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 теме: «Нахождение металлов в природе и общие способы их получения»
« Нахождение металлов в природе и общие способы их получения»
Цели урока: создать условия учащимся для формировния представлений о металлургии, способах получения металлов разной степени активности из минералов, горных пород и руд, ознакомить учащихся с природными соединениями металлов; развивать умение составления уравнений химических реакций.
— образовательные: ; уметь устанавливать причинно-следственные связи смежду «составом», «химическими свойствами» и «получением металла»;
— развивающие: развитие умений сравнивать, обобщать, правильно формулировать задачи и излагать мысли; развитие логического мышления, внимания и умения работать в проблемной ситуации;
— воспитательные: формирование у учащихся познавательного интереса к химии; воспитание таких качеств характера, как настойчивость в достижении цели, интереса и любви к предмету через содержание учебного материала, умение работать в коллективе, взаимопомощи, культуры общения.
— научатся : составлять уравнения реакций, лежащих в основе получения металлов;
— получат возможность научиться: приводить примеры уравнений реакций, лежащих в основе промышленных способов получения чугуна и стали.
— регулятивные: у читывают правило в планировании и контроле способа действия;
— познавательные: используют поиск необходимой информации для выполнения учебных заданий с использованием учебной литературы;
— коммуникативные: учитывают разные мнения и стремятся к координации различных позиций в сотрудничестве.
Личностные: появляется гордость за российскую науку
Термины: металлургия, руды, минералы, гидрометаллургия, пирометаллургия, электрометаллургия.
Оборудование: таблицы «Руды металлов», коллекция «Минералы и горные породы».
Тип урока: урок формирования новых знаний.
1. Организационный момент ( мотивация учащихся к активной познавательной деятельности). Учитель Приветствует учащихся, отмечает отсутствующих.
2. Актуализация знаний .Проверка домашнего задания. Учитель просит учащихся собрать рабочие тетради для проверки домашнего задания за это время раздает им карточки с заданиями на 15-20 минут.
Проверочная работа: «Общие химические свойства металлов»
Учитель по истечению времени самостоятельной работы просит ребят собрать листочки и поставить их на его стол. Далее раздает им рабочие тетради и приступает к объяснению материала.
3. Объяснение материала ( формирование научного типа мышления, владения химической терминологией ). Учитель сообщает тему и цели урока. Учащиеся записывают тему урока в тетрадях.
Учитель: Как вы думаете, ребята, в каком виде встречаются металлы в природе?
Учащиеся: Металлы встречаются в природе в самородном и связанном виде.
Учитель: Оказывается, о нахождении металла в природе можно судить в зависимости от его расположения в ряду напряжений.
Для наглядности и легкого запоминания учитель предлагает схему «Металлы в природе»
Схема 2. Металлы в природе
Учитель: Обращает внимание учащихся на схему «Металлы в природе» и подводит итог: большинство металлов в природе существует в связанном состоянии, т.е. в виде различных природных соединений. Химические природные соединения металлов называют минералами. Минералы в основном встречаются в виде оксидов либо в виде сульфидов.
Схема 3. Минералы железаСхема 4. Сульфидные минералы
Минералы входят в состав горных пород и руд.
Природные образования, содержащие минералы металлов, пригодные для промышленного получения из них металлов, называют рудами. Наука о получении металлов из руд называется металлургией. В зависимости от способа извлечения металла из руды выделяют следующие виды металлургических процессов:
1.Пирометаллургия – это метод извлечения металлов из руд под действием высоких температур.
Сульфидные руды подвергают обжигу:
2 CuS + 3 O 2 → 2 CuO + 2 SO 2
Оксидные руды и оксиды восстанавливают водородом, углем, угарным газом, более активными металлами – алюминием (алюминотермия), магнием (магнийтермия).
2.Гидрометаллургия – это метод получения металлов, основанный на химических реакциях, происходящих в растворах. Гидрометаллургия включает 2 способа:
a ). Получение из различных руд растворимых солей металла
б). Восстановление металла из раствора соли с помощью различных восстановителей ( H 2 , C , CO , Me )
3.Электрометаллургия – это метод получения металлов из их солей, и оксидов под действием электрического тока.
2 NaCl (расплав) → 2 Na + Cl 2
Металлы, стоящие в ряду напряжений до алюминия включительно, можно получить электролизом только расплавов оксидов и солей. Менее активные металлы можно восстановить электрическим током из растворов солей.
4. Домашнее задание: записи в тетрадях и задания:
1). Предложите технологическую цепочку производства свинца из минерала галенита PbS . Запишите уравнения реакций.
2). Сколько килограммов меди получается из 120т обогащенной горной породы, содержащей 20% сульфида меди ( I ), если выход меди составляет 90% от теоретически возможного?
ü С какими трудностями вы столкнулись при изучении этой темы и как вы решили эту проблему?
ü Что вам было интересно на уроке?
ü Что не понравилось?
ü Что нового вы узнали для себя?
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
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
