Свойства алюминия (стр. 2 из 2)
ОПЫТ 3: ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ С КИСЛОТОЙ И ЩЁЛОЧЬЮ.
Получить в 2-х пробирках студенистый осадок гидроксида алюминия, приливая к 2-3 мл раствора нитрата алюминия Al (NO3) 3 примерно такой же объём щёлочи - гидроксида калия КОН. Написать уравнение происходившей реакции по схеме (в молекулярном, полном ионном и сокращённом ионном видах):
Al (NO3) 3 + KOH →
К одной порции осадка приливать по каплям раствор серной кислоты; наблюдать что происходит, написать уравнение происходившей реакции (в молекулярном, полном ионном и сокращённом ионном видах) по следующей схеме:
Al (OH) 3 + H2SO4 →
К другой порции осадка гидроксида алюминия приливать по каплям раствор щёлочи - гидроксида калия, наблюдать что происходит, написать уравнение происходившей реакции:
Al (OH) 3 + KOH → K [Al (OH) 4]
Сделать вывод из опыта 3.
ОБЩИЙ ВЫВОД:
Алюминий по физическим свойствам представляет из себя типичны. Так как алюминий и его гидроксид реагируют с и, следовательно по химическим свойствам это вещества.
Урок 2: Свойства, применение, получение алюминия и его соединений
ЦЕЛИ УРОКА:
Обучающая - формирование представления о промышленном производстве алюминия;
Развивающая - совершенствование представлений о причинно-следственной зависимости между свойствами веществ и применением на примере областей применения алюминия и его соединений;
Воспитательная - формирование экологической грамотности, убеждения о необходимости бережного отношения к природным ресурсам.
ОБОРУДОВАНИЕ: таблицы "Распространённость химических элементов в земной коре" и "Получение алюминия", коллекции "Алюминий", препараты соединений алюминия (сульфат алюминия, хлорид алюминия, алюмокалиевые квасцы, алюминиевая пудра, оксид алюминия), изделия (наждачная бумага, другие абразивные материалы, радиодетали - конденсаторы, электромагнитные катушки, селеновый выпрямитель и т.д., машиностроительные и бытовые изделия из алюминия и его сплавов
ПЛАН УРОКА:
1. Проверка домашнего задания: ответы на вопросы (химическое объяснение);
2. Фронтальная беседа по рисунку 15 на стр.60 - области применения алюминия;
3. Постановка познавательной задачи: почему такой распространённый в природе металл нашёл широчайшее применение в хозяйственной деятельности лишь в ХХ веке?
4. Рассказ учителя: об открытии и промышленном производстве алюминия;
5. Фронтальная беседа: закрепление знаний об электролитической выплавке алюминия;
6. Самостоятельная работа с учебником: заполнение таблицы в тетради "Применение алюминия и его соединений", изучение коллекции "Алюминий", изделий из алюминия и его сплавов;
7. Задание на дом: повторить параграф 13, заполнить до конца таблицу "Применение алюминия и его соединений", решить задачу с применением понятия "практический выход продукта реакции от теоретически возможного выхода".
КОНСПЕКТ УРОКА:
1) Проверка домашнего задания - ответы у доски:
А/. при соединении алюминиевых деталей медными заклёпками возникает электрический ток в гальванической паре Al-Cu, в результате чего создаются благоприятные условия для электрохимической коррозии алюминия.
Б/. раствор медного купороса, т.е. сульфата меди - соли, образованной слабым основанием Cu (OH) 2 и сильной кислотой H2SO4, вследствие гидролиза содержит катионы водорода:
CuSO4 ↔ Cu2+ + SO42-
+HOH ↔ H+ + OH-Cu2+ + OH - = CuOH+
CuSO4 + HOH = CuOH+ + SO42 - + H+
Под влиянием кислотной среды разрушается сначала защитная оксидная плёнка, а затем идёт реакция алюминия с сульфатом меди.
В/. влажная кальцинированная сода - это по существу раствор Na2CO3, который в результате гидролиза содержит анионы ОН--:
Na2CO3 ↔ 2Na+ + CO32-
+HOH ↔ H+ + OH-
H+ + CO32 - = HCO3-
Na2CO3 + HOH = 2Na+ + HCO3 - + OH--
Под влиянием щелочной среды разрушается оксидная плёнка, поэтому поверхность металла очищается. Но оставлять в алюминиевой посуде раствор соды нельзя, т.к начнёт разрушаться металл.
2). Применение алюминия - фронтальная беседа (стр60, рис.15):
назвать области применения алюминия. На каких свойствах основано применение алюминия в этих сферах человеческой деятельности?
какой вывод можно сделать в связи с использованием алюминия в данных отраслях?
что можно сказать о распространённости алюминия в земной коре? (по новейшим данным содержание алюминия в земной коре составляет 8,8% по массе, - это третье место среди химических элементов после О и Si)
3). Почему такой распространённый в природе и важный в техническом отношении металл стал известен людям менее 200 лет назад? - постановка познавательной задачи.
4). История алюминия - рассказ учителя:
"Однажды к древнеримскому императору Тиберию пришёл ремесленник и принёс чашу невиданной красоты, изготовленную из серебристого и на удивление лёгкого металла. На вопрос императора о названии чудесного металла ремесленник ответил, что металл получен им из …глины и пока не имеет названия. "Дальновидный" император, испугавшись, что новый металл, который можно получать из обыкновенной глины, обесценит серебро и подорвёт могущество Рима, повелел: чашу уничтожить, ремесленника обезглавить, его мастерскую сровнять с землёй!" Теперь, по прошествии тысячелетий, мы не можем сказать, сколько правды лежит в основе этой легенды, рассказанной римским историком Плинием Старшим в своей "Естественной истории", но значительная доля правды в ней кроется. Действительно, алюминий - серебристо-белый, но в отличие от серебра на удивление лёгкий металл, который в принципе можно получить даже из глины. Не случайно у нас в России в ХIX столетии алюминий называли "глиний"! И если бы не технические трудности, алюминий давно бы был самым дешёвым металлом. Но из-за высокой химической активности, алюминий встречается в природе только в связанном виде. А из-за высокого сродства к кислороду, восстановить алюминий можно либо ещё более активным металлом, например калием, либо при помощи электролиза. Поэтому открытие этого самого распространённого металла состоялось после открытия щелочных металлов, а промышленное получение началось после изобретения электролиза. Первый образец алюминия получил датский учёный Г. Эрстед в 1825 году в результате следующей химической реакции:
AlCl3 + 3Na → Al +3NaCl
В 1827 году знаменитый немецкий химик Фридрих Вёлер получил более чистый алюминий, использовав для этого криолит и металлический калий:
Na3 [AlF6] + 3K → Al + 3NaF + 3KF
Первое время алюминий получали в малых количествах и стоил он дороже золота. Так у
последнего русского царевича Алексея была очень дорогая игрушка - погремушка из алюминия. Промышленный способ производства алюминия, который в своей основе применяется до сих пор, был разработан в 1866 году двумя молодыми учёными американцем Чарльзом Холлом и французом Полем Эру, причём независимо друг от друга. В чём заключается этот способ… (краткий рассказ об электролитическом производстве по настенной таблице). Запись на доске и в тетрадях:
2Al2O3 ток→ 4Al + 3O2
В настоящее время по объёму производства алюминий прочно занимает 2 место после железа и его сплавов (среди металлов). Для выплавки 1т алюминия требуется 13-17000 квт/час электрической энергии (постоянный ток, V=5в, I=100000А), поэтому алюминиевые заводы расположены вблизи крупных ГЭС.
5). Закрепление знаний о производстве алюминия - фронтальная беседа:
Как в ХIХ веке в России называли алюминий и почему?
Зачем при электролизе глинозёма (Al2O3) применяют криолит (Na3 [AlF6])?
В чём заключается суть современного производства алюминия?
Почему алюминий не сгорает сразу после электролиза?
Почему угольные аноды приходится периодически обновлять?
В связи с чем алюминий из электролизёра извлекают вакуумным ковшом?
Почему большая часть производимого алюминия идёт на выплавку сплавов?
6). Заполнение таблицы "Применение алюминия", изучение коллекции "Алюминий" самостоятельная работа:
| ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ | НА КАКИХ СВОЙСТВАХ ОСНОВАНО |
7). Домашнее задание. Повторить параграф 13, решить задачу:
На выплавку 1 тонны алюминия расходуется 2 тонны оксида алюминия Al2O3. Вычислить выход металла в процентах от теоретически возможного выхода, подготовить тетрадь к проверке.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ "АЛЮМИНИЙ":
Ле Бокс - местность на юге Франции, в которой впервые стали добывать бокситы;
t0пл боксита составляет 20450С, а t0пл криолита составляет 9700С;
электропроводность Al примерно 0,6 от электропроводности меди; теплопроводность же Al в 1,8 раза больше, чем теплопроводность меди;
рубин (красный): Al2O3 + 0,3% Cr2O3;
сапфир (синий): Al2O3 + 0,2% TiO2, следы Fe2O3
аметист (фиолетовый): Al2O3 + примесь MnO2;
AlCl3, Al (C2H5) 3 - катализаторы в органическом синтезе;
дуралюмин или дюраль - сплав Al + 5% Cu + 2% Mg - название от города Дюрен в Германии;
KAl (SO4) 2 - алюмокалиевые квасцы, протрава при крашении тканей;
Al2 (SO4) 3 - сульфат алюминия, коагулянт при очистке воды от биологической грязи;
Al (OH) 3 + Mg (OH) 2 - "Алмагель", медицинский препарат для снижения кислотности желудочного сока при гастритах и язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки;
рубины и другие окрашенные разновидности оксида алюминия применяют в ювелирной промышленности и в технике, например в производстве лазеров, механических часов; в настоящее время рубины, сапфиры, аметисты и др. получают искусственным путём;
соли алюминия в водных растворах подвергаются гидролизу, большинство с образованием кислотной среды, а сульфид алюминия полностью гидролизуется (разрушается в воде), например:
a). AlCl3 ↔ Al3+ + 3Cl-
HOH ↔ H+ + OH-
Al3+ + OH - = AlOH2+
AlCl3 + HOH = AlOH2+ + 3Cl - + H+
b). Al2S3 + 6HOH = 2Al (OH) 3 + 3H2S