Лекции на тему : Металлы. Коррозия металлов. Получение
план-конспект занятия
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.
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
| tema2.10.2_metally.docx | 26.01 КБ |
Предварительный просмотр:
Тема:2.10.2 Металлы. Коррозия металлов. Получение
Урок на тему: 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.
Природные соединения металлов.
Металлы могут встречаться в природе или в виде простого вещества или в виде сложного вещества.
Металлы в природе встречаются в трёх формах:
- 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.
- 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 NaNO 3 ;
сульфатов – глауберова соль Na 2 SO 4 10 H 2 O, гипс CaSO 4 • 2Н 2 О;
карбонатов – мел, мрамор, известняк СаСО 3 ,
сульфидов серный колчедан FeS 2 , киноварь HgS, цинковая обманка ZnS;
фосфатов – фосфориты, апатиты Ca 3 (PO 4 ) 2 ;
оксидов – магнитный железняк Fe 3 O 4 , красный железняк Fe 2 O 3 , бурый железняк.
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.
— Какой основной химический процесс лежит в основе получения металлов?
1 . 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. .
- Получение меди из оксида с помощью водорода.
Cu +2 O + H 2 = Cu 0 + H 2 O (водородотермия)
- Получение железа из оксида с помощью алюминия.
Fe +3 2 O 3 +2Al = 2Fe 0 + Al 2 O 3 (алюмотермия)
Для получения железа в промышленности железную руду подвергают магнитному обогащению:
3Fe 2 O 3 + H 2 = 2Fe 3 O 4 + H 2 O или
3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2
а затем в вертикальной печи проходит процесс восстановления:
Fe 3 O 4 + 4H 2 = 3Fe + 4H 2 O
Fe 3 O 4 + 4CO = 3Fe + 4CO 2
2 . 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 + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O, затем проводят реакцию замещения
CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu.
Это способы получения металлов с помощью электрического тока (электролиза).
Этим методом получают алюминий, щелочные металлы, щелочноземельные металлы. При этом подвергают электролизу расплавы оксидов, гидроксидов или хлоридов:
катод Na + + e > Na 0 ¦ 2
анод 2Cl ? ?2e > Cl 2 0 ¦ 1
суммарное уравнение: 2NaCl = 2Na + Cl 2
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ
По химическим свойствам металлы подразделяют на:
1 )Активные (щелочные и щелчноземельные металлы, Mg, Al, Zn и др.)
2) Металлы средней активности (Fe, Cr, Mn и др.) ;
3 )Малоактивные (Cu, Ag)
4) Благородные металлы – Au, Pt, Pd и др.
В реакциях — только восстановители . Атомы металлов легко отдают электроны внешнего (а некоторые – и предвнешнего) электронного слоя, превращаясь в положительные ионы. Возможные степени окисления Ме Низшая 0,+1,+2,+3 Высшая +4,+5,+6,+7,+8
1.Взаимодействие с водородом
Реагируют при нагревании металлы IA и IIA группы, кроме бериллия. Образуются вещества- гидриды, остальные металлы не реагируют.
2K + H ₂ = 2KH (гидрид калия)
Реагируют все металлы, кроме золота, платины.
Щелочные металлы при нормальных условиях образуют оксиды, пероксиды, надпероксиды (литий – оксид, натрий – пероксид, калий, цезий, рубидий – надпероксид
4Li + O2 = 2Li 2 O (оксид)
2Na + O 2 = Na 2 O 2 (пероксид)
Остальные металлы главных подрупп при нормальных условиях образуют оксиды со степенью окисления, равной номеру группы 2Сa+O 2 =2СaO
галогениды (фториды, хлориды, бромиды, иодиды). Щелочные при нормальных условиях с F, Cl , Br воспламеняются:
2Na + Cl 2 = 2NaCl (хлорид)
Щелочноземельные и алюминий реагируют при нормальных условиях:
Металлы побочных подгрупп при повышенных температурах
Cu + Cl ₂ = Cu ⁺ ²Cl ₂ Zn + Cl ₂ = ZnCl ₂
4.взаимодействие с серой
Реагируют все металлы, кроме золота и платины
с серой – сульфиды:
5 . взаимодействие с фосфором и азотом
протекает при нагревании (исключение: литий с азотом при нормальных условиях) :
с фосфором – фосфиды: 3Ca + 2P =Са 3 P 2 ,
С азотом – нитриды 6Li + N 2 = 3Li 3 N (нитрид лития) (н.у.)
6. взаимодействие с углеродом и кремнием
протекает при нагревании:
С углеродом образуются карбиды:
2Li + 2C = Li 2 C 2 ,
7.взаимодействие металлов с водой :
С водой реагируют металлы, стоящие до водорода в электрохимическом ряду напряжений Щелочные и щелочноземельные металлы реагируют с водой без нагревания , образуя растворимые гидроксиды( щелочи ) и водород, алюминий (после разрушения оксидной пленки — амальгирование), магний при нагревании, образуют нерастворимые основания и водород.
2Na + 2HOH = 2NaOH + H 2 ↑
Сa + 2HOH = Ca(OH) 2 + H 2 ↑
2Аl + 6Н 2 O = 2Аl(ОН) 3 + ЗН2↑
Остальные металлы реагируют с водой только в раскаленном состоянии , образуя оксиды (железо – железную окалину)
8.взаимодействие металлов с оксидами
Металлы (Al, Mg,Са ), восстанавливают при высокой температуре неметаллы или менее активные металлы из их оксидов → неметалл или малоактивный металл и оксид (кальцийтермия, магнийтермия, алюминотермия)
2Al + Cr2O3 = 2Cr + Al2O3
ЗСа + Cr ₂ O ₃ = ЗСаО + 2Cr (800 °C)
9.взаимодействие металлов со щелочами
Со щелочами взаимодействуют только те металлы, оксиды и гидроксиды которых обладают амфотерными свойствами ((Zn, Al, Cr(III), Fe(III) и др. РАСПЛАВ → соль металла + водород.
2NaOH + Zn → Na 2 ZnO 2 + H 2 ↑ (цинкат натрия)
2Al + 2(NaOH · H 2 O) = 2NaAlO 2 + 3H 2
РАСТВОР → комплексная соль металла + водород.
10.взаимодействие с кислотами ( кроме HNO 2 и Н 2 SО 4 (конц.))
Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений металлов левее водорода, вытесняют его из разбавленных кислот → соль + водород
Запомни! Азотная кислота никогда не выделяет водород при взаимодействии с металлами .
Мg + 2НС1 = МgСl 2 + Н 2 ↑
Al + 2НС1 = Al ⁺ ³Сl ₃ + Н 2 ↑
11.взаимодействие с солями .
Активные металлы вытесняют из солей менее активные. Восстановление из растворов:
CuSO 4 + Zn = Zn SO 4 + Cu
FeSO 4 + Cu = РЕАКЦИИ НЕТ
Восстановление металлов из расплавов их солей
3Na+ AlCl ₃ = 3NaCl + Al
Металлы групп В реагируют с солями, понижая степень окислениЯ
2Fe ⁺ ³Cl 3 + Fe = 3Fe ⁺ ²Cl 2
Дом задание :стр.261 параграф 8.2
по теме: «Металлы»
Вариант 1 (1 бригада)
- Закончите уравнения реакций:
CuSO 4 → Cu → CuO → CuCl 2
по теме: «Металлы»
Вариант 2(2 бригада)
- Закончите уравнения реакций:
б) Na 2 O + H 2 O →
в) Al 2 O 3 + HNO 3 →
Fe → FeCl 2 → Fe(OH) 2 → FeO
Дом задание : 1.стр.261 параграф 8.2 сделать краткий конспект
Выполнить самостоятельную работу
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Урок химии 8 класса по программе О.С. Габриеляна по теме: «Металлы».
Заранее формируются бригады (по интересам) и каждой бригаде выдаётся задание. — Каждая бригада показывает свою презентацию, которую подготовил в домашних условиях, пользуясь материалами интернета. зна.
Урок по химии. Тема: Корозия металлов.
Бинарный урок это – учебное занятие, объединяющее содержание двух предметов в одном уроке. Бинарные уроки – одна из форм реализации межпредметных связей и интеграции предметов. Это нетрадиционный ви.
Учебные вопросы:1. Цель и назначение слесарной рубки. 2.Инструменты, применяемые при рубке.3.Заточка режущего инструмента.4. Основные правила и способы выполнения работ при рубке.5. Ручные механиз.
Открытый урок, который проводился в группе Автомеханников, 2 курс, дисциплина «Материаловедение».
Ознакомиться с материалом лекции и ответить на тестовые вопросы.
Источник
Металлы коррозия металлов общие способы получения металлов
Минерал – это химически и физически индивидуализированный продукт природной физико-химической реакции, находящийся в кристаллическом состоянии.
Очень часто это оксиды. Например, оксид железа(III) Fe 2O 3 – гематит или красный железняк. Рис.1.
Fe 3O 4 – магнетит или магнитный железняк. Нередко минералами являются сульфидные соединения: галенит ZnS, киноварь HgS.
Активные металлы часто присутствуют в природе в виде солей (сульфаты, нитраты, хлориды, карбонаты).
Минералы входят в состав горных пород и руд. Рудами называются природные образования, содержащие минералы в таком количестве, чтоб из этих руд было выгодно получать металлы. Обычно перед получением металла из руды, руду обогащают, удаляя пустую породу и различные примеси. При этом образуется концентрат, который и является исходным сырьем для металлургической промышленности.
Способы получения металлов
Существуют различные способы обогащения руды. Один из них флотация.
Для получения металлов из руд необходимо перевести металлы из руд в какую-нибудь единую форму, чаще всего в форму оксидов.
2CuS +3 O 2 
2CuO + 2SO 2
4FeS 2 +11O 2 2Fe 2O 3 + 8SO 2
Полученные оксиды можно восстанавливать несколькими способами.
1. Один из основных — это металлотермия.
Cr 2O 3 +2 Al 2Al 2O 3 + 2Cr
Fe 2O 3 +3Mg 3MgO + 2Fe
Можно проводить восстановление и другими веществами.
NiO + H 2 → Ni + H 2O
2. Термическое разложение соединений металлов.
2AlH 3 2Al + 3H 2↑
Fe(CO) 5 Fe + 5 CO ↑
TiI 4 Ti + 2I 2
Этот метод применяется для получения высокочистых металлов.
3. Электролитическое получение металлов.
Металлы , особенно, активные можно получить при электролизе расплавов электролитов. Для щелочных металлов- это единственный способ их получения. Возможно получение металлов при электролизе водных растворов солей. Катионы металлов, расположенных в электрохимическом ряду напряжений до водорода, разряжаются на катоде в той или иной степени одновременно с молекулами воды. А в случае солей металлов, расположенных правее водорода, на катоде получается только соответствующий металл.
4. Более активный металл вытесняет менее активный из раствора его соли.
CuSO 4 + Fe → FeSO 4 + Cu
В таких реакциях нельзя использовать щелочные и щелочноземельные металлы, потому что они реагируют с водой.
Коррозия – самопроизвольное разрушение металлов и сплавов под воздействием окружающей среды . Коррозию металлов и сплавов вызывают такиекомпоненты окружающей среды как вода, кислород, оксиды углерода и серы, содержащиеся в воздухе, морская вода и грунтовые воды.
По типу агрессивных сред, в которых протекает коррозия, она может быть следующих видов:
— Коррозия в не электролитах
— Коррозия в электролитах
Чаще всего коррозии подвергаются изделия из железа. Рис.2.
Особенно сильно коррозируют металлы во влажном воздухе и в воде. В повседневной жизни для сплавов железа чаще всего использую термин « ржавление». Химически чистое железо ржавеет медленно, техническое железо, содержащее различные примеси ржавеет быстро. Коррозия зависит не только от химического состава объекта, но и от того какие примеси и в каком количестве этот объект содержит.
Способы борьбы с коррозией.
1. Нанесение различных покрытий на поверхность металла (краски, эмали, другой металл). Рис.3.
2. Использование нержавеющих сплавов, добавки к железу Cr. Ni. Ti.Рис.4.
3. Введение ингибиторов коррозии.
4.Контакт с более активным металлом, протектором. Сначала будет корродировать протектор, потом защищаемый металл.
Источник
