Конспект уроку з хімії для 11 класу на тему: " АЛЮМІНІЙ: фізичні та хімічні властивості."

ЗНОБ-НОВГОРОДСЬКИЙ ОПОРНИЙ ЗАКЛАД ЗАГАЛЬНОЇ

СЕРЕДНЬОЇ ОСВІТИ І-ІІІ СТУПЕНІВ

Тема: Алюміній: фізичні та хімічні властивості.

Мета: розширити та поглибити знання учнів про метали на прикладі Алюмінію, про найпоширеніші у природі сполуки Алюмінію; описати фізичні та хімічні властивості алюмінію; формувати навички складати рівняння хімічних реакцій, розв’язувати розрахункові задачі; оцінити значення алюмінію та його сполук та фізіологічний вплив Алюмінію на людину; розвивати пізнавальний інтерес до предмета, уміння аналізувати, порівнювати, формулювати висновки.

Тип уроку: урок формування знань, умінь, навичок і творчого застосування їх на практиці.

Форми роботи: фронтальна (бесіда), індивідуальна (виконання завдань), проблемні запитання.

Обладнання: періодична система хімічних елементів Д.І. Менделєєва, електрохімічний ряд напруг металів, таблиця розчинності, колекція «Алюміній та його сплави», ППЗ «Хімія, 9 кл», ППЗ «Віртуальна хімічна лабораторія, 8-11кл», ТЗН, картки із завданнями.

Хід уроку

І. Організаційний момент.

ІІ. Перевірка домашнього завдання.

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

 Які асоціації виникають у вас на такі факти:

1. Найпоширеніший у земній корі метал?
2. Основний метал літакобудування?
3. Оксиди цього металу входять до складу дорогоцінного каміння?
4. Має високу електропровідність, із нього виготовляють електричні дроти?

Про який метал іде мова? (Алюміній)

Формулюємо тему і мету уроку, завдання заняття.

ІV. Актуалізація опорних знань.

1. Охарактеризуйте положення Алюмінію у періодичній системі.
2. Складіть схему будови атома Алюмінію.
3. Назвіть характерну валентність, ступінь окиснення, які Алюміній виявляє у сполуках.

5. Вивчення нового матеріалу.

Розповідь учителя супроводжується демонстрацією педагогічних програмованих засобів навчання.

1. Фізичні властивості алюмінію.

Сріблясто-білий метал, легкий, має високу пластичність, електро- і теплопровідність, густина 2,7 г/см³ , t_пл = 660⁰ С. Легко витягується в дріт, прокочується в листи та фольгу. За електропровідністю поступається лише сріблу та міді. Входить до складу легких сплавів (дюралюміній, магналій, авіаль).

2. Природні сполуки Алюмінію.

Алюміній посідає третє місце за поширенням у природі. Через високу хімічну активність зустрічається тільки у вигляді сполук, таких як:

• каолініт Al₂O₃ · 2SiO₂ · 2H₂O, входить до складу глини.
• корунд Al₂O₃, кристали: червоні (рубіни), сині (сапфіри).
• польовий шпат K₂O · Al₂O₃ · 6SiO₂.
• боксит Al₂O₃ · nH₂O.
• нефелін Na₂O · Al₂O₃ · 2SiO₂.
• кріоліт Na₃(AlF₆).    

    В Україні родовища алюмінієвих руд зосереджені в Дніпропетровській області (боксити), нефелінові руди – у Приазов’ї, алуніти – у Закарпатті.

У природі трапляються прозорі безбарвні кристали мінералу корунду. Різновиди його використовуються як дорогоцінні камені. Корунд із домішками Хрому (Cr³⁺ ) має червоне забарвлення і називається рубіном, із домішками Титану (Ті²⁺ ) або Феруму (Fe³⁺ ) – жовті, рожеві, зелені сапфіри. Корунд за твердістю поступається тільки алмазу.

Рубіни – камені червоного кольору. Камені влади, сили та бурхливої енергії. Рубін можна побачити на шапці Мономаха, якою на Русі здавна вінчали на царство. Сапфіри – камені синього кольору. Вважається, що вони дарують вірність, притягують друзів, народжують скромність і правдивість. Смарагди – камені зеленого кольору, дуже рідкісні. Чудові зелені камені своїм блиском і красою завжди прикрашали трони та регалії найдавніших царських династій. Смарагди є символом багатства і влади.

3. Способи одержання.

Одержують алюміній електролізом Al₂O₃ у розплавленому кріоліті за температури близько 1000⁰ С.

Важко повірити, але цей сріблястий метал усього лише 150 років тому був надзвичайно дорогий. Найпоширеніший елемент, який посідає третє місце після Оксигену та Силіцію, який міститься майже всюди в земній корі, був виділений як проста речовина лише в 1825 році датським фізиком Гансом Ерстедом. Вироби з алюмінію коштували навіть дорожче, ніж золоті. Відомому російському хіміку Д. І. Менделєєву в Англії вручили дорогоцінний подарунок – терези, шальки яких були зроблені із золота та алюмінію.

В Україні виробляється 500 тисяч тонн алюмінію на рік на Миколаївському глиноземному заводі та Запорізькому алюмінієвому комбінаті.

4. Хімічні властивості алюмінію.

1. Взаємодія з неметалами.

( Учні по ланцюжку дописують рівняння реакцій на дошці.)

Легко з’єднується з галогенами за кімнатної температури:

Al + Cl₂ =

При нагріванні взаємодіє з іншими неметалами:

Al + S =

Al + N₂ =

Al + O₂ =

2. Алюмінотермія. Взаємодіє з оксидами менш активних металів:    Cr₂O₃ + 2Al = Al₂O₃ + 2Cr
3. З водою реагує лише за умови знищення захисної оксидної плівки:

Al + H₂O = Al(OH)₃ + H₂

(Завдання: розібрати рівняння як ОВР.)

4. Алюміній легко взаємодіє з розчинами кислот.

Завдання: дописати рівняння реакцій окиснення-відновлення:

Al + HCl =

Al + HNO₃ = X + NO + Y

Al + H₂SO₄(конц.) = X + SO₂ + Y

5. Реагує з лугами за нагрівання:

2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na(Al(OH)₄) + 3H₂

(Завдання: розставити коефіцієнти методом електронного балансу.)

5. Властивості сполук Алюмінію.

Оксид Al₂O₃ та гідроксид Al(OH)₃ проявляють амфотерні властивості:

Al₂O₃ + HCl =

Al₂O₃ + NaOH = NaAlO₂ + H₂O

Al(OH)₃ + HCl =

Al(OH)₃ + NaOH = Na(Al(OH)₄)

(Завдання: записати йонно-молекулярні рівняння реакцій.)

6. Застосування Алюмінію та його сполук.

1. Сплави;
2. алюмінотермія;
3. алюмінієві вироби;
4. дорогоцінне каміння;
5. у побуті (фольга, дріт).

Алюміній широко використовується у промисловості. За обсягом виробництва серед металів він посідає друге місце після заліза. Основна частина алюмінію йде на виготовлення сплавів, найпоширенішим серед яких є дюраль. Цей сплав використовується як конструкційний матеріал, із нього виготовляють корпуси автомобілів, літаків, ракет, вагонів і катерів. У побуті – металопластикові конструкції, корпуси радіаторів і системних блоків комп’ютерів.

З алюмінію виготовляють посуд, дріт, «срібну фарбу». У вигляді тонкої фольги алюміній застосовують для пакування шоколаду, цукерок, чаю, ліків та інших продуктів.

Алюміній використовується в процесі добування багатьох металів методом алюмінотермії. Це процес відновлення металів з їх оксидів за допомогою алюмінію.

Завдання: користуючись електрохімічним рядом напруг металів визначити які метали можна добувати способом алюмінотермії.

7. Фізіологічний вплив Алюмінію на здоров’я людини.

В організм людини алюміній потрапляє з питною водою та продуктами харчування, а також з лікарськими препаратами. Добова потреба для людини становить 35-45 мг. Алюміній сприяє епітелізації шкіри та кісткових тканин, активує ряд травних ферментів. У повсякденному житті ми отримуємо його в основному із хлібопродуктів. Підвищений вміст Алюмінію  призводить до так званого алюмінієвого рахіту кісток, порушує ембріональний і постембріональний розвиток організму.

Токсичність Алюмінію виявляється у впливі на обмін мінеральних речовин, на функцію нервової системи. До найважливіших проявів впливу відносяться порушення рухової активності, судоми, зниження або втрата пам’яті, психопатичні реакції.

Проблемні запитання.

1. Чому сполуки Алюмінію спричиняють розвиток анемії у людей?

Відповідь: до складу гемоглобіну входить оксид Fe₂O₃, який здатний реагувати з Al за рівнянням    Fe₂O₃ + Al = Al₂O₃ + Fe.

2. Алюмінієва фольга широко застосовується людиною у побуті – шоколад і цукерки обернені фольгою, запікання овочів, м’яса та риби. Чому це безпечно?

Відповідь: лише з галогенами, кислотами та лугами алюміній реагує за звичайних умов, для всіх інших реакцій потрібне нагрівання до високих температур. Навіть температура запікання продуктів у духовці не перевищує 250⁰ С.

6. Закріплення вивченого матеріалу.

Виконання тренувальних вправ:

1. Здійснити перетворення:

Al        Al₂O₃        AlCl₃       Al(OH)₃        Al₂O₃

Al        AlBr₃        Al(OH)₃       NaAlO₂ .

2. Яка маса бокситу Al₂O₃ · 3H₂O, що містить 25% домішок, необхідна для одержання алюмінію масою 10,8 кг? (Відповідь: 41,6 кг)
3. Яка природна сполука Алюмінію містить більшу масову частку (у %) Алюмінію: боксит Al₂O₃ · 3H₂O чи глина Al₂O₃ · 2SiO₂ · 2H₂O? (Відповідь: 34,6% у бокситі; 20,9% у глині)
4. Алюміній масою 13,5г помістили в розчин, у якому міститься сульфатна кислота масою 158,8г. який об’єм газу (н.у.) виділився? (Відповідь: 16,8л)
5. Скільки буде потрібно алюмінію для добування 112 кг заліза із залізної руди, що містить ферум(111) оксид, якщо вихід продукту реакції 80%? (Відповідь: 67,5 кг)

7. Підсумки уроку.

Продовжити речення « Сьогодні на уроці я дізнався…(я навчився…)».

8. Домашнє завдання: опрацювати §24, виконати завдання №185,191. .

Використана література:

1. Березан О. В. Збірник задач з хімії.- Тернопіль, 2013.
2. ГригоровичО. В. Хімія. Збірник задач та вправ. 7-11 класи.- Х.: Вид-во «Ранок», 2008.
3. Старовойтова І. Ю. Усі уроки хімії. 10 клас.(Стандарт і академічний рівень).- Х.: Вид. група «Основа», 2010.
4. Тимченко О. В. Алюміній як хімічний елемент і проста речовина. Амфотерні властивості алюміній гідроксиду//Хімія.- 2011. - №7.
5. Клочкова О. А. Розробка уроку для поглибленого класу хіміко- біологічного профілю навчання//Хімія.- 2010.- №23-24.
6. Інтернетресурси.