Урок-исследование по теме "Алюминий"

Цели урока:

• Исследование свойств алюминия и области его применения.
• Выявление причин, обуславливающих его физические и химические свойства.
• Совершенствовать умения прогнозировать свойства элемента и простого вещества. Развитие умений выделять существенные признаки и свойства объектов, классифицировать факты, делать выводы.
• Развитие познавательного интереса, коммуникативных качеств, воспитание культуры умственного труда. Развивать представления о причинно-следственных связях.

Девиз урока: "Чтобы совершенствовать ум, надо больше размышлять, чем заучивать" (Р. Декарт)

Оборудование: алюминий, горные породы: боксит, нефелин, алунит, растворы соляной кислоты, гидроксида натрия, хлорида меди, алюминиевая проволока, пробирки, вода, DVD-диск "Химический эксперимент", презентация к уроку (приложение)

Ход урока

1. Мотивационно-ориентированный этап

Некий изобретатель, имя которого история не сохранила, принёс императору Тиберию, правившему Римом в 14-27 гг. н. э., чашу из металла, напоминающего цветом серебро, но более лёгкого. Этот подарок стоил жизни мастеру. Тиберий приказал казнить его. А мастерскую уничтожить, поскольку боялся, что новый металл может обесценить серебро в императорской сокровищнице.

На этот металл обратил внимание император Наполеон-III, по его предписанию французский химик Сен-Клер-Девиллю, должен был изготовить кирасы для солдат, но ввиду дорогого способа получения, пришлось изготовить кирасы для личной охраны императора.

Этот металл более 30 лет украшал пальцы, шеи и уши великосветских модниц. Так как первоначально килограмм этого металла стоил на 80 рублей дешевле равного веса золота.

Как вы думаете, о каком металле шла речь? (слайд 1)

2.Операционно-исполнительский этап.

Этот этап начинается с актуализации опорных знаний и способов деятельности учащихся. Обсуждается круг исследовательских проблем. (слайд 2)

Рассмотрим интересующий металл алюминий с двух позиций: как химический элемент и как простое вещество. Что означает данная схема, дополните её?

 

 Предлагается схема- кластер. Совместно с учащимися заполняем её.

Обсуждение начинается с характеристики алюминия, как химического элемента (слайд 3)

1. Положение элемента в периодической системе.
2. Строение атома. (Составление электронных и графических схем, сравнительный анализ строения и свойств элементов соседей по периоду и группе)
3. Нахождение в природе (выступление учащегося)

Алюминий в природе. (Слайд 4)

В земной коре алюминия очень много; 8,8 % по массе Он занимает первое место среди всех металлов и третье среди других элементов. Алюминия в двое больше, чем железа, и в 350 раз больше, чем меди, цинка, хрома, олова и свинца вместе взятых. Как писал в своём классическом учебнике Основы химии Д. И. Менделеев, из всех металлов " алюминий есть самый распространённый в природе: достаточно указать на то, что он входит в состав глины, чтоб ясно было всеобщее распространение алюминия в земной коре:."

Важнейший минерал алюминия - боксит, смесь основного оксида алюминия Al O(OH) и гидроксида AL(OH)3. Крупнейшие месторождения боксита находятся в Австралии, Бразилии, Гвинее. Богат алюминием и нефелин. Известно 250 минералов, в состав которых входит алюминий, большинство из них алюмосиликаты. Это глина, полевые шпаты, многие полудрагоценные камни: гранат, александрит. (Слайды 5-6 )

Корону Российской империи украшает драгоценная шпинель, в состав которой входит алюминий.

Ещё недавно считалось, что алюминий как весьма активный металл не может встречаться в природе в свободном состоянии, однако в породах Сибирской платформы был обнаружен самородный алюминий - в виде нитевидных кристаллов длиной всего 0,5мм. В лунном грунте, также обнаружен самородный алюминий. Предполагают, что металлический алюминий может образоваться конденсацией из газа.

Характеристика алюминия, как простого вещества. (слайд 7)

Алюминий впервые был получен датским химиком Эрстедом в 1825 году

Название этого элемента происходит от латинского - алюмен, так в древности называли квасцы, которые использовали для крашения тканей.

Каковы же свойства алюминия как простого вещества?

Защита проекта учащейся.

Тема проекта "Тайны физических свойств алюминия" (слайд 8)

Цели:  (слайд 9)

1.Исследовать важнейшие физические свойства алюминия в сравнении со свойствами других металлов. 2.Выявить причины, обуславливающие эти признаки.

Методы исследования:

Работа со справочниками, интернет-источниками, мультимедийными энциклопедиями, научной литературой.

Гипотеза: (слайд 9)

Свойства металлов возможно прогнозировать.

План: (слайд 10)

1.Сравнительный анализ физических свойств алюминия. (Работа с диаграммами) (слайды 11-15)

2.Особенности строения алюминия, как простого вещества. (Составление таблицы) (слайд 16-17)

3.Выводы. (Слайд 18)

Задание: От чего зависят химические свойства? (слайд 19)

В результате беседы с учащимися составляется схема. ( слайд 20)

• На внешнем энергетическом уровне находится три электрона, которые он отдаёт при химическом взаимодействии. Во всех устойчивых соединениях Al имеет степень окисления +3.
• Он является сильным восстановителем.
• Алюминий - химически активен.
• Алюминий - переходный металл.

Задание:

С какими веществами может вступать в реакции алюминий? (слайд 20)

Как относится алюминий к кислороду воздуха?

Учащиеся на основе своих жизненных наблюдений высказывают суждения об образовании при комнатной температуре на воздухе на поверхности алюминия оксидной плёнки. Она прочная, твёрдая и гибкая, проводит электрический ток и защищает металл от разрушения.

Опыт взаимодействие алюминия с йодом просматривается по DVD-диску и обсуждается.

Задание: Составьте уравнения реакций алюминия с кислородом, йодом, (слайд 21)

4 Al+3O2 =2Al 2O3

2Al +3I2 =2Al I3

Напишите к ним электронный баланс.

Задание: Составьте уравнения реакций алюминия с водой, кислотой, щёлочью и солью

2Al+6H 2O=2Al(OH)3 +3H2 (опыт демонстрирует учитель)

2Al +6 HCl =2Al Cl3 +3H2 (опыт выполняется лабораторно учащимися )

А вот концентрированные серная и азотная кислоты пассивируют алюминий. Поэтому азотную кислоту хранят и перевозят в алюминиевой таре.

2Al +2NaOH+2H 2O= =2NaAlO2+3H2 (опыт выполняется лабораторно учащимися )

Поэтому в алюминиевой посуде нельзя хранить щёлочи и щелочные растворы?

По предложению химика А. И. Горбова, в русско-японскую войну взаимодействием алюминия со щёлочью получали водород для аэростатов, что связано с лёгкостью перевозки исходных веществ.

А если использовать сильно разбавленный раствор щёлочи, то образуется комплексная соль

2Al +2NaOH+6H 2O= =2Na [AlOН] 4+3H2

2Al+ 3CuCl 2 = 3Cu +2 AlCl3 (опыт выполняется лабораторно учащимися)

Наблюдения обсуждаются в классе.

Составляются уравнения, расписывается электронный баланс.

О каких свойствах алюминия можно говорить на основе проделанных опытов?

Выводы делают учащиеся; ( слайд 22)

• Алюминий - очень активный металл.
• В ряду напряжений он стоит после щелочных и щелочноземельных металлов.
• "Пассивность" алюминия связана с наличием оксидной плёнки.
• Алюминий проявляет переходные свойства, так как вступает в реакции и с кислотой и основанием
• В реакциях он проявляет восстановительные свойства.

Какие же свойства алюминия позволяют ему найти широкое применение в технике ,быту промышленности? (слайд 23)

 Применение алюминия (сообщение учащегося) (слайды 24-26)

Ещё Д. И. Менделеев писал, что" металлический алюминий, обладая большою лёгкостью и прочностью и малою изменчивостью на воздухе, очень пригоден для некоторых изделий". Алюминий - один из самых распространённых и дешёвых металлов. Без него трудно представить себе современную жизнь. Недаром алюминий называют металлом 20 века. Он хорошо поддаётся обработке: ковке, штамповке, прокату, волочению, прессованию. Чистый алюминий - довольно мягкий металл: из него делают электрические провода, фольгу для пищевых продуктов, кухонную утварь. Этот красивый металл широко используется в строительстве и авиационной технике.

Чаще при изготовлении строительных конструкций используются более твёрдые сплавы алюминия ("дюраль" - сплав алюминия с медью и магнием). В настоящее время четвёртая часть алюминия идёт на нужды строительства, столько же потребляет транспортное машиностроение, 17% - расходуется на упаковочные материалы и консервные банки, 10% - в электротехнике.

Алюминий хорошо отражает свет, поэтому его используют для изготовления зеркал, пластин осветительных приборов, прожекторов.

На данной таблице установлена зависимость областей применения алюминия и его свойствами. (Рассказ по таблице) ( слайд 26)

Алюминий нашёл практическое применение в качестве ракетного топлива.

Использования алюминия в качестве горючего в1924 г. предложил отечественный учёный и изобретатель Ф. А. Цандер. По его замыслу можно использовать алюминиевые элементы в качестве дополнительного горючего. Этот смелый проект пока практически не осуществлён.

Выполнение теста по изученному материалу (самостоятельная работа)

1. Какова электронная конфигурация атома алюминия:

А) 1s²2s²p³

Б) 1s²2s²p¹

В) 1s²2s²p⁶; 3s²p¹

Г) 1s²2s²p⁶; 3s²p⁶ 3 d¹⁰ 4s²

2.С какими из указанных веществ не реагирует алюминий :

А) СaО

Б) НСl

В) Н 2О

Г) NaOH

3. Какой из указанных металлов является более активным , чем алюминий ;

А) Na

Б) Zn

В) Cu

Г) Fe

4. Алюминий взаимодействует со всеми веществами группы;

А) НСl , Н 2О, Н2 ,SO3

Б) О2 , N2 , Н 2О, Cu

В) О2 , НСl , S , Н 2О

Г) КОН, Н2, О2, НNO3

5. Для алюминия характерны свойства;

А) окислителя,

Б) восстановителя и окислителя,

В) окислителя и восстановителя,

Г) восстановителя.

6. Выберите физические свойства, характерные для алюминия:

А) лёгкий, электропроводный, серебристо-белый.

Б) тяжёлый, тугоплавкий, электропроводный,

В) легкоплавкий, твёрдый, полупроводник.

Г) пластичный, токсичный, теплопроводный.

Взаимопроверка ответов учащимися. Затем ответы появляются на экране (слайд 27)

Посмотрите на слайд 28 , на нём изображены мосты разных эпох и городов, соединяющие противоположные берега, так и мы с вами сегодня устанавливали подобные мосты между понятиями строение, свойства, применение. И каждый из вас установил свой индивидуальный мост, шёл своим индивидуальным путём, внёс свою лепту в установлении связующих нитей среди понятий.

III. Оценочно-рефлексивный этап

• Домашнее задание:
• СТР.57-59
• Ответить на вопросы 1-4,
• Упражнение 6
• Сообщение на тему "Соединения алюминия", "Получение алюминия"59

Чтоб творить, дерзать - и не иначе,
Чтоб оставить в жизни добрый след
И решить все трудные задачи.
Человек рождается на свет :..
Для чего? Ищите свой ответ!

Подводятся итоги, характеризуется работа учащихся, а затем рефлексия - осмысление учащимися своей деятельности. Заполняется лист самооценки.

Лист самооценки ученика (цы)

 Критерии самооценки (Поставьте знаки "+" -да, "- " - нет)

1. Я выступал по обсуждаемым вопросам
2. Активно дополнял
3. Мои ответы были аргументированы
4.Мне было интересно
5.Был невнимателен
6.Отвлекался
7.Завладел инициативой и вниманием класса
8.Самооценка
9.Оценка учителя