвищенням температури, що також призводить до її прискоренню; в розчині накопичується хлорид алюмінію, який грає каталітичну роль. Тому після виявлення водню, без зволікання алюмінієву зволікання переносять в пробірку з розчином лугу!
Лабораторна робота виконується протягом 10-15 хвилин по інструктивним картками, по ходу роботи учні записують рівняння відбуваються реакцій (в зошитах, а на вимогу вчителя і на класній дошці); при написанні рівнянь створюється сприятлива ситуація для повторення питань "Реакції іонного обміну" і "Окислювально-відновні реакції"; формулюються приватні висновки по кожному досвіду, загальний висновок прочитується вголос:
Алюміній за фізичними властивостями - типовий метал, хімічно дуже активний, хоча і поступається лужноземельних металів. По відношенню до інших речовин алюміній, його оксид і гідроксид виявляють амфотерні властивості.
6). Завдання додому: підручник О.С. Габрієлян "Хімія-9" параграф 13; повт. тему "Гідроліз солей", відповісти на запитання в зошиті (письмово); пояснити застосування алюмінію по рис.15, стор.60 (усно); вирішити завдання:
При відновленні 76 кг оксиду хрому (III) отримали 45 кг хрому. Скільки відсотків це становить від теоретично можливого виходу?

Інструкція з виконання лабораторної роботи "Доказ амфотерности алюмінію і його гідроксиду"

УВАГА! Згадайте, як безпечно поводитися з розчинами кислот і лугів;
Які заходи треба вжити при потраплянні крапель кислоти або лугу на шкіру та одяг?
ДОСВІД 1: ВЗАЄМОДІЯ АЛЮМІНІЮ з соляною кислотою.
Алюмінієвий дріт опустити в пробірку з розбавленою соляною кислотою (= 5 мл). Що відбувається? Написати рівняння реакції, що відбувається за схемою:
Al + HCl →
Зібрати виділяється газ, довести, що це водень (після виявлення водню зволікання перенести в порожню пробірку, інакше реакція візьме надто бурхливий характер!). Написати рівняння сталася реакції за схемою:
Н 2 + О 2
ДОСВІД 2: ВЗАЄМОДІЯ АЛЮМІНІЮ з лугами.
Алюмінієвий дріт опустити в розчин лугу обсягом = 5 мл. Для прискорення реакції розчин необхідно ... ... ... Що відбувається? Написати рівняння реакції, що відбувається за схемою, розставити коефіцієнти методом електронного балансу:
Аl 0 + KOH +1 + H 2 +1 O → K [Al +3 (OH) 4] + H 2 0
Довести наявність водню. Зробити висновок з 1-2 дослідів:
ВИСНОВОК:
Алюміній реагує з HCl, проявляючи при цьому ... ... ... хімічні властивості. Але алюміній реагує і з KOH, проявляючи ... ... ... хімічні властивості. Отже, алюміній проявляє ... ... ... хімічні властивості.
ДОСВІД 3: ВЗАЄМОДІЯ ГІДРОКСИДУ АЛЮМІНІЮ з кислотами і лугами.
Отримати в 2-х пробірках драглистий осад гідроксиду алюмінію, припливи до 2-3 мл розчину нітрату алюмінію Al (NO 3) 3 приблизно такий же обсяг лугу - гідроксиду калію КОН. Написати рівняння походила реакції за схемою (в молекулярному, повному іонному та скороченому іонному видах):
Al (NO 3) 3 + KOH →
До однієї порції осаду доливати по краплях розчин сірчаної кислоти; спостерігати що відбувається, написати рівняння походила реакції (в молекулярному, повному іонному та скороченому іонному видах) за такою схемою:
Al (OH) 3 + H 2 SO 4
До іншої порції осаду гідроксиду алюмінію доливати по краплях розчин лугу - гідроксиду калію, спостерігати що відбувається, написати рівняння походила реакції:
Al (OH) 3 + KOH → K [Al (OH) 4]
Зробити висновок з досвіду 3.
ЗАГАЛЬНИЙ ВИСНОВОК:
Алюміній за фізичними властивостями являє собою типові. Так як алюміній і його гідроксид реагують с і, отже за хімічними властивостями це речовини.

Урок 2: Властивості, застосування, отримання алюмінію та його сполук

ЦІЛІ УРОКУ:
Навчальна - формування уявлення про промислове виробництво алюмінію;
Розвиваюча - вдосконалення уявлень про причинно-наслідкової залежності між властивостями речовин і застосуванням на прикладі областей застосування алюмінію та його сполук;
Виховна - формування екологічної грамотності, переконання про необхідність дбайливого ставлення до природних ресурсів.
ОБЛАДНАННЯ: таблиці "Поширеність хімічних елементів у земній корі" і "Одержання алюмінію", колекції "Алюміній", препарати сполук алюмінію (сульфат алюмінію, хлорид алюмінію, алюмокалієвий галун, алюмінієва пудра, оксид алюмінію), вироби (наждачний папір, інші абразивні матеріали , радіодеталі - конденсатори, електромагнітні котушки, селеновий випрямляч і т.д., машинобудівні та побутові вироби з алюмінію і його сплавів
ПЛАН УРОКУ:
1. Перевірка домашнього завдання: відповіді на питання (хімічне пояснення);
2. Фронтальна бесіда по малюнку 15 на стор.60 - області застосування алюмінію;
3. Постановка пізнавальної задачі: чому такий поширений у природі метал знайшов найширше застосування у господарській діяльності лише в ХХ столітті?
4. Розповідь вчителя: про відкриття та промисловому виробництві алюмінію;
5. Фронтальна бесіда: закріплення знань про електролітичної виплавці алюмінію;
6. Самостійна робота з підручником: заповнення таблиці у зошиті "Застосування алюмінію та його сполук", вивчення колекції "Алюміній", виробів з алюмінію і його сплавів;
7. Завдання додому: повторити параграф 13, заповнити до кінця таблицю "Застосування алюмінію та його сполук", вирішити задачу з застосуванням поняття "практичний вихід продукту реакції від теоретично можливого виходу".
КОНСПЕКТ УРОКУ:
1) Перевірка домашнього завдання - відповіді біля дошки:
А /. при з'єднанні алюмінієвих деталей мідними заклепками виникає електричний струм в гальванічній парі Al-Cu, в результаті чого створюються сприятливі умови для електрохімічної корозії алюмінію.
Б /. розчин мідного купоросу, тобто сульфату міді - солі, утвореної слабкою основою Cu (OH) 2 і сильною кислотою H 2 SO 4, внаслідок гідролізу містить катіони водню:
CuSO 4 ↔ Cu 2 + + SO 4 2 -
+ HOH ↔ H + + OH - Cu 2 + + OH - = CuOH +
CuSO 4 + HOH = CuOH + + SO 4 2 - + H +
Під впливом кислотного середовища руйнується спочатку захисна оксидна плівка, а потім йде реакція алюмінію з сульфатом міді.
В /. волога кальцинована сода - це по суті розчин Na 2 CO 3, який в результаті гідролізу містить аніони ОН -:
Na 2 CO 3 ↔ 2Na + + CO 3 2 -
+ HOH ↔ H + + OH -
H + + CO 3 2 - = HCO 3 -
Na 2 CO 3 + HOH = 2Na + + HCO 3 - + OH -
Під впливом лужного середовища руйнується оксидна плівка, тому поверхня металу очищується. Але залишати в алюмінієвому посуді розчин соди не можна, так як почне руйнуватися метал.
2). Застосування алюмінію - фронтальна бесіда (стр60, рис.15):
назвати галузі застосування алюмінію. На яких властивостях грунтується застосування алюмінію в цих сферах людської діяльності?
який висновок можна зробити у зв'язку з використанням алюмінію в даних галузях?
що можна сказати про поширеність алюмінію в земній корі? (За новітніми даними вміст алюмінію в земній корі складає 8,8% за масою, - це третє місце серед хімічних елементів після О і Si)
3). Чому такий поширений у природі і важливий в технічному відношенні метал став відомий людям менше 200 років тому? - Постановка пізнавальної задачі.
4). Історія алюмінію - розповідь вчителя:
"Одного разу до давньоримського імператора Тиберія прийшов ремісник і приніс чашу небаченої краси, виготовлену з сріблястого і напрочуд легкого металу. На запитання імператора про назву чудесного металу ремісник відповів, що метал отриманий ним з ... глини і поки не має назви." Далекоглядний "імператор , злякавшись, що новий метал, який можна отримувати із звичайної глини, знецінить срібло і підірве могутність Риму, наказав: чашу знищити, ремісника обезголовити, його майстерню зрівняти з землею! " Тепер, із плином тисячоліть, ми не можемо сказати, скільки правди лежить в основі цієї легенди, розказаної римським істориком Плінієм Старшим у своїй "Природній історії", але значна частка правди в ній криється. Дійсно, алюміній - сріблясто-білий, але на відміну від срібла на подив легкий метал, що в принципі можна одержати навіть із глини. Не випадково у нас в Росії в ХIX столітті алюміній називали "глиною"! І якби не технічні труднощі, алюміній давно би був найдешевшим металом. Але через високу хімічну активність, алюміній зустрічається в природі тільки у зв'язаному вигляді. А з-за високого спорідненості до кисню, відновити алюміній можна або ще більш активним металом, наприклад калієм, або за допомогою електролізу. Тому відкриття цього самого поширеного металу відбулося після відкриття лужних металів, а промислове отримання почалося після винаходу електролізу. Перший зразок алюмінію отримав датський вчений Г. Ерстед у 1825 році в результаті наступної хімічної реакції:
AlCl 3 + 3Na → Al +3 NaCl
У 1827 році знаменитий німецький хімік Фрідріх Велер отримав більш чистий алюміній, використавши для цього кріоліт і металевий калій:
Na 3 [AlF 6] + 3K → Al + 3NaF + 3KF
Перший час алюміній отримували в малих кількостях і коштував він дорожче золота. Так у
останнього російського царевича Олексія була дуже дорога іграшка - брязкальце з алюмінію. Промисловий спосіб виробництва алюмінію, який у своїй основі застосовується до цих пір, був розроблений в 1866 році двома молодими вченими американцем Чарльзом Холом і французом Полем Еру, причому незалежно один від одного. У чому полягає цей спосіб ... (коротка розповідь про електролітичному виробництві по настінної таблиці). Запис на дошці і в зошитах:
2Al 2 O 3 струм → 4Al + 3O 2
В даний час за обсягом виробництва алюміній міцно займає 2 місце після заліза і його сплавів (серед металів). Для виплавки 1т алюмінію потрібно 13-17000 кВт / год електричної енергії (постійний струм, V = 5в, I = 100000А), тому алюмінієві заводи розташовані поблизу великих ГЕС.
5). Закріплення знань про виробництво алюмінію - фронтальна бесіда:
Як у ХІХ столітті в Росії називали алюміній і чому?
Навіщо при електролізі глинозему (Al 2 O 3) застосовують кріоліт (Na 3 [AlF 6])?
У чому полягає суть сучасного виробництва алюмінію?
Чому алюміній не згорає відразу після електролізу?
Чому вугільні аноди доводиться періодично оновлювати?
У зв'язку з чим алюміній з електролізера витягають вакуумним ковшем?
Чому велика частина виробленого алюмінію йде на виплавку сплавів?
6). Заповнення таблиці "Застосування алюмінію", вивчення колекції "Алюміній" самостійна робота:
ОБЛАСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ
НА БУДЬ властивості грунтується


7). Домашнє завдання. Повторити параграф 13, вирішити завдання:
На виплавку 1 тонни алюмінію витрачається 2 тонни оксиду алюмінію Al 2 O 3. Обчислити вихід металу у відсотках від теоретично можливого виходу, підготувати зошит до перевірки.
ДОДАТКОВІ МАТЕРІАЛИ НА ТЕМУ "АЛЮМІНІЙ":
Ле Бокс - місцевість на півдні Франції, в якій вперше стали видобувати боксити;
t 0 пл бокситу становить 2045 0 С, а t 0 пл кріоліту становить 970 0 С;
електропровідність Al приблизно 0,6 від електропровідності міді; теплопровідність ж Al в 1,8 рази більше, ніж теплопровідність міді;
рубін (червоний): Al 2 O 3 + 0,3% Cr 2 O 3;
сапфір (синій): Al 2 O 3 + 0,2% TiO 2, сліди Fe 2 O 3
аметист (фіолетовий): Al 2 O 3 + домішка MnO 2;
AlCl 3, Al (C 2 H 5) 3 - каталізатори в органічному синтезі;
дуралюмин або дюраль - сплав Al + 5% Cu + 2% Mg - назва від міста Дюрен в Німеччині;
KAl (SO 4) 2 - алюмокалієвий галун, протрава при фарбуванні тканин;
Al 2 (SO 4) 3 - сульфат алюмінію, коагулянт при очищенні води від біологічної бруду;
Al (OH) 3 + Mg (OH) 2 - "Алмагель", медичний препарат для зниження кислотності шлункового соку при гастритах і виразковій хворобі шлунка і дванадцятипалої кишки;
рубіни і інші пофарбовані різновиди оксиду алюмінію застосовують у ювелірній промисловості і в техніці, наприклад у виробництві лазерів, механічних годинників; в даний час рубіни, сапфіри, аметисти і ін одержують штучним шляхом;
солі алюмінію у водних розчинах піддаються гідролізу, більшість з утворенням кислотного середовища, а сульфід алюмінію повністю гідролізується (руйнується у воді), наприклад:
a). AlCl 3 ↔ Al 3 + + 3Cl -
HOH ↔ H + + OH -
Al 3 + + OH - = AlOH 2 +
AlCl 3 + HOH = AlOH 2 + + 3Cl - + H +
b). Al 2 S 3 + 6HOH = 2Al (OH) 3 + 3H 2 S
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Педагогіка | Конспект | 40.2кб. | скачати

Схожі роботи:
Властивості алюмінію та його сплавів
Властивості алюмінію та області застосування в промисловості і побуті
Металургія алюмінію
Виробництво алюмінію 2
Виробництво алюмінію
Оксид сесквіоксід алюмінію
Способи отримання алюмінію
Виробництво алюмінію кольорових металів 2
Виробництво алюмінію кольорових металів 3
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru