Урок на тему «Алюминий и его соединений» 9 класс. Работа в группах сменного состава

Автор: Анацко Ольга Эдуардовна

Организация: ГБОУ гимназия №399 Красносельского района Санкт-Петербурга

Населенный пункт: Санкт-Петербург

Урок рассчитан на 2 часа.

Технология работы – работа в группах сменного состава.

Групповая форма работы позволяет каждому ученику быть активным на уроке, а работа в группах сменного состава ведет к тому что учащиеся выполняют различные виды работы, задействованы в различной деятельности: каждый ученик должен объяснить свой «кусок» изучаемого материала и помочь справиться остальным учащимся с заданиями со этому материалу. То есть каждый учащийся на таком уроке выступает в роли не только «ученика», но и «учителя».

Цель урока: систематизировать и конкретизировать знания учащихся о физических и химических свойствах металлов на примере алюминия; создать условия для понимания связи свойства вещества-области его применения.

Задачи:

Образовательные:

• на основе знания общих свойств металлов охарактеризовать свойства алюминия, сформировать представление о природных источниках, свойствах и применении алюминия.

Развивающие:

• развивать умения и навыки работы с текстом, составления химических формул и уравнений химических реакций,
• развивать аналитические умения (обобщать и систематизировать информацию, выделять существенные признаки, делать выводы).

Воспитательные:

• воспитывать культуру умственного труда;
• воспитывать чувство ответственности за свои действия, умение общаться в группе;
• воспитание познавательного интереса к предмету.

Класс заранее делится на 5 групп по 5 человек.

В начале урока учащиеся рассаживаются по парам. Каждый ученик получает рабочий лист, на котором задания скомпонованы по 5 группам, в соответствии с разделами. В конце урока каждый ученик сдает свой рабочий лист учителю на проверку.

Ход урока

1. Вводный этап

На этом этапе урока учитель объясняет, как в какой последовательности будет проходить урок, поясняет тему урока.

2. Проверка домашнего задания. Актуализации знаний

Домашнее задание на данный урок: дать характеристику химическому элементу алюминию по плану:

• Положение в Периодической системе.
• Состав атома.
• Строение электронных оболочек.
• Возможные степени окисления.

Проверка проводится фронтально, но учащиеся в парах осуществляют взаимопроверку, обменявшись тетрадями, выставляя отметки: все верно – отметка 5, если одна ошибка – отметка 4, две - отметка 3, больше - отметка 2. После взаимопроверки обсуждают возникшие вопросы.

3. Групповая работа – изучение нового материала

3.1. Обсуждение в группах «специалистов».

На этом этапе учащиеся работают в группах «специалистов». Каждой группе необходимо прочитать текст по определенной теме и ответить на соответствующие вопросы или заполнить соответствующую таблицу на рабочем листе. Класс заранее разделен на 5 групп по 5 человек.

3.2. Работа в сменных группах.

На данном этапе учащиеся пересаживаются таким образом, что в группе собираются специалисты по каждому разделу. Теперь «специалист» по определенному разделу должен объяснить свой материал другим, помочь им в заполнении схемы и выполнении задания.

Этот этап урока самый продолжительный, учащиеся самостоятельно овладевают знаниями, помогают друг другу.

4. Завершение урока

На этом этапе учитель предлагает учащимся сначала самостоятельно в течении 3-4 минут ответить на вопросы:

1. Основные физические свойства алюминия ….

2. Алюминий взаимодействует с …

3. Особенностью химических свойств алюминия является …

4. Области применения алюминия….

5. Алюминий экологически безопасен так как….

Затем данные вопросы обсуждаются. Ответы на вопросы позволяют подвести итог урока.

Каждый учащийся сдает рабочий лист на проверку, отметка выставляется за работу на уроке, учитывая и отметку за химический диктант по домашнему заданию. Домашнее задание обычно отсутствует.

Такая форма проведения урока позволяет повысить интерес к изучению предмета, включает в деятельность всех учащихся, учит объяснять и слушать объяснения других.

Литература

1. ХИМИЯ. Справочные материалы. Под ред. Ю.Д. Третьякова, - М., ПРОСВЕЩЕНИЕ, 1984.

2. ХИМИЯ. Справочник школьника, - М., 1995.

3. ХИМИЯ. Энциклопедия для детей. Том 17, АВАНТА, 2000.

4. http://www.aluminas.ru/aluminum/ecology/

5. http://ximik.biz/prakticheskaya-himiya/53-aluminiy-primeneniye

6. https://metallsk.ru/articles/primenenie-allyuminiya-v-promyshlennosti/

7. https://www.metmk.com.ua/114spr_alum.php

8. https://ido.tsu.ru/schools/chem/data/res/neorg/uchpos/text/g4_4_4.html

9. http://www.ceae.ru/The-commodity-markets1.htm

10. https://www.metmk.com.ua/10spr_alum.php

11. http://www.mining-enc.ru/a/alyuminij/

12. https://aluminiumleader.ru/history/timeline/#1856

Рабочий лист

1. Алюминий в природе и получение алюминия

 

1. Назовите главный источник получения алюминия.

__________________________________________________

2. Пользуясь картой «Запасы бокситов», назовите 5 стран, где запасы бокситов максимальны.

______________________________________________________________

3. Сколько стадий включает в себя производство первичного алюминия?

____________

Перечислите стадии:

__________________________________________

4. Запишите уравнение реакции получения алюминия, если состав исходного вещества – оксид алюминия, а образуются алюминий и кислород.

_________________________________________________

 

2. Физические свойства алюминия

1. Перечислите основные физические свойства алюминия.

__________________________________________

2. Для чего используются алюминиевые сплавы?

__________________________________________

3. Какое свойство алюминия и его сплавов делает алюминий очень выгодным?

__________________________________________

 

 

3. Химические свойства

1. Почему алюминий устойчив на воздухе?

__________________________________________

2. Запишите уравнение реакции алюминия с кислородом, водой и соляной кислотой.

__________________________________________

3. Почему алюминий взаимодействует со щелочами, привести уравнение реакции.

__________________________________________

4. Что такое термит, для чего его используют?

__________________________________________

 

4. Применение алюминия

Область применение алюминия	На каком свойстве основано применение	Примеры
Авиапромышленность	Малая плотность	Изготовление авиаконструкции, моторы, блоки, головки цилиндров, картеры, коробки передач, насосы и другие детали.

 

5.Экология алюминия

1. Перечислить свойства алюминия, обеспечивающие снижение нагрузки на окружающую среду.

___________________________________________________

2. Рассчитайте сколько процентов составляет алюминий в составе автомобиля в Европе сейчас и к 2025 году, учитывая, что средняя масса легкового автомобиля 1,25 тонны.

_______________________________________________

3. В чем состоит одно из преимуществ российского алюминия?

_________________________________________________________

 

 

Тексты для работ в группах

Экология алюминия

Важная роль алюминиевой отрасли в борьбе за снижение нагрузки на окружающую среду связана в первую очередь с комбинацией свойств самого металла. В отличие от большинства конкурирующих с ним материалов, алюминий может быть переработан неограниченное количество раз с минимальными энергозатратами и сохранением качества.

Другое существенное с точки зрения экологии преимущество алюминия — легкость. Это свойство металла играет большую роль в эволюции автопромышленной отрасли, позволяя снизить вес транспортного средства и, как следствие, сократить объем выбросов загрязняющих атмосферу веществ. Транспортные средства с высоким содержанием алюминия за время общего срока эксплуатации могут обеспечивать снижение энергопотребления на 20% и сокращение выбросов углекислого газа — на 17%.

Это преимущество алюминия широко используется в развитых странах, где уровень выбросов в транспортной отрасли регулируется жесткими экологическими нормативами. Ожидается, что содержание алюминия в американских и европейских автомобилях, за последние 30 лет выросшее с 50 до 150 кг, к 2025 году превысит 250 кг. В Германии — стране с высокой долей автомобилестроения в экономике — потребление алюминия на душу населения превышает 26 кг в год. В среднем по миру аналогичный показатель составляет 7,5 кг в год, а в России — всего 5,4 кг.

Алюминий обладает высокой теплопроводностью, благодаря чему его применение в строительстве позволяет создавать энергоэффективные и экологичные здания. Например, светопрозрачные фасады, неотъемлемая часть современных небоскребов, пропускают на 20% больше света, чем обычные окна, обеспечивая значительную экономию затрат на отопление и освещение.

Российский алюминий имеет существенное экологическое преимущество — он выпускается в основном с использованием гидроэлектроэнергии, одного из самых безопасных для окружающей среды энергоисточников. Учитывая большой объем электроэнергии, который требуется для того, чтобы получить алюминий из глинозема, это делает продукцию российских алюминиевых предприятий уникальной с точки зрения чистоты производства.

Кроме того, крупнейшие предприятия российской алюминиевой промышленности принимают активное участие в международных проектах, направленных на снижение выбросов парниковых газов для предотвращения процесса изменения климата.

Вопросы:

4. Перечислить свойства алюминия, обеспечивающие снижение нагрузки на окружающую среду.
5. Рассчитайте сколько процентов составляет алюминий в составе автомобиля в Европе сейчас и к 2025 году, учитывая, что средняя масса легкового автомобиля 1,25 тонны.
6. В чем состоит одно из преимуществ российского алюминия?

 

Алюминий в природе и получение алюминия

Алюминий — один из самых распространённых (после кислорода и кремния) элементов в породах земной коры — 8,8% (по массе). Известны сотни минералов, в которые он входит в виде главного или достаточно распространённого элемента. Основные носители алюминия — алюмосиликаты. Минералы с максимальным содержанием алюминия — корунд, гиббсит, бёмит, диаспор. Главный источник получения алюминия — бокситы.

Мало алюминия в живых организмах и гидросфере, хотя и известны отдельные организмы — концентраторы алюминия (плауны, некоторые виды моллюсков). Вместе с тем в почвах и в некоторых водах, богатых органическим веществом, отмечается определённая миграционная подвижность алюминия в виде органо-минеральных соединений.

 

Метод получения алюминия при помощи электричества был разработан в 1886 году и применяется до сих пор. Производство алюминия начинается с добычи бокситов. Далее боксит дробят, высушивают и размалывают в мельницах вместе с небольшим количеством воды. Образовавшуюся густую массу собирают в емкости и нагревают паром, чтобы отделить большую часть кремния, содержащегося в бокситах. На алюминиевом заводе полученный глинозем засыпают в ванны с расплавленным криолитом при температуре 950 ⁰С. Через раствор пропускают электрический ток силой до 400 кА и выше, в результате металл в жидкой форме собирается на дне ванны. Этот металл называется первичным алюминием. Первичный алюминий отливается в слитки и отправляется потребителям, а также используется для дальнейшего производства алюминиевых сплавов для различных целей. Литейные алюминиевые сплавы служат для получения готовых изделий путем отливки металла в формы. При этом необходимых свойств от сплава добиваются добавлением к нему различных добавок: кремния, меди и магния. Из таких сплавов, например, производят детали автомобильных и авиационных двигателей или колесные диски.

Вопросы:

1. Назовите главный источник получения алюминия.
2. Пользуясь картой «Запасы бокситов», назовите 5 стран, где запасы бокситов максимальны.
3. Сколько стадий включает в себя производство первичного алюминия? Перечислите стадии.
4. Запишите уравнение реакции получения алюминия, если состав исходного вещества – оксид алюминия, а образуются алюминий и кислород.

 

Физические свойства алюминия

Алюминий имеет редкое сочетание ценных свойств. Это один из самых легких металлов в природе: он почти в три раза легче железа, но при этом прочен, чрезвычайно пластичен и не подвержен коррозии, так как его поверхность всегда покрыта тончайшей, но очень прочной оксидной пленкой. Он не магнитится, отлично проводит электрический ток и образует сплавы практически со всеми металлами.

Алюминий легко обрабатывается давлением, причем как в горячем, так и в холодном состоянии. Он поддается прокатке, волочению, штамповке. Алюминий не горит, не требует специальной окраски и не токсичен в отличие от пластика.

Очень высока ковкость алюминия: из него можно изготовить листы толщиной всего 4 микрона и тончайшую проволоку. А сверхтонкая алюминиевая фольга втрое тоньше человеческого волоса. Кроме того, по сравнению с другими металлами и материалами он более экономичен.

Высокая способность к образованию соединений с различными химическими элементами породила множество сплавов алюминия. Даже незначительная доля примесей существенно меняет характеристики металла и открывает новые сферы для его применения. Например, сочетание алюминия с кремнием и магнием в повседневной жизни можно встретить буквально на дороге – в форме литых колесных дисков, двигателей, в элементах шасси и других частей современного автомобиля. А если добавить в алюминиевый сплав цинк, то, возможно, вы сейчас держите его в руках, ведь именно этот сплав используется при производстве корпусов мобильных телефонов и планшетов. Тем временем ученые продолжают изобретать новые и новые алюминиевые сплавы.

Сегодня существование строительной, автомобильной, авиационной, космической, электротехнической, энергетической, пищевой и других отраслей промышленности невозможно без алюминия. Более того, именно этот металл стал символом прогресса – все новейшие электронные устройства, средства передвижения изготавливаются из алюминия.

Казалось бы, вышеперечисленный набор характеристик уже сам по себе достаточен для того, чтобы алюминий стал металлом приоритетного выбора в индустрии, однако есть еще одна, не менее значимая характеристика. Использование алюминия может быть бесконечно: этот металл и сплавы из него можно неоднократно переплавлять без утраты механических характеристик. Ученые подсчитали, что 1 кг собранных и сданных в переплавку алюминиевых банок позволяет сэкономить 8 кг боксита, 4 кг различных фторидов и 14 кВт/ч электроэнергии.

Вопросы:

1. Перечислите основные физические свойства алюминия.
2. Для чего используются алюминиевые сплавы?
3. Какое свойство алюминия и его сплавов делает алюминий очень выгодным?

 

Химические свойства

Алюминий очень активный металл. В ряду напряжений он стоит после щелочных и щелочноземельных металлов. Однако на воздухе он довольно устойчив, так как его поверхность покрывается очень плотной пленкой оксида, предохраняющей его от дальнейшего контакта с воздухом. Если с алюминиевой проволоки снять защитную оксидную пленку, то алюминий начнет энергично взаимодействовать с кислородом и водяными парами воздуха, превращаясь в рыхлую массу гидроксида алюминия. Эта реакция сопровождается выделением тепла. Очищенный от защитной оксидной пленки алюминий взаимодействует с водой с выделением водорода.

Алюминий хорошо растворим в разбавленных серной и соляной кислотах, например уравнение реакции с раствором серной кислоты:

2AI + 3H₂SO₄ = Al₂(SO4)₃ + 3H₂↑

Концентрированная азотная кислота пассивирует алюминий.

Так как оксид и гидроксид алюминия обладают амфотерными свойствами, то алюминий легко растворяется в водных растворах всех щелочей, кроме гидроксида аммония.

Порошкообразный алюминий легко взаимодействует с галогенами, кислородом и всеми неметаллами. Для начала реакций необходимо нагревание. В дальнейшем реакции протекают очень интенсивно и сопровождаются выделением большого количества тепла.

Алюминий легко отнимает кислород и галогены у оксидов и солей других металлов. Реакция сопровождается выделением большого количества тепла.

Процесс восстановления металлов из их оксидов алюминием называется алюмотермией. Алюмотермией пользуются при получении некоторых редких металлов, которые образуют прочную связь с кислородом (ниобий, тантал, молибден, вольфрам и др.).
Смесь мелкого порошка алюминия и магнитного железняка называется термитом. После поджигания термита с помощью специального запала реакция протекает самопроизвольно и температура смеси повышается до 3500°С. Железо при такой температуре находится в расплавленном состоянии. Эту реакцию используют для сваривания рельсов.

Вопросы:

1. Почему алюминий устойчив на воздухе?
2. Запишите уравнение реакции алюминия с кислородом, водой и соляной кислотой.
3. Почему алюминий взаимодействует со щелочами, привести уравнение реакции.
4. Что такое термит, для чего его используют?

 

Применение алюминия

В настоящее время алюминий и его сплавы применяют во многих областях промышленности и техники. Прежде всего алюминий и его сплавы используют авиационная и автомобильная отрасли промышленности. Широко применяется алюминий и в других отраслях промышленности: в машиностроении, электротехнической промышленности и приборостроении, промышленном и гражданском строительстве, химической промышленности, производстве предметов народного потребления.

В авиапромышленности алюминий стал главным металлом благодаря тому, что его использование позволило решить задачу уменьшения массы транспортных средств и резко увеличить эффективность их применения. Из алюминия и его сплавов изготовляют авиаконструкции, моторы, блоки, головки цилиндров, картеры, коробки передач, насосы и другие детали.

В электротехнической промышленности алюминий и его сплавы применяют для изготовления кабелей, шинопроводов, конденсаторов, выпрямителей переменного тока. В приборостроении он используется при производстве кино- и фотоаппаратуры, радиотелефонной аппаратуры, различных контрольно-измерительных приборов.

Алюминий начали широко применять при изготовлении аппаратуры для производства и хранения крепкой азотной кислоты, пероксида водорода, органических веществ и пищевых продуктов благодаря его высокой коррозионной стойкости и нетоксичности.

Алюминиевая фольга стала очень распространенным упаковочным материалом, так как она гораздо прочнее и дешевле оловянной. Также алюминий стал широко использоваться для изготовления тары для консервирования и храпения продуктов сельского хозяйства. Но хранение не ограничивается маленькими баночками, алюминий используется для строительства зернохранилищ и других быстровозводимых сооружений, востребованных в сельском хозяйстве.

Также широко алюминий применяется в военной промышленности при строительстве самолетов, танков, артиллерийских установок, ракет, зажигательных веществ, и дл многих других целей в военной технике.

Широкое применение алюминий высокой чистоты находит в таких новых областях техники как ядерная энергетика, полупроводниковая электроника, радиолокация.

Большое распространение алюминий получил как антикоррозийное покрытие, он прекрасно защищает металлические поверхности от действия различных химических веществ и атмосферной коррозии, по этому широко используется в сфере производства различного металлопроката.

Широко используется еще одно полезное свойство алюминия - его высокая отражающая способность. Поэтому из него изготовливаются различные отражающие поверхностеи нагревательных и осветительных рефлекторов и зеркал.

Алюминий используют в металлургической промышленности в качестве восстановителя при получении ряда металлов, таких как хром, кальций, марганец. Он также используется для раскисления стали и сварки стальных деталей.

Не обойтись без алюминия и его сплавов сплавы в промышленном и гражданском строительстве. Он используется для изготовления каркасов зданий, ферм, оконных рам, лестниц и др. В Канаде, например, расход алюминия для этих целей составляет около 30 % от общего потребления, в США- более 20 %.

Исходя из всех вышеперечисленных способов применения алюминия, можно сказать, что алюминий прочно занял первое место среди других цветных металлов по масштабам производства и значению в хозяйстве

Заполнить таблицу, (см. пример):

Область применение алюминия	На каком свойстве основано применение	Примеры
Авиапромышленность	Малая плотность	Изготовление авиаконструкции, моторы, блоки, головки цилиндров, картеры, коробки передач, насосы и другие детали.

 

1. file0.docx.. 87,6 КБ

Опубликовано: 17.08.2019