Получение металлов
план-конспект урока по химии (9 класс) на тему
В работе представлен конспект урока по химии по теме «Способы получения металлов»
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
| Способы получения металлов | 122.5 КБ |
Предварительный просмотр:
Урок 5 (9). Получение металлов
Новое содержание. Самородные металлы, руды и минералы, металлургия, алюмотермия.
Планируемые результаты обучения. Знать важнейшие способы производства металлов.
Цель урока: рассказать о важнейших способах получения металлов.
Демонстрация. Алюмотермия, образцы минералов и руд.
Лабораторные опыты. Знакомство с коллекциями руд.
1. Нахождения металлов в природе. В самородном виде встречаются золото, серебро, платина, которые не реагируют с кислородом (в учебнике сказано — трудно реагируют, это неверно). Другие, более активные металлы (железо, медь) также могут быть найдены в виде самородков, но значительно реже. Их не используют в качестве сырья. Большинство металлов в природе встречаются в виде соединений — оксидов, сульфидов, солей.
Важно объяснить учащимся различие между терминами минерал, горная порода и руда. Природные образования, содержащие минералы металлов в количестве, пригодном для промышленного получения из них металлов, называют рудами. Руды некоторых редких металлов (платиновые металлы, рений, уран) могут содержат доли процента необходимого металла, такую руду первоначально обогащают, получая концентрат. Отметим, что автор в параграфе 12 ошибочно называет мрамор минералом. Это горная порода.
В зависимости от того, где расположен металл в ряду напряжений, можно судить о его нахождении в природе:
- металлы, стоящие в ряду напряжений до алюминия встречаются в природе в виде солей — хлоридов, сульфатов, нитратов, карбонатов;
- металлы от алюминия до ртути — в виде оксидов и сульфидов, реже — в виде карбонатов;
- металлы, располагающиеся в ряду напряжений после водорода, могут встречаться в самородном виде — золото, серебро, платина, реже — ртуть и медь.
Наука о получении металлов из руд называется металлургия. В зависимости от способа извлечения металла из руды выделяют следующие виды металлургических процессов:
2. Металлургия — наука о промышленных способах получения металлов из природного сырья, а также отрасль промышленности, занимающаяся добычей и производством металлов. Металлургическую промышленность делят на черную металлургию (производство железа и его сплавов) и цветную металлургию (производство всех других металлов, кроме железа). Различают несколько основных способов производства металлов.
Пирометаллургией называют процессы восстановления металлов из руд, проводимые при высоких температурах. Она включает восстановление оксидов активными металлами (алюминием — алюмотермия, магнием — магнийтермия), углем, водородом. Методами пирометаллургии получают цинк, олово, свинец, железо, хром, титан, молибден и многие другие металлы.
Сульфидные руды подвергают обжигу:
2CuS + ЗО 2 → 2СuО+2SO 2 .
Оксидные руды и оксиды восстанавливают углём, угарным газом, более активными металлами — алюминием (алюминотермия), магнием (магнийтермия), натрием (натрийтермия):
СuО + С→Сu + СО ; 2А1 + Сr 2 О 3 →2Cr + А1 2 О 3 .
Гидрометаллургия охватывает методы получения металлов из растворов их солей путем электролиза растворов или вытеснением более активным металлом. Так производят медь, кадмий, извлекают золото и серебро.
CuS + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 О
CuSO 4 + Fe → FeSO 4 + Сu
Электрометаллургия занимается получением металлов при помощи электролиза расплавов. Этим способом получают активные металлы — алюминий, натрий, кальций.
2А1 2 О 3 злектролиз →4Аl + ЗО 2 ;
2NaCl злектpолиз →2Na+Cl 2 .
Способ получения данного металла выбирают исходя из его химической активности, а также из типа соединений, в виде которых он встречается в природе.
Из оксидов и некоторых солей металлы выделяют восстановлением. В качестве восстановителя чаще всего используют уголь:
Некоторые металлы восстанавливают действием водорода. Так в промышленности получают тугоплавкие металлы — молибден и вольфрам:
МоО 3 + ЗН 2 = Мо + ЗН 2 О.
Иногда в качестве восстановителя используют другой, более активный металл, например кальций или алюминий (алюмотермия). Термин алюмотермия в настоящее время более распространен, чем алюминотермия, приведенный в учебнике.
Если металл встречается в природе в виде соединений с серой, первоначально его переводят в оксиды путем обжига—нагревания на воздухе или в кислороде:
2ZnS + ЗО 2 = 2ZnO + 2SО 2 ↑.
Карбонатные породы переводят в оксиды нагреванием:
ВаСО 3 = ВаО + CO 2 ↑.
Другим распространенным способом производства металлов является электролиз. Многие активные металлы (натрий, кальций, алюминий) получают электролизом расплавленных солей или оксидов. Малоактивные металлы, например медь, выделяют при пропускании электрического тока через водные растворы их солей:
2CuSO 4 + 2Н 2 О→ 2Cu↓ + 2H 2 SO 4 + О 2 ↑.
Электролиз используют также для очистки металлов (электролитическое рафинирование).
Порошковая металлургия — метод получения слитков тугоплавких металлов, которые вследствие очень высоких температур плавления сложно расплавить и отлить в формы. Позволяет избежать процесса литья. Порошковая металлургия основана на спекании предварительно спрессованного порош ка металла при температуре выше 1000 °С в атмосфере водорода. Затем через брусок из металла пропускают электричеcкий ток, за счет чего он разогревается до температуры плавления, и при этом отдельные его зерна свариваются друг с другом. Полученное изделие подвергают горячей ковке и прокатке. Методом порошковой металлургии получают компактные слитки тугоплавких металлов — молибдена, вольфрама. ниобия, тантала, осмия, платины и др. Используя текст учебника, учащиеся
Источник
Урок по химии на тему «Получение металлов» (9класс)
1. Познакомить уч-хся с образцами природных соединений Ме. Сформировать понятие о самородных Ме, минералах и рудах. Дать представление о металлургии и ее видах: пиро-, гидро-, электрометаллургией.
2. Развивать внимание, память, речь, аналитическое мышление, способность делать выводы.
3. Воспитывать любовь к предмету.
Тип урока: комбинированный
Метод: рассказ с элементами беседы
Что такое ряд напряжения Ме? Основываясь на каких принципах он составлен? В каких случаях его нбх учитывать?
Взаимод-е Ме с неМе: кислородом, азотом, водородом, серой, галогенами.
Взаимод-е Ме с водой.
Взаимод-е Ме с кислотами.
Взаимод-е Ме с растворами солей.
Многие Ме широко распространены в природе. Так, содержание n Ме в земной коре следующее:
ω ( Al ) = 8,2% ω ( K ) = 2,1%
ω ( Fe ) = 4,1% ω ( Mg ) = 2,1%
ω ( Ca ) = 4,1% ω ( Ti ) = 0,56%
ω ( Na ) = 2,3% содержание остальных Ме незначительно.
Ме в природе могут встречаться в 3-х формах: стр 42-43
Только в свободном виде встречаются Au и Pt ;
И в самородном виде, и в форме соединений могут находиться в природе Ag , Cu , Hg , Sn ;
Все остальные Ме, которые находятся в ряду напряжения до Sn , встречаются в природе только в виде соединений:
Хлоридов: сильвин KCl , галит NaCl , сильвинит KCl ∙ NaCl
Нитратов: чилийская селитра NaNO 3
Сульфатов: глауберова соль Na 2 SO 4 ∙ 10 H 2 O , гипс CaSO 4 ∙ 2 H 2 O ;
Карбонатов: мел, мрамор, известняк CaCO 3, магнезит MgCO 3 , доломит CaCO 3 ∙ MgCO 3 ;
Сульфидов: серный колчедан FeS 2 , киноварь HgS , цинковая обманка ZnS ;
Силикатов, в том числе содержащих Al – алюмосиликатов: белая глина, полевые шпаты, слюда;
Фосфатов: Ca 3 ( PO 4 ) 2 , который образует основную массу фосфоритов и входит в состав апатитов.
Минералы – это природные химические соединения, содержащие Ме.
Руда – это минералы и ГП, содержащие Ме или их соединения и пригодные для промышленного получения Ме.
Многие Ме часто сопутствуют основным природным минералам: скандий входит в сотав оловянных, вольфрамовых руд; кадмий – в качестве примесей в цинковые руды; ниобий и тантал – в оловянные. Железным рудам всегда сопутствуют Mn , Ni , Co , Mo , Ti , Ge , V .
Металлургия – это отрасль промышленности, которая занимается получением Ме из руд.
По хим составу минерала, входящего в руду, различают оксидные, сульфидные и др руды. Наиб пригодны для получения Ме их оксидные руды, в том числе руды железа. Но даже если руда будет не оксидной, а сульфидной или карбонатной, то в рез-те обжига все равно получают исходное оксидное сырье для металлургического процесса.
Например, FeCO 3 → FeO + CO 2 ↑
2ZnS + 3 O 2 → 2ZnO + 2SO 2 ↑
Обычно перед получением Ме из руды ее предварительно обогащают – отделяют пустую породу, примеси. В рез-те получают концентрат , служащий сырьем для металлургического производства Ме. стр 44
В зав-ти от метода получения Ме из руды (концентрата) существует n ∙видов металлургических производств:
Пирометаллургия – восстановление Ме из руд при ↑ t 0 с помощью восстановителей. Включает в себя след процесы:
А) обжиг сульфидных руд для перевода их в оксидные соединения:
2CuS + 3 O 2 → 2CuO + 2SO 2 ↑ при ↑t 0
Б) плавка – восстановление Ме из оксидов при помощи:
1.1. угля: ZnO + C → Zn + CO ↑ при ↑ t 0
SnO 2 + C → Sn + CO 2 ↑ при ↑t 0
1.2. оксида углерода (II): Fe 2 O 3 + 3CO → 2Fe +3 CO 2 ↑ при ↑t 0
1.3. водородом: WO 3 +3 H 2 → W + 3 H 2 O при ↑ t 0
CuO + H 2 → Cu + H 2 O при ↑ t 0
более актив Ме (алюминотермия): 3 MnO 2 + 4 Al → 2 Al 2 O 3 + 3 Mn при ↑ t 0
Гидрометаллургия — методы получения Ме, основанные на хим реакциях, происходящих в растворах. Включает в себя след процесы:
А) перевод нерастворимых соединений Ме из руд в растворы
Б) восстановление выделенных Ме с помощью др Ме или эл тока (электролизом):
Электрометаллургия – это способы получения Ме с помощью эл тока (электролиза). Этим способом получают в основном легкие Ме: Al , Ме I – III A гр, из расплавов их оксидов, гидроксидов и хлоридов.
Микробиологические методы получения Ме – метод получения Ме с использованием жизнед-ти n ∙видов бактерий. Например, извлечение меди из ее сульфидных руд непосредственно на месте залегания. Полдученный рабочий р-р, обогащенный CuSO 4 , поступает на гидрометаллургическую переработку.
Источник
Конспект урока по теме: «Металлы в природе. Общие способы получения металлов.»
Класс: 9 (общеобразовательный)
Тема урока: «Металлы в природе. Общие способы получения металлов»
Место урока в системе планирования:
Продолжительность урока: 45 минут
Образовательные (обучающие) технологии: личностно-ориентированного развивающего обучения (Якиманская И. С.), информационно-коммуникационные технологии.
Тип урока: урок изучения и первичного закрепления знаний ( изучение и первичное осознание нового учебного материала, осмысление связей и отношений в объектах изучения )
— Габриелян О. С., Химия 9 класс, Учебник для общеобразовательных учреждений, М. Дрофа, 2009.
— Габриелян О.С. Программа курса химии для 8-11 классов общеобразовательных учреждений. М. Дрофа, 2005.
— Контрольные и проверочные работы. Химия 9 класс к учебнику О.С.Габриеляна. М. Дрофа, 2008.
— Габриелян О.С., Лысова Г.Г., Введенская А.Г. Химия 9 класс. Настольная книга учителя. М. Дрофа, 2003.
— Габриелян О.С., Рунов Н.Н. Химический эксперимент в школе 8-11 класс. М. Дрофа, 2005.
— Габриелян О.С., Остроумов И.Г. Общая химия в тестах, задачах, упражнениях. 9 класс. Учебное пособие для общеобразовательных учреждений. М. Дрофа, 2003.
Цель урока: создание условий для развития интеллекта, мышления обучающихся с помощью личностно-ориентированного развивающего обучения при ознакомлении с наиболее распространёнными соединениями металлов и их общими способами получения.
Обучающая: создать условия для ознакомления учащихся с природными соединениями металлов, формирования понятий о самородных металлах, минералах и рудах; ознакомления с металлургией и её видами: пиро-, гидро-, электрометаллургией. Дать понятие «металлотермия». Создать условия для ознакомления с микробиологическими способами получения металлов.
Развивающая: создать условия для критического мышления учащихся, чтобы уметь задавать вопросы и составлять суждения.
Воспитательная: создать условия для в оспитания развивающейся, самоактуализирующейся, адекватной личности, а также воли и ответственности обучающихся.
Интеллектуально-преобразовательная деятельность (саморазвитие и самосовершенствование личности посредством универсальных учебных действий — УУД):
нравственно-этического оценивания — оценивание усваиваемого содержания, исходя из социальных и личностных ценностей ;
целеполагание — постановка учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно и усвоено учащимися, и того, что ещё неизвестно;
планирование — определение последовательности промежуточных целей с учётом конечного результата; составление плана и последовательности действий;
оценка — выделение и осознание учащимися того, что уже усвоено и что ещё подлежит усвоению; осознание качества и уровня усвоения;
волевая саморегуляция — способность к волевому усилию – к преодолению препятствий;
общеучебные — формулирование познавательной цели; применение методов информационного поиска; работа с текстами различных видов;
логические — установление причинно-следственных связей ; умение выражать свои мысли;
постановка вопросов (инициативное сотрудничество в поиске и сборе информации).
Планируемые результаты (достижение цели урока и решение, соответствующих цели, задач) на:
личностном уровне: обучающиеся получат возможность развития интеллекта, мышления, саморазвития и самосовершенствования своей личности, посредством универсальных учебных действий (УУД); смогут оценивать усваиваемое содержание, исходя из социальных и личностных ценностей;
метапредметном уровне: в рамках изучаемой темы обучающиеся смогут совершенствовать в соответствии с конструктом данного урока ранее приобретённые универсальные учебные действия (УУД): регулятивные навыки ( целеполагание, планирование, оценка, волевая саморегуляция) ; познавательные ( общеучебные, логические ); коммуникативные (постановка вопросов, поиск и сбор информации ).
предметном уровне: обучающиеся получат возможность приобрести знания о распространённости элементов-металлов в природе, сформировать понятия о самородных металлах, минералах и рудах; ознакомиться с металлургией и её видами: пиро-, гидро-, электрометаллургией, с микробиологическими способами получения металлов.
Дидактическое и техническое обеспечение урока:
Раздаточный материал к уроку:
— теоретическая часть: папки дидактических материалов «Твой помощник по химии» (тема «Общие способы получения металлов»);
— практическая часть: коллекции минералов и руд; индивидуальные карточки для выполнения домашней самостоятельной работы (с инструктированием по дифференцированному выполнению заданий).
ИКТ-средства обучения: мультимедийное сопровождение урока. Авторская учебная презентация «Общие способы получения металлов»
Источник
