Способы получения металлов 9 класс химия габриелян

§ 12. Получение металлов

Металлы находятся в природе как в свободном виде — самородные металлы, так и в виде различных соединений. В свободном состоянии в природе встречаются такие металлы, которые трудно окисляются кислородом воздуха, например платина, золото, серебро, значительно реже ртуть, медь и др.

Самородные металлы обычно содержатся в небольших количествах в виде зёрен или вкраплений в горных породах. Изредка встречаются и довольно крупные куски металлов — самородки (рис. 37). Например, самый крупный самородок меди весил 420 т, серебра — 13,5 т, а золота — 112 кг.

Большинство металлов в природе существует в связанном состоянии в виде различных химических природных соединений — минералов (рис. 38). Очень часто это оксиды, например минералы железа: красный железняк Fe₂O₃, бурый железняк 2Fe₂O₃ • ЗН₂O, магнитный железняк Fe₃O₄.

Нередко минералами являются сульфидные соединения, например свинцовый блеск, или галенит, PbS, цинковая обманка ZnS, киноварь HgS.

Минералы входят в состав горных пород и руд.

По химическому составу минерала, входящего в руду, различают оксидные, сульфидные и другие руды.

Обычно перед получением металлов из руды её предварительно обогащают — отделяют пустую породу, примеси. В результате образуется концентрат, служащий сырьём для металлургического производства (рис. 39).

Такое же название имеет и важнейшая отрасль тяжёлой промышленности, занимающаяся получением металлов и сплавов.

В зависимости от метода получения металла из руды (концентрата) существует несколько видов металлургических производств.

Пирометаллургические процессы включают обжиг и плавку. При обжиге содержащиеся в рудах соединения металлов, в частности сульфиды, переводят в оксиды, а сера удаляется в виде оксида серы (IV) SO₂

При плавке происходит восстановление металлов из их оксидов с помощью угля, водорода, оксида углерода (II) или более активного металла:

Чугун получают при высоких температурах в металлургических печах, называемых домнами (рис. 40). В свою очередь, из чугуна в других металлургических печах, например конвертерах (рис. 41), выплавляют сталь.

Если в качестве металла-восстановителя используют алюминий, то соответствующий процесс восстановления называют алюминотермией (рис. 42). Этот метод получения металлов был предложен русским учёным Н. Н. Бекетовым.

Гидрометаллургические процессы включают стадию перевода нерастворимых соединений металлов из руд в растворы (например, действием серной кислоты переводят в раствор соли меди, цинка и урана, а обработкой содой — соединения молибдена и вольфрама) с последующим восстановительным выделением металлов из полученных растворов с помощью других металлов или электрического тока.

Этот метод применяют главным образом для получения активных металлов — щелочных, щёлочноземельных и алюминия, а также для производства легированных сталей. Именно этим методом английский химик Г. Дэви впервые получил калий, натрий, барий и кальций.

Большого внимания заслуживают микробиологические методы получения металлов, в которых используется жизнедеятельность некоторых видов бактерий. Например, так называемые тионовые бактерии способны переводить нерастворимые сульфиды в растворимые сульфаты. В частности, бактериальный метод применяют для извлечения меди из её сульфидных руд непосредственно на месте их залегания. Полученный рабочий раствор, обогащённый сульфатом меди (II), подается на гидрометаллургическую переработку.

1. Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.

2. Найдите в Интернете электронные адреса, которые могут служить дополнительными источниками, раскрывающими содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа. Предложите учителю свою помощь в подготовке нового урока — сделайте сообщение по ключевым словам и слово-сочетаниям следующего параграфа.

1. В работе немецкого учёного в области металлургии и врача Г. Агриколы (XVI в.) «12 книг о металлах» сказано: «Подвергая руду нагреванию, обжигу и прокаливанию, удаляют этим часть веществ, примешанных к металлу. » и далее «. плавка необходима, так как только посредством её горные породы и затвердевшие соки (рассолы) отделяются от металлов, которые приобретают свойственный им цвет, очищаются и становятся во многих отношениях полезны человеку». О каких видах металлургии писал Агрикола? Проиллюстрируйте его высказывание примерами уравнений химических реакций.

2. Какой метод получения меди — с помощью серной кислоты или бактериальный — экологически более безопасен?

3. Почему щелочные и щёлочноземельные металлы нельзя получить гидрометаллургическим методом?

4. Предложите технологическую цепочку производства свинца из минерала галенита PbS. Запишите уравнения реакций.

5. Как можно получить из пирита FeS₂ железо и серную кислоту? Запишите уравнения реакций.

6. Сколько килограммов меди получается из 120 т обогащённой горной породы, содержащей 20% сульфида меди (I), если выход меди составляет 90% от теоретически возможного?

• Получение металлов. Ответы

Источник

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

презентация по теме «Способы получения металлов. Сплавы»
презентация к уроку по химии (9 класс) по теме

Данную презентацию можно использовать при изучении темы «Металлы» в 9 классе по программе О.С.Габриеляна. Рекомендую вставить в презентацию видеоопыты (ссылка http://school-collection.edu.ru/catalog/rubr/eb17b. )

Скачать:

Вложение	Размер
sposoby_polucheniya_metallov._splavy.ppt	2.52 МБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Учитель химии МОУ ВСОШ № 2 Колядкина И.В.

Самым распространенным Ме в земной коре является алюминий. За ним следует железо, натрий, калий, магний и титан. Содержание остальных металлов незначительно. Так, например, хрома в земной коре по массе всего лишь 0,3%, никеля – 0,2%, а меди – 0,01%. Ме встречаются в природе как в свободном виде, так и в различных соединениях

Самородок платины Самородок серебра Самородок золота Самородок меди

Металлургия Пирометаллургия Гидрометаллургия Электрометаллургия

Пирометаллургия — получение металлов и сплавов под действием высоких температур. Восстановление углем (угарным газом): 2PbO + C = CO 2 + 2Pb Восстановление алюминием (кальцием): 2 Al + Fe 2 O 3 = Al 2 O 3 + 2Fe Восстановление водородом: С uO + H 2 = Cu + H 2 O

Гидрометаллургия — получение металлов из водных растворов. 1 стадия: растворение в кислоте нерастворимых минералов, содержащих металлы: CuS + 2HCl = CuCl 2 + H 2 S 2 стадия: вытеснение металлов из растворов их солей более активными металлами: CuCl 2 + Fe = FeCl 2 + Cu

Электрометаллургия — получение металлов под действием электрического тока. Этим способом в промышленности получают металлы, стоящие в ряду напряжений металлов до Al .

Самопроизвольное разрушение металлических материалов, происходящее под воздействием окружающей среды, называется коррозией

Одним из наиболее широко распространенных коррозионных процессов является ржавление железа. Его можно описать суммарным уравнением: 4Fe + 6H 2 O (влага) + 3O 2 (воздух) = 4Fe(OH) 3

Коррозия может возникать и под влиянием радиационного излучения, а также продуктов жизнедеятельности бактерий и других организмов. С развитием бактерий на поверхности металлических конструкций связано явление биокоррозии. Обрастание подводной части судов мелкими морскими организмами также оказывает влияние на коррозионные процессы.

Защита поверхности металла металлическими покрытиями хромирование золочение никелирование Защита поверхности металлов неметаллическими покрытиями Защиты от коррозии: изготовление изделий из нержавеющих сталей, катодная защита

Утечка газа, нефти и других опасных химических продуктов из разрушенных коррозией трубопроводов приводит к загрязнению окружающей среды, к уменьшению надежности работы оборудования: аппаратов высокого давления, паровых котлов, металлических контейнеров для токсичных и радиоактивных веществ.

Сплавы – это материалы с характерными свойствами, состоящие из двух или более компонентов, из которых по крайней мере один – металл. однородные сплавы неоднородные при сплавлении образуется раствор одного Ме в другом. Припой: одна часть свинца и две части олова при сплавлении образуется механическая смесь Ме Дюралий: 95% алюминия, 4% меди, 0,5% марганца и 0,5% магния

Сплавы на основе железа Чугун – это сплав железа, содержащий более 1,7 % углерода, а также кремний, марганец, небольшие количества серы и фосфора. Сталь — это сплав железа, содержащий 0,1-2 % углерода и небольшие количества кремния, марганца, фосфора и серы.

Бронза – сплав на основе меди с добавлением (20%) олова. Латунь – медный сплав, содержащий от 10 до 50% цинка. Мельхиор – сплав, содержащий около 80% меди и 20% никеля Дюралюминий – сплав на основе алюминия, содержащий медь, марганец, магний и никель.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Материал даёт возможность рассмотреть все способы получения металлов.

Тест в 2-х вариантах по теме: «Металлы. Общая характеристика. Получение металлов» для контроля знаний учащихся 9 класса по линиям учебника Рудзитиси, Фельдмана.

План — конспект урока с рабочей инструкцией.

Самостоятельная работа включает 12 вопросов, 2 варианта.

«Человек не может обойтись без металлов. Если бы не было металлов, люди влачили бы самую жалкую жизнь среди диких зверей. «.

В данной разработке приведен подробный конспект урока химии в 9 классе по теме «Металлы в природе. Общие способы получения металлов». Содержание соответствует базовому курсу химии авт.

Нахождение металлов в природе и общие способы их получения.

Источник