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Subtítulos de las diapositivas:

Avance:

LECCIÓN DE QUÍMICA EN GRADO 9 SOBRE EL TEMA:

"ALUMINIO: ELEMENTO QUÍMICO Y SUSTANCIA SIMPLE"

Lección No. 14 en el tema "Metales", según el libro de texto de O.S. Gabrielyan "Química, Grado 9", compilado de acuerdo con programa educativo utilizando la experiencia subjetiva de los estudiantes.

El propósito de la lección: estudiar las características estructurales del átomo de aluminio, así como las propiedades físicas y químicas de una sustancia simple.

Objetivos de la lección:

Educativo:estudio de las características del átomo de aluminio, sus propiedades físicas y químicas,

Desarrollo del concepto de elementos químicos de transición,

Educativo: fomentar una cultura de trabajo con equipos químicos y reactivos,

Desarrollando: desarrollo de habilidades y hábitos de actividades independientes y grupales;

Conceptos básicos:signo químico "Al", elemento químico, sustancia simple, capa electrónica, estado de oxidación, elemento de transición, propiedades anfóteras del compuesto.

Equipo: Sistema periódico de elementos químicos de D.I. Mendeleev, colección "Aluminio y sus aleaciones", aluminio: lámina, alambre, polvo, soluciones de ácido clorhídrico e hidróxido de sodio.

Tipo de lección: aprendiendo material nuevo

DURANTE LAS CLASES

I. Organizando el tiempo.

II. Aprendiendo material nuevo.

1. Inmersión en el tema de la lección.

Profesor: - Seguimos estudiando un gran y tema importante"Rieles". Hoy tenemos que familiarizarnos con el metal que conoces desde la infancia. La historia del descubrimiento de este metal se puede llamar "Plata de arcilla".

“Un día, un extraño se acercó al emperador romano Tiberio. Como regalo para el emperador, trajo un cuenco hecho por él mismo de un metal brillante, como la plata, pero extremadamente ligero. El maestro dijo que recibió este metal de “tierra arcillosa”. Pero el emperador, temiendo que su oro y su plata se depreciaran, ordenó que le cortaran la cabeza al maestro y que destruyeran su taller”.

Recién en 1827 se. el químico F. Wöhler recibió un nuevo metal. ¡Estos experimentos le llevaron 18 años! En ese momento, el metal se había vuelto popular, pero como se recibía en cantidades escasas, ¡sus precios excedían los precios del oro!

¿De qué metal estamos hablando?

(Respuesta: sobre el aluminio)

Profesor: Así que el tema de nuestra lección es:"El aluminio es un elemento químico y una sustancia simple".Escribe el tema en tu cuaderno.

El propósito de la lección es estudiar las características estructurales del átomo de aluminio, así como las propiedades físicas y químicas de una sustancia simple.

2. Actualización y enriquecimiento de la experiencia subjetiva de los estudiantes.

Profesor: - ¿Cómo empezamos a aprender? elemento químico?

Estudiante: - De las características de su posición en el sistema Periódico de D.I. Mendeleev.

Profesor: - entonces, caracterice el elemento químico aluminio usando el siguiente plan

Anota brevemente las características del elemento en tu cuaderno:

Reflejo de la etapa de trabajo.

Una vez completada la tarea, se desarrolla una discusión grupal en la clase. siguientes preguntas maestros:

1. ¿Cuántos electrones hay en el exterior? nivel de energíaátomo de aluminio?

Respuesta: tres electrones.

2. ¿Qué estado de oxidación presenta el aluminio en sustancias complejas?

Respuesta: +3

3. ¿El aluminio donará o aceptará electrones? ¿Qué propiedades exhibe?

Respuesta: donar electrones, exhibe propiedades reductoras.

Entonces el aluminio es...

Respuesta: metal.

¿Qué tipo de metal es: activo o inactivo?

Las respuestas pueden ser diferentes: a partir de su experiencia de vida, los chicos responden que es un metal inactivo (los cables de aluminio no reaccionan con el agua), otros hacen una suposición sobre la actividad del aluminio, ya que está en la serie de voltaje electroquímico de los metales. inmediatamente después de los metales activos.

Profesor: - Para abordar el tema de la actividad del aluminio, ¿qué debemos considerar?

Estudiante: - Propiedades físicas y químicas del aluminio como sustancia simple.

Profesor: - Usando sus observaciones, experiencia de vida lista propiedades físicas El aluminio y su alcance. Llena la mesa.

Características de las propiedades físicas del aluminio y su alcance.

Mesa. Propiedades físicas del aluminio y su alcance.

Profesor: - Habiendo considerado las propiedades físicas del aluminio, ¿podríamos responder a la pregunta sobre su actividad?

Estudiante: - No.

Profesor: - Considere las propiedades químicas del aluminio.

Veamos cómo se comporta el aluminio en relación a las sustancias simples

El profesor demuestra "La interacción del aluminio con sustancias simples: yodo, azufre y oxígeno".

experiencia 1 . La interacción del aluminio con el yodo..

Pre-preparar una mezcla de polvo de aluminio con yodo (en proporciones de masa de 1:15). esta mezcla colocado en una taza de porcelana. Deje caer unas gotas de agua de la pipeta en el centro de la mezcla. Se produce una violenta reacción química.

están observando la liberación de vapores violetas de yodo y la quema del metal.

experiencia 2 . La interacción del aluminio con el azufre..

El azufre triturado y el polvo de aluminio se mezclan en proporciones de 1:1. Colocar la mezcla en una taza de porcelana o red de asbesto. Encienda la mezcla con una astilla ardiente. Vemos la reacción.

experiencia 3 . Aluminio ardiente.

El polvo de aluminio se coloca en una cuchara para quemar sustancias. Encima ponemos un trozo de cinta de magnesio o, en su defecto, 2-3 cabezas de cerillas. Le prendimos fuego. Después del inicio de la combustión, colocamos una cuchara en un matraz con oxígeno precargado.

Mirando brillante llama cegadora.

Profesor: ¿Dónde se puede observar tal fenómeno?

Respuesta: al quemar bengalas.

Profesor: - ¿En qué condiciones reaccionó el aluminio con sustancias simples?

Estudiante: - Cuando se utiliza energía adicional o un catalizador (N 2O).

Profesor: - ¿Qué conclusión se puede sacar sobre la actividad del aluminio?

Estudiante: - Conclusión: el aluminio es un metal activo.

Después de la demostración, se les pide a los estudiantes que completen la tarea de averiguar la relación del aluminio con las sustancias simples.

Asignación en cuadernos(Trabajo en equipo)

Caracterización de las propiedades químicas del aluminio

Objetivo: descubra la proporción de aluminio a sustancias simples: yodo, azufre, oxígeno, como agente reductor.

Profesor: -

1. Escribe las ecuaciones de las reacciones que tienen lugar entre el aluminio y el yodo, el aluminio y el oxígeno.

2. Especificar el agente oxidante y el agente reductor.

3. Sacar una conclusión sobre la actividad química del aluminio en relación con sustancias simples.

4. Verifiquen entre sí la corrección de las entradas según el modelo.

5* Si le resulta difícil escribir una reacción redox, use el algoritmo.

Ejemplo de tarea en un cuaderno

Profesor: - Veamos cómo se comporta el aluminio en relación a sustancias complejas: agua, ácidos, álcalis, óxidos de metales pesados?

A) relación con el agua

Profesor: - En temperatura ambiente El aluminio no cambia en el aire, ya que su superficie está cubierta con una fina película de óxido muy fuerte, que protege el metal de Influencias externas. Precisamente por la presencia de una película de óxido en la superficie, el aluminio no puede reaccionar ni con el agua ni con los ácidos sulfúrico y nítrico concentrados. Por lo tanto, estos ácidos se transportan en tanques de aluminio.

Ahora mira la pantalla. Vídeo demostración. B9-47

Profesor: - Entonces, del video está claro que el aluminio todavía interactúa con el agua. ¿Cómo se puede explicar esto?

Estudiantes: - La interacción es posible después de eliminar la película de óxido de la superficie de aluminio.

Profesor: - ¿Qué productos de reacción se forman? Escriba las ecuaciones de reacción para la interacción del aluminio con el agua.

B) Actitud hacia los ácidos y álcalis

Considere la proporción de aluminio a soluciones ácidas y alcalinas.

Realización de experimentos de laboratorio.

1. "Interacción del aluminio con una solución de ácido clorhídrico",

2. "Interacción del aluminio con solución de hidróxido de sodio".

Instrucciones para realizar trabajos de laboratorio.

Objetivo: Estudiar la relación de aluminio a ácidos y álcalis.

Reglas para trabajar con ácidos y álcalis:¡Tenga cuidado al trabajar con ácidos y álcalis! ¡En caso de contacto con la piel, enjuague con agua! Al calentar, caliente todo el tubo primero.

Experiencia 1 . Ponga 2 piezas de aluminio en un tubo de ensayo y agregue 3-4 ml de solución de ácido clorhídrico. Caliente ligeramente el tubo de ensayo.

Experiencia 2. Coloque 2 piezas de aluminio en un tubo de ensayo y agregue 3–4 ml de solución de hidróxido de sodio. Caliente ligeramente el tubo.

Ejercicio:

1. Realizar experimentos;
2. Discuta con su compañero de escritorio lo que observó;
3. Escriba las ecuaciones de reacción;
4. Sacar conclusiones.
5. * Si le resulta difícil escribir las ecuaciones de reacción, abra las páginas 58 y 59 del libro de texto.

Comprobación frontal.

Propiedades 13 Al.

*Se da la configuración de los niveles electrónicos externos del elemento átomo. La configuración del resto de niveles electrónicos coincide con la del gas noble que completa el periodo anterior y se indica entre paréntesis.

Aluminio- el representante principal de los metales del subgrupo principal Grupo III sistema periódico. Propiedades de sus análogos. galio, india y talio - en muchos aspectos se asemejan a las propiedades del aluminio, ya que todos estos elementos tienen la misma configuración electrónica nivel externo ns 2 np 1 y por lo tanto todos exhiben un estado de oxidación de 3+.

propiedades físicas. Aluminio - metal blanco plata, poseyendo alta conductividad térmica y eléctrica. La superficie metálica está cubierta con una película delgada pero muy fuerte de óxido de aluminio Al 2 Oz.

Propiedades químicas. El aluminio es muy activo si no existe una película protectora de Al 2 Oz. Esta película evita que el aluminio interactúe con el agua. Si quita la película protectora por medios químicos(por ejemplo, con una solución alcalina), luego el metal comienza a interactuar vigorosamente con el agua con la liberación de hidrógeno:

El aluminio en forma de virutas o polvo arde brillantemente en el aire, liberando un gran número de energía:

Esta característica del aluminio es muy utilizada para obtener diversos metales a partir de sus óxidos por reducción con aluminio. El método se llama aluminotermia . La aluminotermia solo puede producir aquellos metales en los que el calor de formación de los óxidos sea menor que el calor de formación del Al 2 Oz, por ejemplo:

Cuando se calienta, el aluminio reacciona con los halógenos azufre, nitrógeno y carbono, formando, respectivamente, haluros:

El sulfuro de aluminio y el carburo de aluminio se hidrolizan por completo con la formación de hidróxido de aluminio y, en consecuencia, sulfuro de hidrógeno y metano.

El aluminio es fácilmente soluble en ácido clorhídrico de cualquier concentración:

Los ácidos sulfúrico y nítrico concentrados en frío no actúan sobre el aluminio (pasivado). En calefacción el aluminio es capaz de reducir estos ácidos sin desprendimiento de hidrógeno:

V diluido El ácido sulfúrico disuelve el aluminio con la liberación de hidrógeno:

V diluidoácido nítrico, la reacción procede con la liberación de óxido nítrico (II):

El aluminio se disuelve en soluciones de álcalis y carbonatos. Metales alcalinos con educación tetrahidroxoaluminatos:

Óxido de aluminio. Al 2 O 3 tiene 9 modificaciones cristalinas. La a más común es una modificación. Es el más químicamente inerte; los monocristales se cultivan sobre su base. varias piedras para usar con la industria de la joyería y la ingeniería.

En el laboratorio, el óxido de aluminio se obtiene quemando polvo de aluminio en oxígeno o calcinando su hidróxido:

óxido de aluminio, siendo anfótero puede reaccionar no solo con ácidos, sino también con álcalis, así como cuando se fusiona con carbonatos de metales alcalinos, dando metaaluminatos:

y con sales ácidas:

hidróxido de aluminio- sustancia gelatinosa blanca, prácticamente insoluble en agua, que posee anfótero propiedades El hidróxido de aluminio se puede obtener mediante el tratamiento de sales de aluminio con álcalis o hidróxido de amonio. En el primer caso, se debe evitar un exceso de álcali, ya que en de lo contrario hidróxido de aluminio se disolverá con la formación de complejo tetrahidroxoaluminatos[Al(OH) 4 ]` :

en realidad en última reacción formado iones de tetrahidroxodicuaaluminato` , sin embargo, la forma simplificada [Al(OH) 4 ]` suele utilizarse para escribir reacciones. Con una acidificación débil, los tetrahidroxoaluminatos se destruyen:

sales de aluminio Casi todas las sales de aluminio se pueden obtener a partir de hidróxido de aluminio. Casi todas las sales de aluminio y ácidos fuertes son muy solubles en agua y están muy hidrolizadas.

Los haluros de aluminio son altamente solubles en agua y son dímeros en su estructura:

Los sulfatos de aluminio se hidrolizan fácilmente, como todas sus sales:

El alumbre de potasio y aluminio también se conoce: KAl(SO 4 ) 2H 12H 2 O.

acetato de aluminio Al(CH 3 COO) 3 utilizado en medicina como una loción.

Aluminosilicatos. En la naturaleza, el aluminio se presenta en forma de compuestos con oxígeno y silicio: aluminosilicatos. Su fórmula general es: (Na, K) 2 Al 2 Si 2 O 8-nefelina.

también compuestos naturales aluminio son: Al2O3- corindón, alúmina; y compuestos con fórmulas generales Al2O3HnH2O y Al(OH) 3H nH 2 O- bauxitas.

Recibo. El aluminio se obtiene por electrólisis de Al 2 O 3 fundido.

>> Química: Aluminio

Estructura y propiedades de los átomos. Aluminio Al - un elemento del subgrupo principal del grupo III sistema periodico D. I. Mendeleiev. Átomo aluminio contiene tres electrones en el nivel de energía externa, que cede fácilmente durante las interacciones químicas. El antepasado del subgrupo y vecino superior del aluminio, el boro, tiene un radio atómico más pequeño (para el boro es 0,080 nm, para el aluminio es 0,143 nm). Además, el átomo de aluminio tiene una capa intermedia de ocho electrones (2e-; 8e-; Ze-), que evita la atracción de electrones externos al núcleo. Por lo tanto, las propiedades reductoras de los átomos de aluminio son mucho más pronunciadas que las de los átomos de boro, que exhiben propiedades no metálicas.

En casi todos sus compuestos, el aluminio tiene un estado de oxidación de +3.

Aluminio es una sustancia simple. Metal ligero blanco plateado. Funde a 660 °C. Es muy plástico, se dibuja fácilmente en un alambre y se enrolla en una lámina de 0,01 mm de espesor. Tiene una conductividad eléctrica y térmica muy alta. Forma aleaciones ligeras y fuertes con otros metales.

Qué reacción química basó la historia bengalas» su autor N. Nosov?

¿En qué física y propiedades químicas basado en el uso del aluminio y sus aleaciones en la tecnología?

Escriba en forma iónica las ecuaciones de reacción entre soluciones de sulfato de aluminio e hidróxido de potasio con deficiencia y exceso de este último.

Escriba las ecuaciones de reacción para las siguientes transformaciones: Al -> AlCl3 -> Al(0H)3 -> Al2O3 -> NaAl02 -> Al2(SO4)3 -> Al(OH)3 -> AlCl3 -> NaAlO2

Reacciones que involucran electrolitos, escriba en forma iónica. Considere la primera reacción como un proceso redox.

El aluminio natural consta de un nucleido 27Al. La configuración de la capa electrónica exterior es 3s2p1. En casi todos los compuestos, el estado de oxidación del aluminio es +3 (valencia III).

El radio del átomo de aluminio neutro es de 0,143 nm, el radio del ion Al3+ es de 0,057 nm. Las energías de ionización secuencial de un átomo de aluminio neutro son 5,984, 18,828, 28,44 y 120 eV, respectivamente. En la escala de Pauling, la electronegatividad del aluminio es 1,5.

La sustancia simple aluminio es un metal suave, ligero, de color blanco plateado.

> Propiedades

El aluminio es un metal típico. celda de cristal cara cúbica centrada, parámetro a = 0,40403 nm. El punto de fusión del metal puro es de 660°C, el punto de ebullición es de aproximadamente 2450°C, la densidad es de 2,6989 g/cm3. El coeficiente de temperatura de expansión lineal del aluminio es de aproximadamente 2,5·10-5 K-1. El potencial de electrodo estándar Al 3+/Al es de 1,663 V.

Químicamente, el aluminio es un metal bastante activo. En el aire, su superficie se cubre instantáneamente con una película densa de óxido de Al 2 O 3, que impide el acceso de oxígeno (O) al metal y conduce a la terminación de la reacción, lo que conduce a altas propiedades anticorrosivas del aluminio. . También se forma una película superficial protectora sobre el aluminio si se coloca en ácido nítrico concentrado.

El aluminio reacciona activamente con otros ácidos:

6HCl + 2Al \u003d 2AlCl 3 + 3H 2,

3H 2 SO 4 + 2Al \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2.

El aluminio reacciona con soluciones alcalinas. Primero, la película protectora de óxido se disuelve:

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O \u003d 2Na.

Entonces tienen lugar las reacciones:

2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2,

NaOH + Al (OH) 3 \u003d Na,

o en total:

2Al + 6H 2 O + 2NaOH \u003d Na + 3H 2,

y como resultado, se forman aluminatos: Na - aluminato de sodio (Na) (tetrahidroxoaluminato de sodio), K - aluminato de potasio (K) (tetrahidroxoaluminato de potasio) u otros Dado que el átomo de aluminio en estos compuestos se caracteriza por un número de coordinación de 6 , no 4 , entonces las fórmulas reales de estos compuestos tetrahidroxo son las siguientes:

na y k

Cuando se calienta, el aluminio reacciona con los halógenos:

2Al + 3Cl 2 \u003d 2AlCl 3,

2Al + 3Br2 = 2AlBr3.

Curiosamente, la reacción entre los polvos de aluminio y yodo (I) comienza a temperatura ambiente, si a la mezcla inicial se le añaden unas gotas de agua, que en este caso juega el papel de un catalizador:

2Al + 3I 2 = 2AlI 3 .

La interacción del aluminio con el azufre (S) cuando se calienta conduce a la formación de sulfuro de aluminio:

2Al + 3S \u003d Al 2 S 3,

que se descompone fácilmente con el agua:

Al 2 S 3 + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2 S.

El aluminio no interactúa directamente con el hidrógeno (H), sin embargo, indirectamente, por ejemplo, utilizando compuestos de organoaluminio, es posible sintetizar un hidruro de aluminio polimérico sólido (AlH 3) x, el agente reductor más fuerte.

En forma de polvo, el aluminio se puede quemar en el aire y se forma un polvo refractario blanco de óxido de aluminio Al 2 O 3.

La alta fuerza de enlace en Al 2 O 3 determina el alto calor de su formación a partir de sustancias simples y la capacidad del aluminio para reducir muchos metales a partir de sus óxidos, por ejemplo:

3Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe e incluso

3CaO + 2Al \u003d Al 2 O 3 + 3Ca.

Este método de obtención de metales se llama aluminotermia.

El óxido anfótero Al 2 O 3 corresponde al hidróxido anfótero, un compuesto polimérico amorfo que no tiene una composición constante. La composición del hidróxido de aluminio se puede transmitir mediante la fórmula xAl 2 O 3 yH 2 O, cuando se estudia química en la escuela, la fórmula del hidróxido de aluminio se indica con mayor frecuencia como Al (OH) 3.

En el laboratorio, el hidróxido de aluminio se puede obtener en forma de precipitado gelatinoso mediante reacciones de intercambio:

Al 2 (SO 4) 3 + 6NaOH \u003d 2Al (OH) 3 + 3Na 2 SO 4,

o agregando soda a una solución de sal de aluminio:

2AlCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 6NaCl + 3CO 2,

y también agregando una solución de amoníaco a una solución de sal de aluminio:

AlCl3 + 3NH3H2O ​​= Al(OH)3 + 3H2O + 3NH4Cl.

Nombre e historia del descubrimiento: El latín aluminio proviene del latín alumen, que significa alumbre (aluminio y sulfato de potasio (K) KAl (SO 4) 2 12H 2 O), que se han utilizado durante mucho tiempo en el aderezo del cuero y como astringente. Debido a la alta actividad química, el descubrimiento y aislamiento del aluminio puro se prolongó durante casi 100 años. La conclusión de que la "tierra" (una sustancia refractaria, en términos modernos, óxido de aluminio) se puede obtener del alumbre fue hecha en 1754 por el químico alemán A. Marggraf. Más tarde resultó que la misma "tierra" podía aislarse de la arcilla, y se llamó alúmina. Recién en 1825 el físico danés H. K. Oersted pudo obtener aluminio metálico. Trató el cloruro de aluminio AlCl 3 , que podía obtenerse de la alúmina, con amalgama de potasio (una aleación de potasio (K) con mercurio (Hg)) y, después de destilar el mercurio (Hg), aisló un polvo gris de aluminio.

Solo un cuarto de siglo después, este método se modernizó ligeramente. El químico francés A. E. St. Clair Deville en 1854 sugirió utilizar sodio metálico (Na) para producir aluminio y obtuvo los primeros lingotes del nuevo metal. El costo del aluminio era entonces muy alto y se hacían joyas con él.

En 1886, P. Eru (Francia) y C. Hall (EE. UU.) desarrollaron de forma independiente un método industrial para la producción de aluminio por electrólisis de una fusión de mezclas complejas, incluidos óxido, fluoruro de aluminio y otras sustancias. La producción de aluminio está asociada con un alto consumo de electricidad, por lo que se realizó a gran escala solo en el siglo XX. En la Unión Soviética, el primer aluminio industrial se obtuvo el 14 de mayo de 1932 en la planta de aluminio de Volkhov, construida junto a la central hidroeléctrica de Volkhov.