Урок "Алюміній: фізичні та хімічні властивості". 11 клас (стандарт).

Тема: Алюміній: фізичні та хімічні властивості.

11 клас (стандарт).

 

Мета:   повторити особливість будови атома Алюмінію; ознайомити з поширенням Алюмінію у природі; розглянути фізичні та хімічні властивості алюмінію, його оксиду і гідроксиду; довести амфотерність гідроксиду алюмінію.

Тип уроку: комбінований.

Міжпредметні зв’язки: історія, географія, література.

Обладнання:

 технічні засоби: інтерактивна дошка, комп’ютер;

для демонстрацій: алюмінієва ваза, алюмінієвий дріт, виделка, ложка, каструля, бляшанка з-під оливок, тубус з зубною пастою, шоколад, фольга для запікання;

для лабораторних дослідів: штативи з пробірками, реактиви (1група- розчини алюміній хлориду, калій гідроксиду,  сульфатної кислоти та натрій гідроксиду; 2 група- розчини алюміній нітрату, калій гідроксиду, хлоридної кислоти та натрій гідроксиду; 3 група- розчини алюміній сульфату, натрій гідроксиду, нітратної кислоти та калій гідроксиду) , колекції природних сполук алюмінію;

на партах учнів:  інструкції з техніки безпеки, картки з фрагментами літературних творів (спогади професора В.Полосіна, казка про двоєдушний Алюміній) і науковим текстом (фрагмент підручника М.Фримантла Хімія в дії ).

 

 

Х І Д   У Р О К У .

І. Організаційний момент

ІІ. Введення в нову тему

-  Відгадайте загадку (слайд 1 презентації):

Це - найпоширеніший метал в земній корі, але в чистому вигляді його отримали лише 150 років тому, і протягом наступних 60 років він був великою рідкістю і цінувався дорожче за золото. В 1854р. ціна 1 кг цього металу складала 1200 рублів (в 270 разів дорожче за срібло), а в 1899р. – 1 рубль. Також відомо, що син російського царя мав  виготовлене з цього металу брязкальце, а Наполеон ІІІ користувався  посудом з того самого металу, коли влаштовував прийоми для найдорожчих гостей, навіть  в 1889 році, коли Д.І.Менделєєв знаходився у Лондоні, йому, в знак визнання видатних досягнень в розвитку хімії, було подаровано ваги зроблені з золота та цього металу.

• Що це за метал?
• Що спільного між предметами на столі? (Вони виготовлені з алюмінію). Герой нашого уроку звичайний алюміній.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

1. Поширеність Алюмінію у природі

• Розгляньте схему1 ,,Поширеність хімічних елементів у земній корі ”.

(слайд 2 презентації.)

Схема 1

 

• Яке місце займає алюміній? (Трете взагалі і перше серед металів.) За

рядом  напруг металів з’ясуйте, чи зустрічається алюміній у природі у вигляді самородків? (Тільки у вигляді мінералів, хоча є відомості о незначних кількостях знайденого чистого алюмінію в деяких породах та в місячному ґрунті )

2. Характеристика алюмінію за положенням у ПСХЕ. Будова атома.

Охарактеризуйте його за положенням в ПСХЕ Д.І.Менделєєва . (Опитування  за слайдом 3 презентації)

1. Порядковий номер алюмінію ______
2. Алюміній – елемент _____ групи, _______ підгрупи
3. Заряд ядра атома алюмінію дорівнює _____
4. Ядро атома алюмінію містить ______ протонів
5. Ядро атома алюмінію містить ______ нейтронів
6. В атомі алюмінію ______ електронів
7. Атом алюмінію має _____ енергетичних рівня
8. Електронна оболонка атома алюмінію має будову _______
9. На зовнішньому рівні міститься _____ електрона
10. Електронна будова йону алюмінію ________
11. Валентність  алюмінію в сполуках дорівнює _________
12. Ступінь окиснення атома алюмінію в сполуках дорівнює ________

 

3. Фізичні властивості алюмінію

• Прочитайте фрагмент з роману М.Г.Чернишевського ,,Що  робити?’’,

 ( 1863 р.), де описано сон головної героїні (слайд 4 презентації):

,, ... Але які це підлоги і стелі? З чого ці двері і рами вікон? Що це таке? срібло? платина? Та й меблі майже вся така ж, - меблі з дерева тут лише каприз, вона тільки для різноманітності, але з чого ж вся решта меблів, стелі й підлоги? ,, Спробуй посунути це крісло "? - каже старша цариця. Ці металеві меблі легше наших горіхових. Але що ж це за метал? Ах, знаю тепер, Саша показував мені таку дощечку, вона була легка, як скло, і тепер уже є такі сережки, брошки, так, Саша говорив, що рано чи пізно алюміній замінить собою дерево, може бути і камінь. Але як же все це багато! Скрізь алюміній і алюміній ... Ось в цьому залі половина підлоги відкрита, тут і видно, що він з алюмінію. ''

• Опишіть за текстом фізичні властивості алюмінію. (Сріблясто-білий,

легкий, пластичний, з алюмінію можливо витягнути дріт). Де це застосовується? ( Літакобудування, машинобудування, виробництво упаковки, електротехніка).

• Які властивості ще не назвали? (Висока електро- і теплопровідність).

Високу теплопровідність можна довести зануривши звичайну ложку з алюмінію у гарячу воду. Ще одна властивість, де алюмінію нема рівних,  - відбивання світла, де це застосовується? (виробництво жалюзей).

• Що з цього сну збулось, а що ні?

4. Добування алюмінію

•  Існує легенда (слайд 5): ,, Два тисячоліття тому римському імператору

Тіберію невідомий подарував дуже легку вазу, виготовлену з металу, схожого на срібло. Майстер розповів, що цей метал він добув з глинистої землі. Тіберій злякався, що новий метал знецінить золото та срібло, і наказав відрубати майстрові голову, а його лабораторію знищити, щоб ніхто не дізнався про спосіб добування нового металу.

- Алюміній до XX ст. був дуже дорогим металом, а нині в кожному домі є алюмінієві речи, які коштують зовсім небагато.  Чому так сталося?(Економічний промисловий спосіб добування винайшов молодий американській дослідник Чарльз Мартін Хол  лише 23 лютого 1886 року. А через два місяці 23 квітня француз Поль Еру отримав патент на аналогічне відкриття , яке він зробив незалежно і практично одночасно. Вражаюче і інше : вчені народились в 1863  і померли в 1914 роках. Перші кульки алюмінію і досі зберігаються в музеї Американської алюмінієвої компанії, а Холу встановлено пам’ятник, повністю виготовлений з алюмінію.  

(Цікавинка - У Китаї є гробниця відомого полководця Чжоу Чжу, померлого на початку III століття. Порівняно недавно деякі елементи орнаменту гробниці були піддані спектральному аналізу. Результат виявився настільки несподіваним, що аналіз довелося кілька разів повторити. І кожен раз неупереджений спектр незаперечно свідчив про те, що сплав, з якого древні майстри виконали орнамент, містить 85% алюмінію. Яким  чином вдалося отримати в III столітті цей метал висловили припущення німецьки хіміки на прикінці 1970 років.Вони нагріли суміш глини з вугільним порошком і сіллю.Сіль була отримана з морської води. Через деякий час на поверхні тигля з’явився шлак з кульками алюмінію)

• Розгляньте колекції природних сполук алюмінію. На жаль, в Україні

родовища бокситів невеликі.

• Де в Україні виробляють алюміній? (слайд 6) ( ВАТ Запорізький

виробничий  алюмінієвий комбінат, ООО Миколаївський глиноземний комбінат, СП «Інтерсплав»).

5. Хімічні властивості алюмінію

• Чи можна на ваш погляд віднести алюміній до активних металів.( Різні

відповіді - алюмінієвий посуд і дроти не реагують з водою, а за положенням в ряду напруг металів він повинен виявляти високу хімічну активність). Пояснення – швидко вкривається оксидною плівкою.

•   Виходячи з положення в ПСХЕ  порівняйте активність алюмінію і

магнію, якій ми вивчали раніше. Чи співпадає ваш висновок з розташуванням елементів у ряді напруг металів?

• А тепер хімічний тренінг, тренуємо хімічну пам'ять – пригадайте, що

означає поняття « амфотерна сполука». З якими амфотерними сполуками ви

ознайомились у 8 класі?

• Щоб підтвердити амфотерність алюмінію і з’ясувати його  хімічні

 властивості заповнимо схему 2 (слайд 7 презентації).

 

 

 

 

Схема 2

 

   Неметали →  

 

                        Оксиди

                                   металів    →

 

                                  

                                   Кислоти   →

 

 

Алюміній     +          Луги          →

                         

 

                                Солі         →

                        

 

                                Вода        →

  

•  Працюємо по групах: 1 група (сильні учні) – самостійно, 2 і 3 групи за

підручником ( М.Савчин Хімія 11 клас) (Завдання на слайді 7):

1 група опрацьовує питання: ,,Взаємодія алюмінію з неметалами і оксидами металів”;

2 група - ,, Взаємодія алюмінію з кислотами і лугами ”;

3 група - ,, Взаємодія алюмінію з солями і водою ”.

(Представники груп заповнюють рівняннями реакцій схему на дошці. А інші учні роблять загальний висновок про хімічні властивості алюмінію – активний метал, захищений від окиснення оксидною плівкою, виявляє амфотерні властивості.  Перевірка рівнянь реакції за слайдом 7 презентації. )

6. Властивості алюміній оксиду

• Переходимо до сполук Алюмінію. Якій оксид він утворює?
• Для того щоб розглянути фізичні  властивості алюміній оксиду пропо-

ную вам прочитати науковий текст (доданок 1) і заповнити за текстом схему 3 ( слайд 8 презентації):

                                                                                             

 

 

 Схема 3

Al₂O₃

                                              Фізичні                     

                                                    властивості:

 

Корунд

                                                            Колір:

.

 

 

                                     Рубін                                     Сапфір                                      

                            Колір:                                           Колір:

                      Домішки:                                      Домішки:

 

(Далі завдання І варіанту – написати рівняння взаємодії алюміній оксиду з соляною кислотою, ІІ варіант пише рівняння взаємодії алюміній оксиду з натрій гідроксидом.  Взаємоперевірка за слайдом 9 презентації, після чого учні роблять висновок про амфотерність алюміній оксиду.)

7. Властивості алюміній гідроксиду

• А тепер, під час експериментальної частини розглянемо фізичні власти-

вості алюміній гідроксиду та доведемо його амфотерність. Працюємо по групах за інструктивними картками (слайд 10 презентації). ( Необхідно нагадати учням про техніку безпеки.)   

 Інструктивна картка

            Завдання 1. Виконайте досліди:

1група. Отримайте алюміній гідроксид із розчинів алюміній хлориду і калій гідроксиду, опишіть фізичні властивості алюміній гідроксиду. Дослідіть, в якому з двох випадків: при доливанні розчину лугу в розчин солі чи навпаки - розчину солі у розчин лугу – з’являється осад, що не зникає вмить. Проведіть реакції, що підтверджують амфотерність алюміній гідроксиду, використовуючи розчини сульфатної кислоти та натрій гідроксиду.

2 група. Отримайте алюміній гідроксид із розчинів алюміній нітрату і калій гідроксиду, опишіть фізичні властивості алюміній гідроксиду.  Проведіть реакції, що підтверджують амфотерність алюміній гідроксиду,  використовуючи розчини хлоридної кислоти та натрій гідроксиду.

3 група. Отримайте алюміній гідроксид із розчинів алюміній сульфату і натрій гідроксиду, опишіть фізичні властивості алюміній гідроксиду.   Проведіть реакції, що підтверджують амфотерність алюміній гідроксиду,  використовуючи розчини нітратної кислоти та калій гідроксиду.

Завдання  2. Проаналізуйте результати дослідів у групі, зробіть загальний висновок. Напишіть рівняння здійснених реакцій у молекулярній та йонній  формі.

 ( Представники груп пишуть рівняння на дошці і потім учні перевіря-

ють записи за слайдом 11 презентації.)

 

І\/. Закріплення матеріалу

• Чи збагатилися ваші знання про алюміній та його сполуки? Давайте

для закріплення  напишемо диктант (слайд 12 презентації):

Фразеологічний диктант

1. Алюміній знаходиться в періодичній системі в … групі … підгрупі.
2. Алюміній у природі зустрічається в вигляді … .

  3. Алюміній згоряє з утворенням … і розчиняється в … кислоті з утворенням… .

  4. З ... алюміній буде реагувати лише після видалення … плівки.

  5. Алюміній може витискувати залізо та мідь з розчинів їх … , тому що він … метал.

  6. Його … і … мають … властивості, тому що реагують з … і … .”( Далі іде взаємоперевірка за слайдом презентації. )

•  І нарешті  маленька вікторина, щодо застосування алюмінію в побуті (слайд 13).

• Які страви можна готувати в алюмінієвому посуді, а які – ні?
• Чи можна використовувати алюмінієву каструлю для скисання молока?
• В якому чайнику вода закипить швидше – в емальованому чи в алюмінієвому -  і чому?
• Якою стороною треба використовувати алюмінієву фольгу, щоб вона зберігала продукти охолодженими, а якою - щоб сприяла скорішому їх приготуванню в духовці?

.

\/. Домашнє завдання (слайд14):

1. вивчити §26 підручника (автор М.Савчин);
2. прочитати спогади професора В.Полосіна (доданок 1), відповісти

на питання, написати відповідне рівняння реакції;

3. ( додатково для сильних і за бажанням для інших учнів) прочитати

казку (доданок 2), проілюструвати її відповідними рівняннями реакцій.

•  Щоб осмислити все побачене, почуте і виконане на нашому уроці, я

пропоную вам рефлексивний тест, спрямований на оцінювання ваших особистих дій

Рефлексивний тест

1. Я пізнав (ла) багато нового.
2. Мені це знадобиться  у житті.
3. На уроці було над чим поміркувати.
4. На всі виникненні на уроці питання я отримав (ла) відповіді.

На уроці я працював (ла) сумлінно і мети уроку досягла

                                                                                                       

 

 

 

                                                                                                           Доданок 1

       ,,…Оксид алюмінію (глинозем) … уявляє собою білу тверду сполуку, яка має температуру плавлення 2045^оС … .    

       Безводні форми оксиду алюмінію утворюють в природних умовах мінерали групи корундів. Корунд – дуже тверда кристалічна форма оксида алюмінію. Його використовують в якості абразивного матеріалу, який за твердістю поступається лише алмазу. Великі та прозорі, нерідко кольорові, кристали корундів цінуються як дорогоцінне каміння. Чистий корунд не має кольору,  але присутність в ньому невеликої кількості оксидів  d-металів надає дорогоцінним корундам характерне забарвлення. Наприклад, червоний колір рубіну пояснюється присутністю в корунді йонів Cr³⁺, а синій колір сапфіру – присутністю йонів Co²⁺, Fe²⁺ i Ti⁴⁺. Внаслідок  сплавлення глинозему з оксидами   d-металів можна отримувати штучне дорогоцінне каміння, наприклад, штучний олександрит – сплав корунду зі сполуками ванадію і хрому ”.

                                                                                                            Доданок 2

Спогади професора В.Полосіна

,,У післявоєнний час важко було дістати мило, і деяки люди почали варити його вдома.

Пам’ятаю, якось біля станції Раменське у вагонах було чути вигуки, відчувалося якесь напруження. Я побачив, що на підлозі тече якась рідина. Люди ходили по ній у валянках. Через деякий час в одного чоловіка розвалилися валянки, в іншого – бавовняна шинель.

Я відразу здогадався у чому справа, коли звернув увагу, як рідина руйнує бавовну.

 Поруч зі мною сиділа літня жінка і дуже нервувала: з її алюмінієвого бідона витікала рідина. Я запитав, що вона везе.  Вона відповіла…” ( Яку рідину везла літня жінка для приготування мила в домашніх умовах ? Як її треба було перевозити ?.)

                                                                                            

                                                                                             Доданок 3

 Казка про двоєдушний  Алюміній.

Жив на світі хитрець-наглець на ім’я Алюміній. Його володіння знаходились між двома могутніми королівствами. В одному королівстві правив молодий життєрадісний король Натрій.

Усе в його королівстві було блакитним: чисте блакитне небо, глибокі прозорі озера і ріки, блакитні квіти на блакитних полях. І жили в королівстві веселі й добрі люди з блакитними очима. Працювати й жити в королівстві було легко, вільно і радісно. А це викликало сильну заздрість у керівництва іншого королівства - Сірки. Вона вся пожовтіла від заздрощів та злоби, інколи навіть починала плавитись від внутрішнього жару чи горіти ліловим полум’ям. Після  веселого святкування дня народження сина Натрія  її терпець урвавсь, і Сірка оголосила війну Натрію.

Натрій , який ніколи і нікому не бажав зла, за характером м’якій, як віск, хоч ножем ріж, не був готовий до війни. Він звернувся до Алюмінію: ,,Допоможи мені, ми ж родичі, метали.’’ Алюміній погодився, але вирішив зробити так, щоб обидва війська загинули, і він оволодів би обома королівствами.

І бій почався. Війська Натрія і Сірки билися, не жалкуючи сил, виділяючи велику кількість тепла. А Алюміній зі своїм військом все вигадував зручну позицію: якщо перемагало військо Натрія, він поспішав до нього, якщо військо Сірки, він переходив на його бік. Нарешті і Натрій і Сірка зрозуміли хитрощі Алюмінію. Обидва надіслали найсильніших вояків, яким наказали знищити негідника і зрадника.

Алюміній побачив, що з обох боків до нього наближаються два вершника, але нічого не зміг зробити. Незабаром два списа з силою встромилися в його безвільне тіло.

 

 

 

Література.

1. Підласій І.П. Як підготувати ефективний урок. – К.: Рад. Шк.., 1989
2. Ярошенко О.Г. Групова навчальна діяльність школярів: теорія і методика. – К.: Партнер, 1997.
3. Руснак Т. Технології навчання біології //Біологія. Шкільний світ. – 2006. - №15
4. Попіль П.П., Крикля Л.С. Хімія. 10 клас. – К., 2010
5. Чернышевский Н.Г. Что делать? -  Л.: Каменяр, 1989
6. Габриелян О.С. Химия. 9 клас – М.: Дрофа, 2005
7. Фримантл М. Химия в действии В 2-х ч. Ч. 2.: Пер. с англ..-М.:Мир,1991.
8. Венецкий С.И. Рассказы о металлах. – М.: Металургия, 1985.