Урок "соединения алюминия, их свойства и применение". Нахождение в природе. I. Организационный момент

I. Организационный момент

а) Приветствие.

б) Объявление темы урока, запись в тетрадь.

в) Основные учебные, воспитательные задачи урока.

– Итак, ребята, ва трудовой учебный день продолжается уроком химии, на котором вы познакомитесь с основными соединениями алюминия и их применением.
Основные задачи урока: усвоить основные соединения алюминия, познакомиться с их свойствами, закрепить понятие «амфотерность», практические навыки при выполнении лабораторной работы, повторить правила по технике безопасности при работе с растворами кислот, щелочей, прививать экономное расходование реактивов.

II. Опрос пройденного материала в форме «деловой игры»

а) Группа «Поиск» (3 человека)

Задание: используя имеющуюся в классе литературу, подготовить краткое сообщение о применении алюминия.

б) Группа «Экспериментатор» (2 человека)

Задание: из имеющихся реактивов получить гидроксид алюминия. Составить схему превращений, написать уравнения химических реакций с пояснениями, т. е. в ОВР или ТЭД.

в) Группа «Экономист-расчетчик» (2 человека)

К вам на предприятие поступил хлорид алюминия, из которого получают алюминий. Химики-лаборанты установили, что данная партия содержит 0,2 массовых долей примесей. Составить задачу и рассчитать, сколько данного сырья необходимо взять для получения 30 кг алюминия? Указать способ получения алюминия».

г) Ответ у доск-схемы

д) Ответ по схеме «опорный сигнал»

е) Задание всему классу, а один ученик выполняет у доски-раскладушки, а затем сверяют: алюминий ––>соль алюминия ––>алюминий ––> гидроксид алюминия ––> оксид алюминия. Используя формулы указанных соединений, а также условия протекания предложенных реакций.

Ответы учащихся.

Ответ группы «Экономист-расчетчик» (Приложение 1 , слайд 5)

Один из учащихся зачитывает задание, затем условие составленной задачи и объясняет ход решения, способ получения алюминия из данного сырья.
Задача должна иметь примерно такое содержание: «Сколько хлорида алюминия, содержащего 0,2 массовых долей примесей, необходимо взять для получения 30 кг алюминия?».
Алюминий из хлорида алюминия можно получить электролизом расплава этого сырья, предварительно очистив его от примеси.

Ответ группы «Экспериментатор» . (Приложение 1 , слайд 6)

Читают задание, называют схему превращений:

Отвечает ученик из класса (а ученик у доски, открыв её) проверяет правильность выполнения.

Al 2 O 3 + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 O
Al 2 O 3 + 6H + + 6Сl – = 2Al 3+ + 6Сl – + 3H 2 O
Al 2 O 3 + 6H + = 2Al 3+ + 3H 2 O – проявляет свойства основного оксида
Al 2 O 3 + 2NaOH = 2NaAlO 2 + 3H 2 O – проявляет свойства кислотного оксида, если реакция идёт при t o образуется соль метаалюминевой кислоты, а в присутствии воды реакция протекает иначе; образуется соединение, в котором метаалюминат присоединяет к себе воду и называется тетрагидроксоалюминат («тетра» – четыре гидроксогруппы OH –)

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = .

Взаимодействуя и с кислотой и со щёлочью, оксид алюминия проявляет амфотерные свойства.

Следующее соединение – гидроксид алюминия Al(OH) 2

Это белое рыхлое вещество, в воде не растворимое. Для выяснения свойств данного вещества просмотрим «виртуальную лабораторию», в котором обратите внимание на получение гидроксида алюминия и его свойства, а затем учащиеся самостоятельно выполняют лабораторный опыт. Записали в тетрадь Приложение 3 . Для слабых учащихся раздаю карточки: получение гидроксида алюминия и изучение его свойств.

Опыт №1

Вывод: Как можно получить гидроксид Al

Опыт №2

Al(OH) 3 + NaOH ––> ? + H 2 O
Al(OH) 3 + H + ––> Al 3+ + 3H 2 O

Вывод:

Опыт №3

Al(OH) 3 + ?HCl ––>
Al(OH) 3 + OH – ––> Al(OH) 4 –

Вывод: Какие свойства проявляет гидроксид алюминия в данной реакции?

Общий вывод: гидроксид алюминияа – мфотерный оксид. За счёт чего образуется анион тетрагидроксидалюминат, если рассмотрим электронную схему образования гидроксида алюминия, она выглядит так:

Из этой схемы видно, что у алюминия всего три пары электронов. Три из них даёт алюминий, а три атомы кислорода из гидроксогрупп. А как вы знаете повышенной устойчивостью внешний слой обладает когда на нём находится восемь электронов, поэтому при взаимодействии со щелочами гидроксид ион с тремя неподеленными парами переходит к алюминию и за счёт (какого вида связи?) донорно-акцепторного вида связи образуется заряженный ион Al(OH) 4 – – тетрагидроксоалюминат.

AOH – – ион гидроксогруппы – донор, атом алюминия – акцептор. Так образуются алюминаты при взаимодействии со щелочами.

Соли алюминия – AlCl 2 ; Al 2 (SO 4) 2 ; Al(NO 3) 3 растворимы в воде, обладают свойствами всех солей:

А) взаимодействуют с кислотами;
Б) взаимодействуют со щелочами;
В) взаимодействуют с растворами других солей;
Г) подвергаются гидролизу, среда всегда кислая. Почему?

Уравнения реакций написать дома.

IV. Закрепление

Используя уравнения реакций, написанные на доске ещё раз закрепить, что все соединения алюминия (Al 2 O 3 ; Al(OH) 2) – амфотерные соединения.

V. Домашнее задание

Группе «Поиск» задание: выяснить состав алюмосиликата, применяемого на стекольном заводе, на котором мы были на экскурсии, а группе «Экономист-расчетчик» составить задачу и на одном из уроков предложить классу.

VI. Подведение итога урока.

Данный урок посвящен изучению свойств алюминия и его соединений. Из материалов урока Вы узнаете с какими веществами и при каких условиях взаимодействует алюминий, в каком виде он встречается в природе. Учитель расскажет, как подтвердить амфотерные свойства алюминия, его оксида и гидроксида.

Тема: Химия металлов

Урок: Свойства алюминия

Алюминий — элемент главной подгруппы третьей группы третьего периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, с атомным номером 13. Обозначается символом Al . На внешнем электронном слое у атома алюминия находится 3 электрона. В химических реакциях он выступает в качестве восстановителя. Характерная степень окисления алюминия +3, заряд иона - 3+.

Рис. 1. Графическая схема атома алюминия

Алюминий относится к группе лёгких металлов. Наиболее распространённый металл и третий по распространённости (после кислорода и кремния) химический элемент в земной коре.

В природе алюминий в связи с высокой химической активностью встречается почти исключительно в виде соединений. Наиболее распространены алюмосиликаты и бокситы. Оксид алюминия входит в состав ряда самоцветов (рубин, сапфир).

Рис. 2. Минералы, содержащие алюминий: а - корунд, б- боксит, в- рубин, г- сапфир

Простое вещество алюминий — лёгкий, парамагнитный металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью, стойкостью к коррозии за счёт быстрого образования прочных оксидных плёнок, защищающих поверхность от дальнейшего взаимодействия. Температура плавления алюминия 660°С.

Алюминий образует сплавы почти со всеми металлами. Наиболее известны сплавы с медью и магнием (дюралюминий) и кремнием (силумин).

Алюминий - активный металл. Но при нормальных условиях алюминий покрыт тонкой и прочной оксидной плёнкой и потому не реагирует с классическими окислителями: с H 2 O (t°);O 2 , HNO 3 (без нагревания). Благодаря этому алюминий практически не подвержен коррозии. Однако при разрушении оксидной плёнки алюминий выступает как активный металл-восстановитель.

Легко реагирует с простыми веществами:

С кислородом:

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3

С галогенами:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

С другими неметаллами реагирует при нагревании:

а) с серой, образуя сульфид алюминия:

2Al + 3S = Al 2 S 3

б) с азотом, образуя нитрид алюминия:

2Al + N 2 = 2AlN

в) с углеродом, образуя карбид алюминия:

4Al + 3С = Al 4 С 3

Алюминий реагирует со сложными веществами:

С водой (после удаления защитной оксидной пленки, например, амальгамированием или растворами горячей щёлочи):

2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2-

Со щелочами (с образованием тетрагидроксоалюминатов и других алюминатов):

2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3H 2

Легко растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах:

2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2

2Al + 3H 2 SO 4 (разб) = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2

При нагревании растворяется в кислотах — окислителях, образующих растворимые соли алюминия:

2Al + 6H 2 SO 4 (конц) = Al 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

Al + 6HNO 3 (конц) = Al(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O

Восстанавливает металлы из их оксидов (этот метод получения простых веществ металлов называется алюминотермией):

8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe

2. Электронная версия журнала «Химия и жизнь» ().

Домашнее задание

с.224-225 № 2-4 из Учебника Оржековского П.А. «Химия: 9-ый класс» (М.: Астрель, 2013).

Задание 5. Подчеркните вещества, с которыми взаимодействует алюминий: бром, соляная кислота, расплав гидроксида калия, калий, сера, раствор гидроксида натрия. Составьте уравнения возможных реакций. 2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3 2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 2Al + 3S t Al 2 S 3 2Al + 2NaOH + 2H 2 O = 2NaAlO 2 + 3H 2 или 2Al+2NaOH+6H 2 O=2Na+3H 2

Задание 10. подчеркните вещества, с которыми будет взаимодействовать оксид алюминия: вода, оксид углерода (II), хлор, оксид серы (VI), серная кислота, гидроксид калия.. Составьте уравнения возможных реакций. Al 2 O 3 + 3CO = 3CO 2 + 2Al Al 2 O 3 + 3SO 3 = Al 2 (SO 4) 3 Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4(k) = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O Al 2 O 3 + 2KOH (k) t 2KAlO 2 +H 2 O

Задание 11. Какое число атомов алюминия содержится в оксиде алюминия массой 10,2 г? Дано: m(Al 2 О 3) = 10,2 г N(Al)=? 1. N=N A x n; n = m: M 2. n(Al 2 O 3) = 10,2:104=0,1(моль), тогда n(Al) = 0,1 х 2 = 0,2(моль) N(Al)= 6,02 x x 0,2= 1,2 x (атомов) Ответ: в 10,2 г оксида алюминия содержится 1,2 x атомов алюминия.

Задание 15. осуществите превращения: гидроксид алюминия оксид алюминия хлорид алюминия нитрат алюминия гидроксид алюминия тетрагидроксоалюминат калия. Для реакций, протекающих в растворах, составьте ионные уравнения. 1. 2Al(OH) 3 t Al 2 O 3 + 3H 2 O 2. Al 2 O 3 + 6HCl (k) = 2AlCl 3 + 3H 2 O 3. AlCl 3 + 3AgNO 3 = 3AgCl + Al(NO 3) 3 3Cl - + 3Ag + = 3AgCl 4. Al(NO 3) 3 + 3NaOH = Al(OH) 3 + 3NaNO 3 Al OH - = Al(OH) 3 5. Al(OH) 3 + KOH = K

Алюминий — элемент главной подгруппы третьей группы третьего периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, с атомным номером 13. Обозначается символом Al . На внешнем электронном слое у атома алюминия находится 3 электрона. В химических реакциях он выступает в качестве восстановителя. Характерная степень окисления алюминия +3, заряд иона - 3+.

Рис. 1. Графическая схема атома алюминия

Алюминий относится к группе лёгких металлов. Наиболее распространённый металл и третий по распространённости (после кислорода и кремния) химический элемент в земной коре.

В природе алюминий в связи с высокой химической активностью встречается почти исключительно в виде соединений. Наиболее распространены алюмосиликаты и бокситы. Оксид алюминия входит в состав ряда самоцветов (рубин, сапфир).

Простое вещество алюминий — лёгкий, парамагнитный металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью, стойкостью к коррозии за счёт быстрого образования прочных оксидных плёнок, защищающих поверхность от дальнейшего взаимодействия. Температура плавления алюминия 660°С.

Алюминий образует сплавы почти со всеми металлами. Наиболее известны сплавы с медью и магнием (дюралюминий) и кремнием (силумин).

Алюминий - активный металл. Но при нормальных условиях алюминий покрыт тонкой и прочной оксидной плёнкой и потому не реагирует с классическими окислителями: с H2O (t°);O2, HNO3 (без нагревания). Благодаря этому алюминий практически не подвержен коррозии. Однако при разрушении оксидной плёнки алюминий выступает как активный металл-восстановитель.

Легко реагирует с простыми веществами:

С кислородом:

4Al + 3O2 = 2Al2O3

С галогенами:

2Al + 3Br2 = 2AlBr3

С другими неметаллами реагирует при нагревании:

а) с серой, образуя сульфид алюминия:

2Al + 3S = Al2S3

б) с азотом, образуя нитрид алюминия:

в) с углеродом, образуя карбид алюминия:

4Al + 3С = Al4С3

Алюминий реагирует со сложными веществами:

С водой (после удаления защитной оксидной пленки, например, амальгамированием или растворами горячей щёлочи):

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2

Со щелочами (с образованием тетрагидроксоалюминатов и других алюминатов):

2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2

Легко растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

2Al + 3H2SO4(разб) = Al2(SO4)3 + 3H2

При нагревании растворяется в кислотах — окислителях, образующих растворимые соли алюминия:

2Al + 6H2SO4(конц) = Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Al + 6HNO3(конц) = Al(NO3)3 + 3NO2+ 3H2O

Восстанавливает металлы из их оксидов (этот метод получения простых веществ металлов называется алюминотермией):

8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe

2Al + Cr2O3 = Al2O3 + 2Cr

Оксид и гидроксид алюминия обладают амфотерными свойствами, т.е. взаимодействуют как с кислотами, так и со щелочами.

Гидроксид алюминия разлагается при нагревании, в результате чего образуются оксид алюминия и вода:

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O