Цель: Познакомиться с химическими свойствами алюминия, связанные с его строением и соединениями алюминия. Уметь выполнять опыты, составлять химические уравнения.
Оборудование и реактивы: штатив лабораторный, алюминиевая проволока , оксид железа(III), оксид железа, магниевая лента, вода, йод кристаллический, порошок алюминия, соляная кислота, пробирки, стеклянные палочки. гидроксид натрия (на столах учащихся гидроксид алюминия , соляная кислота, гидроксид натрия).
Ход урока
1. Организационный момент
2. Актуализация знаний учащихся. Работа у доски
Определите степени окисления, составьте электронный баланс, расставьте коэффициенты.
Два ученика работают у доски
Сa+HNO3 (к) -> Сa(NO)3+N2O+H2O
Сu+HNO3 (р) -> Сu(NO)3+NO+H2O
3. Изучение новой темы.
Какой химический элемент Д.И.Менделеев назвал металлом будущего? О каком элементе говорится?
Я - металл незаменимый,
Очень летчиком любимый,
Легкий, электропроводный,
А характер - переходный.(Алюминий)
Тема урока: Алюминий и его соединения
Историческая справка. Название Алюминий происходит от латинского alumen - так ещё за 500 лет до н. э. назывались алюминиевые квасцы, которые применялись как протрава при крашении тканей и для дубления кожи. Датский учёный Х. К. Эрстед в 1825, действуя амальгамой калия на безводный AlCl3 и затем отгоняя ртуть, получил относительно чистый Алюминий. Первый промышленный способ производства Алюминия предложил в 1854 французский химик А. Э. Сент-Клер Девиль: способ заключался в восстановлении двойного хлорида алюминий и натрия Na3AICI6 металлическим натрием. Похожий по цвету на серебро, алюминий на первых порах ценился очень дорого, его использовали для изготовления украшений при Наполеоне. С 1855 по 1890 было получено всего 200 т алюминия. Современный способ получения алюминия электролизом криолито-глинозёмного расплава разработан в 1886году.
Положение алюминия по Периодической системе
1.3 период, 3 группа( п/группа А), Порядковый номер 13, относительная атомная масса 27.
2.Строение атома- заряд ядра +13, число уровней 3, расположение электронов на уровнях 2, 8, 3. Валентных электронов 3,
3. Проявляет валентность 3, степень окисления +3.Относится к амфотерным металлам.
Физические свойства алюминия:
Алюминий серебристо-белый металл. плотностью 2,7г/см? , имеет высокую теплопроводность и электрическую проводимость, высокую пластичность и хорошую коррозионную стойкость. Он легко поддаётся ковке, штамповке, прокатке, волочению .Температура плавления 660 градусов.(Демонстрация опыта: Нагревание кончика алюминиевой проволоки)
Чистый алюминий в промышленности получают методом электролиза раствора глинозема в расплавленном криолите.
Химические свойства алюминия
При нормальных условиях алюминий покрыт тонкой и прочной окисной плёнкой и потому не реагирует с классическими окислителями: с H2O (t°);O2, HNO3 (без нагревания). Благодаря этому алюминий практически не подвержен коррозии и потому широко востребован современной промышленностью. Легко реагирует с простыми веществами:
с кислородом, образуя оксид алюминия:
4Al + 3O2 = 2Al2O3
с галогенами (кроме фтора), образуя хлорид, бромид или иодид алюминия:
2Al +3I 2 = 2All3 (демонстрация опыта: Йод смешивают с порошком алюминия, размельчают йод песиком, капля воды на смесь служит катализатором -опыт проводят в вытяжном шкафу).
с серой, образуя сульфид алюминия:
2Al + 3S = Al2S3
с азотом, образуя нитрид алюминия:
2Al + N2 = 2AlN
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[Al(OH)4] + 3H2
2NaOH+2H2O + 2Al = 2NaAlO2 + 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:
8Al + 15H2SO4(конц) = 4Al2(SO4)3 + 3H2S + 12H2O
Al + 6HNO3(конц) = Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
Восстанавливает металлы из их оксидов (алюминотермия):
8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe(демонстрация опыта: смесь порошка алюминия и оксида железа(III) помещают на кольцо в штативе с асбестом,, вниз под штатив кладут емкость с песком. В смесь, для начала реакции ,помещают магниевую ленту и ее поджигают- реакция яркая,,запоминающая)
2Al + Cr2O3 = Al2O3 + 2Cr
Алюминаты. Алюминатные растворы
Оксид алюминия - соединение амфотерное, т.е. обладающее одновременно основными и кислотными свойствами. Поэтому оксид, а также его гидроксиды растворяются как в кислотах, так и в щелочах. При растворении гидроксида алюминия в кислотах образуются алюминиевые соли соответствующих кислот, например,
Al2O3+3Н2SО4 = Al2(SO4)3 + 3H2O (Учащиеся выполняют сами опыты)
Al2O3+ 2NaOH = 2NaA1O2+H2O
2Al(ОН)3+3Н2SО4 = Al2(SO4)3 + 6H2O.
При растворении гидроксида алюминия в щелочах образуются соли метаалюминиевой кислоты HAlO2, которые носят название алюминатов, например,
Al(OH)3+NaOH = NaA1O2+2H2O.
Al(OH)3 + KOH = K[Al(OH)4] (тетрагидроксоалюминат калия)
Применение алюминия
- для производства легких сплавов (дюралюмин, силумин) в самолето- и автомобилестроении
- для алитирования чугунных и стальных изделий с целью повышения их коррозионной стойкости
- для термической сварки
- для получения редких металлов в свободном виде
- в строительной промышленности
- для изготовления контейнеров, фольги и т.п.
Обобщение
1.Составьте уравнения реакций по схемам:
а) оксид Al -> Al -> оксид Al+ -> сульфат Al -> гидроксид Al
б)
Домашнее задание: 42,упр 6-7 с 130.