Методическая разработка по химии на тему "Алюминий и его свойства"
план-конспект урока по теме

ГБОУ СПО РО «Константиновский сельскохозяйственный техникум»

АЛЮМИНИЙ И ЕГО СВОЙСТВА

(Методическая разработка урока по дисциплине «Химия»)

г. Константиновск

2012г.

Разработчик: Дьяченко Елена Анатольевна

Рецензент: Скибина Любовь Сергеевна

Рецензия

На методическую разработку урока по химии на тему: «Алюминий и его свойства».

Преподавателя: Скибиной Л.С.

Методическая разработка комбинированного урока по химии на тему «Алюминий и его свойства» посвящена расширению знаний, активизации мыслительной деятельности студентов, повышению интереса к дисциплине химия.

Методическая разработка актуальна в настоящее время. Урок дает обучающий эффект, формирует исследовательские навыки студентов, повышает интерес к изучаемой теме, формирует умения студентов работать в коллективе.

Урок получился плодотворным, эффективным, эмоциональным, полезным.

Считаю, что данная методическая разработка может использоваться для проведения урока по дисциплине «Химия».

____________________   /Л.С. Скибина/

Аннотация

В данной методической разработке отражена методика проведения комбинированного урока по химии, в котором участвуют студенты первого курса дневного отделения техникума по специальностям: «Ветеринария»

Целью написания методической разработки являются:

- формирование и развитие познавательного интереса студентов к химии;

- расширение знаний студентов о алюминии и его соединениях;

- активизация мыслительной деятельности студентов, умение анализировать, сопоставлять, выделять главное, применять теоретические знания на практике.

- показать связь изучаемого материала с жизнью.

Данная методическая разработка написана в помощь молодым преподавателям, т.к. в ней подробно изложена методика проведения комбинированного урока и для коллег с целью обмена опытом.

Написана методическая разработка на основе личного опыта.

Оформление: диаграмма «Распространение элементов в земной коре», «Периодическая система химических элементов».

Оборудование и реактивы: пробирки, штатив пробирочный, спиртовка, спички, пробиркодержатель; алюминий, серная кислота, соляная кислота, (разбавленные растворы), горячая вода в стакане.

Место проведения: аудитория

Форма проведения: урок

Участники урока: студенты 1 курса специальности:

111801 «Ветеринария»

Продолжительность: 90 минут

Содержание

1. Введение ……………………………………………………………. 6
2. Основная часть ……………………………………………………... 7

А) план проведения урока;

Б) ход урока

3. Заключение …………………………………………………………..15
4. Литература ……………………………………………………………16

Мы каждый день  сталкиваемся с одной проблемой: как научить нашему предмету в условиях, когда всё меньше студентов мотивировано на учение вообще и на изучение химии. Запомнить необходимые знания можно либо заставить студента выучить материал, либо заинтересовать его. Для проведения урока, я выбрала тему «Алюминий и его свойства». В предлагаемой разработке урока представлены отсутствующие в учебниках сведения об истории алюминия, его получении и областях применения, которые помогут повысить интерес студентов к изучаемой теме. Не исключено, что материал данной темы, студенты смогут применить в своей профессиональной деятельности и просто в жизни. Чтобы помочь студентам разобраться в многообразии материала по данной теме, я отобрала и включила в урок наиболее качественный научный материал, который соответствует требованиям программы. Студенты начнут лучше разбираться в изучаемом материале, смогут восстановить уже имеющиеся знания по теме, а также получить самостоятельно новые знания или проверить сомнительные факты. В разработке описана методика проведения лабораторной работы и тесты для закрепления полученных знаний. В результате приобретаются знания, связанные с практическими действиями. При изучении материала можно увидеть связь между различными элементами знаний не только в пределах изучаемой темы, но и всего учебного курса (внутри предметная связь), а также с другими смежными науками, т.е. осуществлять межпредметную связь.

Цель написания методической разработки:

- формирование и развитие познавательного интереса студентов к Химии;

- расширение знаний студентов о алюминии и его соединениях;

- активизация мыслительной деятельности студентов, умение анализировать, сопоставлять, выделять главное;  применять теоретические знания на практике.

- показать связь изучаемого материала с жизнью.

Данная методическая разработка написана в помощь преподавателям химии, так как в ней описывается подробно методика проведения комбинированного урока.

Может быть использована для проведения урока по дисциплине. Написана методическая разработка на основе личного опыта.

Основная часть

Подготовительный этап

На уроках, предшествующих  данному уроку, были изучены свойства щелочных и щелочно – земельных металлов. Рассмотрены вопросы нахождения в природе, физические, химические свойства, получение, применение. Студенты получили необходимые знания и умения, которые позволят им наиболее  полно и глубоко изучить тему «Алюминий и его свойства».

Урок № ____________

Дата: ______________

Группа: ____________

Тема: «Алюминий и его свойства».

Цели урока:

1. Сформировать представление о физических и химических свойствах алюминия, его строение атома, применении.
2. Активизировать мыслительную деятельность студентов; развивать умения студентов прогнозировать свойства вещества на основе знаний о его строении; развивать умения проводить анализ, сравнение, обобщение данных.
3. Воспитывать любознательность, интерес к познанию, уверенность в своих силах.

Задачи урока:

1. Повысить интерес к изучаемой теме, путем предоставления кратких исторических и научных сообщений об алюминии.
2. Актуализировать знания студентов о строении атома.
3. Показать взаимосвязь физических свойств алюминия и его строения.
4. Продолжить формирование исследовательских навыков студентов при выполнении лабораторных опытов.

Тип урока: комбинированный

Методы урока: объяснительно – иллюстративный, практический (демонстрация опытов)

Оборудование урока: таблица : «Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева»

Диаграмма: «распространение элементов в земной коре».

Реактивы: пробирки, штатив, пробирочный, спиртовка, спички, алюминий, серная и соляная кислоты, вода в стакане.

Ход урока

1. Организационный момент (2-3 мин)
2. Проверка знаний (20-25 мин)

А) устный (фронтальный опрос)

Б) письменный (индивидуальный опрос)

Вопросы к фронтальному опросу.

1. Назовите и покажите по таблице элементы I группы, главной подгруппы?
2. Какое количество электронов содержат элементы I группы, главной подгруппы на внешнем электронном уровне?
3. Какими физическими свойствами характеризуется натрий и калий?
4. Где встречается натрий и калий в природе? И в каком виде?
5. Дайте общую характеристику кальцию и магнию по положению в периодической системе.
6. Как называются соединения кальция? (CaO, Ca(OH)2)
7. Что такое жесткость воды?
8. Какие виды жесткости воды вы знаете?
9. Как устранить жесткость воды?
10. Где в природе встречается Са и Мg?
11. Где  применяется кальций и магний?
12. Как окрашивают пламя спиртовки натрий и калий?
13. Где применяют натрий и калий?

Письменный опрос.

1 карточка.  

Осуществить цепочку превращений, назвать все вещества в цепочке:

Na         Na2 O Na OH NaCLNa2CO3

2 карточка.

Решите задачу.

Натрий массой 4,6г полностью прореагировал с водой. Полученный раствор щелочи нейтрализовали фосфорной кислотой. Рассчитайте количество вещества и массу образовавшейся соли.

3 карточка.

Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами: 11, 19, 12, 20.

Укажите число протонов, нейтронов, электронов.

4 карточка.

Закончите уравнение хим. Реакций:

1. Na NO3 + H2 SO4 (конц)
2. Ca3 (PO4)2 + H3PO4
3. Na CL + H2 SO4
4. Ca CO3 + HNO3
5. Mg O + H2O

Подведение итога опроса.

Анализ ответов студентов и группы в целом, исправление ошибок, дополнение, выводы.

3. Мотивация учебной деятельности (5 мин.)

Преподаватель:

Из глины я обыкновенной,

Но я на редкость современный.

Я не боюсь электротока,

Бесстрашно в воздухе лечу,

Служу на кухне я без срока –

Мне все задачи по плечу.

Горжусь своим я именем:

Зовусь я _______________  

                                         (алюминием)

4. Изложение нового материала (60-65 мин.)

Изложение нового материала проводится методом объяснения новых знаний с применением беседы и демонстрацией опытов.

Студентам сообщается тема и цели урока. Для формирования интереса к изучаемой теме обсуждается история алюминия.

Преподаватель:

Однажды к древнеримскому императору Тиберию пришел ремесленник и принес чашу невиданной красоты, изготовленную из серебристого и на удивление легкого металла. На вопрос императора о названии чудесного металла ремесленник ответил, что металл получен из …..глины и пока не имеет названия. «Дальновидный» император, испугавшись, что новый металл, который можно получать из обыкновенной глины, обесценит серебро и подорвет могущество Рима, повелел: чашу уничтожить, ремесленника обезглавить, его мастерскую сровнять с землей!

Теперь, то 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 отличии от серебра на удивление легкий металл, который в принципе можно получить даже из глины. Не случайно у нас в России в XIX столетии алюминий называли «Глиний»!

1-й студент. В 1855г. на Всемирной выставке в Париже было представлено «серебро из глины», которое произвело большую сенсацию. Это были пластины и слитки из алюминия. Полученного французским ученым Сент-Клер Девилем. К чести Девиля, он поступил, как подобает настоящему ученому: из алюминия собственного производства он отчеканил медаль с портретом Фридриха Велера и датой «1827» и послал ее в подарок немецкому ученому, который смог выделить крупинки этого металла. Впервые несколько миллиграммов металлического алюминия получил в 1825г. датский физик Г. Эрстед действием амальгамы калия на хлорид алюминия, однако тогда не удалось точно установить, какой продукт был получен.

2-й студент. В пробе лунного грунта, взятой автоматической станцией «Луна - 20» с лунной поверхности, впервые был обнаружен самородный алюминий. При исследовании лунной фракции были выявлены три крохотные частица алюминия. Это плоские, слегка удивленные крупицы с матовой поверхностью и серебристо – серые в свежем изломе. Алюминий – луной камень. В земных же условиях природный чистый алюминий даже в столь миниатюрном виде так и не найден.

З-й студент. В 1884г. в столице США был воздвигнут 169 – метровый монумент в честь Джорджа Вашингтона. Авторы проекта увенчали каменный обелиск пирамидой из драгоценного металла – алюминия. С тех пор уже более ста лет алюминиевый наконечник украшает памятник Вашингтону, успешно выдерживая испытания временем и погодой.

4-й студент. Зеркало крупнейшего телескопа, построенного в СССР, диаметром в 6 м, покрыто тончайшей алюминиевой фольгой. Этот дальнозоркий глаз обращен в глубины Вселенной. Он способен увидеть свет обычной свечки на расстоянии 25 тыс. км.

Американские ученые предложили использовать гигантские зеркала из пластмассы с алюминиевым покрытием для освещения ночных городов. Такие зеркала, доставленные на орбиту и управляемые ЭВМ, смогут отражать солнечный свет в десятки раз интенсивнее, чем это делает в настоящее время Луна.

Области применения алюминия.

Учитель. Алюминий обладает рядом свойств, которые выгодно отличают его от других металлов:

• Небольшая плотность
• Высокая пластичность
• Достаточная механическая прочность
• Высокие тепло- и электропроводность

Алюминий нетоксичен, немагнитен и коррозионностоек к ряду химических веществ. Благодаря этим свойствам, а также относительно невысокой стоимости по сравнению с другими цветными металлами, он нашел широкое применение в самых разных отраслях промышленности. Весомую долю в общее потребление алюминия и его сплавов вносят авиационная и автомобильная отрасли промышленности, железнодорожный и водный транспорт, машиностроение, электротехническая промышленность и приборостроение, промышленное и гражданское строительство, химическая отрасль промышленности, производство предметов народного потребления.

Студенты (1-2 человека) представляют презентацию, которую заранее подготовили.

Заслушиваются выступления студентов.

1-й студент. Применение алюминия и его сплавов во всех видах транспорта, а в особенности воздушного, привело к уменьшению собственной массы транспортных средств и к резкому увеличению эффективности их использования. Авиаконструкции, моторы, блоки, головки цилиндров, картеры, коробки передач, насосы и многие другие детали изготавливают из алюминия и его сплавов.

Алюминий и его сплавы применяют при отделке железнодорожных вагонов, изготовлении корпусов и дымовых труб судов, спасательных лодок, радарных мачт, трапов. Широко используются алюминий и его сплавы в электротехнической промышленности для изготовления проводов (кабелей), шинопроводов, конденсаторов, выпрямителей переменного тока. В приборостроении алюминий и его сплавы используют в деталях кино- и фотоаппаратуре, радиотелефонных устройств, различных контрольно – измерительных приборов. Учитывая высокую коррозионную стойкость и не токсичность алюминия, его широко применяют при изготовлении аппаратуры для производства и хранения крепкой азотной кислоты, пероксида водорода, органических веществ и пищевых продуктов. Алюминиевая фольга, будучи прочнее и дешевле оловянной, полностью заменила ее как упаковочный материал для пищевых продуктов. Растет потребление алюминия на изготовление тары для консервирования и хранения продуктов сельского хозяйства, строительство зернохранилищ и других зданий, сооружений и конструкций.

     Алюминий и его сплавы широко используется в военной промышленности при производстве боевой техники и оружия.

2-й студент. Алюминий широко применяются в таких областях техники, как ядерная энергетика, полупроводниковая электроника, радиолокация. Его используют для защиты металлических поверхностей от химической и атмосферной коррозии. Отражающие поверхности нагревательных и осветительных рефлекторов и зеркал своим существованием также часто обязаны алюминию – его высокой светоотражающей способности.

Алюминий применяется и в металлургической отрасли промышленности в качестве восстановителя при получении некоторых металлов алюмотермическими методами, для сварки стальных деталей или раскисления стали. Применяется алюминий и его сплавы в промышленном и гражданском строительстве при изготовлении каркасов зданий, ферм, оконных рам, лестниц и других конструкций.

Преподаватель: подводим итог. Изучив основные области применения алюминия, мы видим, что этот металл имеет огромное промышленное значение, поэтому необходимо подробнее познакомиться с его свойствами.

Нахождение алюминия в природе.

Задание 1. Рассмотрите диаграмму «Распространение элементов в земной коре». Определите, какое место занимает А1 среди других элементов.

Задание 2. Рассмотрите образцы природных соединений, сравните их по твердости, прочности, цвету, рассчитайте содержание А1 в некоторых из них.

• Нефелин – КNa3 [AlSiO4]4.
• Глины – осадочные породы, состоящие из SiO2 (30-70%), Al2O3 – (10-40 %) и H2O (5-10 %);

В меньших количествах присутствуют оксиды железа, титана, кальция и других металлов.

• Корунд (ювелирные прозрачные окрашенные корунды – сапфир, рубин; непрозрачный корунд (часто загрязнённый примесями) - наждак) – Al2O3.
• Полевые шпаты – например (K, N2)OAl2O3 6SiO2, Ca [AL2Si2O8].
• Каолинит - Al2O32SiO2 2Н2О.
• Берилл (изумруд, аквамарин) – 3ВеО Al2O3 6SiO2.

Проверка расчетов. Обсуждение результатов заданий. Выводов.

Актуализация знаний об особенностях строения атома и свойствах алюминия.

Строение атома.

Преподаватель: как видим, алюминий имеет очень широкое применение в современной индустрии, а применение всегда обусловлено свойствами вещества. Свойства вещества, в свою очередь, зависят от строения образующих его атомов. Рассмотрим особенности положения алюминия в периодической системе химических элементов и строения его атома.

Алюминий – металл, расположенный в IIIа группе 3-го периода периодической системы; валентность – III; степень окисления +3 (менее характерны +1 и +2). Вследствие высокой химической активности на Земле встречается только в виде соединений.

На внешнем  энергетическом уровне у алюминия находятся три валентных электрона, которые в возбужденном состоянии распариваются, поэтому для алюминия в химических реакциях характерны восстановительные свойства.

Физические свойства алюминия.

Преподаватель: рассмотрев особенности химического элемента алюминия, перейдем к изучению простого вещества алюминия.

Лабораторная работа: «Физические свойства алюминия».

Инструктивная карта:

1. Рассмотрите алюминиевую пластинку.
2. Определите агрегатное состояние вещества алюминия.
3. Какого цвета пластина?
4. Определите, имеет ли данная пластинка блеск?
5. Опустите пластинку на ¼ ее длины в стакан с горячей водой на 10-15 с. Вытащите пластинку из воды, протрите салфеткой и определите, обладает ли алюминий теплопроводностью.
6. Возьмите в руки алюминиевую фольгу. Определите, обладает ли алюминий пластичностью. Легкий ли это металл?
7. Поместите в стакан с холодной водой алюминиевую пластинку, проверните несколько раз. Наблюдается ли растворение алюминия?
8. Кратко запишите свои наблюдения согласно плану:

• Агрегатное состояние
• Цвет
• Блеск
• Теплопроводность
• Пластичность
• Растворимость в воде.

Преподаватель: вот некоторые дополнительные сведения о свойствах алюминия:

- легкий, p = 2,7 г/см3;

- легкоплавкий, tпл = 660С;

- электропроводный (лишь два металла – серебро и медь – имеют более высокие показатели).

Хотя алюминий является активным металлом, в воде он не растворяется, т.к., его поверхность покрыта плотной непористой оксидной пленкой.

Обсуждение результатов лабораторной работы. Выводы.  

Химические свойства алюминия

Преподаватель: мы с вами выяснили, что в химические реакциях алюминий проявляет восстановительные свойства. С какими же веществами он должен взаимодействовать?

Лабораторная работа: «химические свойства алюминия».

Повторение правил техники безопасности при проведении химического эксперимента:

- соблюдение правил работы с кислотами и щелочами;

- соблюдение правил нагревания веществ;

- поддержание чистоты и порядка на рабочем месте;

- внимательность.

Лабораторная работа выполняется в течение 10-15 мин. по инструктивным картам; по ходу работы учащиеся записывают уравнения происходящих реакций (в тетрадях, а по требованию учителя и на классной доске); при написании уравнений создается благоприятная ситуация для повторения вопросов по темам: «Реакции ионного обмена» и «Окислительно – восстановительные реакции»; формируются частные выводы по каждому опыту, общий вывод зачитывается вслух.

Преподавательвыполняет роль консультанта.

Инструктивная карта

1. Возьмите две пробирки. В каждую положите по кусочку алюминия. Прилейте в одну из них 1-2 мл раствора соляной кислоты, а в другую – столько же раствора разбавленной серной кислоты. Пробирки слегка нагрейте. Что наблюдаете? Запишите уравнения соответствующих реакций.
2. В пробирку поместите кусочек алюминия и прилейте раствор щелочи. Содержимое пробирки нагрейте. Что происходит? Запишите уравнение реакции.
3. Результаты проделанной работы оформите в виде таблицы:

Преподаватель: оксид и гидроксид алюминия – амфотерные соединения. Так, при погружении кусочка алюминия в раствор щелочи сначала растворяется защитная оксидная пленка:

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4]

                                                                                        Тетрагидроксоалюминат

                                                                                                     натрия

затем протекают реакции:

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2

Al(OH)3 + NaOH = 2Na[Al(OH)4],

Или суммарную:

2Al + 2 NaOH + 6 H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2.

Алюминий хорошо растворяется в разбавленных серной и соляной кислотах:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2,

2Al + 3H2 SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2.

Сделайте вывод о том, какими свойствами обладает алюминий.

Общий вывод: алюминий по физическим и химическим свойствам – типичный металл. Он реагирует как с кислотами, так и со щелочами.

Получение алюминия в промышленности.

Заслушивается сообщение студента.

5-й студент.  Открытие этого самого распространенного металла состоялось после открытия щелочных металлов, а промышленное получение началось после изобретения электролиза. Первый образец алюминия получил датский ученый Г. Эрстед в 1825г. в результате следующей химической реакции:

AlCl3 + 3Na = Al + 3NaCl.

В 1827г. знаменитый немецкий химик Фридрих Велер получил более чистый алюминий, использовав для этого криолит и металлический калий:

Na3 [AlF6] + 3K = Al + 3NaF + 3KF.

Промышленный способ производства алюминия, который в своей основе применяется до сих пор, был почти одновременно разработан в 1866г. молодыми учеными Чарльзом Холлом в США и Полем Эру во Франции. (запись на доске и в тетрадях.)

2Al2O3 ======= 4 Al + 3O2.

В настоящее время по объему производства алюминий прочно занимает среди металлов второе место после железа и его сплавов. Для выплавки 1 m алюминия требуется 13-17 тыс. кВт/час электрической энергии, поэтому алюминиевые заводы расположены вблизи крупных ГЭС.

5. Закрепление знаний.

Тест

1. Какова электронная конфигурация атома алюминия?

А) 1s22s22p1;

Б) 1s22s22p3;

В) 1s22s22p63s23p1;

Г) s22s22p63s23p63d14s2.

2. Cкакими из указанных веществ реагирует алюминий?

А) CaО

Б)HCl

В) Cl2

Г) NaOH

3. Какие из указанных металлов являются более активными, чем алюминий?

А)Na

Б) Cu

В) Ca

Г) Fe

4. Наиболее характерная степень окисления алюминия:

А) +1        б) +2          в) +3          г) +4

5. Алюминий в химических реакциях проявляет свойства:

А) окислителя;

Б) инертного соединения;

В) восстановителя;

Г) окислителя и восстановителя.

6.  В промышленности алюминий получают:

А) используя в качестве восстановителя металлический натрий.

Б) электролизом расплава оксида алюминия.

В) используя в качестве восстановителя оксид углерода (II).

Г) электролизом раствора солей алюминия.

Правильные ответы:

Заключение

Химия, как известно, довольно – таки сложная наука. Не всем она понятна и доступна. В итоге интерес к предмету теряется, так как если не интересно, то и учится всё с трудом.

Поэтому, чтобы заинтересовать студентов, пересмотреть свои взгляды относительно химии проводится этот урок. Материал данного урока расширит кругозор студентов, заставит студентов логически мыслить, делать выводы,  анализировать, выбирать главное. Деятельность студентов носит творческий и практический характер.

Список используемой литературы:

1. Ерохин Ю.М. Химия. Учебник для СПО – М.: «Академия» 2010г
2. Габриелян О.С. Химия. М «Академия» 2011г.
3. Редецкий А.М. Химия. Дидактический материал: пособие для учителей общеобразовательных учреждений. М., «Просвещение» 2011г.
4. Приложение к газете 1 сентября: «Химия» 2011
5. Габриелян О.С. Химия в тестах, задачах и упражнениях: учебное пособие для студентов СПО – М., «Академия» 2011г.