Презентация - Урок на тему «Алюминий». 9-й класс. Перевернутый урок

Алюминий и его применение

Задание
Задания на слайдах выделены красным цветом. Задания выполняются в тетради.

Задание 1
1. Алюминий — элемент главной подгруппы третьей группы третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 13. 2. Обычно обозначается символом Al (лат. Aluminium). Относится к группе лёгких металлов.
Записать схему строения атома алюминия, электронную формулу и возможные степени окисления

Нахождение в природе
Бокситы — Al2O3 · H2O (с примесями SiO2, Fe2O3, CaCO3) Нефелины — KNa3[AlSiO4]4 Алуниты — (Na,K)2SO4·Al2(SO4)3·4Al(OH)3 Глинозёмы — (смеси каолинов с песком SiO2, известняком CaCO3, магнезитом MgCO3) Корунд (сапфир, рубин, наждак) — Al2O3 Полевые шпаты — (K,Na)2O·Al2O3·6SiO2, Ca[Al2Si2O8] Каолинит — Al2O3·2SiO2 · 2H2O Берилл (изумруд, аквамарин) — 3ВеО · Al2О3 · 6SiO2 Хризоберилл (александрит) — BeAl2O4
Глинозём

Задание 2
Привести три формулы и названия любых соединений в составе которых алюминий встречается в природе и рассчитать массовую долю алюминия в них.

Физические свойства
Алюминий — мягкий, легкий, серебристо-белый металл с высокой тепло- и электропроводностью. Температура плавления 660°C, очень пластичный. По распространенности в земной коре алюминий занимает 3-е место после кислорода и кремния среди всех атомов и 1-е место — среди металлов.

Физические свойства
К достоинствам алюминия и его сплавов следует отнести его малую плотность (2,7 г/см3), сравнительно высокие прочностные характеристики, хорошую тепло- и электропроводность, технологичность, высокую коррозионную стойкость. Совокупность этих свойств позволяет отнести алюминий к числу важнейших технических материалов.

Применение
Широко применяется как конструкционный материал. Основные достоинства алюминия в этом качестве — лёгкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость (на воздухе алюминий мгновенно покрывается прочной плёнкой Al2O3, которая препятствует его дальнейшему окислению), высокая теплопроводность, неядовитость его соединений. В частности, эти свойства сделали алюминий чрезвычайно популярным при производстве кухонной посуды, алюминиевой фольги в пищевой промышленности и для упаковки.

Применение
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.

Задание 3
Перечислить физические свойства алюминия и указать где применяется каждое свойство, например: Легкий – самолето- и судостроение

Химические свойства
Легко реагирует с простыми веществами: С кислородом: 4Al + 3O2 = 2Al2O3 С галогенами: 2Al + 3Br2 = 2AlBr3 С другими неметаллами реагирует при нагревании: С серой, образуя сульфид алюминия: 2Al + 3S = Al2S3 С азотом, образуя нитрид алюминия: 2Al + N2 = 2AlN С углеродом, образуя карбид алюминия: 4Al + 3С = Al4С3 Сульфид и карбид алюминия полностью гидролизуются: Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S

Химические свойства
Со сложными веществами: С водой (после удаления защитной оксидной пленки, например, амальгамированием или растворами горячей щёлочи): 2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2 Со щелочами (с образованием тетрагидроксоалюминатов и других алюминатов): 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2 2(NaOH•H2O) + 2Al = 2NaAlO2 + 3H2 Легко растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах: 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 2Al + 3H2SO4(разб) = Al2(SO4)3 + 3H2

Химические свойства
При нагревании растворяется в кислотах окислителях, образующих растворимые соли алюминия: 2Al + 6H2SO4(конц) = Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Al + 6HNO3(конц) = Al(NO3)3 + 3NO2­ + 3H2O Восстанавливает металлы из их оксидов (алюминотермия): 8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe 2Al + Cr2O3 = Al2O3 + 2Cr

Задание 4
Записать электронный баланс для уравнений реакций, характеризующих взаимодействие алюминия с простыми веществами, водой, растворами кислот, кислотами-окислителями, оксидами металлов. По одному примеру.

Сплавы на основе алюминия
Алюминиево - магниевые Al-Mg. Сплавы системы Al-Mg характеризуются сочетанием удовлетворительной прочности, хорошей пластичности, очень хорошей свариваемости и коррозионной стойкости. Кроме того, эти сплавы отличаются высокой вибростойкостью. Алюминиево - марганцевые Al-Mn. Сплавы этой системы обладают хорошей прочностью, пластичностью и технологичностью, высокой коррозионной стойкостью и хорошей свариваемостью. Алюминиево - медные Al-Cu (Al-Cu-Mg). Механические свойства сплавов этой системы в термоупрочненном состоянии достигают, а иногда и превышают, механические свойства низкоуглеродистых сталей. Эти сплавы высокотехнологичны. Однако у них есть и существенный недостаток — низкое сопротивление коррозии, что приводит к необходимости использовать защитные покрытия.

Сплавы на основе алюминия
Сплавы системы Al-Zn-Mg (Al-Zn-Mg-Cu). Сплавы этой системы ценятся за очень высокую прочность и хорошую технологичность. Представитель системы — сплав 7075 является самым прочным из всех алюминиевых сплавов. Эффект столь высокого упрочнения достигается благодаря высокой растворимости цинка (70 %) и магния (17,4 %) при повышенных температурах, резко уменьшающейся при охлаждении. Алюминиево - кремниевые сплавы (силумины) лучше всего подходят для литья. Из них часто отливают корпуса разных механизмов. Комплексные сплавы на основе алюминия: авиаль.

Задание 5
Перечислить основные алюминиевые сплавы и указать, где они используются.

Токсичность
Отличается незначительным токсическим действием, но многие растворимые в воде неорганические соединения алюминия сохраняются в растворённом состоянии длительное время и могут оказывать вредное воздействие на человека и теплокровных животных через питьевую воду. Наиболее ядовиты хлориды, нитраты, ацетаты, сульфаты и др. Для человека токсическое действие при попадании внутрь оказывают следующие дозы соединений алюминия (мг/кг массы тела): ацетат алюминия — 0,2-0,4; гидроксид алюминия — 3,7-7,3; алюминиевые квасцы — 2,9.

Одна красивая, но, вероятно, неправдоподобная легенда из «Historia naturalis» гласит, что однажды к римскому императору Тиберию (42 год до н. э. — 37 год н. э.) пришёл ювелир с металлической, небьющейся обеденной тарелкой, изготовленной, якобы из глинозёма — Al2O3. Тарелка была очень светлой и блестела, как серебро. По всем признакам она должна быть алюминиевой. При этом ювелир утверждал, что только он и боги знают, как получить этот металл из глины. Тиберий, опа­саясь, что металл из легкодоступной глины может обесценить золото и серебро, приказал, на всякий случай, отрубить чело­веку голову. Очевидно, данная легенда весьма сомнительна, так как самородный алюминий в природе не встречается в силу своей высокой активности и во времена Рим­ской империи не могло быть технических средств, которые позволили бы извлечь алюми­ний из глинозёма.

Лишь почти через 2000 лет — в 1825 году, датский физик Ханс Христиан Эрстед получил несколько миллиграммов металлического алюминия, а в 1827 году Фридрих Вёлер смог выделить крупинки алюминия, которые, однако, на воздухе немедленно покрывались тончайшей пленкой оксида алюминия. До конца XIX века алюминий в промышленных масштабах не производился.