Конспект уроку на тему "Алюміній: будова атома, поширення в природі. Фізичні та хімічні властивості. Застосування алюмінію"

Тип матеріалу: 
Предмет: 
Навчальний рівень: 

Богданова Л. Є., учитель хімії вищої категорії, учитель-методист Харківського ліцею мистецтв № 133

Цілі уроку: дати характеристику Алюмінію за Періодичною таблицею Д. І. Менделєєва; створити умови для дослідження учнями фізичних і хімічних властивостей алюмінію на основі будови атома; продовжити формування поняття взаємозв’язку між будовою елементів та їх положенням у періодичній таблиці, з хімічними та фізичними властивостями речовин на прикладі алюмінію; розширити поняття про відновні властивості металів; познайомити учнів з галузями застосування Алюмінію та його сполук; продовжити розвиток загальнонавчальних і предметних умінь (аналізувати, порівнювати, робити висновки, складати молекулярні та йонні рівняння реакцій), логіко-значеннєвого мислення учнів; розвивати їх уміння самостійно працювати на уроці.

Обладнання і реактиви: Періодична таблиця Д. І. Менделєєва, демонстраційний штатив, тримач для пробірок, спиртівка, сірники, тигель, алюмінієвий дріт, залізний цвях, пробірки з водою, оксид Феруму, магнієва стрічка, розчини хлоридної кислоти й натрій гідроксиду.

Тип уроку: комбінований.

ХІД УРОКУ

I. Організаційний момент

II. Основна частина уроку

1. Актуалізація опорних знань

Перевірка домашнього завдання.

Біля дошки:

1. Характеристика кальцій оксиду: властивості, галузі застосування.

2. Характеристика кальцій гідроксиду: властивості, галузі застосування.

Клас:

1. 3 допомогою яких реакцій можна здійснити такі перетворення:

а) Са → СаО → СаСО3

            Са(ОН)

б) Кальцій карбонат → кальцій оксид → кальцій хлорид → калцій нітрат

2. Маючи тільки вапняк і хлоридну кислоту, можна одержати не менш ніж дев’ять нових речовин (простих і складних). Наведіть приклади реакцій, з допомогою яких ви можете одержати їх.

2. Виклад нового матеріалу

1) Мотивація пізнавальної діяльності.

2) Новий матеріал.

Учитель. Давайте вирушимо в подорож за знаниями про дивовижний метал, що прийшов на зміну століття заліза, виправдавши геніальне передбачення М. Г. Чернишевського, який у своему романі «Що робити?» описував величезні будинки, наповнені світлом і повітрям: «...вони тому з алюмінію... адже тут дуже тепло, біле менше нагрівається на сонці». Це було написано в 1862—1863 pp. У ті часи алюміній вважали дорогоцінним металом!

Проведемо невелику екскурсію в минуле.

1. Історична довідка (повідомлення учня)

У 1827 році видатний німецький хімік, лікар за освітою, Фрідріх Веллер одержав ніколи й ніким не бачений метал. Трохи раніше цей же метал був отриманий Ерстедом. Спочатку Веллер одержав метал у вигляді порошку сірого кольору, що внаслідок розтирання набував металевого блиску. Спроби одержати метал у вигляді зливка або великих зерен залишалися безрезультатними. Знадобилося 18 завзятих років, щоб Веллер одержав цей метал у вигляді зерен завбільшки зі шпилькову голівку. Зовні він був схожий на срібло, але на відміну від нього в чотири рази легший. Цей метал був легший за мідь у 3,5 раза і майже втричі — за залізо.

Оскільки вихідною сировиною для одержання цього металу були давно відомі галуни (латиною «алюмен»), то одержаний метал назвали алюмінієм. Оскільки одержання алюмінію було пов’язано з великими труднощами, він цінувався дорожче за золото і спочатку використовувався для ювелірних виробів.

Хоча з часом способи одержання алюмінію вдосконалювалися, вартість його залишалася високою. Він, як і колись, відігравав роль дорогоцінного металу. У 1889 р. під час перебування в Лондоні великого російського хіміка Д. І. Менделєєва йому на знак визнання заслуг у розвитку хімії були піднесені, як особливо цінний подарунок, терези, виготовлені із золота й алюмінію.

І лише через 30 років після відкриття алюмінію два молоді чоловіки, американський студент Ч. М. Холл і французький інженер Еру, незалежно один від одного, відкрили той самий спосіб одержання алюмінію, що полягав у розкладанні електричним струмом оксиду Алюмінію, попередньо розплавленого в кріоліті.

З цього моменту слава алюмінію як дорогоцінного металу мерхне. Він перестає бути предметом примхливої моди. Але завдяки своїм цінним якостям — легкості, гарній ковкості, здатності прокочуватися в найтонший лист, витягуватися у дріт, стійкості до повітря, води й розведених органічних кислот — він починає широко застосовуватися в техніці.

І сьогодні, через століття після його відкриття, основним способом одержання алюмінію є електроліз. Ця обставина змушує вчених ламати голову над досить загадковим фактом.

У Китаї є гробниця відомого полководця Чжоу Чжу, який помер на початку  III ст. Спектральний аналіз елементів фрагмента гробниці показав, що сплав містить 85 % Алюмінію. Це свідчить про те, що існував інший спосіб одержання алюмінію, який було втрачено.

Учитель. Продовжимо нашу подорож. Знайомство з хімічним елементом ми зазвичай починаємо з його характеристики за періодичною таблицею Д. І. Менделєєва. Тому, працюючи в парах, визначте місце розташування Алюмінію в періодичній таблиці й дайте характеристику за нижченаведеним планом.

1. Символ хімічного елемента.

2. Положення в періодичній системі:

• порядковий номер;

• період;

• група;

• підгрупа.

3. Будова атома.

4. Електронна схема будови атома.

5. Ступінь окиснення.

6. Порівняння із сусідніми по періоду і підгрупі елементами.

7. Характер оксиду й гідроксиду.

2. Робота в парах

3. Обговорення завдання і доповнення

4. Фізичні властивості алюмінію

Учитель. Візьміть алюмінієвий дріт і опишіть фізичні властивості алюмінію. Дані запишіть у таблицю. Якщо ви не зможете відповісти на якесь питання, зверніться до підручника (§ 35).

Властивості

Ознаки

1

Агрегатний стан

 

2

Колір

 

3

Запах

 

4

Металевий блиск

 

5

Твердість

 

6

Пластичність

 

7

Теплопровідність

 

8

Електропровідність

 

9

Густина

 

10

Температура плавлення

 

1) Перевірка заповнення таблиці.

2) Демонстрація електропровідності та теплопровідності алюмінію.

Учитель. Якою є активність алюмінію? Даючи йому характеристику за періодичною таблицею, ви дійшли висновку, що алюміній — неактивний метал. Але якщо ми звернемося до електрохімічного ряду напруг металів, то побачимо, що алюміній розташовується відразу ж після активних металів, а за ним ідуть досить активні метали. То якою ж є активність алюмінію? Щоб відповісти на це питання, ми повинні познайомитися з його хімічними властивостями.

5. Хімічні властивості алюмінію

1. Взаємодія алюмінію з простими речовинами.

Алюміній, як усі метали, вступає в реакцію з простими речовинами. Складіть рівняння реакцій взаємодії алюмінію з киснем, хлором, сіркою, вуглецем. Складіть електронний баланс і скажіть, чим є алюміній у цих реакціях.

2. Взаємодія зі складними речовинами.

1) Демонстрація взаємодії алюмінію з водою.

2) Демонстрація одержання заліза з оксиду Феруму з допомогою алюмінію.

3. Виконання хімічного експерименту на робочому місці (інструктаж з техніки безпеки під час роботи з розчинами кислот і лугів):

а) взаємодія алюмінію з хлоридною кислотою;

б) взаємодія алюмінію з розчином натрій гідроксиду.

Учні виконують лабораторні досліди за картками, записують відповідні рівняння реакцій, роблять висновки про активність алюмінію.

Висновок: алюміній — активний метал.

Учитель. Наша подорож добігає кінця. Але вона буде неповною, якщо ми не познайомимося з поширенням Алюмінію в природі та його застосуванням.

6. Поширення в природі

7. Застосування алюмінію (повідомлення)

Алюміній використовують для одержання різних сплавів. Найбільшого поширення набули дюралюміни, що містять мідь і магній, і силуміни — сплави алюмінію із силіцієм. Основні переваги цих сплавів — легкість і висока міцність. Тому ці сплави широко застосовуються в авіа-, авто-, судно, приладобудуванні, у ракетній техніці й будівництві. Значні досягнення сучасної техніки неможливі без алюмінієвих сплавів. Алюміній конкурує з міддю в електротехнічній промисловості. Його використовують для надання жароміцності й корозійної стійкості поверхням чавунних виливків, для виготовлення цистерн, у яких перевозять і зберігають концентрований гідроген пероксид. У Франції побудовано корабель водотоннажністю понад 50 тис. т, завдовжки 315 м, розрахований на 2 тис. пасажирів. Корпус, шлюпки, труби й навіть меблі виготовлені з алюмінію. З алюмінію, вкритого епоксидною смолою, будують мости, виготовляють консервну тару. Найтонший порошок алюмінію застосовується для виготовлення горючих і вибухових сумішей.

У грудні 1944 р. на окраїні невеликого польського містечка органами радянської влади була затримана жінка, що «губила» автоматичні ручки біля колони автомашин з боєприпасами. Після перевірки було з’ясовано, що це диверсійний пристрій зі складним запальником, корпус якого виготовлений зі сплаву на основі алюмінію. З цього сплаву виготовляються корпуси запальних бомб. Алюмінієві солі органічних кислот складають основу «напалму», який американські солдати використовували у В’єтнамі. Алюміній використовують для виготовлення сріблистої фарби, досить стійкої проти атмосферних впливів.

Грубозернистий порошок алюмінію використовують в алюмотермії. Алюмотермію часто використовують для одержання високих температур для зварювання металевих деталей.

До складу всім відомих точильних каменів входить оксид Алюмінію. Природний мінерал, що містить його, називають корундом. Зазвичай «за-

бруднений» оксидом Феруму, природний корунд унаслідок своєї дуже високої твердості застосовується для виготовлення шліфувальних каменів, брусків тощо. У дрібно роздробленому стані він у вигляді наждаку використовується для очищення металевих поверхонь. Прозорі кристали корунду забарвлені сполуками Хрому в криваво-червоний колір, є дорого-

цінним каменем рубіном. Кристали рубіна сьогодні одержують штучним шляхом. Ці кристали мають унікальну властивість випускати порції (кванта) світла червоного кольору внаслідок опромінення їх ксеноновою лампою. Цю властивість було покладено в основу виготовлення пристрою потужного оптичного випромінювача, який часто називають лазером.

Оптичні випромінювачі з найтоншим пучком електромагнітного випромінювання певною мірою втілили в життя фантастичний винахід інженера Гаріна з роману Олексія Толстого «Гіперболоїд інженера Гаріна».

Ось невеликий спектр застосування алюмінію.

3. Закріплення матеріалу

1. 3 якими з перелічених речовин взаємодіятиме алюміній: сульфатна кислота, кисень, бром, карбон (IV) оксид, натрій, вода, фосфор (V) оксид, купрум (II) хлорид, купрум (II) сульфат? Напишіть відповідні рівняння реакцій.

2. Якщо алюміній — активний метал, чому з нього виготовляють посуд?

3. Напишіть рівняння реакцій за схемами:

а) Al→A12O3→Al(NO3)3

б) Al→A1Cl3→Al(OH)3

III. Заключна частина уроку

1. Підбиття підсумків уроку

Яка проблема була порушена сьогодні на уроці?

Чи вдалося нам розв’язати всі проблеми?

Що нового ви довідалися сьогодні на уроці?

Які висновки було зроблено на уроці?

Що б ви хотіли ще довідатися?

2. Домашне завдання

Хімія – 2007. – № 5.

До публікації на сайті Освітнього порталу "Академія" приймаються нові авторські конспекти уроків; методичні розробки; сценарії виховних заходів; зразки шкільних творів та переказів, які відповідають новій навчальній програмі.

Популярний ВНЗ

Київський національний університет ім. Т. Шевченка

Ректор університету 
Губерський
Леонід Васильович -