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 H₂SO_4, вследствие гидролиза содержит катионы водорода:

 

CuSO₄ ↔ Cu²⁺ + SO₄^2-

+HOH ↔ H⁺ + OH^- Cu²⁺ + OH ^- = CuOH⁺

CuSO₄ + HOH = CuOH⁺ + SO₄^{2 -} + 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⁺ + CO₃^2-

+HOH ↔ H⁺ + OH^-

H⁺ + CO₃^{2 -} = 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 Al₂O_3. 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;

t⁰_пл боксита составляет 2045⁰С, а t⁰_пл 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;

AlCl_3, 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

12	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: