Алюминий

Разработка открытого урока (ФГОС)

Алюминий: химический элемент и простое вещество

Цели урока:

Деятельностная: создать условия для самостоятельного      выполнения заданий   с опорой на ранее полученные знания, осуществление    проверки   с использованием эталона, осознание и осмысление  блока новой учебной информации

Предметно- дидактическая:   сформировать систему знаний о строении и свойствах   алюминия как химического элемента и как простого вещества. (отрабатываются понятия химический элемент, группа, период, порядковый номер, протон, электрон, нейтрон, умения составлять уравнения реакций в свете ОВР)

Планируемые образовательные результаты урока:

Предметные:

Ученики умеют давать характеристику химического  элемента-алюминия   по его положению в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева (химический знак, порядковый номер, период, группа, подгруппа, относительная атомная масса, строение атома (заряд ядра, число протонов и нейтронов в ядре, общее число электронов, распределение электронов по электронным слоям), простое вещество, формула, название и тип высшего оксида и гидроксида);

описывают химические свойства алюминия  с помощью естественного (русского или родного) языка и языка химии;экспериментально исследуют  свойства металла алюминия

  Метапредметные: умеют  самостоятельно определять цели своего обучения, ставят  и формулируют для себя новые задачи в учёбе и позна­вательной деятельности, развивают  мотивы и интересы своей по­знавательной деятельности
     умеют соотносить свои действия с планируемыми резуль­татами, осуществляют контроль своей деятельности в процессе достижения результата, определяют  способы действий в рамках предложенных условий и требований;

·                  работают  по составленному плану, используют наряду с основными и дополнительные средства (справочную литературу,  средства ИКТ;

·        организуют учебное сотрудничество и совмест­ную деятельность с учителем и сверстниками; работают  ин­дивидуально и в группе: находят общее решение и разрешают конфликты на основе согласования позиций и учёта интересов; формулируют, аргументируют и отстаиватют своё мнение;

Личностные:  управляют  своей познавательной деятельностью.

владеют  правилами  индивидуального и коллективного безопасно­го поведения;

формируют ценности здорового и безопасного образа жиз­ни, социальных норм, правил поведения, ролей и форм социальной жизни в группах

 Тип урока:

1.      По ведущей дидактической цели: текущий

2.      По способу организации: комбинированный

3.      По ведущему методу обучения: поисково-исследовательский.

Методы обучения:

1.      Основной: беседа

2.      Дополнительные: самостоятельная работа учащихся  в группах, беседа

Задачи урока:

·         Осуществление целесообразной самостоятельной поисковой деятельности учащихся по приобретению, усвоению и применению новых знаний и умений

·         Содействие формированию и развитию учебно-информационных и исследовательских навыков у учащихся

·         Создание  условий для развития   умений и навыков самостоятельной и групповой деятельности, формированию самостоятельности, организованности, аккуратности

·         Воспитание нравственных качеств: чувства товарищества, дисциплинированности, интереса к предмету.

Оборудование для демонстрации: держатель, алюминиевая проволока, пробирки с водой, спички, спиртовка, раствор КOH

Оборудование для проведения лабораторных опытов

Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева, Плотность металлов”, “Температура плавления металлов”

Образцы алюминия (гранулы, кусочки проволоки, пластинки), пробирки, растворы KOH, HCl, держатели, спиртовки, спички, баночки под мусор, салфетки

Понятия: химический знак “Аl”, химический элемент, простое вещество, электронная оболочка, степень окисления, переходный элемент, амфотерные соединения.

ХОД УРОКА

І. Организационный этап.

 Мы продолжаем изучение темы металлы. Сегодня на уроке познакомимся с металлом, который известен многим с детства.

2. Актуализация знаний.

Стадия вызова.

  Послушайте легенду.

"Однажды к римскому императору Тиберию пришёл незнакомец. В дар императору он принёс изготовленную им чашу из блестящего, как серебро, но чрезвычайно лёгкого металла. Мастер поведал, что получил этот металл из "глинистой земли". Но император, боясь, что обесценятся его золото и серебро, велел отрубить мастеру голову, а его мастерскую разрушить".

О каком металле идёт речь? (Ответ:об алюминии) Слайд 1,2

Что надо рассмотреть в первую очередь при изучении алюминия (его свойства как химического элемента и его свойства как простого вещества) . Сформулируйте тему урока.

Таким образом, тема нашего урока: “Алюминий – химический элемент и простое вещество”.

Стадия осмысления (составление плана изучения)

План изучения нового материала.

1.       Характеристика элемента алюминия по положению в периодической системе Д.И.Менделеева.

Строение атома.

2.       Физические свойства алюминия.

3.       Химические свойства алюминия.

Ребята, обратите внимание, у вас на партах рабочие листы (Приложение 1). В течение всего урока вы будете с ним работать и в конце урока сдадите, а также оценочные листы, в которых вы будете выставлять баллы за выполненные задания.

II. Изучение нового материала

Для создания мотива изучения нового материала важно познакомить учащихся с историей открытия алюминия. Можно дать задание приготовить сообщение по этому вопросу ученику устно или в виде презентации.

1.       История открытия алюминия. (Сообщение учащегося. Приложение 2).  

Первым, кому удалось, получить металлический алюминий, был датский ученый Ханс Кристиан Э́рстед. Родился 14 августа 1777 г. в маленьком городке Рудкёбинге, расположенном на датском острове Лангеланн. В 1825 году в одном из химических журналов он опубликовал свою статью, в которой писал, что в результате проведенных им опытов образовался «кусок металла, с цветом и блеском, несколько похожим на олово». Однако журнал этот был не очень известен, и сообщение Эрстеда осталось почти незамеченным в научном мире. Да и сам ученый, поглощенный работами по электромагнетизму, не придавал своему открытию большого значения.

Спустя два года в Копенгаген к Эрстеду приехал молодой, но уже известный немецкий химик Вёлер. Эрстед сообщил ему, что не намерен продолжать опыты по получению алюминия. Вернувшись в Германию, Вёлер немедленно занялся этой проблемой, весьма заинтересовавшей его, и уже в конце 1827 года опубликовал свой метод получения нового металла. Правда, метод Вёлера позволял выделять алюминий лишь в виде зерен величиной не более булавочной головки, но ученый продолжал эксперименты до тех пор, пока не сумел, наконец, разработать способ Получения алюминия в виде компактной массы. На это ему потребовалось ... 18 лет.

В Китае есть гробница известного полководца Чжоу-Чжу, умершего в начале III века. Сравнительно недавно некоторые элементы орнамента этой гробницы были подвергнуты спектральному анализу. Результат оказался настолько неожиданным, что анализ пришлось несколько раз повторить. И каждый раз беспристрастный спектр неопровержимо свидетельствовал о том, что сплав, из которого древние мастера выполнили орнамент, содержит 85% алюминия. Но каким же образом удалось получить в III веке этот металл? Ведь с электричеством человек тогда был знаком разве что по молниям. а они вряд ли соглашались» принять участие в электролитическом процессе. Значит, остается предположить, что в те далекие времена существовал какой-то другой способ получения алюминия, к сожалению, затерявшийся в веках.

2. Характеристика элемента алюминия по его положению в ПСХЭ Д.И.Менделеева. Строение атома.

Цель: изучить положение элемента в Периодической системе, строение атома

Предлагаю вам заполнить пропущенные слова текста и заполнить таблицу «Визитка химического элемента».

 «Вставь пропущенное слово».   

 «Химический элемент находится в III периоде, IIIА группе, его порядковый номер 13. Этот элемент _____. В атоме _______ находится ___ электронов и ___протонов, на внешнем энергетическом уровне –…………электрона. Степень окисления данного элемента __. Из строения атома следует, что …………. –   металл. Вещество  __________ по физическим свойствам – серебристо-белого цвета, твердый, обладает металлическим блеском. Атом ……… образует простое вещество с формулой   Al₂O₃.Химическими свойствами является данного металла является способность активного восстановления многих металлов и неметаллов из их оксидов. Взаимодействуя со сложными веществами вытесняет водород из растворов кислот».

Таблица «Визитка химического элемента».

Химический знак алюминия	Al
Относительная атомная масса	27
Заряд ядра атома алюминия	+13
Число протонов, электронов, нейтронов	P+=13,   e   =13, n0 =14
Группа (число электронов на внешнем слое)	III A (3 электрона на внешнем слое)
Период (число энергетических уровней в атоме)	III (3 энергетических уровня)
Строение атома алюминия	1s 22s 22p 63s 23p1
Соединения с кислородом (высшая валентность)	Al2O3  высшая валентность III
Соединения с водородом (низшая валентность)	AlH3  низшая валентность  III
Сравнительная характеристика
По группе:	B-Al-Ga
радиус атома	B  < Al  < Ga
металличность	B  < Al  < Ga
По периоду:	Mg –  Al –  Si
радиус атома,	Mg >   Al  >  Si
металличность	Mg >  Al >  Si
Степень окисления атома алюминия в соединениях равна	+3

Рефлексия этапа работы.

После выполнения задания в классе разворачивается коллективное обсуждение по следующим вопросам:

1.                   Сколько электронов находится на внешнем уровне атома алюминия?

Ответ: три электрона.

2.                   Какую степень окисления проявляет алюминий?

Ответ: +3

3.                   Алюминий будет отдавать или принимать электроны?

Ответ: отдавать.

4.                   Значит алюминий это…

Ответ: металл.

5.                   Какой же это металл: активный или неактивный?

Задание 1. Определите место алюминия в периодической таблице химических элементов и сделайте вывод о его активности.

Ответ:

в периоде с увеличением заряда ядра атома уменьшается радиус атома и способность элемента отдавать электроны тоже уменьшается, поэтому алюминий проявляет более слабые восстановительные (металлические) свойства, чем натрий и магний, в то же время он находится рядом с неметаллами ( В, Si), т.е.  занимает промежуточное положение между металлами и неметаллами, можно предположить, что он относится к амфотерным элементам.

Задание :

определите место алюминия в электрохимическом ряду напряжений и сделайте вывод об его активности. (Учащиеся смотрят на электрохимический ряд напряжений).

Ответ:

алюминий находится в начале ряда напряжений сразу после щелочных и щелочноземельных металлов. Al должен быть активнее многих широко распространённых металлов (цинка, железа, свинца, олова…), но уступать по химической активности только что изученным металлам IIA группы. В то же время повседневный опыт убеждает их в том, что этот металл во внешней среде очень устойчив. Причина видимой пассивности алюминия кроется в наличии на его поверхности прочной и устойчивой во внешней среде защитной плёнки оксида. Возникает идея – разрушить оксидную плёнку и тогда алюминий покажет свой «буйный характер».

.Поэтому он должен проявлять высокую химическую активность.

Учитель: - Для решения вопроса об активности алюминия, что мы должны рассмотреть?

Учащийся: - Физические и химические свойства алюминия, как простого вещества?

Учитель: - Рассмотрите выданные вам кусочки алюминия, фольгу, гранулы   и назовите физические свойства алюминия.

План характеристики физических свойств металла алюминия:

1. В каком агрегатном состоянии находится алюминий при данных условиях?

2. Какого цвета? Блеск?

3. Имеет ли алюминий запах?

4. Проявляет ли данный металл пластичность, хрупкость, эластичность?

5. Растворяется ли в воде при данных условиях?

6. Какова температура плавления алюминия? (используйте таблицы “Температура плавления металлов» или ресурсы интернет»

7. Какова плотность вещества? (используйте таблицы   «Плотность металлов» или ресурсы интернет)

8. Обладает ли алюминий теплопроводностью и электропроводностью? (используйте таблицы Относительная теплопроводность и электрическая проводимость металлов)

Проверьте свои результаты, посмотрев на слайд. (Слайд).

Примерные ответы. Физические свойства алюминия:слайд

·                     Серебристо- белого цвета

·                     Твердость. Аl – 2,9 (Cr – 9, Na – 0,4)

·                     Плотность. Аl – 2,7 , лёгкий (платина – 21,45, натрий - 0,97)

·                     Плавкость. Al – 660 (вольфрам – 3370 , натрий – 98)

·                     Большая электро- и теплопроводность.

·                     Очень пластичен.

 Учитель: - Смогли ли мы, рассмотрев физические свойства алюминия, ответить на вопрос об его активности?

Учащийся: - Нет.

Учитель: - Рассмотрим химические свойства алюминия. Предлагается демонстрация опытов “Взаимодействие алюминия с простыми веществами: йодом, серой и кислородом.

Опыт 1. Взаимодействие алюминия с бромом(видеофрагмент).

Предварительно готовят смесь порошка алюминия с б (в массовых соотношениях 1 : 15). Данную смесь помещают в фарфоровую чашку горкой. Из пипетки

На середину смеси капают несколько капель воды. Происходит бурная химическая реакция. Наблюдают выделение фиолетовых паров йода и горение металла.

Опыт 2. Взаимодействие алюминия с серой.(видеофрагмент)

Смешивают размельченную серу и порошок алюминия в соотношениях 1 : 1. Смесь поместить в фарфоровую чашку или асбестированную сетку. Горящей лучинкой поджечь смесь. Наблюдаем реакцию.

Опыт 3. Горение алюминия. Демонстрация опыта учителем.

Порошок алюминия помещаем в ложечку для сжигания веществ. Сверху кладём кусочек магниевой ленты или в её отсутствии 2–3 спичечные головки. Поджигаем. После начала горения, ложечку вносим, в предварительно набранную кислородом, колбу.

Наблюдаем яркое ослепительное пламя.

(Учитель спрашивает, где ребята наблюдали подобное явление, то они почти сразу называют горение бенгальских огней.)

После демонстрации учащимся предлагается выполнить задание по выяснению отношения алюминия к простым веществам.

Задание

(Групповая работа)

Цель: выяснить отношение алюминия к простым веществам – йоду, сере, кислороду, как восстановителя.

1. Напишите уравнения реакций, происходящих между алюминием и йодом, алюминием и кислородом.
2. Укажите окислитель и восстановитель.
3. Сделайте вывод о химической активности алюминия по отношению к простым веществам.
4. Проверьте друг у друга правильность записей по образцу.
5* Если вы затрудняетесь в написании окислительно-восстановительной реакции, пользуйтесь алгоритмом.

Алгоритм для выполнения заданий на окисление - восстановление

1. Определите степени окисления элементов в обеих частях уравнения.
2. Сравните степени окисления каждого из элементов до и после реакции.
3. Сделайте вывод об изменении степей окисления (понижение – признак восстановления, повышение – признак окисления)

Сопоставление выполненного задания  эталону(образцу), оценивание

Образец выполнения задания(слайд)

Вывод: алюминий – активный металл.

 Учитель: - При каких условиях алюминий реагировал с простыми веществами?

Учащийся: - При использовании дополнительной энергии или катализатора (Н₂О).

Учитель: - При комнатной температуре на воздухе алюминий не изменяется, поскольку его поверхность покрыта очень прочной тонкой оксидной плёнкой, которая и защищает металл от внешних воздействий и воды.

Учитель: - Посмотрим, как ведёт себя алюминий по отношению к сложным веществам?

Взаимодействие алюминия со сложными веществами.

Взаимодействие алюминия с водой (демонстрация опыта Калабанов В.)

В пробирку помещаем алюминиевую проволочку, добавляем гидроксид  калия. Закрепляем пробирку  в держателе и нагреем на пламени спиртовки. Правила работы со спиртовкой:

1.В нерабочем состоянии спиртовка должна быть закрыта.

2.Зажигаем спиртовку только от спички.

3.Фитиль должен быть  не более 0,5 см от резервуара

4.Тушить спиртовку накрывая сбоку .колпачком.

При нагревании алюминия с гидроксидом калия, оксидная пленка   разрушается . Помещаем алюминиевую проволочку в пробирку с водой. Слегка нагреем. Алюминий реагирует с водой , выделяются пузырьки водорода.

Ученики пишут уравнение реакции взаимодействия алюминия с водой по аналогии со щелочными и щелочно-земельными металлами и отмечают условия реакции (удалить с поверхности металла оксидную пленку( слайд)

Выполнение лабораторных опытов “Взаимодействие алюминия с раствором соляной кислоты”, “ Взаимодействие алюминия с раствором гидроксида натрия”.

Инструкция по выполнению лабораторной работы

Цель: Изучить отношение алюминия к кислотам и щелочам.

Правила работы с кислотами и щелочами: Соблюдай осторожность при работе с кислотами и щелочами! В случае попадания на кожу – промой водой! При нагревании, прогрей сначала всю пробирку.

Опыт 1. В пробирку положите 2 кусочка алюминия и прилейте 3–4 мл раствора соляной кислоты. Пробирку слегка нагрейте.

Опыт 2. В пробирку положите 2 кусочка алюминия и прилейте 3–4 мл раствора гидроксида натрия. Пробирку слегка прогрейте.

Задание:

1. Выполните опыты.
2. Обговори с соседом по парте наблюдаемое.
3. Запишите уравнения реакций.
4. Сделай вывод.
5^* Если затрудняешься в написании уравнений, открой стр. 58-59 учебника.

Фронтальная проверка. Комментированное чтение.

При этом виде работы учащиеся получают возможность участвовать в самопроверке знаний и умений, совершенствуют свою речь, обращают внимание на правильное употребление химических терминов и названий веществ.

Опыт 1.

Наблюдали: алюминий хорошо растворяется в растворе соляной кислоты, выделяется газ водород.

Вывод: Алюминий – активный металл.

Опыт 2.

Наблюдали: алюминий взаимодействует с раствором гидроксида натрия с выделением водорода.

Вывод: Алюминий  амфотерный металл.

ІІІ. Ситуация выбора в процессе проверки усвоения знаний.

Учащиеся для проверки усвоения знаний отдают предпочтение одному из вариантов заданий, для наиболее полного проявления своей активности. Учитель поясняет каждый из предложенных вариантов, показывает значимость его выполнения, раскрывает критерии его оценки. Для правильного выбора задания ребятам предлагается познакомиться с советами.

Советы при выполнении индивидуального выбора задания.

1. Внимательно прочти все задания.
2. Соотнеси своё желание в получении хорошей отметки с собственными возможностями правильного выполнения задания.
3. Выбирай и решай!
4. Проверь полученные результаты и мысленно оцени себя.

Задания «Проверь себя»

                               

 Проверка проводится сразу после выполнения заданий по готовым ответам на доске.

ІV. Подведение итогов урока. Рефлексия.

1. Над какой темой мы сегодня работали?
2. Что нового вы узнали об алюминии?
3. Решили ли мы проблему об активности алюминия?
4. Какими путями решали эту проблему?
5. К каким выводам пришли?
6. Оцените свою работу на уроке:

Оценку поставьте в графе “самооценка”:

а) все понял, могу этот материал объяснить другому (5 баллов)

б) я сам все понял, но объяснить другому не берусь (4 балла)
в) для полного понимания мне нужно повторить тему (3 балла)
г) я ничего не понял (2 балла).

V. Домашнее задание.

Оценка

    4,5                  Составить кроссворд по теме «Алюминий»

                           (10-15 слов)

   Оценка  3       § 13

   Творческое задание: Написать мини-сочинение  на тему       «Алюминий»  (подсказка стр.49 учебника