Коллеги - педагогический журнал Казахстана
Наша библиотека
| Главная » Файлы » В помощь учителю » Биология |
Открытый урок по химии в 9 классе на тему "Алюминий и его соединения"
| [ Скачать с сервера (53.2 Kb) ] | 2014-01-29, 10:39 AM |
| Автор: Ремпель Марина Геннадьевна КГУ «Средняя школа аула Токсан би», района имени Габита Мусрепова СКО Алюминий и его соединения Цель: осознание учащимися практической значимости алюминия в жизни человека на основе изучения его физических и химических свойств. Задачи: -обучающая: создать условия для получения учащимися знаний о положении алюминия в периодической системе Д.И.Менделеева, физических и химических свойствах алюминия, нахождении в природе, основных способах получения и значимости алюминия в жизни человека; -развивающая: способствовать развитию у учащихся логического мышления, умения анализировать и сравнивать, работать с дополнительной информацией; -воспитывающая: содействовать формированию представлений о причинно-следственных связях и отношениях, вырабатывать стремление к коллективизму, формировать мировоззренческое понятие о познаваемости природы. Тип урока: урок усвоения новых знаний. Девиз урока: «Металлы - основа цивилизации» Оборудование: 1. Для лабораторных опытов: штативы для пробирок, пробирки, растворы: сульфата алюминия, гидроксида натрия, соляной кислоты. 2. Для демонстраций: коллекция «Алюминий» и его сплавы, изделия из алюминия (кастрюля, столовые приборы, модель самолёта, бенгальские огни, алюминиевая проволока, фольга пищевая, серебрянка, новогодний «дождик», Альмагель); 3. Схема-кластер для учащихся, приложения с дополнительной информацией 4. Технические средства: интерактивная доска, компьютер, программное обеспечения Химия 8-11 классы. Структура урока: 1. Организационный момент 2. Введение в новую тему 3. Изучение нового: Алюминий как химический элемент - Положение в ПС; - Строение атома; - Нахождение в природе Алюминий как простое вещество - История открытия и получения алюминия - Физические свойства алюминия; - Кристаллическая решетка алюминия; - Химические свойства алюминия; - Получение алюминия - Применение алюминия и его соединений; - Биологическая роль алюминия. 4. Закрепление полученных знаний 5. Домашнее задание 6. Окончание урока 7. Рефлексия Ход урока 1.Организационный момент 2.Введение в новую тему Учитель: Добрый день! Сегодня нам предстоит знакомство с удивительным элементом и веществом! По распространенности в природе, открытию, получению и применению этот элемент представляет большой интерес. (Слайд 1) Он самый распространенный металл в природе. На поверхности Земли каждый 20-й атом является именно им. Этот металл широко применяется в быту, а еще его называют крылатым металлом. Итак, речь сегодня пойдет, как вы уже догадались об алюминии. (Слайд 2) (Слайд 3) Элементы: кислород, кремний и алюминий – основные составляющие поверхностного слоя земной коры. Рассчитано, что на одном квадратном метре Земли содержится 230 • 106 т алюминия. При таком широком распространении в природе, казалось бы, первым металлом, с которым познакомился человек, должен был быть алюминий. Однако алюминий открыт на 25 веков позже древних металлов, так как в горных породах и минералах алюминий образовывал очень устойчивые соединения с другими элементами. Ребята, на ваших столах находятся схемы – кластеры (Приложение 1) (Слайд 4). Эти схемы – кластеры будут нашими маршрутами при изучении темы. Именно по ним мы будем поэтапно изучать самый распространенный металл на земле. Итак, в путь! Поговорим об алюминии как о химическом элементе. Задание 1. Дайте общую характеристику элементу (Слайд 5) Вставьте пропущенные слова 1. Алюминий - элемент III периода, III группы, главной подгруппы. 2. Заряд ядра атома алюминия равен +13. 3. В ядре атома алюминия 13 протонов, 14 нейтронов. 4. В атоме алюминия 13 электронов. 5. Электронное строение алюминия 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 6. На внешнем уровне в атоме 3 электронов. 7. Степень окисления атома алюминия равна +3 . 8. Простое вещество алюминия является металлом. 9. Формула оксида алюминия Al2O3 , его характер амфотерный. 10. Формула гидроксида алюминия Al(OH)3, его характер амфотерный. Как и положено элементу 3-го периода, атомы алюминия имеют три энергетических уровня. На последнем уровне атомы алюминия содержат три электрона. Следовательно, распределение электронов по уровням в атомах алюминия таково: 13Al 2e-, 8e-, 3e-. ? Какие свойства (окислительные или восстановительные) проявляют атомы алюминия? ! Подобно всем металлам, атомы алюминия проявляют восстановительные свойства. ? Какую степень окисления при этом будет проявлять алюминий? (+3) ? К какому типу и классу относится элемент алюминий. ! р-элемент, переходный элемент, соединения которого обладают амфотерными свойствами. Металл. Алюминий занимает промежуточное положение между металлами и неметаллами. Металлические свойства у него должны быть выражены слабее, чем у натрия и магния. Наличие у него 3 электронов на внешнем уровне и несколько меньший радиус атома обуславливает уменьшение химической активности алюминия по сравнению с соответствующими элементами I и II групп. (Слайды 7-11) Задание 2 Ознакомьтесь с приложением 2 «Нахождение алюминия в природе», назовите и выпишите основные соединения алюминия. Учитель: Почему алюминия нет в свободном виде в природе ? Ученики: Исходя из положения алюминия в электрохимическом ряду напряжений металлов, можно заключить, что он обладает высокой химической активностью и поэтому не встречается в природе в свободном состоянии. Учитель: Какова история открытия алюминия? (Приложение 3«История открытия алюминия») (Слайд 12) (Сообщение учащегося) Учитель: Сейчас предлагаю вам поработать заведующими химической лабораторией. Задание 3 На основе анализа справочных данных и изучения образцов алюминия на ваших столах, охарактеризуйте физические свойства алюминия. Приложение 4 «Физические свойства алюминия» (Ученики обсуждают физические свойства алюминия. После обсуждений заведующий химической лабораторией озвучивает физические свойства алюминия) (Слайд 13) Учитель: Какова кристаллическая решетка алюминия? Ученик: Кристаллическая решетка – металлическая, кубическая, гранецентрированная. (Слайд 14) Учитель: Алюминий, стоящий в начале ряда напряжений металлов, проявляет химическую пассивность. Почему? Причину пассивности выясним, посмотрев опыт «плавление алюминия» Внимание на экран (видео) Учитель: Пассивность алюминия обусловлена наличием пленки оксида алюминия на его поверхности и, если удалить пленку, то алюминий должен проявлять активность, близкую к щелочноземельным металлам. Без оксидной пленки он способен реагировать с водой при обычных условиях. Рассмотрим химические свойства алюминия. Взаимодействие с простыми веществами (видео): с йодом. (Слайд 15) Задание 4 Записать уравнения реакций взаимодействия алюминия со следующими веществами 1.Взаимодействие с неметаллами (О, S, Br, C) (учащиеся записывают уравнения химических реакций) 1)Легко реагирует с кислородом 4Al + 3O2 = 2Al2O3 (демонстрация горения бенгальских огней) 2)С галогенами 2Al + 3Br2 = 2AlBr3 (демонстрация видеоролика) 2. С водой (при удалении оксидной пленки) 2Al + 6H2O→ 2Al(OH)3 + 3H2 ↑ 3. С разбавленными соляной и серной кислотами 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2¬ или 2Al + 3H2SO4 (разб) = Al2(SO4)3 + 3H2 4.С растворами щелочей 2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2¬ 5.С оксидами металлов: восстанавливает металлы из их оксидов (алюминотермия) 8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe (демонстрация видеоролика) А вот концентрированные серная и азотная кислоты пассивируют алюминий, образуя на поверхности металла плотную, прочную оксидную плёнку, которая препятствует дальнейшему протеканию реакции. Поэтому эти кислоты перевозят в алюминиевых цистернах. ? Какими свойствами будут обладать оксид и гидроксид алюминия? ! Амфотерными, т.е. в зависимости от условий, будут реагировать с кислотами и щелочами. Вывод об амфотерности алюминия. (Слайд16) Гидроксид и кислота Растворят металл всегда. Потому любой уверен – Алюминий амфотерен Выполнение лабораторного опыта №5 «Получение и изучения амфотерности гидроксида алюминия» Гидроксид алюминия Оксид алюминия Получение Al2(SO4)3 (изб) + 6NaOH = 2Al(OH)3↓ + 3Na2SO4 Химические свойства Al(OH)3↓ + NaOH→ Al(OH)3↓ + НСl → Применение: Используется при очистке воды, так как обладает способностью поглощать (адсорбировать) различные вещества, в медицине, в качестве антацидного средства (для лечения кислотозависимых заболеваний желудочно-кишечного тракта посредством нейтрализации соляной кислоты, входящей в состав желудочного сока – «Альмагель»). Применяется в качестве антипирена (подавителя горения) в пластиках, полимерных, лакокрасочных материалах Получение 2 Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O Применение: Сырьё в производстве алюминия, катализатор, адсорбент, огнеупорный и абразивный материал. Задание 5 Ознакомившись с приложением 5 «Получение алюминия» рассказать о получение алюминия в Казахстане. Применение алюминия и его соединений (Демонстрация сплавов алюминия, предметов из алюминия) (Слайд 18) Из алюминия изготавливают 50 000 изделий. Задание 6 Ознакомьтесь с приложением 6 «Применение алюминия» и ответьте на вопросы ? Где применяется алюминий, его сплавы и соединения ? На каких свойствах основано применение алюминия, его сплавов и соединений. ! Легкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость, нетоксичность, высокая теплопроводность, электропроводность, высокий коэффициент напыления, отражательная способность, дешевизна, пассивность) Учитель: Оказывает ли алюминий влияние на здоровье человека? Сообщения учащихся «Биологическая и экологическая роль алюминия» (Приложение 7) 4. Закрепление полученных знаний Тест с взаимопроверкой «Какие утверждения верны?» 1.Алюминий встречается в природе только в виде соединений (+) 2.Алюминий взаимодействует с концентрированной азотной кислотой (-) 3. Атомы алюминия проявляют восстановительные свойства (+) 4. Алюминий плохо проводит электричество (-) 5. Алюминий может реагировать как с кислотами, так и со щелочами (+) 6. В случае избытка алюминий может представлять серьёзную опасность для здоровья (+) 7. Ион алюминия содержит 10 электронов (+) 8. Степень окисления алюминия +3 (+) 9.Алюминотермией можно получить такие металлы как железо, хром. (+) 10. При взаимодействии алюминия с гидроксидом натрия, как и при реакции с кислотой, выделяется водород. (+) 11. Алюминий получают электролизом бокситов(+) 12. Алюминиевую кастрюлю можно чистить средством содержащим щелочь (-) 5. Домашнее задание § 35,36, упр.7,9 стр. 62 6. Окончание урока 7. Рефлексия «Большой палец» учащиеся показывают большой палец руки: положение вверх = Я понял, горизонтально = Я почти понял, вниз = Я не понял. Приложение 2 «Нахождение алюминия в природе» Природные соединения алюминия (минералы): • Корунд — Al2O3 (рубин, сапфир) • Берилл — 3ВеО • Al2О3 • 6SiO2 (аквамарин, изумруд) • Бокситы — Al2O3 • H2O • Каолинит — Al2O3•2SiO2 • 2H2O (важнейшая составная часть глины) • Глинозёмы — Аl2О3 • Нефелин Na2O •Al2O3 •2 SiO2 • Полевой шпат (ортоклаз) — K2O•Al2O3 •6SiO2 • Криолит — Na3AlF6 • Алуниты — KAl(SO4)2 • 2Al(OH)3 Минерал корунд – очень твердая кристаллическая форма оксида алюминия, уступающая по твердости только алмазу. У него 40 разновидностей – красный, синий, зеленый, розовый, желтый и т. д. Ценные виды корунда– рубины и сапфиры. Чистый корунд бесцветен, драгоценные природные корунды содержат небольшие примеси d-металлов. Рубин окрашен в красный цвет ионами Au3+, сапфир окрашен в синий цвет ионами Со2+ , Ti 4+, Fe2+, а фиолетовый аметист – ионами Mn2, зеленый цвет изумруду придают примеси хрома. Промышленное значение имеют боксит, алунит и нефелины. Месторождения алюминиевого сырья имеются на Урале, в Казахстане, Сибири и Башкирии. Приложение 3 «История открытие алюминия» Я хочу рассказать историю открытия алюминия. Однажды к римскому императору Тиберию пришел незнакомец. В дар императору он преподнес изготовленную им чашу из блестящего, как серебро, но чрезвычайно легкого металла. Мастер поведал, что этот никому не известный металл он сумел получить из глинистой земли. Должно быть, чувство благодарности редко обременяло Тиберия, да и правителем он был недальновидным. Боясь, что новый металл с его прекрасными свойствами обесценит хранившееся в казне золото и серебро, он отрубил изобретателю голову, а его мастерскую разрушил, чтобы никому не повадно было заниматься производством «опасного металла». Спустя полторы тысячи лет в историю алюминия была вписана новая страница. Это сделал талантливый немецкий врач и естествоиспытатель Парацельс Филипп. В 1825 г. ученый из Дании К.Х. Эрстед (1777 – 1854) стал исследовать глинозем (соединение алюминия с кислородом). Он нагревал смесь глинозема и угля с хлором. Полученный хлорид алюминия он восстанавливал амальгамой калия. В результате получил металл, похожий на олово, но он не провел опыты, подтверждающие чистоту металла. В 1827 г. эксперименты Эрстеда повторил Ф. Вёлер. Вместо амальгамы он использовал чистый калий. В результате эксперимента он получил 30 г порошкообразного алюминия и исследовал его свойства. Начались поиски способов его получения. В то время французская администрация императора Наполеона III готовилась к войне против России. Император мечтал из нового открытого металла вооружить своих солдат. Вскоре он дал поручение известному французскому ученому Сен-Клер Девилю найти промышленные способы алюминия. Каким бы могущественным ни был император, его мечта сразу не воплотилась. По поручению императора Наполеона известный французский ученый Сен-Клер Девиль построил первый алюминиевый завод. В основу производства была взята реакция между хлоридом алюминия и металлом натрия. Этот химический метод не дал хорошего выхода алюминия и в течение пяти лет работы было произведено всего 1680 кг алюминия. Полученный таким способом алюминий был равноценен золоту. В то время не было возможности наладить производство этого металла в большом количестве. Из первого алюминия, полученного на заводе, для императора были изготовлены пуговицы. Оставшийся алюминий был отправлен на выставку. Приложение 4 «Физические свойства алюминия» Алюминий — серебристо-белый легкий металл, р = 2,699 г/см3, tпл = 660,24°С, tкип = 2500°С. Масса алюминиевой детали составляет лишь треть массы стальной детали таких же размеров. Он очень пластичен, легко прокатывает¬ся в фольгу толщиной менее 0,01мм и протягивается в проволоку. Проводит электрический ток и тепло лучше, чем все другие обычные металлы ( кроме меди и серебра). Отличается относительно высокой упругостью и не становится хрупким при низких температурах. Поверхность металла всегда покрыта очень тонкой и очень плотной пленкой оксида А12Оз. Эта пленка оптически прозрачна и сохраняет отражающую способность металла (блеск). Благодаря своему блеску имеет декоративный вид. Приложение 5 «Получение алюминия» Немецкий химик Ф. Велер в 1827г. получил алюминий при нагревании хлорида алюминия со щелочными металлами калием или натрием без доступа воздуха: AlCl3 + 3K →3 KCl + Al Для промышленного получения алюминия эти методы экономически невыгодны, поэтому был разработан электрохимический метод получения алюминия из бокситов. 2Al2O3 Na3AlF6, ток 4Al + 3O2 Казахстан богат алюминиевыми рудами. Однако до второй половины ХХ в. в Казахстане не было ни одного завода по производству алюминия. Огромное богатство оставалось неисследованным и невостребованным. Вообще строительство алюминиевых заводов происходило наряду со строительством электростанций, так как для получения одной тонны алюминия необходимо было затратить 18 тыс. киловатт-часов электроэнергии. В Казахстане в 2007 г был построен Павлодарский электролизный завод по получению алюминия. На этом заводе используется иртышская вода, экибастузский уголь и торгайские бокситы. Электролиз расплава проводится при температуре 1000ºС, пропуская ток силой 60 000А, напряжением 4 -6 В. Для получения одной тонны алюминия расходуется 20 000 кВт/ч электроэнергии. Применяя последние технические достижения, Павлодарский завод выпускает самый дешевый алюминий. Планируется довести производство алюминия до 240 тыс. т в год. Физические и химические свойства алюминия обусловили его широкое применение Приложение 6 «Применение алюминия» В чистом виде алюминий используется в электротехнике. • Изготовление проводов (лёгкость, электропроводность). Электропроводность алюминия всего в 1,7 раза меньше, чем у меди, но он приблизительно в 3 раза легче, поэтому провода из алюминия с электросопротивлением, как у медных, имеют массу в 2 раза меньшую, при этом алюминий приблизительно в 2 раза дешевле. Правда, у алюминия как электротехнического материала есть неприятное свойство — из-за прочной оксидной плёнки его тяжело паять; • Производство кухонной посуды, столов, стульев, алюминиевой фольги (нетоксичен, высокая теплопроводность); ! если вы готовите пищу в такой посуде, то должны знать, что она делится на легкую с толщиной дна 1,5мм, среднюю -2мм, тяжелую – 2,5мм и изготавливается из чистого алюминия или дюралюминия. В такой посуде нельзя хранить кислую капусту, кислое молоко блюда из картофеля. Длительное воздействие кислот и щелочей разрушает оксидную пленку на алюминии, и металл проникает в пищу. Не стоит увлекаться блюдами, запеченными в фольге, не рекомендуется хранить в ней продукты. Гораздо чаще используются сплавы алюминия, в которых сохраняются его легкость и пластичность, но значительно повышаются прочность и жаростойкость. Сплавы алюминия легко поддаются обработке, сварке, поэтому являются основными конструкционными материалами в авто-, судо-, и авиастроении, при сооружении промышленных и жилых зданий. При изготовлении различной аппаратуры и посуды. • Конструкционный материал (лёгкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость); • Цистерны для перевозки азотной кислоты. • Изготовления зеркал (высокий коэффициент отражения в сочетании с дешевизной и лёгкостью напыления); • Ювелирные изделия (когда алюминий был очень дорог, из него делали разнообразные ювелирные изделия. Мода на них сразу прошла, когда появились новые технологии его получения, во много раз снизившие себестоимость. Сейчас алюминий иногда используют в производстве бижутерии); • Алюминий зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е173 (группа красителей), используется для подкрашивания тортов и различных видов драже, придают кондитерским изделиям серебристый цвет. Он не безопасен, разрешен в странах ЕС. Вещество хорошо сохраняет продукты от порчи и плесени; • Высокоэффективное ракетное горючее; • В составе бенгальских огней (современный искристый бенгальский огонь содержит азотнокислый барий в качестве окислителя, порошок алюминия или магния как горючее, декстрин или крахмал в качестве клея, а также оксидированные железные или стальные опилки для образования искр). • Краска «серебрянка» (блеск в порошке); • Восстанавливает металлы( хром, никель, кобальт, ванадий, титан, марганец) из их оксидов (алюминотермия); • Оксид алюминия (корунд) используется как абразивный материал для шлифовки и полировки металлов, искусственно выращенные монокристаллы рубина используются в лазерах, часовой и ювелирной промышленности. Из крупнокристаллического Аl2О3 делают опоры и подшипники в точных приборах; • Хлорид алюминия AlCl3 применяют в качестве катализатора (?) в производстве очень многих органических веществ. • Сульфат алюминия Al2(SO4)3 применяется для очистки воды, производства бумаги, а его кристаллогидрат Al2(SO4)3• 18 Н2О используется при протравном крашении хлопчатобумажным тканей. • Алюмокалиевые квасцы КAl(SO4)2• 12 Н2О применяются для дубления кож в кожевенно-обувной промышленности. Приложение 7 «Биологическая роль алюминия» Содержание алюминия в организме человека массой 70 кг составляет 61 мг. Он находится во всех органах и тканях. Но больше всего его в печени, легких, костях и головном мозге. Алюминий принимает участие в построении эпителиальной и соединительной тканей и участвует в процессе регенерации костной ткани. Он активизирует действие пищеварительных ферментов и участвует в обмене фосфора. Алюминий поступает в организм за счет продуктов питания, в нашем рационе в сутки может содержаться до 100 мг алюминия. Из всего алюминия, поступающего в организм, с продуктами питания в ЖКТ всасывается от 2-4%, но он может поступать и через легкие. С возрастом в легких и головном мозге его становится больше, а выводится он несколькими путями с потом, выдыхаемым воздухом, мочой, калом. Алюминий практически содержится во всех продуктах питания. Но в основном источниками содержания алюминия являются продукты растительного происхождения, в них алюминия в 50-100 раз больше чем в продуктах животного происхождения. Больше всего алюминия содержится в овсянке, горохе, пшенице, рисе, картофеле, авокадо. А в хлебе его много, потому что при выпечке используется алюминиевая посуда Алюминий влияет на здоровье человека. При приготовлении пищи в такой посуде содержание алюминия в пищевых продуктах увеличивается вдвое, т.к. частички алюминия «соскребаются» со стенок кастрюли и постепенно в организм поступает немалое количество алюминия. Внимание! Опасность! Избыток алюминия приводит к нарушению минерального обмена. В больших концентрациях алюминий отрицательно действует на нервную систему и может вызвать судороги, снижение или потерю памяти, способствует развитию старческого атеросклероза, у детей замедляется развитие, поражается желудок, кишечник. В этом случае помогут крапива, хвощ полевой, препараты, содержащие янтарную кислоту. При производстве алюминия негативное влияние на окружающую среду оказывают выделяющиеся вредные газы и отходы, так как алюминий относится к токсичным элементам. Безопасность природной среды может быть обеспечена, если будут разработаны новые технологии производства алюминия, очищаться сточные воды, строго контролироваться выбросы соединений алюминия. | |
| Просмотров: 4797 | Загрузок: 499 | Комментарии: 1 | | |
Четверг, 2024-04-25, 9:53 PM
Приветствую Вас Гость
Приветствую Вас Гость
Форма входа |
|---|
Категории раздела | |||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Социальные закладк |
|---|
Поиск |
|---|
Друзья сайта |
|---|
Теги |
|---|
Статистика |
|---|