"Общие способы получения металлов"
Скачать 69.37 Kb.
|
"Общие способы получения металлов"Цель урока: познакомить с природными соединениями металлов и с самородными металлами; дать понятие о рудах и металлургии, рассмотреть такие ее разновидности, как пиро–, гидро–, электрометаллургия, термическое разложение соединений металлов, продемонстрировать лабораторные способы получения металлов и с помощью фрагментов медиалекции ознакомить с промышленным производством металлов. Оборудование: компьютер, видеопроектор, коллекция “Минералы и горные породы”, прибор для получения газов, лабораторный штатив, пробирки, спиртовка, фарфоровые ступки. Реактивы: оксид меди(II), соляная кислота концентрированная, цинк гранулированный, термит (смесь порошков алюминия и оксида железа (Ш), раствор сульфата меди и железный гвоздь. I. Организационный момент. Проверка домашнего задания. 1. Написать уравнения реакций взаимодействия между веществами: а) Li, Na, Ca, Fe c O2, Cl2, S, N2, C: б) Na, Ca, Al c H2O; в) Zn c H2SO4; Al c HCl; г) Zn c CuSO4; Al c NaOH; Be c KOH. 2. Расставить коэффициенты, найти окислитель и восстановитель в уравнениях реакций: Cu + HNO3 (P) —> Cu (NO3)2 + NO + H2O Cu + HNO3 (K) —> Cu (NO3)2 + NO2 + H2O Na + HNO3 —> NaNO3 + N2O + H2O. 3. Все уравнения реакций учащиеся сверяют с экраном, где спроецированы данные уравнения реакций . 4. Завершим рассмотрение схемы, мы не разобрали нахождение металлов в природе и способы их получения. II. Природные соединения металлов. - Могут ли металлы находиться в природе в свободном (или самородном) состоянии? Если могут, то, какие это металлы? Ответ очевиден, это металлы низкой химической активности. Металлы могут встречаться в природе или в виде простого вещества или в виде сложного вещества. Металлы в природе встречаются в трёх формах: 1) в свободном виде встречаются золото и платина; золото бывает в распыленном состоянии, а иногда собирается в большие массы ? самородки. Так в Австралии в 1869 году нашли глыбу золота в сто килограммов весом. Через три года обнаружили там же еще большую глыбу весом около двухсот пятидесяти килограммов. Наши русские самородки много меньше, и самый знаменитый, найденный в 1837 году на Южном Урале, весил всего около тридцати шести килограммов. В середине XVII века в Колумбии испанцы, промывая золото, находили вместе с ним тяжелый серебристый металл. Этот металл казался таким же тяжелым, как и золото, и его нельзя было отделить от золота промывкою. Хотя он и напоминал серебро (по-испански plata), но был почти нерастворим и упорно не поддавался выплавке; его считали случайной вредной примесью или преднамеренной подделкой драгоценного золота. Поэтому испанское правительство приказывало в начале XVIII столетия выбрасывать этот вредный металл при свидетелях обратно в реку. Месторождения платины находятся и на Урале. Оно представляет собой массив дунита (изверженная горная порода, состоящая из силикатов железа и магния с примесью железняка). В нем содержатся включения самородной платины в виде зерен. 2) в самородном виде и в форме соединений могут находиться в природе серебро, медь, ртуть и олово; 3) все металлы, которые в ряду напряжений находятся до олова, встречаются только в виде соединений. Чаще всего металлы в природе встречаются в виде солей неорганических кислот: хлоридов ? сильвинит КСl • NaCl, каменная соль NaCl; нитратов – чилийская селитра NaNO3; сульфатов – глауберова соль Na2SO4 ? 10 H2O, гипс CaSO4 • 2Н2О; карбонатов – мел, мрамор, известняк СаСО3, магнезит MgCO3, доломит CaCO3 • MgCO3; сульфидов ? серный колчедан FeS2, киноварь HgS, цинковая обманка ZnS; фосфатов – фосфориты, апатиты Ca 3(PO4)2 ; оксидов – магнитный железняк Fe3O4, красный железняк Fe2O3, бурый железняк, содержащий различные гидроксиды железа (III) Fe2O3 • Н2О. Ещё в середине II тысячелетия до н. э. в Египте было освоено получение железа из железных руд. Это положило начало железному веку в истории человечества, который пришёл на смену каменному и бронзовому векам. На территории нашей страны начало железного века относят к рубежу II и I тысячелетий до н. э. Минералы и горные породы, содержащие металлы и их соединения и пригодные для промышленного получения металлов, называются рудами. Отрасль промышленности, которая занимается получением металлов из руд, называется металлургией. Так же называется и наука о промышленных способах получения металлов из руд. III. Получение металлов. - Какой основной химический процесс лежит в основе получения металлов? Большинство металлов встречаются в природе в составе соединений, в которых металлы находятся в положительной степени окисления, значит для того, чтобы их получить, в виде простого вещества, необходимо провести процесс восстановления. Но прежде чем восстановить природное соединение металла, необходимо перевести его в форму, доступную для переработки, например, оксидную форму с последующим восстановлением металла. На этом основан пирометаллургический способ. Это восстановление металлов из их руд при высоких температурах с помощью восстановителей неметаллических ? кокс, оксид углерода (II), водород; металлических ? алюминий, магний, кальций и другие металлы. . Демонстрационный опыт 1. Получение меди из оксида с помощью водорода. Cu +2O + H2 = Cu0 + H2O (водородотермия) Демонстрационный опыт 2. Получение железа из оксида с помощью алюминия. Fe+32O3 +2Al = 2Fe0 + Al2O3 (алюмотермия) Для получения железа в промышленности железную руду подвергают магнитному обогащению:3Fe2 O3 + H2 = 2Fe3 O4 + H2O или 3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2 , а затем в вертикальной печи проходит процесс восстановления: Fe3O4 + 4H2 = 3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4CO = 3Fe + 4CO2 Просмотр медиалекции . (CD) Гидрометаллургический способ основан на растворении природного соединения с целью получения раствора соли этого металла и вытеснением данного металла более активным. Например, руда содержит оксид меди и ее растворяют в серной кислоте: CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O, затем проводят реакцию замещения CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu. Демонстрационный опыт 3. Взаимодействие железа с раствором медного купороса. Таким способом получают серебро, цинк, молибден, золото, ванадий и другие металлы. Электрометаллургический способ. Это способы получения металлов с помощью электрического тока (электролиза). Просмотр фрагмента медиалекции. (CD) Этим методом получают алюминий, щелочные металлы, щелочноземельные металлы. При этом подвергают электролизу расплавы оксидов, гидроксидов или хлоридов: NaCl —> Na+ + Cl? катод Na+ + e > Na0 ¦ 2 анод 2Cl? ?2e > Cl20 ¦ 1 суммарное уравнение: 2NaCl = 2Na + Cl2 Современный рентабельный способ получения алюминия был изобретен американцем Холлом и французом Эру в 1886 году. Он заключается в электролизе раствора оксида алюминия в расплавленном криолите. Расплавленный криолит растворяет Al2O3, как вода растворяет сахар. Электролиз “раствора” оксида алюминия в расплавленном криолите происходит так, как если бы криолит был только растворителем, а оксид алюминия ? электролитом. Al2O3 —> AlAlO3 —> Al3+ + AlO33– катод Al3+ +3e —> Al 0 ¦ 4 анод 4AlO33– – 12 e —> 2Al2O3 +3O2 ¦ 1 суммарное уравнение: 2Al2O3= 4Al + 3O2 . В английской “Энциклопедии для мальчиков и девочек” статья об алюминии начинается следующими словами: “23 февраля 1886 года в истории цивилизации начался новый металлический век - век алюминия. В этот день Чарльз Холл, 22-летний химик, явился в лабораторию своего первого учителя с дюжиной маленьких шариков серебристо-белого алюминия в руке и с новостью, что он нашел способ изготовлять этот металл дешево и в больших количествах”. Так Холл сделался основоположником американской алюминиевой промышленности и англосаксонским национальным героем, как человек, сделавшим из науки великолепный бизнес. Термическое разложение соединений. Железо взаимодействует с оксидом углерода (II) при повышенном давлении и температуре 100-2000, образуя пентакарбонил: Fe + 5CO = Fe (CO)5 Пентакарбонил железа-жидкость, которую можно легко отделить от примесей перегонкой. При температуре около 2500 карбонил разлагается, образуя порошок железа: Fe (CO)5 = Fe + 5CO  . Если полученный порошок подвергнуть спеканию в вакууме или в атмосфере водорода, то получится металл, содержащий 99,98– 99,999% железа. Еще более глубокой степени очистки железа (до 99,9999%) можно достичь методом зонной плавки. Таким образом, мы познакомились с природными соединениями металлов и способами выделения из них металла, как простого вещества. IV. Закрепление темы. Выполнить тестовые задания: 1. Укажите справедливые утверждения: а) все элементы d- и f-семейств являются металлами; б) среди элементов р-семейства нет металлов; в) гидроксиды металлов могут обладать как основными, так амфотерными и кислотными свойствами; г) металлы не могут образовывать гидроксиды с кислотными свойствами. 2. В каком ряду приведены символы соответственно самого твердого и самого тугоплавкого металлов? а) W, Ti; б) Cr, Hg; в) Cr, W; г) W, Cr, 3. Укажите символы металлов, которые можно окислить ионами Н+ в водном растворе кислоты: а) Cu; б) Zn; в) Fe; г) Ag. 4. Какие металлы нельзя получить в достаточно чистом виде, восстанавливая их оксиды коксом? а) W; б) Cr; в) Na; г) Al. 5. С водой только при нагревании реагируют: а) натрий; б) цинк; в) медь; г) железо. 6. Какие утверждения для металлов неверны: а) металлы составляют большинство элементов Периодической системы; б) в атомах всех металлов на внешнем энергетическом уровне содержится не более двух электронов; в) в химических реакциях для металлов характерны восстановительные свойства; г) в каждом периоде атом щелочного металла имеет наименьший радиус. 7. Отметьте формулу оксида металла с наиболее выраженными кислотными свойствами: а) K2O; б) MnO; в) Cr2O3; г) Mn2O7. 8. В каких парах обе из реакций, схемы которых приведены ниже, позволяют получить металл? а) CuO + CO—> и CuSO4 + Zn —> б) AgNO3 —> и Cr2O3 + Al в) ZnS + O2 и Fe2O3 + H2 —> г) KNO3 —> и ZnO + C. 9. В атомах каких металлов в основном состоянии на энергетическом d- подуровне содержится пять электронов? а) титана; б) хрома; в) сурьмы; г) марганца. 10. Какой минимальный объем (н. у.) оксида углерода (II) нужен для восстановления 320 г оксида железа (III) до магнетита? а) 14,93 л; б) 15,48 л; в) 20,12 л; г) 11,78 л. Список используемой литературы
|
Похожие:
 | План урока. Проверка знаний учащихся по теме «Общие свойства металлов» Цели урока: сформировать понятие о коррозии металлов, рассмотреть классификацию коррозионных процессов, способы защиты металлов от... | | Самоанализ урока Этот урок содержится в теме №9 «Металлы», он следует за уроком №44 «Способы получения металлов. Сплавы» |
| Справочник работ и профессий рабочих. Выпуск Разделы: "Общие профессии цветной металлургии" Ы: "Общие профессии цветной металлургии"; "Производство цветных, редких металлов и порошков из цветных металлов"; "Обработка цветных... | | Справочник работ и профессий рабочих. Выпуск Разделы: "Общие профессии цветной металлургии" Ы: "Общие профессии цветной металлургии"; "Производство цветных, редких металлов и порошков из цветных металлов"; "Обработка цветных... |
| Методическая разработка урока химии в 9 классе в условиях реализации перехода Прежде чем изучать химические свойства металлов, давайте вспомним закономерности в строении атомов металлов и общие физические свойства... | | «Получение металлов» Цель урока: познакомить учащихся методами получения металлов, изучить типы кристаллических решеток и показать зависимость физических... |
| Единый тарифно-квалификационный справочник работ и профессий рабочих (выпуск 8) Еткс выпуск 8 состоит из разделов «Общие профессии цветной металлургии», «Производство цветных, редких металлов и порошков из цветных... | | «Производство алюминия» (интегрированный урок химия, география, физика.) Формировать понятие школьников об особенностях получения металлов и их географии, научных принципах производства металлов, о природных... |
| План-конспект урока щелочные металлы Цель урока: опираясь на знания учащихся об общих свойствах металлов, глубже осмыслить общие и специфические свойства металлов I группы... |  | Реферат Тема «Технологические основы процесса сварки металлов и сплавов (её классификация, прогрессивные способы сварки).» Тема «Технологические основы процесса сварки металлов и сплавов (её классификация, прогрессивные способы сварки).» |