Крылатый элемент Периодической системы

Цель урока: создать условия для исследования учащимися физических и химических свойств алюминия на основе строения его атома.

Задачи урока:

1. Рассмотреть алюминий как химический элемент и простое вещество; закрепить знания о строении металлов, их общих физических и химических свойствах, умения записывать уравнения химических реакций, читать их, определять тип, рассматривать в свете представлений о процессах окисления и восстановления.

2. Развивать мыслительные операции анализа, синтеза, сравнения, а также логику, внимание и наблюдательность.

3. Формировать научное мировоззрение, умения подходить к решению бытовых вопросов с научной точки зрения, применять свои знания.

Метод обучения: проблемный.

Организационные формы: беседа, самостоятельная работа, практическая работа.

Средства обучения: маршрутная карта, инструкция, химическое оборудование, таблицы.

Демонстрационное оборудование: таблицы, демонстрационный штатив, алюминиевая проволока, железный гвоздь, пробирки с водой, спиртовка, спички, пластилин, источник тока, ключ, лампочка.

Оборудование на столах учащихся: алюминий, раствор гидроксида натрия, соляная кислота, штатив для пробирок, две пробирки с водой, в которых находятся алюминиевая проволока и железный гвоздь, спиртовка, спички, держатель для пробирок.

Ход урока

I. Ориентировочно-мотивационный этап (мотивация, актуализация знаний).

1. Вступительное слово учителя. Приветствие.

– Ребята, я сейчас прочитаю вам стихотворение, а вы внимательно его прослушайте и назовите, о каком химическом элементе идет речь.

Спрятан в ящике предмет –
Без него не съесть обед.
Вещь незаменимая.
Вещь необходимая.
Если мы садимся кушать,
Тот предмет нам очень нужен.
Из чего же сей предмет?
Серебристо-белый цвет
Вам позволит дать ответ.

– О каком же предмете идет речь? (Правильно, об алюминиевой ложке.)

– Итак, ребята, тема урока “Алюминий: химический элемент и простое вещество”.

– Как вы думаете, а что можно узнать на уроке об алюминии?

2. Проверка домашнего задания.

Но прежде, чем приступить к изучению нового материала, давайте вспомним, что вы изучили на предыдущем уроке. А для этого ответьте мне, пожалуйста, на следующие вопросы (за правильный ответ звездочки).

1. Рассказать о положении железа в периодической системе Д.И. Менделеева.

2. Записать схему строения атома железа и его электронную конфигурацию.

3. Послушаем небольшие сообщения о соединениях железа.

4. При помощи каких реактивов можно определить в растворе ионы железа Fе² + Fе³? (Двухвалентного и трехвалентного.)

– Молодцы ребята! Материал прошлого урока вами усвоен хорошо. В конце урока покажите мне свои звездочки. Перейдем к изучению нового материала. У каждого из нас есть свой адрес: это улица, дом, квартира. У химических элементов тоже есть свой “дом”. Как он называется? Какие “адреса” имеют химические элементы? Сегодня мы познакомимся с одним из “жильцов” этого дома. А для этого мы отправимся в путешествие, чтобы познакомиться с удивительным химическим элементом – алюминием и образованным им простым веществом. Для этого вам понадобится маршрутная карта.

II. Операционно-исполнительский этап (изучение нового материала)

Запишите в маршрутной карте дату нашего путешествия и тему урока.

1) Вы находитесь на станции под названием “Визитка химического элемента”. Задание для каждого индивидуально: найдите алюминий в ПСХЭ и заполните первую часть маршрутной карты. Время выполнения 3 мин., кто первый выполнит правильно задание – звездочка. Давайте проверим ваши записи (пожалуйста, к доске...).

Возникли ли у вас трудности с составлением схемы расположения электронов атома алюминия по атомным орбиталям?

В первой схеме трудностей нет. А что же означает 2-я схема: Аl*. При переходе атома в возбужденное состояние электрон с 3s – подуровня переходит на свободную орбиталь 3р – подуровня. Тогда электронная формула атома алюминия изменяется.

– Какая степень окисления характерна для алюминия? (+3)

– Какими свойствами обладает этот элемент – металлическими или неметаллическими? (Металлическими.)

– Какое простое вещество образует элемент, который обладает металлическими свойствами? (Металл.)

– Значит, алюминий – это металл. Посмотрите на химические элементы, окружающие алюминий в ПСХЭ. Слева от него находятся активные металлы, справа – неметаллы.

– Сделайте вывод об активности алюминия. (Аl – неактивный металл.)

Обратимся к электрохимическому ряду напряжений металлов. Здесь алюминий находится сразу после активных металлов, а за ним стоят тоже достаточно активные металлы.

– Какова же активность алюминия? (Аl – активный металл.)

– У меня на столе находятся два стакана с водой. В воду неделю назад были помещены железный гвоздь и алюминиевая проволока.

– Что же мы наблюдаем? (Железо вступило во взаимодействие с водой, изменил цвет, а с алюминиевой проволокой ничего не произошло.)

– Еще раз посмотрите на электрохимический ряд напряжений металла.

– Какой из металлов – Аl или Fе – более активный? (Получается, что Аl.)

– Почему же алюминиевая проволока не реагирует, а железный гвоздь вступает с ней во взаимодействие?

Итак, активный ли металл алюминий? – вот какую проблему нам предстоит сегодня решить.

Поскольку сведений, полученных на станции “Визитка химического элемента”, недостаточно, чтобы сделать окончательный вывод об активности алюминия, будем двигаться к следующей станции – “Физические свойства простого вещества”.

2) Сейчас вам предстоит работа в парах. Возьмите алюминиевую проволоку, рассмотрите ее, попробуйте изменить ее форму.

И вот незаметно мы подошли ко второй станции нашего маршрута, которая называется “Физические свойства простого вещества”.

Сейчас, ребята, вам предстоит работать в парах с текстом учебника. Откройте учебник на с. 57 и прочтите только один абзац, который начинается со слов “Алюминий – простое вещество”.

На основании текста и вашего жизненного опыта охарактеризуйте физические свойства алюминия и запишите их. В случае затруднения поставьте карандашом знак вопроса напротив соответствующего свойства. (Кто первый выполнит – поднимает руку – за правильный ответ – звездочка.)

Алюминий называют “крылатым” металлом, так как из-за своей легкости, прочности в сплавах и коррозийной стойкости применяют в самолето- и ракетостроении.

Как вы уже сказали, алюминий обладает еще высокой теплопроводностью. Для доказательства теплопроводности алюминия я продемонстрирую опыт. (В лапке демонстрационного штатива закреплю горизонтально алюминиевую проволоку, к которой прикреплю пластилином две спички. Конец проволоки нагрею в пламени спиртовки. Через некоторое время спички по очереди падают.)

– Позволяют ли знания, полученные на этой станции, сделать вывод об активности алюминия? (Нет.)

3) Следующая станция нашего путешествия не менее интересная, чем предыдущая и называется “Химические свойства простого вещества”.

Во время достаточно длительной стоянки на этой станции вы пройдете два этапа. На первом этапе будете исследовать взаимодействие алюминия с простыми веществами, на втором – со сложными.

Итак, первый этап. Составьте три уравнения реакций алюминия с простыми веществами с кислородом, серой и хлором и покажите изменение степени окисления элементов. Заполните таблицу в маршрутной карте.

(Эту реакцию можно наблюдать при горении бенгальских огней и фейерверков – порошок алюминия при сильном нагревании воспламеняется и сгорает ослепительным пламенем.)

– Чем является алюминий в данных реакциях – окислителем или восстановителем? (Активным восстановителем.)

Все эти реакции идут при нагревании.

На втором этапе исследуем взаимодействие алюминия со сложными веществами: соляной кислотой и раствором гидроксида натрия.

Ребята, а взаимодействует ли алюминий с водой? Я вижу, что вы затрудняетесь ответить на этот вопрос.

– Происходит ли химическая реакция, когда вы наливаете воду в алюминиевую посуду? Происходит ли что-либо с алюминиевыми электропроводами, когда идет дождь?

– Перечисленные изделия не изменяются под действием воды, поскольку алюминий покрыт прочной оксидной пленкой. Если эту пленку снять, алюминий будет реагировать с водой (и некоторыми простыми веществами) даже при обычных условиях.

Эту пленку можно снять, то есть разрушить с помощью наждачной бумаги или химическим способом (например, раствором щелочи) или поверхность алюминия потереть солью ртути, то происходит реакция:

2Аl + 3НqСl₂ –> АlСl₃ + 3Hq

Выделившаяся ртуть растворяет алюминий и образует его сплав с ртутью – амальгама алюминия. На амальгированной поверхности пленка не удерживается, поэтому алюминий реагирует с водой при обычных условиях:

2Аl + 6НОН –> 2Аl(ОН)₃ + 3Н₂

Алюминий хорошо растворяется в разбавленных НСl и Н₂SО4 кислотах. А вот концентрированные Н₂SО₄ и HN0₃ кислоты пассивируют кислоты, образуя на поверхности металла оксидную пленку, то есть препятствует дальнейшему протеканию реакции. Поэтому эти кислоты перевозят в алюминиевых цистернах.

Опыт I. Взаимодействие алюминия с раствором НСl кислоты.

В пробирку поместить два кусочка алюминия и один мл. раствора кислоты. Если реакция не происходит, содержимое пробирки слегка нагреть.

2Аl + 6НСl = 2АlО₃ + 3Н₂

(2Аl + 3Н₂SО₄ = Аl₂(SО₄)₃ + 3Н₂)

Опыт II. Взаимодействие алюминия с раствором щелочи.

В пробирку поместить два кусочка алюминия и один мл. раствора щелочи. Если реакция не происходит – нагреть.

И в I и во II опыте реакции сразу не идут, хотя алюминий – активный металл, так как мешает оксидная пленка, дальше идет бурная реакция, так как пленка разрушена.

(2Аl + 2NaОН + 2Н₂О = 2NaАlO₂ + 3Н₂) – алюминат натрия

Составьте схемы уравнений реакций.

– Какой можно сделать вывод об активности металла? (Активный металл.)

Алюминий – химически активен, он может реагировать с неметаллами, водой, кислотами.

Ребята, ученые доказали, что:

Алюминий нам судороги вызывает
И память у людей снижает.
Он угнетает ряд ферментов,
Особенно кроветворенья центры,
И слабоумие – его работа!

Почему же тогда из алюминия делают посуду!

Получается, что алюминиевой посудой нельзя пользоваться? Можно, так как на ее поверхности что образуется? Оксидная пленка! Которая предохраняет алюминий от воздействия факторов внешней среды. Только в ней нельзя готовить кислые и щелочные продукты, значит, картофель (который содержит крахмал) можно.

Для того чтобы алюминий начал реагировать, с его поверхности нужно удалить оксидную пленку. Иногда в алюминиевых кастрюлях на дне мы видим черные пятна, произошло разрушение оксидной пленки. Вот такой посудой пользоваться нельзя.

III. Первичная проверка усвоения знаний.

Следующая станция – “Выбери задание”. В течение 4 мин. вам необходимо выполнить одно из трех заданий своего варианта (по выбору). Выбирайте только то задание, с которым вы справитесь. (Смотрите маршрутную карту.)

Задания

· Закончите уравнение реакции. Напишите его в полном и сокращенном ионном виде:

Аl + НСl –> ... (вариант I);

Аl + Н₂SО₄ –> ... (вариант II).

· Напишите уравнения реакций в соответствии со схемой:

Аl –> Аl₂О₃ –> Аl(NО₃)₃ (вариант I);

Аl –> АlСl₃ –> Аl(NO₃)₃ (вариант II).

· Определите неизвестное вещество и напишите уравнения реакций в соответствии со схемой:

Аl –> ... –> Аl(ОН)₃ (вариант I);

Аl –> ... –> АlСl₃ (вариант II).

IV. Первичное закрепление знаний

Вы достигли последней станции. В ваших тетрадях получился опорный конспект урока.

– Если бы мы продолжили путешествие, на каких станциях вам необходимо было еще побывать? (“Нахождение в природе”, “Получение”, “Применение”.)

Алюминий – самый распространенный из металлов в земной коре. На его долю приходится 8,8% от ее массы. Однако промышленный способ его получения был открыт сравнительно недавно. В 1886 г. к профессору Иветту вбежал молодой американский инженер Чарльз Мартин Холл, держа на протянутой ладони 12 маленьких шариков алюминия, впервые полученного электролитическим способом...

Но этот материал вы изучите на следующем уроке.

V. Подведение итогов занятия. Рефлексия

Вернемся к теме сегодняшнего урока.

– Какую проблему мы поставили в начале его?

– Удалось ли нам ее решить?

– К какому выводу мы пришли?

Приложение

Элементы и атомы

В менделеевский взятые круг,

Сделали химию самой богатой.

И самой творческой из наук.

(Г.Санников)

Маршрутная карта

Дата:

Тема:

Цель: изучить положение алюминия в Периодической системе, строение атома элемента, физические и химические свойства простого вещества.

Станция 1. “Визитка химического элемента”

Время стоянки 3 минуты. Работая индивидуально, определите местоположение элемента в периодической системе, составьте электронную формулу атома. Сделайте записи:

алюминий

химический элемент

химический знак: атомная масса Аr(Аl) =
порядковый номер:
период:
группа:
подгруппа-ряд:
строение атома:
электронная конфигурация:

простое вещество

химическая формула:
молекулярная масса Мr(Аl) –

Станция 2. “Физические свойства простого вещества”

Время стоянки 5 минут. Работайте в парах. Запишите в маршрутной карте физические свойства вещества

цвет:
агрегатное состояние:
пластичность:
металлический блеск:
теплопроводность:
электропроводность:
плотность:
температура плавления:
сплавы:

Станция 3. “Химические свойства простого вещества”

Время стоянки 10 минут. Работая в группах по 4 человека, составьте уравнение химической реакции взаимодействия алюминия с веществами. Сделайте выводы. Одно уравнение химической реакции запишите в окислительно-восстановительной форме. Покажите переход электронов.

Станция 4. “Выбери задание”

Время стоянки 4 минуты. Работая индивидуально, выполните одно задание (по выбору).

Условные обозначения:

– задание на “3”

– задание на “4”

– задание на “5”

Задания

Закончите уравнения реакций и расставьте коэффициенты:

Аl + НСl –> ... (вариант I);

Аl + Н₂SО₄ –> ... (вариант II).

 Напишите уравнения реакций в соответствии со схемой:

Аl –> А1₂О₃ –> Аl(НО₃)₃ (вариант I);

Аl –> АlСl₃ –> Аl(НО₃)₃ (вариант II).

 Определите неизвестное вещество и напишите уравнения реакций в соответствии со схемой:

Аl –> ... –> Аl(ОН)₃ (вариант I);

Аl –> ... –> АlСl₃ (вариант II).

Спасибо за работу!

Ваше домашнее задание. На основе материала учебника и опорного конспекта составьте рассказ по данной теме “Следует ли использовать алюминиевую посуду?”. Приведите аргументы “за” и “против”.