Почему алюминий активный металл

Обновлено: 07.01.2025

Информационно-технологические ресурсы: Габриелян О.С. Химия 9 класс: учебник для общеобразовательных учреждений, ПСХЭ Д.И.Менделеева, ряд напряжений металлов, тесты для контроля знаний обучающихся, оборудование для проведения опытов и демонстрационного эксперимента, реактивы: алюминиевая стружка, растворы кислот - HCl, H₂SO₄ , щелочей NaOH или KOH, HNO₃(конц)

Постановка целей урока.
Актуализация знаний о физических свойствах алюминия, положении в ПСХЭ Д.И.Менделеева, строение атома.
Постановка целей урока.

II. Операционно-исполнительский этап.

вновь вводимые понятия - реакция алюминотермии;
предполагаемые приращения в знаниях- понимание физических и химических свойств алюминия, областей его применения с учётом физических и химических свойств;
создание проблемной ситуации в процессе выявления противоречий между жизненным опытом и ранее усвоенными знаниями;
основная проблема - почему алюминий, стоящий в начале электрохимического ряда напряжений металлов, проявляет сравнительную химическую пассивность?
способ решения - химический эксперимент, наблюдение, сравнение.

IV. Задание на дом

I. Мотивационно-ориентировочный этап

– Здравствуйте, ребята! Мы продолжаем изучение темы “Металлы”

Сегодняшний урок я хотела бы начать с небольшого исторического рассказа:

"Однажды к древнеримскому императору Тиберию пришёл ремесленник и принёс чашу невиданной красоты, изготовленную из серебристого и на удивление лёгкого металла. На вопрос императора о названии чудесного металла ремесленник ответил, что металл получен им из …глины и пока не имеет названия. "Дальновидный" император, испугавшись, что новый металл, который можно получать из обыкновенной глины, обесценит серебро и подорвёт могущество Рима, повелел: чашу уничтожить, ремесленника обезглавить, его мастерскую сровнять с землёй!" Теперь, по 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 отличие от серебра на удивление лёгкий металл, который в принципе можно получить даже из глины. Не случайно у нас в России в ХIX столетии алюминий называли "глиний"!

Тема урока: "Характеристика физико - химических свойств алюминия"

Я предлагаю Вам составить план изучения материала урока, опираясь на ранее полученные знания о свойствах металлов.

1) Положение алюминия в ПСХЭ, строение его атома;

2) Физические свойства алюминия;

3) Химические свойства алюминия.

II. Операционно-исполнительский этап

Преподаватель: Охарактеризуйте положение алюминия в ПСХЭ

Обучающийся: Алюминий – элемент главной подгруппы III группы и 3-го периода ПСХЭ Д.И. Менделеева. Порядковый номер – 13. Это означает, что в состав атома алюминия входят 13 электронов и 13 протонов (заряд ядра +13). Относительная атомная масса алюминия – 27, следовательно, в состав ядра входят 14 протонов (27-13=14).

Тип химической связи - металлическая.

Тип кристаллической решетки: она подобна кубу с плотноупакованными шарами. Это металлическая кубическая гранецентрированная решётка. В узлах решётки находятся ионы, а в промежутках между ними легкоподвижные электроны. Веществам с металлической кристаллической решёткой присуща металлическая связь. Установить зависимость между строением Al и его физическими свойствами.

Преподаватель: Из ранее изученного материала предположите физические свойства алюминия. У вас на партах лежат образцы изделий из алюминия, сделайте визуальный анализ материала изделий, а также используя справочные данные заполните таблицу

Агрегатное состояние

Цвет, блеск

Запах

Пластичность

Растворимость в воде

Температура плавления

Плотность

Обучающийся: Кристаллическая решётка алюминия кубическая гранецентрированная, с этим связаны физические свойства алюминия: пластичность, высокая теплопроводность, электропроводность, малая плотность.

На основании строения атома можно сделать вывод, что степень окисления алюминия в соединениях равна +3. Формула оксида – Al₂O₃ и гидроксида алюминия – Al(OH)₃. На основании положения в периодической системе – малый радиус атома, соседство с неметаллами(В,Si), можно предположить об амфотерности алюминия и его соединений

Преподаватель: Какими химическими свойствами должен обладать алюминий, исходя из его положения в ПСХЭ Д.И.Менделеева?

Обучающийся: Алюминий - p-элемент, он занимает промежуточное положение между металлами и неметаллами. Металлические свойства у него выражены несколько слабее, чем у натрия и магния. Он амфотерен. Наличие 3e на внешнем электронном уровне и несколько меньший радиус атома влечёт уменьшение химической активности алюминия по сравнению с соответствующими элементами I и II групп.

Преподаватель: Как меняется активность металлов в электрохимическом ряду напряжений?

Обучающийся: Активность металлов в ряду напряжений уменьшается слева направо.

Преподаватель: Исходя из положения алюминия в электрохимическом ряду напряжений, что можно сказать о химической активности алюминия?

Обучающийся: В ряду напряжений алюминий находится рядом со щелочными и щелочно - земельными металлами, поэтому он должен проявлять высокую химическую активность.

Преподаватель: Рассмотрим химические свойства алюминия. Демонстрация опытов “Взаимодействие алюминия с простыми веществами: йодом, бромом”:

1) В пробирку приливаем 1-2 мл брома и закрываем пробкой с хлоркальциевой трубкой, заполненной кусочками древесного угля (для поглощения брома). Пробирку закрепляем в лапке штатива и на случай, если она лопнет, подставляем кристаллизатор с водой. Открываем пробирку и бросаем в нее небольшой кусочек алюминиевой проволоки или несколько листочков алюминиевой фольги (обертка из-под конфет). Пробирку снова закрываем пробкой с трубкой. Что наблюдаем?

Обучающийся: Кусочки алюминия начинают реагировать с бромом, раскаляются и передвигаются по поверхности брома. В хлоркальциевой трубке пары брома поглощаются углем.

(Записывает уравнения химических реакций в свою тетрадь)

Преподаватель демонстрирует взаимодействие алюминия с йодом

2) В фарфоровой чашке смешиваем порошок из мелких алюминиевых опилок и порошок кристаллического йода. В процессе смешивания никакой реакции не наблюдается. Реакция наблюдается при добавлении к смеси нескольких капель воды из пипетки. Что наблюдаем?

Обучающийся: Наблюдается выделение фиолетовых паров (Записывает уравнение реакции в тетрадь)

Делает вывод - алюминий активный металл, т.к. он взаимодействует с неметаллами.

Преподаватель: Но всё же, алюминий применяется в быту. Из него изготавливают целый ряд бытовых изделий. Известно, что ни кислород, ни вода не действуют на него. В результате противоречий между имеющимися знаниями и жизненным опытом создаётся проблемная ситуация: "Почему алюминий, стоящий в начале ряда напряжений, проявляет химическую пассивность?"

Причину пассивности алюминия выясним, проводя химический эксперимент. (Обучающиеся выполняют лабораторный опыт самостоятельно, перед проведением опыта им напоминаются правила работы с горелками)

Обучающийся: Химический эксперимент: длинный кусочек алюминиевой проволоки закрепляется зажимами за один конец, а другой конец проволоки подносится к пламени горелки. Наблюдается нагревание металла, проволока размягчается, однако алюминий не образует капли, а только конец размягчённой проволоки изгибается и провисает.

Преподаватель: Что за плёнка образовалась на поверхности металла?

Обучающийся делает вывод по опыту: При нагревании на воздухе алюминий окисляется. На его поверхности образуется плёнка оксида (записывается уравнение реакции)

Преподаватель: Выдвигается гипотеза - вероятно, что пассивность алюминия и возможность изготовления из него бытовых и промышленных изделий возникает из-за наличия плёнки оксида алюминия на его поверхности. А если удалить плёнку с поверхности алюминия, то возможно алюминий должен проявить активность близкую к активности щелочно-земельных металлов?

Обучающийся: Тогда алюминий может взаимодействовать с водой аналогично реакциям щелочных и щелочно - земельных металлов (записывает уже известную ему реакцию взаимодействия алюминия с водой)

Преподаватель (проводит демонстрационный опыт самостоятельно, напоминая обучающимся правила по технике безопасности при работе с кислотами): Рассмотрим взаимодействие алюминия с разбавленными кислотами: соляной, серной и концентрированной азотной кислотой

Обучающийся: Записывает уравнения реакций взаимодействия алюминия с кислотами:

В ходе протекания реакций наблюдается следующее:

- алюминий активно реагирует с соляной кислотой, менее активно с серной, а с азотной не реагирует при комнатной температуре, только при нагревании.

Преподаватель: Как можно объяснить разную реакционную способность алюминия в реакциях с кислотами?

Обучающийся (с помощью преподавателя): 1) Соляную кислоту получают путем растворения в воде газообразного хлороводорода – HCl. Ввиду невысокой его растворимости в воде, концентрация соляной кислоты при обычных условиях не превышает 38%. Поэтому независимо от концентрации соляной кислоты процесс диссоциации ее молекул в водном растворе протекает активно:

Образующиеся в этом процессе ионы водорода H + выполняют роль окислителя, окисляя металлы, расположенные в ряду активности левее водорода. Взаимодействие протекает по схеме:

При этом соль представляет собой хлорид металла AlCl₃

2) Даже при растворении в воде концентрация серной кислоты остаётся достаточно большой. При взаимодействии алюминия с концентрированными кислотами на его поверхности образуется плёнка, которая предохраняет металл от активного взаимодействия с окислителем.

3) Алюминий при низкой температуре пассивируется азотной кислотой, реакция возможна только при повышенной температуре, да и в этом случае если прекращается нагревание, то замедляется протекание реакции.

(Все уравнения реакций, наблюдения за опытами и выводы записываются в рабочую тетрадь)

Преподаватель: Мы рассмотрели отношение алюминия с кислотами. Но зная, что алюминий является амфотерным металлом, следовательно, он может взаимодействовать и со щелочами. Проведём опыт. Что Вы наблюдаете?

Обучающийся: В пробирку помещаем кусочек алюминиевой проволоки, приливаем к ней 2мл гидроксида натрия. Реакция начинает протекать через 1-2 секунды, наблюдается выделение газа.

(Записывают в тетрадь уравнение реакции)

Преподаватель: Давайте проанализируем все проделанные опыты и сделаем вывод.

Обучающийся делает вывод по работе:

1) Алюминий типичный металл, активный металл, т.к. он вступает в реакции с неметаллами, кислотами, водой, правда только после удаления оксидной плёнки;

2) Алюминий амфотерный металл, т.к. он может взаимодействовать как с кислотами, так и со щелочами.

Преподаватель: В доказательство того, что алюминий является активным металлом, он является активным восстановителем и может вытеснять металлы из их оксидов. Процесс вытеснения алюминием металла из оксида называется алюминитермией:

III. Оценочно-рефлексивный этап

Над какой темой мы сегодня работали?
Что нового вы узнали об алюминии?
Что нового для себя вы узнали на уроке?

Обучающиеся делают вывод о приобретенных знаниях и умениях.

IV. Задание на дом

Активные металлы

Металлы, легко вступающие в реакции, называются активными металлами. К ним относятся щелочные, щелочноземельные металлы и алюминий.

Положение в таблице Менделеева

Металлические свойства элементов ослабевают слева направо в периодической таблице Менделеева. Поэтому наиболее активными считаются элементы I и II групп.

Рис. 1. Активные металлы в таблице Менделеева.

Все металлы являются восстановителями и легко расстаются с электронами на внешнем энергетическом уровне. У активных металлов всего один-два валентных электрона. При этом металлические свойства усиливаются сверху вниз с возрастанием количества энергетических уровней, т.к. чем дальше электрон находится от ядра атома, тем легче ему отделиться.

Наиболее активными считаются щелочные металлы:

литий;
натрий;
калий;
рубидий;
цезий;
франций.

К щелочноземельным металлам относятся:

бериллий;
магний;
кальций;
стронций;
барий;
радий.

Узнать степень активности металла можно по электрохимическому ряду напряжений металлов. Чем левее от водорода расположен элемент, тем более он активен. Металлы, стоящие справа от водорода, малоактивны и могут взаимодействовать только с концентрированными кислотами.

Рис. 2. Электрохимический ряд напряжений металлов.

К списку активных металлов в химии также относят алюминий, расположенный в III группе и стоящий левее водорода. Однако алюминий находится на границе активных и среднеактивных металлов и не реагирует с некоторыми веществами при обычных условиях.

Алюминий

Алюминий представляет собой серебристо-белого цвета. Основные физические свойства алюминия – легкость, высокая тепло- и электропроводность. В свободном состоянии при пребывании на воздухе алюминий покрывается прочной пленкой оксида Al₂O₃, которая делает его устойчивым к действию концентрированных кислот.

Алюминий относится к металлам p-семейства. Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня – 3s

. В своих соединениях алюминий проявляет степень окисления равную «+3».

Алюминий получают электролизом расплава оксида этого элемента:

Однако из-за небольшого выхода продукта, чаще используют способ получения алюминия электролизом смеси Na₃ и Al₂O₃. Реакция протекает при нагревании до 960С и в присутствии катализаторов – фторидов (AlF₃, CaF₂ и др.), при этом на выделение алюминия происходит на катоде, а на аноде выделяется кислород.

Алюминий способен взаимодействовать с водой после удаления с его поверхности оксидной пленки (1), взаимодействовать с простыми веществами (кислородом, галогенами, азотом, серой, углеродом) (2-6), кислотами (7) и основаниями (8):

Положение активных металлов в таблице Менделеева

К активным металлам относятся три группы элементов:

щелочные металлы;
щелочноземельные металлы;
алюминий.

Щелочные металлы находятся в первой группе таблицы Менделеева, то есть занимают в ней крайнее левое положение. В частности щелочными металлами являются:

литий (Li);
натрий (Na);
калий (K);
рубидий (Rb);
цезий (Cs);
франций (Fr).

Щелочноземельные металлы находятся во второй группе, то есть правее щелочных металлов. К ним относятся:

бериллий (Be);
магний (Mg);
кальций (Ca);
стронций (Sr);
барий (Ba);
радий (Ra).

Активные металлы в таблице Менделеева

В целом активные металлы отличаются тем, что имеют один или два валентных электрона, поэтому они легко отдают эти электроны в ходе химических реакций, выступая в качестве восстановителей. Степень активности металла можно оценить по его расположению в электрохимическом ряде активности металлов. Чем левее там находится металл, тем сильнее выражены его восстановительные свойства. Крайнее левое положение в ряде занимает литий. В вот крайне правое положение в ряду занимает золото, именно поэтому оно почти не окисляется кислотами.

Электрохимический ряд напряжений металлов

Алюминий – это так называемый постпереходный металл, по своим свойствам он находится где-то между активными и среднеактивными металлами. Разные ученые придерживаются различного мнения о том, стоит ли считать алюминий активным металлом.

Активные металлы не встречаются в природе в чистом виде, так как они быстро вступают в химические реакции с другими элементами. Чаще всего в природе они присутствуют в виде оксидов. Например, даже если алюминий получен в чистом виде, то на воздухе он быстро покрывается оксидной пленкой.

Свойства

Активные металлы отличаются мягкостью (можно разрезать ножом), лёгкостью, невысокой температурой плавления.

Основные химические свойства металлов представлены в таблице.

Реакция

Уравнение

Исключение

Щелочные металлы самовозгораются на воздухе, взаимодействуя с кислородом

Литий реагирует с кислородом только при высокой температуре

Щелочноземельные металлы и алюминий на воздухе образуют оксидные плёнки, а при нагревании самовозгораются

Реагируют с простыми веществами, образуя соли

Алюминий не вступает в реакцию с водородом

Бурно реагируют с водой, образуя щёлочи и водород

Реакция с литием протекает медленно. Алюминий реагирует с водой только после удаления оксидной плёнки

Реагируют с кислотами, образуя соли

Взаимодействуют с растворами солей, сначала реагируя с водой, а затем с солью

Активные металлы легко вступают в реакции, поэтому в природе находятся только в составе смесей – минералов, горных пород.

Крылатый элемент Периодической системы

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

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.

4. При помощи каких реактивов можно определить в растворе ионы железа Fе 2 + Fе 3 ? (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:

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:

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.

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.)

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

Аl + НСl –> . (вариант I);

· Напишите уравнения реакций в соответствии со схемой:

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

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?

Элементы и атомы

В менделеевский взятые круг,

Сделали химию самой богатой.

И самой творческой из наук.

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:

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

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.

Рис. 1. Активные металлы в таблице Менделеева.

Рис. 2. Электрохимический ряд напряжений металлов.

Рис. 3. Минералы и чистые металлы.

Что мы узнали?

К активным металлам относятся элементы I и II групп – щелочные и щелочноземельные металлы, а также алюминий. Их активность обусловлена строением атома – немногочисленные электроны легко отделяются от внешнего энергетического уровня. Это мягкие лёгкие металлы, быстро вступающие в реакцию с простыми и сложными веществами, образуя оксиды, гидроксиды, соли. Алюминий находится ближе к водороду и для его реакции с веществами требуются дополнительные условия – высокие температуры, разрушение оксидной плёнки.

Химические свойства алюминия

Одним из распространённых элементов планеты является алюминий. Физические и химические свойства алюминия применяются в промышленности. Все, что необходимо знать, про этот металл вы найдете в нашей статье.

Строение атома

Алюминий – это 13 элемент периодической таблицы. Он находится в третьем периоде, III группе, главной подгруппе.

Свойства и применение алюминия связаны с его электронным строением. Атом алюминия имеет положительно заряженное ядро (+13) и 13 отрицательно заряженных электронов, располагающихся на трёх энергетических уровнях. Электронная конфигурация атома – 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 .

На внешнем энергетическом уровне находится три электрона, которые определяют постоянную валентность III. В реакциях с веществами алюминий переходит в возбуждённое состояние и способен отдавать все три электрона, образуя ковалентные связи. Как и другие активные металлы, алюминий является мощным восстановителем.

Рис. 1. Строение атома алюминия.

Алюминий – амфотерный металл, образующий амфотерные оксиды и гидроксиды. В зависимости от условий соединения проявляют кислотные или основные свойства.

Физическое описание

лёгкостью (плотность 2,7 г/см 3 );
серебристо-серым цветом;
высокой электропроводностью;
ковкостью;
пластичностью;
температурой плавления – 658°C;
температурой кипения – 2518,8°C.

Из металла делают жестяные ёмкости, фольгу, проволоку, сплавы. Алюминий используют при изготовлении микросхем, зеркал, композитных материалов.

Рис. 2. Жестяные ёмкости.

Алюминий – парамагнетик. Металл притягивается магнитом только в присутствии магнитного поля.

Химические свойства

На воздухе алюминий быстро окисляется, покрываясь оксидной плёнкой. Она защищает металл от коррозии, а также препятствует взаимодействию с концентрированными кислотами (азотной, серной).

При обычных условиях реакции с алюминием возможны только после удаления оксидной плёнки. Большинство реакций протекают при высоких температурах.

Основные химические свойства элемента описаны в таблице.

Реакция

Описание

Уравнение

Горит при высоких температурах с выделением тепла

Взаимодействует с серой при температуре выше 200°С, с фосфором – при 500°С, с азотом – при 800°С, с углеродом – при 2000°С

Реагирует при обычных условиях, с йодом – при нагревании в присутствии катализатора (воды)

Реагирует с разбавленными кислотами при обычных условиях, с концентрированными – при нагревании

Реагирует с водными растворами щелочей и при сплавлении

Вытесняет менее активные металлы

Алюминий не реагирует непосредственно с водородом. Реакция с водой возможна после снятия оксидной плёнки.

Рис. 3. Реакция алюминия с водой.

Алюминий – амфотерный активный металл с постоянной валентностью. Обладает небольшой плотностью, высокой электропроводностью, пластичностью. Притягивается магнитом только в присутствии магнитного поля. Алюминий реагирует с кислородом, образуя защитную плёнку, которая препятствует реакциям с водой, концентрированными азотной и серной кислотами. При нагревании взаимодействует с неметаллами и концентрированными кислотами, при обычных условиях – с галогенами и разбавленными кислотами. В оксидах вытесняет менее активные металлы. Не реагирует с водородом.

Читайте также: