Тема кейс –уроку: Алюміній: будова атома, поширення в природі. Фізичні і хімічні властивості алюмінію. Застосування алюмінію

Тема кейс –уроку: Алюміній: будова атома, поширення в природі. Фізичні і хімічні властивості алюмінію. Застосування алюмінію

Мета уроку:

-    освітня: розширити й поглибити знання учнів про метали на прикладі Алюмінію – представника головної підгрупи ІІІ групи; розглянути фізичні й хімічні властивості Алюмінію; продовжити формувати в учнів уміння складати рівняння окисно-відновних реакцій.

-    виховна: сформувати науковий світогляд учнів при вивченні фізичних та хімічних властивостей Алюмінію та його сполук, їх застосування; сприяти  екологічному вихованню.

-    розвиваюча:

1) розвивати спостережливість учнів на уроці хімії;

2) розвивати пізнавальний інтерес учнів до предмету;

3) розвивати навички складання рівнянь хімічних реакцій на прикладі хімічних властивостей Алюмінію та його сполук;

4) розвивати такі мисленнєві операції : вміння порівнювати, узагальнювати, робити висновки;
5) розвивати такі мисленнєві операції : вміння порівнювати, узагальнювати, робити висновки. розвивати самостійність учнів під час виконання завдань.

Тип уроку: Кейс- урок засвоєння нових знань та вмінь.

Методи:  загальні, часткові, конкретні ( бесіда, розповідь), мозковий штурм.

Обладнання: періодична система хімічних елементів, таблиця розчинності, ряд активності металів, алюмінієвий дріт.

Хід уроку:

І. Актуалізація опорних знань:

1. Пригадайте, що таке металічний зв'язок? Що знаходиться у вузлах кристалічних граток у металів?
2. Пригадайте, які метали ви вивчали на попередніх уроках? Назвіть типові властивості цих металів?
3. Що таке амфотерність?

4. Охарактеризуйте положення Алюмінію в Періодичній системі хімічних елементів Д.І. Менделєєва.
5. Як ви думаєте, чи може Алюміній мати амфотерні властивості?

Положення в Періодичній системі. Учні характеризують положення Алюмінію у Періодичній системі хімічних елементів Д.І. Менделєєва.

Будова атома Алюмінію.

Учні обговорюють будову атома Алюмінію. Також характеризують інші елементи цієї підгрупи, порівнюють їх з Алюмінієм.

 

ІІ. Вивчення нового матеріалу:

Алюміній — метал III групи другого періоду в Періодичній системі системе хімічних елементів Д.І.Менделєєва. Алюміній у сполуках виявляє ступінь окиснення  +3, так як має на зовнішньому енергетичному рівні  3 валентних електрони.

Фізичні властивості Алюмінію:

Алюміній – сріблясто-білий метал, легкий і пластичний, густина його = 2,7 г/см³, температура плавлення = 660 ⁰С. Легко витягується в дріт, прокочується у фольгу. За електропровідністю поступається лише сріблу й міді. Входить до складу легких сплавів.

Алюміній — металічний елемент головної підгрупи ІІІ групи 3  періоду періодичної системи хімічних елементів. Електронна конфігурація зовнішнього енергетичного рівня його атома 3s²3p¹. При хімічних взаємодіях у збудженому стані він здатен утворювати три ковалентних зв’язки або повністю віддавати свої три електрони, проявляючи у своїх сполуках ступінь окиснення +3. Отже, Алюміній є активним відновником.

Поширення в природі:

За вмістом в земній корі (8.8%) алюміній займає 3 місце . У  вільному  стані алюміній не зустрічається.

Основні природні сполуки Алюмінію:

1. Нефеліни — (Na,K)₂О • АlО₃ • 2Si₂.

2. Кріоліт — А1F₃ • 3NaF

3. Боксити — алюмінієва руда Аl₂O₃ • хH₂O .

4. Каолін — А1₂О₃ • 2SiO₂ • 2Н₂О.

5. Глиноземи — суміш каоліну з піском SiO₂, вапняком СаСО₃, магнезитом МgСО₃.

Алюміній по поширеності займає третє місце серед інших елементів. Масова частка Алюмінію в земній корі становить 8,5 %. У природі він зустрічається тільки у вигляді сполук. Він входить до складу алюмосилікатів, до яких належать: глини, слюди, польові шпати, зокрема каолін. Промислово важливою алюмінієвою рудою є  боксит Al₂O₃ · nН₂О. Алюміній входить до складу мінералу корунду, який є кристалічним алюміній оксидом Al₂O₃. Різні домішки здатні надавати корундові різних кольорів. зеленого, жовтого, жовтогарячого, фіолетового та інших кольорів й відтінків. Його синій різновид називають сапфіром, а червоний — рубіном. І рубіни, і сапфіри є коштовними каменями.

Проста речовина алюміній — блискучий сріблясто-білий метал. Він має високу здатність відбивати світлові та теплові промені, а також високі тепло- та електропровідність. Температура плавлення алюмінію 660 °С. Це досить легкий і пластичний метал. З нього можна виробляти тонкий дріт і фольгу.

Хімічні властивості

Хімічно алюміній дуже активний. На повітрі він швидко окиснюється і вкривається тонкою плівкою алюміній оксиду. Оксидна плівка є досить міцною й зумовлює корозійну стійкість алюмінію. При нагріванні на повітрі чи в кисні алюміній згоряє, утворюючи також алюміній оксид:

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃.

Алюміній активно реагує з іншими неметалами. За звичайних умов він взаємодіє з хлором і бромом, утворюючи солі, наприклад, алюміній хлорид:

2Al + 3Сl₂ = 2AlСl₃.

Реакція алюмінію з йодом відбувається, якщо до суміші алюмінієвого порошку з йодом додати кілька крапель води, яка виконує роль каталізатора:

2Al + 3I₂ = 2AlІ₃.

При нагріванні алюміній реагує з сіркою, азотом, вуглецем, наприклад:

2Al + 3S = Al₂S₃.

У звичайному стані алюміній покритий захисною оксидною плівкою і є стійким до дії води навіть при нагріванні. Якщо плівка алюміній оксиду буде зруйнована, то алюміній буде активно реагувати з водою з виділенням газуватого водню:

2Al + 6Н₂О = 2Al(ОН)₃↓ + 3Н₂↑.

Алюміній реагує з розчинами кислот з утворенням солей і водню, наприклад:

2Al + 6НСl= 2AlCl₃ + 3Н₂↑.

Концентровані сульфатна і нітратна кислоти пасивують алюміній, тобто збільшують міцність оксидної плівки. Таким чином, алюміній з ними не реагує.

Оксидна плівка легко розчиняється в лугах і алюміній реагує з розчинами лугів з виділенням водню:

2Al + 2NaOH +6Н₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3Н₂↑.

Алюміній відновлює метали з їхніх оксидів при нагріванні (алюмінотермія), наприклад:

Fe₂O₃ + 2Al = 2Fe + Al₂O₃.

Добування:

Алюміній добувають шляхом електролізу глинозему розчиненого в розплавленому кріоліті Na₃[AlF₆].

Застосування:

Широке застосування алюмінію зумовлене його властивостями. Поєднання легкості з достатньо високою електропровідністю дозволяє застосовувати алюміній як провідник електричного струму. Алюміній і його сплави використовують практично у всіх галузях сучасної техніки: в авіаційній й автомобільній промисловості, залізничному і водному транспорті, машинобудуванні тощо. Завдяки високій корозійній стійкості алюміній широко застосовують при виготовленні апаратури для виробництва харчових продуктів та деяких хімічних речовин. З полірованого алюмінію виготовляють дзеркала та поверхні нагрівальних і освітлювальних рефлекторів. Алюміній використовують як розкисник сталей та інших сплавів. Ним відновлюють метали з їхніх оксидів.

Застосування:

— в електротехніці;

— для виробництва легких сплавів

—застосовують  у виробництві  чугуну  та сталі для корозійної стійкості;

— для одержання металів у вільному стані;

— в будівельній промисловості;

— для виготовлення фольги.

 

ІІІ. Кейс  «Алюміній»

Одна легенда говорить, що одного разу до римського імператора Тиберія прийшов ювелір із металевою обідньою тарілкою, що не розбивається, виготовленою нібито з глини. Тарілка була дуже світлою й блищала, як срібло. За всіма ознаками вона мала бути алюмінієвою. При цьому ювелір стверджував, що тільки він і боги знають, як одержати цей метал з глини. Тиберій, побоюючись, що метал із легкодоступної глини може знецінити золото та срібло, і наказав, про всяк випадок, відрубати людині голову. Очевидно легенда досить сумнівна, тому що самородний Алюміній у природі не зустрічається через свою високу активність, і за часів Римської імперії не могло бути технічних засобів, які б дозволили здобути Алюміній із глинозему. Лише майже через 2000 років – у 1825 р. Ханс Християн Ерстед одержав кілька мг металічного Алюмінію.

Очевидно легенда досить сумнівна, тому що самородний Алюміній у природі не зустрічається через свою високу активність, і за часів Римської імперії не могло бути технічних засобів, які б дозволили здобути Алюміній із глинозему. Лише майже через 2000 років – у 1825 р. Ханс Християн Ерстед одержав кілька мг металічного Алюмінію. Алюміній до XX століття був дуже дорогим металом.  Монархи мали вбрання з алюмінієвими ґудзиками. Наполеон ІІІ користувався алюмінієвим посудом, коли влаштовував прийоми для дорогих гостей. Д.І.Менделєєву подарували медаль з алюмінію та терези, які були виготовлені з алюмінію, а шальки були золотими. На алюмінієвий злиток, виставлений у 1855 р. на Всесвітній Паризькій виставці, дивилися як на найрідкіснішу коштовність. У ті часи 1 кг алюмінію коштував дорожче золота й у 1500 разів дорожче заліза.

Інтернет джерела

http://www.chemistry.in.ua/grade-10/aluminium-and-aluminum-compounds

https://www.pharmencyclopedia.com.ua/article/2725/alyuminij

https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BB%D1%8E%D0%BC%D1%96%D0%BD%D1%96%D0%B9

https://subject.com.ua/chemistry/admission/136.html

http://moyaosvita.com.ua/himiya/zastosuvannya-alyuminiyu-ta-jogo-spoluk/

http://zno.academia.in.ua/mod/book/view.php?id=3772&chapterid=1523

http://vseznai.in.ua/chi-shkidliva-alyuminiyevij-posud-korisni-poradi/

http://yak-zrobyty.in.ua/alyuminiyevij-posud-shho-mozhna-gotuvati-chi-ye-shkoda-

http://elle.pp.ua/shkodu-alyuminiyevogo-posudu/

http://lambit.com.ua/rizne/aljuminij-v-organizmi-ljudini.html

http://prowomantoday.ru/dieta/1409-aljuminij-v-organizmi-rol-brak-i-nadlishok.htm

 

ІV. Узагальнення та систематизація знань.

Запитання до кейсу:

І група

1.Чому раніше Алюміній був дуже дорогим металом?

2.Яким способом добувають метал у наш час?

ІІ група

3.Які фізичні властивості Алюмінію зумовили його широке застосування? Назвіть галузі застосування.

4.Чому немає алюмінієвих цвяхів?

ІІІ група

5. Чому вода в алюмінієвому чайнику закипає швидше, ніж в емальованому?

6.Чи можна ставити молоко для скисання в алюмінієву каструлю? Чому?

Які страви можна готувати в алюмінієвому посуді, а які – ні?

     ІV група

7.Для чого курку замотують в алюмінієву фольгу перед запіканням?

8. Чому під час тривалої подорожі їжу загортають в алюмінієву фольгу?

V група

9.Чому побутові вироби з алюмінію слугують довго і не зазнають окислення?

10. До яких наслідків призводить надлишок Алюмінію в організмі?

Задача до кейсу:

Мінерал масою 20 г є сумішшю порошків магнію, алюмінію і міді. Після дії на нього розчину лугу виділилось 13,44 л водню. Визначити масову частку алюмінію в суміші.
V. Домашнє завдання:

§

Напишіть рівняння хімічних реакцій, щоб здійснити ланцюжок перетворень:

1)  Al → Аl₂(SO₄)₃ → Аl (OH)₃ → NaAlO₂
2) Al → Аl₂O₃ → АlСl₃ → Аl (OH)₃ → Аl(NO₃)₃