Алюминий и сплавы алюминия. Презентация на тему " алюминий" История открытия алюминия презентация

Слайд 3

• По некоторым исследованиям поступление алюминия в организм человека было сочтено фактором в развитии болезни Альцгеймера

Слайд 4

Впервые алюминий был получен Гансом Эрстедом в 1825 году

Слайд 5

• современный способ получения состоит в растворении оксида алюминия Al2O3 в расплаве криолита Na3AlF6

Слайд 6

Физические свойства:

• металл серебристо-белого цвета
• лёгкий, плотность 2,7 г/см³
• температура плавления у технического алюминия - 658 °C, у алюминия высокой чистоты - 660 °C
• температура кипения - 2500 °C
• обладает высокой электропроводностью и теплопроводностью

Слайд 7

Нахождение в природе

В природе алюминий встречается только в соединениях:

• Бокситы - Al2O3 H2O (с примесями SiO2, Fe2O3, CaCO3)
• Нефелины - KNa34
• Алуниты - KAl(SO4)2 2Al(OH)3
• Глинозёмы (смеси каолинов с песком SiO2, известняком CaCO3, магнезитом MgCO3)
• Корунд - Al2O3
• Полевой шпат (ортоклаз) - K2O×Al2O3×6SiO2
• Каолинит - Al2O3×2SiO2 × 2H2O
• Алунит - (Na,K)2SO4×Al2(SO4)3×4Al(OH)3
• Берилл - 3ВеО Al2О3 6SiO2

Слайд 8

• При нормальных условиях алюминий покрыт тонкой и прочной оксидной плёнкой и потому не реагирует с классическими окислителями

Слайд 9

Слайд 10

Применение:

• широко применяется как конструкционный материал
• производство кухонной посуды, алюминиевой фольги в пищевой промышленности и для упаковки
• Широко применяется для изготовления монет

Слайд 11

Применение в промышленности:

• Благодаря комплексу свойств широко распространён в тепловом оборудовании.
• Алюминий и его сплавы сохраняют прочность при сверхнизких температурах. Благодаря этому он широко используется в криогенной технике.
• Высокий коэффициент отражения в сочетании с дешевизной и лёгкостью напыления делает алюминий идеальным материалом для изготовления зеркал.
• В производстве строительных материалов как газообразующий агент.
• Алитированием придают коррозионную и окалиностойкость стальным и другим сплавам, например клапанам поршневых ДВС, лопаткам турбин, нефтяным платформам, теплообменной аппаратуре, а также заменяют цинкование.
• Сульфид алюминия используется для производства сероводорода.
• Идут исследования по разработке пенистого алюминия как особо прочного и лёгкого материала.

Слайд 12

Применение в качестве восстановителя

• Как компонент термита, смесей для алюмотермии
• Алюминий применяют для восстановления редких металлов из их оксидов или галогенидов.
• Термитная смесь на основе оксида железа (III)

Слайд 13

Сплавы на основе алюминия

• Алюминиево-магниевые сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью и хорошо свариваются; из них делают, например, корпуса быстроходных судов.
• Алюминиево-марганцевые сплавы во многом аналогичны алюминиево-магниевым.
• Алюминиево-медные сплавы (в частности, дюралюминий) можно подвергать термообработке, что намного повышает их прочность. К сожалению, термообработанные материалы нельзя сваривать, поэтому детали самолётов до сих пор соединяют заклёпками. Сплав с бо́льшим содержанием меди по цвету внешне очень похож на золото, и его иногда применяют для имитации последнего.
• Алюминиево-кремниевые сплавы (силумины) лучше всего подходят для литья. Из них часто отливают корпуса разных механизмов.
• Комплексные сплавы на основе алюминия: авиаль.
• Алюминий переходит в сверхпроводящее состояние при температуре 1,2 Кельвина

Алюминий

Учитель химии и биологии Егорова Ю.В.

МКОУ «СОШ №4»

Алюминий (лат. Aluminium)

Порядковый номер. Химический элемент III группы главной подгруппы 3-го периода.

Число

протонов p + =1 3

электронов ē=1 3

нейтронов n 0 = 14

Схема расположения электронов на энергетических подуровнях

+ 13 Al 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1

При высокой температуре очень редко образует соединения со степенью окисления +1, +2.

в соединениях проявляет степень окисления +3

Al – типичный металл

• Восстановительные свойства

Al 0 - 3ē Al +3

• Тип химической связи - металлическая
• Тип кристаллической решетки – кубическая гранецентрированная

Физические свойства вещества

Al – серебристо-белый металл, пластичный, легкий, хорошо проводит тепло и электрический ток, обладает хорошей ковкостью, легко поддаётся обработке, образует лёгкие и прочные сплавы.

 =2 ,7 г/см 3

t пл. =660 0 С

Легко вытягивается в проволоку и прокатывается в фольгу толщиной до 0,01 мм.

Особенности физических и химических свойств алюминия, его нахождения в природе и применения:

• Алюминий – самый распространенный металл земной коры. Его ресурсы практически неисчерпаемы.
• Обладает высокой коррозионной стойкостью и практически не нуждается в специальной защите.
• Высокая химическая активность алюминия используется в алюминотермии.
• Малая плотность в сочетании с высокой прочностью и пластичностью его сплавов делает алюминий незаменимым конструкционным материалом в самолетостроении и способствует расширению его применения в наземном и водном транспорте, а также в строительстве.
• Относительно высокая электропроводность позволяет заменять им значительно более дорогую медь в электротехнике.

Алюминий реагирует с простыми веществами - неметаллами

• 4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3

Поверхность покрывается пленкой оксида, в мелкораздробленном виде горит с выделением большого количества теплоты.

2. 2Al + 3Cl 2 = 2 AlCl 3

3. 2Al + 3S = Al 2 S 3 - при нагревании

4. 4 Al + 3 С = Al 4 С 3 - при нагревании

Алюминий при нагревании сгорает на воздухе. Вследствие образования защитной пленки не реагирует с HNO 3 , не растворяется в H 3 PO 4 . С трудом взаимодействует с H 2 SO 4 , медленно – с растворами HNO 3 и H 3 PO 4 , быстрее – с раствором HCl, растворяется в растворах щелочей: Al + 4HNO 3 = Al(NO 3) 3 + NO + 2H 2 O/

При обычной температуре реагирует с Cl 2 , Br 2 , при нагревании – с F 2, I 2 , S, C, N 2 ; с H 2 непосредственно не реагирует.

• Алюминий растворяется в растворах кислот

2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2

2Al + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2

Концентрированная серная и азотная кислоты пассивируют алюминий.

2 . Алюминий реагирует с растворами солей менее активных металлов

2Al + 3СuCl 2 = 2AlCl 3 + 3Cu

Алюминий реагирует со сложными веществами:

• 3. Алюминий при высокой температуре реагирует с оксидами менее активных металлов (Алюминотермия – получение металлов: Fe, Cr, Mn, Ti, W и других, путем их восстановления алюминием)

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

Алюминий реагирует со сложными веществами:

4.Так как алюминий – амфотерный металл, он реагирует с растворами щелочей.

При этом образуется тетрагидроксоалюминат натрия и выделяется водород:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3H 2

5. При у далении оксидной пленки с поверхности алюминия, он реагирует с водой с образованием гидроксида алюминия и водорода:

2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 +3H 2

Получение алюминия

Алюминий получают электролизом раствора глинозема в расплавленном криолите (Na 3 AIF 6 ) и

электролизом расплава AlCl 3

Алюминий получают разложением электрическим током раствора его оксида в расплавленном криолите (Na 3 AIF 6):

2Al 2 O 3 = 4 Al + 3O 2 – 3352 кДж

Из – за высокой энергии химической связи в оксиде процесс его разложения чрезвычайно энергоемок, что ограничивает использование алюминия.

Применение Al

Основные свойства применения алюминия и его сплавов:

• Судостроение;
• Строительство;
• Самолетостроение;
• В химической технике;
• Автомобильная промышленность;
• Производство посуды;
• Производство алюминированных тканей;
• Изготовление аппаратуры для пищевой промышленности;
• Провода для линий электропередач;
• Получение металлов из их оксидов «алюминотермией»;
• Ракетостроение;
• Химическое машиностроение;
• Упаковочный материал;
• Производство пеноалюминия ρ = 0,19 г/ см 3

Соединения алюминия В природе алюминий встречается только в виде соединений и по распространенности в земной коре занимает первое место среди металлов и третье – среди всех элементов (после кислорода и кремния). Общее содержание алюминия в земной коре составляет 8,8 % по массе.

Оксид алюминия Al 2 О 3 :

Очень твердый (корунд, рубин)в кристаллическом состоянии, порошок белого цвета, тугоплавкий - 2050 0 С.

Не растворяется в воде.

Амфотерный оксид , взаимодействует :

а) с кислотами Al 2 O 3 + 6H + = 2Al 3+ + 3H 2 O

б) со щелочами Al 2 O 3 + 2OH - = 2AlO - 2 + H 2 O

Образуется:

а) при окислении или горении алюминия на воздухе

4 Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3

б) в реакции алюминотермии

2 Al + Fe 2 O 3 = Al 2 O 3 + 2Fe

в) при термическом разложении гидроксида алюминия 2 Al (OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O

Гидроксид алюминия Al(ОН) 3 :

Белый нерастворимый в воде порошок.

Проявляет амфотерные свойства , взаимодействует :

а) с кислотами Al (OH) 3 + 3HCl = AlCl 3 + 3H 2 O

б) со щелочами Al (OH) 3 + Na OH = NaAlO 2 + 2H 2 O

Разлагается при нагревании 2Al (OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O

Образуется:

а) при взаимодействии растворов солей алюминия с растворами щелочей (без избытка)

Al 3+ + 3OH - = Al (OH) 3

б) при взаимодействии алюминатов с кислотами (без избытка)

AlO - 2 + H + + H 2 O = Al (OH) 3

Домашнее задание:

• 1) Пользуясь материалом презентации, и учебника, выучить свойства алюминия и его соединений.
• 2) Выполнить интерактивные задания по теме «Алюминий» на сайте лицея, записать правильные ответы в тетрадь.
• 3) Выполнить виртуальную практическую работу «Химические свойства алюминия», оформить ее в тетради.

Урок строится на основе презентации, включает выполнение лабораторных опытов учащимися по доказательству амфотерности гидроксида алюминия, к которым имеются указания в слайдах, в уроке выдержаны основные этапы, материал презентации содержит яркие фотокартинки, насыщенность слайдов помогает лучше усвоить новый материал.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Сценарий открытого урока по химии в 9-м классе

«Амфотерность оксида и гидроксида алюминия»

Цели урока:

1. Дать понятие об амфотерности, амфотерных оксидах и гидроксидах, переходных металлах;

2. Повторить, закрепить и развить знания о классификации и свойствах гидроксидов (в том числе и в свете ТЭД) и о генетической связи между классами веществ.

Воспитательные, образовательные и развивающие задачи урока:

• развитие интереса к химии и познавательной активности учащихся;
• развитие знаний о классификации и свойствах веществ и о генетической связи;
• дать понятие об амфотерности, переходных элементах

Для достижения поставленных целей на уроке используются личностно-ориентированные и компьютерные технологии обучения.

Оборудование и реактивы:

• Мультимедийная презентация ;
• Компьютер, проектор;
• Микролаборатории – 12 шт, в которых имеются растворы едкого натра, соляной или серной кислоты, соли алюминия, пробирки.

ХОД УРОКА:

1. Организационный момент.

(сообщение темы и цели урока, настрой на работу) Слайды №1,2

2. Повторение изученного материала.

1) Проверка домашнего задания (3-4 человека у доски) Слайды №4,5,6

2) Сообщение о применении алюминия и его соединений. (1 человек) Слайд №3

3. Изучение нового материала.

1. Алюминий в природе: встречается в основном в виде соединений, по распространенности в земной коре занимает 1 место среди металлов и 3-е место среди всех элементов (после кислорода и кремния) Слайд № 7

2. Одно из самых распространенных соединений алюминия – это его оксид Al 2 O 3

В природе он представлен в виде различных горных пород и минералов: Слайд№8

Al 2 O 3 бокситы (горная порода)

Корунд (минерал)

В мелкозернистом виде в виде кристаллов

Используется как наждак как драгоценные камни

Красные - рубины синие – сапфиры

Глинозём

В очищенном виде

Оксид алюминия Al 2 O 3 – белый тугоплавкий порошок, температура плавления 2044°С, температура кипения 3530°С, плотность 4 г/см 3 , по твердости близок к алмазу. Слайд№9

Получение: о ксид алюминия – природное соединение, может быть получен из бокситов или при термическом разложении гидроксида алюминия: 2Al(OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O;

Химические свойства

Al 2 O 3 – амфотерный оксид, химически инертен, благодаря своей прочной кристаллической решетке. Он не растворяется в воде, не взаимодействует с растворами кислот и щелочей и может реагировать лишь с расплавленной щелочью.

взаимодействует лишь с горячими концентрированными растворами:

Al 2 O 3 + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 O;

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na

Al 2 O 3 + 2NaOН = 2NaAlO 2

3. Другое очень интересное соединение – это гидроксид алюминия. Слайд№10

Гидроксид алюминия Al(OH) 3 – бесцветное твердое вещество, нерастворимое в воде, входит в состав многих бокситов.

Химические свойства

Гидроксид алюминия – типичное амфотерное соединение, свежеполученный гидроксид растворяется в кислотах и щелочах:

Лабораторный опыт №1. Слайд№11

1. Докажем амфотерность гидроксида алюминия на опыте. Для начала получим его: В 2 пробирки налейте по 1 мл раствора соли алюминия
2. В обе пробирки прилейте по каплям раствор щелочи до появления белого осадка гидроксида алюминия:

AlCl 3 + 3NaOH = Al(OH) 3 + 3NaCl

1.Взаимодействие с кислотами Слайд№12

В одну пробирку с осадком прилейте раствор соляной кислоты.

2.Взаимодействие со щелочами

В другую пробирку с осадком прилейте избыток раствора щелочи

Что наблюдали? Осадки в обеих пробирках растворились. Слайд№13

Al(OH) 3 + 3HCl = AlCl 3 + 3H 2 O Слайд№14

Al(OH) 3 + NaOH = Na.

Лабораторный опыт №2 Слайд№15

От перемены мест слагаемых сумма …. изменяется!!!

1. В одну пробирку налейте 1 мл соли хлорида алюминия AlCl 3 и добавьте 3-4 капли раствора натриевой щелочи NaOH.

2. Во вторую пробирку налейте наоборот- 1 мл натриевой щелочи NaOH и добаьте 3-4 капли соли хлорида алюминия AlCl 3 .

Что наблюдали? В первой пробирке образовывался осадок, а во второй нет. Слайд№16

Для амфотерных соединений имеет большое значение, в какой последовательности проводить эксперимент!

Во втором случае изначально щелочь была в избытке:

AlCl 3 + 4NaOH = Na + 3NaCl

4. Домашнее задание. Параграф 42, с.130 зад. 2 и решить цепочку превращений

NaAlO 2 Слайд№17

Al Al 2 O 3 AlCl 3 Al(OH) 3

Al 2 (SO 4 ) 3 Слайд 2

Дать понятие об амфотерности; Рассмотреть амфотерные оксид и гидроксид алюминия; Повторить, закрепить и развить знания о классификации и свойствах гидроксидов и о генетической связи между классами веществ. Цели урока:

Повторение изученного материала: Применение алюминия

Проверка Д/З: Упражнение №5 с.130 1) 2Al 0 + 3Cl 2 0 = 2Al 3+ Cl 3 1- 6 e 2) 2Al 0 + Fe 2 3+ O 3 = 2Fe 0 + Al 2 3+ O 6 e 3) 2Al 0 + 6H + Cl = 2Al 3+ Cl 3 + 3H 2 0 6 e 4) 2Al 0 + 3S 0 = Al 2 3+ S 3 2- 6 e 5) 4Al 0 + 3O 2 0 = Al 2 3+ O 3 2- 12 e

Проверка Д/З: Упражнение № 7 с.130 Атомы алюминия не могут быть окислителями, т.к. металлы всегда отдают свои электроны: 2Al 0 + 6H + Cl = 2Al 3+ Cl 3 + 3H 2 0 6 e в-ль, ок-ся ок-ль, в-ся 2) Ионы алюминия могут быть окислителями, принимая от других атомов нужное количество электронов: Al 3+ Cl 3 + 3 K 0 = Al 0 + 3K + Cl 3 e ок-ль, в-ся в-ль, ок-ся

Проверка Д/З: Задача №1 с.130 Дано: Решение: n(Na) = 1 моль 2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 m(Al) = ? 2 моль 1 моль 1 моль 0,5 моль 2 Al + 6 HCl = 2 AlCl 3 + 3 H 2 2 моль 3 моль Х моль 0,5 моль Х= 2*0,5/3 = 0,33 моль m (Al) = n * M = 0,33 моль * 27г/моль = 8,91 г. Ответ: 8,91 г.

Изучение нового материала: Алюминий в природе:

Оксид алюминия Al 2 O 3 Бокситы Корунд Глинозём горная порода минерал драгоценные камни рубины сапфиры

В очищенном виде Al 2 O 3 - белый тугоплавкий порошок, температура плавления 2044°С, температура кипения 3530°С, плотность 4 г/см 3 , по твердости близок к алмазу. Получают: 1) 4Al + 3O 2 = 2 Al 2 O 3 2) 2Al(OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O Химические свойства: Al 2 O 3 + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 O; Al 2 O 3 + 2NaOH + 3 H 2 O = 2Na Al 2 O 3 + 2NaOH = 2NaAlO 2 + H 2 O ; Проявляет амфотерные свойства

Гидроксид алюминия Al(OH) 3 б елое гелеобразное вещество, нерастворимое в воде, входит в состав многих бокситов. типичное амфотерное соединение, свежеполученный гидроксид растворяется в кислотах и щелочах:

Получение гидроксида алюминия В 2 пробирки налейте по 1 мл раствора соли алюминия В обе пробирки прилейте по каплям раствор щелочи до появления белого осадка гидроксида алюминия: AlCl 3 + 3NaOH Al(OH) 3 + 3NaCl Лабораторный опыт:

Доказательство амфотерности: 1.Взаимодействие с кислотами В одну пробирку с осадком прилейте раствор соляной кислоты. 2.Взаимодействие со щелочами В другую пробирку с осадком прилейте избыток раствора щелочи Лабораторный опыт:

Что наблюдали? Осадки гидроксида алюминия в обеих пробирках растворяются. Вывод: гидроксид алюминия проявляет свойства оснований, взаимодействуя с кислотой, но он также ведет себя и как нерастворимая кислота, взаимодействуя со щелочью. Он проявляет амфотерные свойства.

Al(OH) 3 + 3HCl = AlCl 3 +3H 2 O Al(OH) 3 + 3NaOH = Na + +3H 2 O Запишите уравнения реакций:

Лабораторный опыт От перемены мест слагаемых сумма …. изменяется!!! 1. В одну пробирку налейте 1 мл соли хлорида алюминия AlCl 3 и добавьте 3-4 капли раствора натриевой щелочи NaOH . 2. Во вторую пробирку налейте наоборот- 1 мл натриевой щелочи NaOH и добаьте 3-4 капли соли хлорида алюминия AlCl 3 .

Что наблюдали? В первой пробирке образовывался осадок, а во второй НЕТ!!! Вывод: для амфотерных соединений имеет большое значение, в какой последовательности проводить эксперимент! Во втором случае изначально щелочь была в избытке: AlCl 3 + 4NaOH = Na + 3NaCl

Генетический ряд алюминия. Осуществите превращения: Домашнее задание: Na Al Al 2 O 3 AlCl 3 Al(OH) 3 Al 2 (SO 4) 3 Параграф 42, с.130 задача №2. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

1 слайд

2 слайд

Общая характеристика Алюминий - это легкий и пластичный белый металл. Относится к III группе периодической системы, обозначается символом Al, имеет атомный номер 13 и атомную массу 27. Температура его плавления составляет 660°. Алюминий чрезвычайно распространен в природе: по этому параметру он занимает 3 место среди всех элементов и первое - среди металлов (8,8% от массы земной коры), но не встречается в чистом виде.

3 слайд

Важнейшим на сегодня минералом алюминия является боксит Основной химический компонент боксита – глинозем(Al2O3) (28-80%) По распространённости в земной коре Земли занимает 1-е место среди металлов и 3-е место среди элементов, уступая только кислороду и кремнию. Массовая концентрация алюминия в земной коре по данным различных исследователей оценивается от 7,45 до 8,14 %

4 слайд

Физические свойства мягкий легкий (с малой плотностью – 2,7 г/см3) с высокой тепло- и электропроводностью легкоплавкий (температура плавления 660°C) серебристо-белый с характерным металлическим блеском

5 слайд

Алюминий восстанавливает все элементы, находящиеся справа от него в электрохимическом ряду напряжения металлов, простые вещества – неметаллы. Из сложных соединений алюминий восстанавливает ионы водорода и ионы менее активных металлов. Однако при комнатной температуре на воздухе алюминий не изменяется, поскольку его поверхность покрыта защитной оксидной плёнкой.

6 слайд

с серой, образуя сульфид алюминия: 2Al + 3S = Al2S3 с азотом, образуя нитрид алюминия: 2Al + N2 = 2AlN с углеродом, образуя карбид алюминия: 4Al + 3С = Al4С3 с хлором, образуя хлорид алюминия: 2Al + 3Cl2 = 2AlCl3 Химические свойства с кислородом, образуя оксид алюминия: 4Al + 3O2 = 2Al2O3 Взаимодействие с простыми веществами:

7 слайд

8 слайд

Впервые алюминий был получен им в 1825 году действием амальгамы калия на хлорид алюминия с последующей отгонкой ртути Датский физик Ганс Эрстед (1777-1851) Из истории открытия: В период открытия алюминия - металл был дороже золота. Англичане хотели почтить богатым подарком великого русского химика Д.И Менделеева, подарили ему химические весы, в которых одна чашка была изготовлена из золота, другая - из алюминия. Чашка из алюминия стала дороже золотой. Полученное «серебро из глины» заинтересовало не только учёных, но и промышленников и даже императора Франции.

9 слайд

Современный метод получения Современный метод получения заключается в растворении оксида алюминия в расплаве криолита с последующим электролизом с использованием расходуемых коксовых или графитовых электродов.

Cлайд 1

Cлайд 2

Cлайд 3

Cлайд 4

Cлайд 5

Cлайд 6

Cлайд 7

Cлайд 8

Cлайд 9

Cлайд 10

Cлайд 11

Cлайд 12

Cлайд 13

Cлайд 14

Cлайд 15

Cлайд 16

Cлайд 17