Основные способы получения металлов заполните таблицу
Тема 10. Получение металлов.
Часть I
1. Металлы в природе встречаются:
1) только в самородном виде Pt, Ag, Au
2) и в свободном, и в виде соединений Cu, Hg
3) только в виде соединений: большинство, а также активные М (минералы Zn, Pb, Na, Li и др.)
Обобщение этих утверждений оформите с помощью ряда активности металлов, используя фигурные скобки:
2. Минералы – это различные природные соединения, включающие в себя М в связанном состоянии.
Заполните таблицу «Названия и формулы минералов металлов».
3. Руды – это природные образования, содержащие минералы, в которых М находятся в количествах, пригодных для получения их самих.
4. Металлургия – это наука о методах и процессах производства металлов из руд и других металлосодержащих продуктов.
5. Заполните таблицу «Классификация общих способов получения металлов».
Часть II
1. Отделение пустой породы от руды – это обогащение.
2. Заполните таблицу «Восстановители в пирометаллургии».
3. Дополните схему:
Это пример электрометаллургии.
4. Сырьём для получения алюминия являются:
а) алюмосиликаты
б) боксит, корунд
в) оксид алюминия.
5. Нарисуйте и опишите схему электролитического получения алюминия.
Процесс получения алюминия электролизом проводят в электролитических ваннах в присутствии расплавленного криолита; из оксида алюминия;
6. Напишите синквейн о металлургии.
1) Металлы
2) Способ получения
3) Пиро-, электро-, гидрометаллургия
4) Основа промышленности
5) Получение.
7. Нарисуйте и опишите схему доменного процесса.
Сущность доменного процесса состоит в восстановлении железа из оксидов и получении науглероженного металла (чугуна) и шлака, которые легко отделяются друг от друга из-за различия в плотностях.
Полученное в результате реакции железо каплями стекает по раскаленному коксу вниз, насыщаясь углеродом, в результате чего получается сплав, содержащий 2,14 – 6,67 % углерода (чугун). Кроме углерода в него входят небольшая доля кремния и марганца. В количестве десятых долей процента в состав чугуна входят также вредные примеси — сера и фосфор. Кроме чугуна в горне образуется и накапливается шлак, в котором собираются все вредные примеси.
Источник
Химия. 11 класс
Конспект урока
Урок № 10. Общая характеристика и способы получения металлов
Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: урок посвящён веществам, которые относят к группе металлов, и их взаимодействиям. В ходе урока школьники познакомятся с общими способами получения металлов.
Алюмотермией называют реакции, протекающие между оксидами металлов и алюминием, с образованием соответствующего свободного металла и оксида алюминия.
Гидрометаллургия — вытеснение металлов из руд с помощью растворов различных реагентов без применения высоких температур.
Катион – положительно заряженный ион, который притягивается к катоду в процессе электролиза.
Кристаллическая решётка вещества – это структура с геометрически упорядоченным расположением частиц (атомы, молекулы либо ионы) в определённых точках пространства.
Ко́вкость – способность металлов и сплавов подвергаться изменению при обработке давлением.
Магниетерми́я – метод металлотермии, процесс восстановления элементов из их оксидов, хлоридов, фторидов магнием.
Металлическая связь – химическая связь между атомами в металлическом кристалле, возникающая за счёт обобществления их валентных электронов.
Пирометаллургия — восстановление металлов из руд при высоких температурах с помощью углерода, оксида углерода (II), водорода, металлов – алюминия, магния.
Пласти́чность — свойство твердых тел необратимо деформироваться при действии механических нагрузок.
Теплопрово́дность – способность материальных тел проводить энергию (теплоту) от более нагретых частей тела к менее нагретым частям тела, осуществляемому хаотически движущимися частицами тела (атомами, молекулами, электронами и т. п.).
Электро́лиз – физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ.
Эле́ктроотрица́тельность – количественная характеристика способности атома в молекуле смещать к себе общие электронные пары.
Электропроводность – способность тела или среды проводить электрический ток, определяющее возникновение в них электрического тока под воздействием электрического поля.
Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.
1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тесто по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.
2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс : учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М. : Просвещение. – 2018. – 352 с.
Открытые электронные ресурсы:
- Единое окно доступа к информационным ресурсам [Электронный ресурс]. М. 2005 – 2018. URL: http://window.edu.ru/ (дата обращения: 01.06.2018).
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ
На сегодняшний день известно 118 элементов, 96 из которых являются металлами. Открыты и исследованы они были в разное время.
Химические элементы по времени открытия
Источник
Основные способы получения металлов заполните таблицу
Природные соединения металлов:
сильвинит КСl ∙ NaCl, каменная соль NaCl;
серный колчедан FeS2, киноварь HgS, цинковая обманка ZnS;
мел, мрамор, известняк СаСО3, магнезит MgCO3,
доломит CaCO3 ∙ MgCO3;
глауберова соль Na2SO4 ∙ 10 H2O, гипс CaSO4 ∙ 2Н2О;
магнитный железняк Fe3O4, красный железняк Fe2O3, бурый железняк Fe2O3 ∙ Н2О.
чилийская селитра NaNO3;
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.
Способы получения металлов из руд.
1. Электрометаллургический способ — 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 à Na0 ¦ 2
анод 2Cl — — 2e à Cl20 ¦ 1
суммарное уравнение: 2NaCl (распл.) – (э. ток)à 2Na + Cl2
Современный способ получения алюминия был изобретен в 1886 году. Он заключается в электролизе раствора оксида алюминия в расплавленном криолите. Расплавленный криолит растворяет Al2O3, как вода растворяет сахар.
катод Al3+ +3e à Al 0 ¦ 4
анод 4AlO33– –12 e à 2Al2O3 +3O2 ¦ 1
суммарное уравнение: 2Al2O3(распл.) – (э. ток)à 4Al + 3O2 .
2. Пирометаллургический способ — это восстановление металлов из их руд при высоких температурах с помощью восстановителей: неметаллических : кокс, оксид углерода (II), водород; металлических: алюминий, магний, кальций.
Fe+32O3 +2Al = 2Fe0 + Al2O3
Получают железо, хром.
Восстановление оксидов металлов водородом (водородотермия ):
Cu +2O + H2 –(t)à Cu0 + H2O
Получают малоактивные металлы – медь, вольфрам.
В вертикальной печи кокс окисляется до СО, затем происходит постепенное восстановление железа из руды:
3Fe2O3 + CO –(t)à 2Fe3O4 + CO2 ,
Fe3O4 + 4CO –(t)à 3FeО + 4CO2
FeO + CO –(t)à Fe+ CO2
Восстановление углём (коксом):
ZnO + C –(t)à Zn + CO
Получают цинк, никель.
3. 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.
Таким способом получают серебро, цинк, молибден, золото, ванадий.
Если для восстановления требуется оксид металла, то в процессе переработки сначала получают оксид:
а) из сульфида – обжигом в кислороде: 2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2
б) из карбоната – разложением: СаСО3 –(t)à СаО + СО2
Производство железа основано на карботермическом восстановлении оксидных металлсодержащих руд.
1) Сульфидные и другие руды вначале подвергают окислительному обжигу : 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2.
2)Восстановление оксидных руд осуществляется в доменных печах, при этом протекают следующие реакции:
3Fe2O3 + CO –(t)àCO2 + 2Fe3O4, Fe3O4 + CO–(t)àCO2 + 3FeO, FeO + CO–(t)àCO2 + Feили FeO + C –(t)àCO + Fe.
Полученное железо насыщено углеродом. 3)Затем происходит «выжигание» углерода в сталеплавильных или конверторных печах с образованием стали.
Источник
Урок «Основные способы получения металлов,11 класс
Разработала: учитель химии
МОУ «Тверской лицей», г. Тверь
Тема урока: Основные способы получения металлов
Тип урока: Применение и совершенствования знаний.
Цель урока: Повторить и систематизировать сведения об основных способах получения металлов в промышленности.
обеспечить усвоение понятий об основных способах получения металлов: пирометаллургии, гидрометаллургии и электролизе;
развивать умение логически мыслить,
анализировать, проводить сравнения; делать обобщения и выводы,
воспитывать умение находить главное,
способствовать развитию интереса к учебе.
Личностные: развитие готовности и способности к саморазвитию, самообразованию и реализации творческого потенциала, формирование мотивации к обучению, устойчивого учебно- познавательного интереса к новым знаниям.
Регулятивные: развитие навыков самоконтроля, умение решать учебную задачу, умение работать по алгоритму.
Познавательные: формирование умения работать с информацией: отбор необходимой информации, её моделирование, составление тезисов, планов.
Коммуникативные: планирование учебного сотрудничества с учителем и со сверстниками — определение цели, функций участников, способов взаимодействия.
Предметные: владение умениями выдвигать гипотезы на основе знаний об основных способах получения металлов. Владение методами проведения химических экспериментов с соблюдением правил безопасной работы с веществами и лабораторным оборудованием, владение основными методами научного познания, используемыми в химии: наблюдение, описание, измерение, эксперимент. Сформированность умений объяснять закономерности протекания химических реакций, прогнозировать возможность их осуществления, проводить расчеты по химическим формулам и уравнениям, умений анализировать, оценивать, проверять на достоверность и обобщать научную информацию.
Предметные: приборы для проведения ДО и ЛО, таблица растворимости, ряд стандартных электродных потенциалов.
Практические: ДО «Восстановление меди их оксида меди ( II ) водородом», ЛО «Восстановление меди из раствора сульфата меди»
Учитель: Я думаю, нет необходимости повторять, какую огромную роль играют металлы в жизни человека – об этом мы говорили с вами на прошлых уроках. А цель нашего урока сегодня – повторить и систематизировать знания об общих способах получения металлов в промышленности. Соответственно этому и тема на доске «Способы получения металлов». На столах у вас – методические рекомендации, которые помогут вам успешно справиться с поставленной целью.
Итак, только немногие металлы встречаются в свободном состоянии, и тогда они называются самородными. Золото и платина встречаются в самородном виде, серебро и медь – отчасти в самородном виде, иногда попадаются также самородные ртуть, олово и некоторые другие металлы. Большинство же металлов, как вам известно, находится в природе в виде соединений с другими элементами.
II . Актуализация опорных знаний.
1.Электрохимический ряд напряжений металлов.
На предыдущих уроках мы говорили об электрохимическом ряде напряжений металлов. Вспомните, какие основные выводы об активности металлов можно сделать на основе изучения этого ряда?
А). Чем левее стоит металл в этом ряду, тем более сильным восстановителем он является.
Б). Каждый металл способен вытеснять (восстанавливать) из растворов солей те металлы, которые в ряду напряжений металлов стоят после него (правее).
Учитель: А теперь попробуем связать эти знания с нашей темой. Как вы считаете, связаны ли с активностью металлов нахождение их в природе в виде простых веществ (в самородном состоянии) или в виде соединений? Подумайте и сделайте вывод.
Металлы, завершающие электрохимический ряд напряжений (золото, платина) – только в самородном виде. Металлы более активные, чем золото и платина, но также стоящие в электрохимическом ряду после водорода, обычно встречаются в природе в виде соединений или в самородном виде (серебро, медь – часто, ртуть, олово – редко). Металлы, стоящие в ряду напряжения до водорода, встречаются в природе только в виде соединений с другими элементами.
2.Понятие «руды»; «металлургия».
Вспомните, как называются минералы и горные породы, содержащие соединения металлов и пригодные для получения этих металлов промышленным путем. А какая наука и одноименная отрасль тяжелой промышленности занимается изучением процессов производства металлов из руд и получением металлов из сплавов?
3.Понятие: ОВР, окислитель, восстановитель, процесс окисления, восстановления.
Теперь прочитайте методические указания и выполните предложенные задачи.
Основная часть
Вспомните основные способы получения металлов, для этого используйте соответствующий материал учебника (§18 Габриелян О.С. 11 класс, стр. 227 – 230)
Кратко охарактеризуйте сущность каждого способа, обратите внимание на химическую активность металлов, получаемых тем или иным способом.
Посмотрите ДО «Восстановление меди из оксида меди».
Составьте уравнения получения цинка из цинковой обманки (сфалерита), согласно цепочке ZnS → ZnO → Zn .
Какой способ получения металлов иллюстрирует эта цепочка? Каковы обязательные условия протекания данных реакций?
К какому типу реакций относится каждая из указанных реакций? (признак: изменение степени окисления).
Составьте ОВР для данных реакций, укажите окислитель и восстановитель.
4. Проведите ЛО – получение меди из раствора CuSO 4 .
4.1. Составьте уравнение получения меди из минерала тенорита ( CuO ) согласно цепочке CuO → CuSO 4 → Cu .
Для иллюстрации какого способа получения металлов подходит данный ЛО и эта цепочка? Каковы условия?
Укажите тип реакции по признаку: изменение степени окисления.
Для ОВР составьте баланс, укажите окислитель и восстановитель.
5.Какой способ получения металлов отражает следующая запись
Каковы условия прохождения данной реакции?
К какому типу (ОВР или не ОВР) относится эта реакция? Распишите ОВР, укажите окислитель и восстановитель.
6.На основе выполненных упражнений, ответьте на следующие вопросы:
К какому типу реакций относится большинство реакций, лежащих в основе промышленных способов получения металлов?
Какой процесс – окисление или восстановление необходимо произвести, чтобы выделить чистый металл из соединений?
Зависит ли выбор способа получения металла от его химической активности? Например, можно ли получить металлический натрий следующими реакциями, используемыми при гидрометаллургии
NaCl + Fe → ? NaCl + Li → ?
Пригоден ли способ пирометаллургии для промышленного получения щелочных и щелочноземельных металлов?
IV . Закрепление
Вычислите массовые доли минерала магнетита Fe 3 O 4 и пустой породы в железной руде, если из образца этой руды массой 500 г получили железо массой 200 г. используйте метод пирометаллургии. В качестве восстановителей возьмите
I ряд – С; II ряд – Al ; III ряд – Н 2 ;
Медный купорос обработали раствором соды. Осадок прокалили. Полученный после этого черный порошок нагрели с углем. Напишите уравнения реакций, которые при этом происходят.
Какое вещество и какой массы выделится на катоде при электролизе расплава хлорида меди ( II ), если на аноде выделился хлор объемом 11,2 л.
Дополнительно. Барий получают алюминотермическим восстановлением оксида бария. Какая масса бария будет получена при взаимодействии оксидного концентрата массой 600 г (массовая доля ВаО 91,8%) с техническим алюминием массой 100 г (массовая доля Al = 98,55%).
V . Обобщение и систематизация знаний
В конце урока ребята делают вывод приблизительно следующего содержания: в любом случае восстановитель должен быть более сильным, чем восстанавливаемый металл. Некоторые, наиболее активные металлы, нельзя получить ни способом пирометаллургии, ни гидрометаллургии. В этих случаях необходим еще более сильный восстановитель. Таким восстановителем может служить электрический ток.
VI . Информация о домашнем задании.
Учебник: Габриелян О.С., Лысова Г.Г., профильный уровень §18 (раздел – способы получения металлов + электролиз расплавов), упр.5,11,12 стр. 258
Источник
