Общая характеристика элементов главной подгруппы III группы. Алюминий и его соединения

  Общая характеристика элементов

  главной подгруппы III группы.

  Алюминий и его соединения. 

  Цели :

  Образовательные: сформировать знания о химическом элементе алю-

  миния, физических и химических свойствах простого

  вещества алюминия; о составе и свойствах оксидов

  и гидроксидов алюминия; областях применения

  алюминия и его соединений;

  Развивающие:  развивать интеллектуальные способности, внимание

  и память студентов; самостоятельность студентов

  при работе с учебником, дополнительной литера-

  турой,  материалами Интернета;

  Воспитательные: воспитывать чувство гордости за свою Родину, как

  самую богатую природными ресурсами страну;

  умению работать в коллективе; бережное и

  ответственное отношение к природе.

  Оборудование и реактивы: «Периодическая система химических

  элементов»;  колба – 3 с надписями «кислота», «Н2О»;

  спиртовки – 2; склянки; тестовые задания ; задачи;

  видеофильм;

  План  урока

Повторение и проверка знаний. Изучение нового материала. Общая характеристика элементов главной подгруппы III группы.

  2. Характеристика простого вещества алюминия

  а) физические свойства алюминия;

  б) химические свойства алюминия;

  3. Соединения алюминия:

  а) оксид алюминия – состав; физические и химические свойства;

  б) гидроксид алюминия – состав; физические и химические 

  свойства;

  4. Применение алюминия, его сплавов и соединений.

Закрепление изученного материала.

  Ход урока

Повторение и проверка знаний.

  Какой раздел химии мы сейчас изучаем?

  Ответ:  металлы.

  Викторина За научные заслуги был вручен драгоценный  подарок – весы. Изготовлены они были не из золота, но стоили дороже золотых. Из того же металла, что и эти весы, были изготовлены столовые приборы французского императора Наполеона  III. Между тем этот металл, из которого были выполнены изделия, сейчас является одним из самых дешевых, предметы из него имеются в каждом доме. Назовите этот металл.

Ответ:  Алюминий

Какой металл самый легкий? Какой – самый тяжелый?

Ответ:  Li  (с=0,53 г/см3)

  Оs  (с=22,5 г/см3)

Какой металл самый легкоплавкий металл? 

Какой –  самый тугоплавкий? 

Ответ:  Сs  (tпл=28,5оС)

  W  (tпл=3410оС)

Какой металл самый мягкий металл? 

Какой – самый твердый металл? 

Ответ:  Сs

  Сr

Назовите самый распространенный на Земле металл.

Ответ:  алюминий

Какой драгоценный металл является одним из самых лучших катализаторов для различных химических процессов?

Ответ:  платина

Какой металл называют «металлом консервной банки»?

Ответ:  олово

Назовите металл, который первым стал известен человеку.

Ответ:  золото

Какой металл становится «жертвой рыжего дьявола»?

Ответ:  железо

Установите соответствие  между химической

формулой соединения и степенью окисления

марганца в нем

формула соединения	степень окисления марганца
MnO; MnSO4 MnO2 Mn2O3 Mn2O7 HMnO4; KMnO4 H2MnO4; K2MnO4	а) + 7 б) + 3 в) + 4 г)  + 6 д)  + 2

  Ответ: 1–д;  2–в;  3–б;  4–а;  5–а;  6–г;

  IV.  «Термины-синонимы»

  Правильно составить пары соответствующих веществ:

  Карточка № 1

Гидрокарбонат натрия Оксид углерода (IV) Хлорид натрия Оксид углерода (II) Карбонат кальция

а) Угарный газ б) Поваренная соль в) Мел, известняк г) Углекислый газ д) Пищевая сода

Ответ:

1-д; 2-г; 3-б; 4-а; 5-в

  Карточка № 2

NH4OH Ca(OH)2 CaCO3 CaO Na2CO3

а) Оксид кальция б) Гидроксид аммония в) Гидроксид кальция г) Карбонат натрия д) Карбонат кальция

Ответ: 1-б; 2-в; 3-д; 4-а; 5-г

  V.  «Найдите лишнее»

Написаны 4 строчек химических формул различных веществ. В каждой строчке следует вычеркнуть формулу вещества, принадлежащего не к тому классу, к которому относятся 3 других.

HCl  Na2SO4  H2SO4  HNO3 KCl  BaSO4  H2SO3  CaCO3 SO3  Mn2O7  KClO3  N2O5 H3BO3  NaHCO3  Ca(HS)2  MgCl2 

  Ответ:

HCl  Na2SO4  H2SO4  HNO3 KCl  BaSO4  H2SO3  CaCO3 SO3  Mn2O7  KClO3  N2O5 H3BO3  NaHCO3  Ca(HS)2  MgCl2 

  VI.  Соедините прямой линией:

а) элементы одного и того же периода;

б) элементы одной и той же главной подгруппы

в) элементы одной и той же побочной подгруппы

Be	N	Si
Al	Na	C
Cl	Mg	Ge

Zn	Cl	Al
Be	Mg	Ca
Ba	S	Na

Cu	K	Na
S	Ag	Si
O	P	Au

  Ответ:

Be	N	Si
Al	Na	C
Cl	Mg	Ge

Zn	Cl	Al
Be	Mg	Ca
Ba	S	Na

Cu	K	Na
S	Ag	Si
O	P	Au

  VII.  «Переводчики»

  Прочитанные фразы с «химического» языка перевести 

  на общепринятый:

«Много оксида водорода утекло с тех пор»

Ответ: «Много воды утекло с тех пор »

«От купрумного лба аурумных мыслей не дождешься»

Ответ: «От медного  лба золотых  мыслей не дождешься»

«Белый, как карбонат кальция»

  Ответ: «Белый, как мел»

«Уходит, как аш-два-о  в землю»

  Ответ: «Уходит, как вода  в землю»

«Прозрачен, как сплав оксидов свинца и кремния с карбонатом натрия»

Ответ: «Прозрачен, как хрусталь»

  VIII.  Игра «Кто внимательнее?»

Игровая цель: кто больше заметит ошибок у «студента–мима» (хорошо умеет манипулировать с предметами, выражать свои чувства мимикой); повторить их и показать правильные действия с химическим оборудованием.

Оборудования: 2 пустые спиртовки; пробирки; колба круглодонная; держатель  для пробирок; лабораторный штатив; пустые склянки с этикетками для веществ; пробирки с надписью: «вещество»; «кислота»; «вода»; «щелочь»

Действия студента-мима:

Берет  вещество руками и проверяет их на вкус  (вещества нельзя брать руками и проверять их на вкус); При выяснении запаха подносит сосуд близко к лицу  (для ознакомления с запахом нужно ладонью руки сделать движение от отверстия сосуда к лицу); Разбавляет кислоту водой: «наливает воду быстро в кислоту» (кислоты следует наливать медленно тонкой струйкой при перемешивании в воду, в не наоборот); Остатки веществи растворов высыпает и выливает обратно в склянку с чистыми реактивами  (нельзя остатки в-в и р-ров высыпать и выливать обратно в склянку); Зажигает спиртовку с помощью второй спиртовки  (запрещается зажжение одной спиртовки от  другой, ибо может пролиться спирт и возникнет пожар); Тушит спиртовку дуя на пламя  (нельзя задувать спиртовку;чтобы погасить пламя спиртовки, ее следует закрыть колпачком); Имитирует насыпание вещества из склянки с этикеткой. Жестами и мимикой показывает, что взял больше вещества и поэтому отсыпает избыток из пробирки в склянку;  Аккуратно складывает посуду, убирает рабочее место.

После завершения демонстрации студентам предлагается записать на листках допущенные ошибки. Показать их и демонстрировать правильные действия с химическим оборудованием. Студент исправляет ошибки, демонстрируя их зрителям.

Алюминий в стихах:

  Споем мы вам балладу

  Об очень даже важном

  Металле – том, активном,

  Что нужен нам везде.

  Живет наш алюминий

  В тринадцатой квартире

  Та, что в подъезде третьем,

  На третьем этаже.

  Встречается  в  природе

  В алюмосиликатах,

  Боксите и корунде,

  Сарфире и гранатах.

  На внешней оболочке

  У атома металла

  Всегда три электрона –

  Не много и не мало.

  Ведь он совсем не жадный,

  Он дарит электроны

  И степень окисления

  Имеет тоже три.

  Металл он очень ковкий,

  Пластичностью он славен,

  Тот серебристо-белый

  И легкий, и умелый.

  Он в доме создает уют,

  Проводит электричество

  И теплоты передает

  Изрядное количество. 

  Используем его мы

  В строительстве машины,

  Моста, кастрюли, ложки

  И на реке плотины.

  Едим конфеты часто

  И не подозреваем,

  Что в фантике конфетном

  Он тоже наблюдаем.

  Тема урока:

  Алюминий

  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)

Строение атома Аl – порядковый номер 13; металл; электронная формула +13Alо  1s22s22p63s23p1  (13р+; 13е‒; 14nо)

Физические свойства простого вещества: Алюминий – серебристо-белый легкий металл,   с=2,7 г/см3 (2700 кг/м3);  Тпл= 660оС   очень пластичен; легко вытягивается в проволоку   и прокатывается в листы и фольгу. По электрической   проводимости уступает лишь серебру и меди. Важнейшие природные соединения Аl –  Алюмосиликаты (Na2O·Al2O3·2SiO2);  Боксит (Al2O3·nH2O);  Криолит(AlF3·3NaF) Нефелин  –  KNa3[AlSiO4]4  Глины – осадочные породы, состоящие из SiO2 (30 – 70%); Al2O3  – (10 – 40%);  H2O (5 – 10%) Корунд (ювелирные прозрачные окрашенные корунды – сапфир, рубин); непрозрачный корунд (часто загрязненный примесями - наждак) –  Al2O3; Берилл  (изумруд, аквамарин) – 3ВеО·Al2O3· 6SiO2

Химические свойства:  Взаимодействие с простыми веществами:   t° а) 4Al  +  3O2  Є  2Al2O3   t° б) 2Al  +  3Cl2  Є  2AlCl3 в) 2Al  +  3S  Є  Al2S3   t° г) 2Al  +  N2  Є  2AlN д) 4Al  +  3C  Є  Al4C3 Взаимодействие со сложными веществами: а) 2Al  +  6H2O  Є  2Al(OH)3  +  3H2↑ б) 2Al  +  6HCl  Є  2AlCl3  +  3H2↑ в) 2Al  +  3H2SO4 (p)  Є  Al2(SO4)3  +  3H2↑ г) 2Al  +  4H2SO4 (k)  Є  Al2(SO4)3  +  S  +  4H2O д) 8Al  +  30HNO3 (p)  Є  8Al(NO3)3  +  3N2O  +  15H2O l) 2Al  +  2NaOH  +  6H2O  Є  2Na[Al(OH)4]  +  3H2↑ вывод: Алюминий – амфотерный металл, взаимодействует как с кислотами, так и с щелочами.

Получение: В промышленности Аl  получают электролизом расплава оксида алюминия  в криолите 3NaF·AlF3:   электролиз   2Al2O3  Є  4Al  +  3O2   расплав  Электролиз расплава AlCl3:   электролиз   2AlCl3  Є  2Al  +  3Cl2    расплав Вакуумтермический:   t   AlCl3  +  3K  Є  Al  +  3KCl    расплав

  Соединения алюминия

Физические  свойства	Химические свойства	Способы  получения
Al2O3 – оксид алюминия (в природе – корунд, рубин, глинозем)
с=3960 кг/м3; Тпл=2050оС; Очень твердое вещество, нерастворимое в воде. Обладает амфотерными свойствами.	Al2O3 + 6HCl Є 2AlCl3 + 3H2O _______________________________________   t° б) Al2O3 + 2NaOH  Є  2NaAlO2 + H2O↑	а) 4Al + 3O2  ‒  2Al2O3 ________________ б)  2Al(OH)3 Є    ЄAl2O3  + 3H2O
Al(OH)3 – гидроксид алюминия
Твердое  вещество белого цвета, нерастворимое  в воде. Обладает амфотерными свойствами.	а) 2Al(OH)3 + 3H2SO4 Є Al2(SO4)3 + 6H2O ______________________________________ б) Al(OH)3 + NaOH  Є Na[Al(OH)4]    t° в)  2Al(OH)3  Є  Al2O3  + 3H2O  вывод: Al(OH)3 – амфотерный гидроксид, который реагирует как с кислотами, так и щелочами.	а) AlCl3 + 3NaOH Є  ЄAl(OH)3  + 3 NaCl _________________ б) Al2(SO4)3 +6KOH Є Є2Al(OH)3$ + 3K2SO4

  Применение алюминия, его сплавов и соединений

Вещество

Области применения

Al –  простое вещество – электротехника (провода);   металлургия;   машиностроение;   в быту (посуда) сплавы алюминия  – судостроение;   ракето - и авиастроение;   автомобиле - и приборостроение;   военная техника;   строительство зданий оксид алюминия  – для получения алюминия;   драгоценных камней (рубин, сапфир, аметист)   Аl(ОН)3  – для очистки воды соли AlCl3; AlBr3; AlI3  – в качестве катализаторов при переработке нефти KAl(SO4)2∙12H2O  – для дубления кожи и в производстве хлопча-   тобумажных  тканей  KAl(SO4)2∙18H2O  – в производстве бумаги; для очистки воды

  Биологическая роль алюминия

  Алюминий -  входит в состав межклеточных растворов и тканей живых организмов. Больше всего алюминия, в основном в связанном виде с белками, концентрируется в мозге, печени, легких. Из растений  наиболее богаты алюминием перец, огурцы, абрикосы, черная смородина. Однако избыток алюминия в пище оказывает вредное влияние на организм.

  Ответить на вопросы и задания:

Каковы физические свойства алюминия? Охарактеризуйте химическую активность алюминия. Положение алюминия в периодической системе

а) атомный номер__________

б) номер периода__________

в) номер группы, подгруппы__________

Строение атома

а) Относительная атомная масса_______

б) число протонов в ядре  р+= _____

в) число нейтронов в ядре nо= _____

г) общее число электронов в атоме е‒ = ______

д) электронная формула …………………………

е) электронно-графическая формула  □□□□□□□

ж) степень окисления ______ ?

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

Почему же тогда из алюминия делают посуду?

Ответ: Оказывается на его поверхности образуется очень  прочная оксидная пленка, которая предохраняет алюминий от воздействия факторов внешней среды. Для того чтобы алюминий начал реагировать, с его поверхности нужно удалить оксидную пленку.

Напишите электронные конфигурации атомов главной подгруппы Ш группы в основном состоянии;

  Ответ:

  Электронные конфигурации атомов в основном состоянии:

  +5В  1s22s22p1

  +13Аl [Ne] 3s23p1

  +31Ga [Ar] 3d104s24p1

  +49In [Kr] 4d105s25p1

  +81Tl [Xe]  5d106s26p1 

  Сходство элементов обусловлено наличием 3-х электронов на внешнем 

  электронном слое и заключается в следующем:

  ‒ наиболее характерная валентность III; степень окисления  + 3;

  ‒ все элементы, за исключением бора являются типичными металлами. 

Осуществить цепочку превращений:

  а  б  в  г

Al  "  Al2(SO4)3  "  Al(OH)3  "  Al2O3  "  NaAlO2 

  Ответ:

  а)  2Al  +  3H2SO4 (p)  Є  Al2(SO4)3  +  3H2↑

  б)  Al2(SO4)3  + 6KOH  Є  2Al(OH)3  + 3K2SO4

  в)  2Al(OH)3  "  Al2O3  +  3H2O

  г)  Al2O3  +  2NaOH  "  2NaAlO2 + H2O

Запишите уравнения реакций взаимодействия:

а) магния с хлором;

б) лития с кислородом;

в) железа с серой;

г) алюминия с гидроксидом калия;

  Тест

Какова электронная конфигурация атома алюминия?

а) 1s22s22p1

б) 1s22s22p3

в) 1s22s22p63s23p1

г) 1s22s22p63s23p63d14s2

С какими из указанных веществ реагирует алюминий?

а)  CaO  в)  Cl2

б)  HCl  г)  NaOH

Какие из указанных металлов являются  более активными, чем алюминий?

а) Na  в)  Ca

б) Cu  г)  Fe

Наиболее характерная степень окисления алюминия:

а)  +1  в) +3

б)  +2  г) +4

Алюминий в химических реакциях проявляет свойства:

а) окислителя; 

б) инертного соединения; 

в) восстановителя;

г) окислителя и восстановителя.

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.

Ответ:

1	2	3	4	5	6
в	б; в; г	а; в	в	в	б

  Домашнее задание:  Подобрать интересную и важную информацию

  о металлах.

  Закрепление новой темы:

  I – вариант

Какой металл является самым распространенным в земной коре?

а) Cu  в) Al

б) Fe  г) Na

Какие частицы находятся в узлах кристаллической решетки металлов?

а) только катионы металлов

б) нейтральные атомы

в) катионы и нейтральные атомы

г) анионы и катионы

Какой металл наименее электропроводен?

а) W

б) Zn

в) Cr

г) Ag

У какого металла наибольшая плотность?

а) Pt

б) W

в) Fe

г) Pb

Назовите жидкий металл.

а) Na

б) Cs

в) Hg

г) Sn

Какой металл никогда не вытесняет водород из воды?

а) Al

б) Zn

в) Ca

г) Hg

Какой металл самый легкий?

а) K

б) Sn

в) Al

г) Cu

С какими растворами солей будут взаимодействовать металлы?

а) Al  +  Hg(NO3)2  в) Cu  +  FeCl3 

б) Zn  +  Na2SO4  г) Mg  +  KNO3

  2 – вариант

Какие металлы встречаются в природе только  в виде соединений?

а) Ca; Mg  в) Hg; Cu

б) Na; K  г) Al; Sc

Что обеспечивает металлам высокую электропроводность?

а) атомы металлов

б) катионы металлов

в) свободные электроны

г) катионы металлов и свободные электроны

Какой из перечисленных металлов наиболее электропроводный?

а) Al  в) Cu

б) Fe  г) Ag

Чем обусловлена ковкость металлов?

а) мягкостью металлов

б) наличием электронного газа

в) несвязанностью ионов между собой

г) наличием в кристаллической  решетке катионов металлов

Какой из металлов наиболее твердый?

а)  Ti  в) Ni

б)  Zn  г) Cr

Какой металл не вытесняет водород из кислот?

а) Fe  в) Pb

б) Pt  г) Zn

  7) Какой легкоплавкий металл используется в физических приборах?

  а) Na  в) Hg

  б) K  г) Pb

  8) Между раствором какой соли и металлом произойдет химическая

  реакция?

  а) Al  +  KNO3  →  в) Zn  +  NaNO3  →

  б) Fe  +  CuCl2  →  г) Au  +  AgNO3  →

  9) Какой металл растворяется в «царской водке»?

  а) Zn  б) Fe  в) Au  г) Mg

  вариант – III

Какова электронная конфигурация атома калия?

а) 1s22s22p63s23p63do4s2

б) 1s22s22p63s23p63d14s2

в) 1s22s22p63s23p63do4s1 

г) 1s22s22p63s23p63d34s2

С какими веществами будет реагировать натрий?

а)  H2O  в) Cl2

б)  KOH  г) CaO

С какими из веществ взаимодействует гидроксид калия?

а)  Al(OH)3  в) CaO

б)  NaCl  г) H2SO4

Какие из следующих солей подвергаются гидролизу?

а)  KCl  в) KOH

б)  K2CO3  г) K2SO4

Какой образуется осадок при взаимодействии солей Na2CO3 и  CaCl2?

а) CaCO3  в) Са(НСО3)2

б) Са(ОН)2  г) NaHCO3 

Какие из приведенных металлов являются щелочноземельными?

а) Rb  в) Fe

б) Ba  г) Sr

Растворы каких соединений имеют щелочную среду?

а) Mg(OH)2  в) FeCl3

б) CaS  г) NaCl

Какие ионы обусловливают жесткость воды?

а) K  в) Ba

б) Ca  г) Mg

При взаимодействии каких веществ получится соль и вода?

а)  NaOH  +  HCl  →  в) Ca(OH)2  +  H2SO4  →

б)  CaSO4  +  HNO3  →  г) MgCl2  +  H2CO3  →

  Вариант – IV

Какие степени окисления проявляет железо в своих соединениях?

а) + 1  в) + 3

б) + 2  г) + 7

Какова электронная конфигурация иона железа Fe3+?

а) 1s22s22p63s23p63d44s2

б) 1s22s22p63s23p63d64s2

в) 1s22s22p63s23p63d5

г) 1s22s22p63s23p63d4

Какие реакции можно использовать для получения FeS?

а)  FeCl3 + H2S  в) Fe + S

б)  FeCl2 + S  г) FeCl3 + H2SO4

С какими из указанных веществ реагирует Fе(ОН)3?

а) Н2SО4 (раствор)  в) раствор K2SO4

б) раствор  NаОН  г) Н2О

В чем растворяется Fе(ОН)2?

а) раствор  HCl  в) раствор NaCl

б) H2O  г) раствор H2SO4 

Какие из указанных металлов являются менее активными, чем железо?

а)  Na  в) Ni

б)  Sn  г) Ca

Какие из перечисленных оксидов обладают амфотерными свойствами?

а)  FeO  в) ZnO

б)  Fe2O3  г) Al2O3

В каком случае коррозия сплава железа будет протекать наиболее медленно?

а) в морской воде;  в) во влажном воздухе

б) в растворе HCl  г) в растворе NaOH 

  VIII.  Игра «Кто внимательнее?»

Действия студента-мима:

Берет  вещество руками и проверяет их на вкус  При выяснении запаха подносит сосуд близко к лицу  Разбавляет кислоту водой: «наливает воду быстро в кислоту» Остатки веществи растворов высыпает и выливает обратно в склянку с чистыми реактивами  Зажигает спиртовку с помощью второй спиртовки  Тушит спиртовку дуя на пламя  Имитирует насыпание вещества из склянки с этикеткой. Жестами и мимикой показывает, что взял больше вещества и поэтому отсыпает избыток из пробирки в склянку;  Аккуратно складывает посуду, убирает рабочее место.

После завершения демонстрации студентам предлагается записать на листках допущенные ошибки. Показать их и демонстрировать правильные действия с химическим оборудованием. Студент исправляет ошибки, демонстрируя их зрителям.