Алюміній фізичні та хімічні властивості
Тема: «Алюміній: фізичні та хімічні властивості»
Вчитель хімії: Леоненко Н.В.
Урок вивчення нового матеріалу із мультимедійним супроводом.
Цілі:
сформувати знання про фізико-механічні та хімічні властивості алюмінію на основі його положення в періодичній системі, будови атома та кристала;
встановити причинно-наслідковий зв'язок між будовою та властивостями при порівнянні металів І, ІІ, ІІІ груп головних підгруп;
продовжити розвиток умінь спостерігати, робити висновки, пояснювати перебіг експерименту;
формувати навички складання рівнянь хімічних реакцій за участю простих речовин;
показати практичне значення хімічних знань.
Хід уроку
Учитель: З глини я звичайної,
Але я на диво сучасний,
Я не боюся електроструму,
Безстрашно в повітрі лечу;
Служу на кухні я без терміну-
Мені всі завдання під силу.
Пишаюся своїм я ім'ям:
Кличусь я. (Алюмінієм).
Повідомлення теми та цілей уроку (запис теми у зошиті)
Учитель: «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 чудового металу ремісник відповів, що метал отриманий ним з … глини і поки що не має назви. Імператор, злякавшись, що новий метал, який можна отримувати зі звичайної глини, знецінить срібло та підірве могутність Риму, наказав чашу знищити, ремісника обезголовити, його майстерню зрівняти із землею!». Тепер, після тисячоліть, ми не можемо сказати, скільки правди лежить в основі цієї легенди, розказаноїримським істориком Плінієм Старшим у своїй «Природній історії», але значної частини правди у ній криється. Справді, алюміній-сріблясто-білий, але на відміну від срібла, напрочуд легкий метал, який у принципі можна отримати навіть із глини. Невипадково у нас в Україні в XIX столітті алюміній називали «глиній».
Сьогодні ми маємо знайомство з алюмінієм як хімічним елементом, так і простою речовиною.
Зверніть увагу: на ваших столах знаходяться схеми-кластери. Саме по них ми поетапно вивчатимемо найпоширеніший метал на землі.
Кожному ряду пропонується самостійна робота.
Самостійна робота.
1 ряд.
Дати характеристику елементу №13 за положенням у періодичній таблиці.
2 ряд.
Вказати склад ядра алюмінію та будову електронної оболонки.
3 ряд.
Зіставити будову атомів натрію, магнію, алюмінію і зробити висновок про хімічну активність цих металів.
Відповіді учнів:
Алюміній-метал, що знаходиться в 3 групі головної підгрупи, третьому малому періоді; порядковий номер-13, Аr (Аl) = 27.
Будова атома: Z(Аl)=13, е(Аl)=13, N(Аl)=Аr-Z=27-13=14
А l 1s2, 2s2, 2 р 6, 3s2, 3 р 1
А l 1s2, 2s2, 2 р 6, 3s1, 3 р 2
Висновки: Ступінь окислення: +3, отже, алюміній у реакціях буде відновник.
Тип хімічного зв'язку: металевий.
Тип кристалічних ґрат: металеві.
Металеві властивості яскравіше виражені у кальцію і ще сильніше у натрію в порівнянні з алюмінієм, так як у ряді Na---Са---Аl число електронів на зовнішньому енергетичному рівні збільшується, сила тяжіння між ядром і електронами зовнішнього енергетичного рівня збільшується, атомний радіусзменшується, енергія іонізації збільшується, електронегативність збільшується. Отже, хімічна активність у ряду зменшується.
Учитель: Але в електрохімічному ряду напруги металів алюміній розташований відразу після лужноземельних металів. Отже, можна припустити про його достатню хімічну активність. Тому у природі алюміній у вільному вигляді не зустрічається.У природі алюміній зустрічається у вигляді:
- нефеліну і т. д. (Слайд-)
Родовища алюмінієвої сировини є на Уралі, Казахстані, Башкирії.
Розглянувши особливості хімічного елемента алюмінію, перейдемо до вивчення простої речовини.
Лабораторна робота на тему:
«Фізичні властивості алюмінію»
1. Розгляньте алюмінієвий дріт та фольгу.
2. Визначте агрегатний стан алюмінієвої речовини.
3. Якого кольору зразки металу?
4. Визначте, чи має блиск метал?
5. Опустіть шматочок дроту у воду. Чи спостерігається розчинення алюмінію у воді?
6. Коротко запишіть свої спостереження згідно з планом:
- Розчинність у воді.
Доповнення вчителя:
- Легкий метал; щільність = 2,7 г/см 3
- Легкоплавкий метал: t пл. =660 про
- електропровідний (3-е місце з електропровідності),
- алюміній у питній воді не розчиняється, т.к. на його поверхні утворюється оксидна плівка.
(Слайд -фізичні властивості алюмінію).
Учитель: Ми з вами з'ясували, що в хімічних реакціях алюміній виявлятиме відновлювальні властивості. З якими ж речовинами він має взаємодіяти?
Учні: Як із простими, і зі складними речовинами.
Вчитель: Записуємо:Хімічні властивостіалюмінію.
I. Алюміній взаємодіє з простими речовинами-неметалами.
Досвід: Згоряння порошку алюмінію.
Горіння бенгальської свічки.
Учитель: Поки горить бенгальська свічка, записуємо рівняння хімічної реакції та розбираємо його, як ОВР. 4Аl+3О 2 =2Аl 2 Про 3
Досвід: Взаємодія алюмінію з йодом: змішуємо порошок алюмінію з йодом у співвідношенні 1:15, у середину суміші капаємо дві краплі води. У результаті реакції утворюється йодит алюмінію та фіолетові пари йоду.
Учитель: Записуємо рівняння реакції та розбираємо його як ОВР.
Відео: - взаємодія алюмінію з бромом;
- взаємодія алюмінію із сіркою.
Учитель: Записуємо рівняння реакцій і розбираємо як ОВР.
2 А l+3 В r 2 =2 А l В r 3
2 А l+3S= А l 2 S 3
Учитель: Рівняння реакцій взаємодії алюмінію з азотом, вуглецем і фосфором записуємо в молекулярному вигляді, а вдома розбираємо як ОВР.
2Аl+N 2 =2АlN(t800 про С)
4Аl+3С=Аl 4 З 3 (t2000оС)
II. Алюміній взаємодіє зі складними речовинами.
Лабораторна робота на тему:
«Взаємодія алюмінію з кислотами та лугами».
1. Візьміть дві пробірки. У кожну покладіть по шматочку алюмінію. Налийте в одну з них 1-2 мл. розчину соляної кислоти, а в іншу стільки ж розчину лугу (NаОН). Що спостерігаєте? Пробірки трохи нагрійте.
2. Запишіть рівняння відповідних реакцій.
3. Зробіть висновки.
Учні записують рівняння реакцій на дошці і розбирають в світлі ОВР.
2 А l+6HCl=2AlCl 3 +3H 2
2Al+2NaOH+2H 2 O=2NaAlO 2 +3H 2
Висновок: Алюміній виявляє амфотерні властивості, тому що взаємодіє як з розчинамикислот, і з розчинами лугів.
Вчитель: Для алюмінію характерними є реакції взаємодії з солями, до складу яких входить менш активний метал: (Cлайд)
2 А L+3 Сі SO 4 =Al 2 (SO 4 ) 3 +3Cu,
а також алюмінотермія- взаємодія більш активного металу з оксидом менш активного металу: 8Аl+ 3Fe 3 O 4 =9Fe+4Al 2 O 3
Вчитель: Алюміній взаємодіє з водою (без оксидної плівки):
2 Аl+6H 2 O=2Al(OH) 3 +3H 2
Записані рівняння реакцій будинку розібрати як окислювально-відновлювальні.
Алюміній не реагує з коцентрованими азотною та сірчаною кислотами на холоді.
Вчитель:Отримання алюмінію:
З мінералів у промисловості алюміній може бути отриманий переважно електролізом розплаву:
2Аl 2 Про 3 -----4Аl+3О 2
При отриманні алюмінію використовують металевий натрій:
АlCl 3 +3Na=Al+3NaCl (метод датського вченого Г.Ерстеда, який вперше отримав алюміній).
Спираючись на фізичні та хімічні властивості, а також отримання, розглянемо застосування алюмінію.
Учень.
Застосування алюмінію та її сплавів переважають у всіх видах транспорту, і особливо повітряного, призвело до зменшення своєї маси транспортних засобів і різкого підвищення ефективності їх використання.
Авіаконструкції, мотори, блоки, головки циліндрів, картери, коробки передач, насоси та багато інших деталей також виготовляють із алюмінію та його сплавів.
Закріплення.
Тест.
1 ряд. 1.Яка електронна конфігурація атома алюмінію?
А) 1s 2 2s 2 2p 1 Б) 1s 2 2s 2 2p 3
B) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 Г ) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 1 4s 2
2. З якими із зазначених речовинреагує алюміній? А) СаО Б) HCl B) Cl 2 Г) NaOH
2 ряд. 1. Які із зазначених металів є активнішими, ніж алюміній? А) Na Б) Cu B) Ca Г) Fe
2. Найбільш характерний ступінь окислення алюмінію: А) +1 Б) +2 В) +3 Г) +43 ряд. 1. Алюміній в хімічних реакціях виявляє властивості: А) окислювача Б) інертної сполуки В) відновника Г) окислювача та відновника
2. У промисловості алюміній отримують: А) використовуючи як відновник металевий натрій Б) електролізом розплаву оксиду алюмінію В) використовуючи як відновник оксид вуглецю (П) Г) електролізом розчину солей алюмінію
Правильні відповіді:
Висновки:
1. Алюміній-найпоширеніший хімічний елемент-метал у земній корі.
2. У хімічних реакціях алюміній є відновником, його ступінь окиснення дорівнює +3.
3. Алюміній-активний метал, що взаємодіє як з простими, так і зі складними речовинами.
4. Алюміній-амфотерний метал, тому що реагує і з кислотами і з лугами.
5. У промисловості алюміній одержують електролізом розплаву оксиду алюмінію.
Це цікаво.
Металевий алюміній першим виділив 1825 року датський хімік Ханс Крістіан Ерстед. Пропустивши газоподібний хлор через шар розпеченого оксиду алюмінію, змішаного з вугіллям, Ерстед виділив хлорид алюмінію без будь-яких слідів вологи. Щоб відновити металевий алюміній, Ерстед знадобилося обробити хлорид алюмінію амальгамою калію. Через 2 роки Фрідріх Велер удосконалив метод, замінивши амальгаму калію чистим калієм.