Металлы в природе. Общие способы получения металлов

Автор: Алешкова Анастасия Сергеевна

Дата публикации: 18.04.2017

Номер материала: 7631

Скачать
Конспекты
Химия
9 Класс

Конспект урока по химии на тему: «Металлы в природе. Общие способы получения металлов»

9 класс

Здравствуйте ребята, садитесь!

- Есть возникшее в глубине веков изречение:

«Изучая звезды и галактики, не меньше внимания стоит уделять земным недрам, с той целью, чтобы обнаружить в них новые полезные ископаемые».

- Ребята, как вы понимаете это изречение?

- Тема нашего урока: «Металлы в природе. Общие способы получения металлов» (записать в технологическую карту).

- Давайте сформулируем цель нашего урока: знакомство с природными соединениями металлов и способами получения металлов.

- Чтобы осуществить цель нашего урока необходимо поставить ряд задач: 1) выяснить в каком состоянии металлы встречаются в природе; 2) познакомиться с основными способами получения металлов в промышленности; 3) определить, из каких соединений легче получать металлы.

- В повседневной жизни нас окружает множество металлических изделий. Мы с вами познакомились уже с физическими и химическими свойствами металлов, а также со сплавами, которые образуют эти металлы, но до сих пор  нам ничего неизвестно в каком виде встречаются металлы в природе и как их получают. Благодаря физическим свойствам  (каким) металлы широко применяются в технике- это важнейшие конструкционные материалы.  Но в природе немногие металлы встречаются в свободном состоянии.  

- В свободном виде встречаются самые неактивные металлы (благородные) Au, Pt.  Так как Ag, Hg, Cu, Sn, встречаются в природе, как в самородном состоянии, так и в виде соединений с другими элементами. Все остальные металлы находятся в природе только в виде соединений с другими элементами: очень активные (Li – Al) -  в виде солей; средней активности (Al – H) - в виде оксидов и сульфидов.

Записать в технологическую карту:

Природные соединения металлов:

Форма, в которой металлы встречаются в природе

Примеры

В свободном виде

Au, Pt

В самородном виде и в виде соединений

как Ag, Hg, Cu, Sn

В виде соединений

Li – Al – в виде солей

Al – H – в виде сульфидов и оксидов

- Давайте вспомним, какую мы ставили перед собой первую задачу? Мы её выполнили? Хорошо.

- Давайте с вами подумаем, в каких формах могут существовать металлы.

Природные химические соединения металлов – минералы. (записать в технологич.карту)

Минералы, содержащие металлы в количествах, пригодных для получения в промышленности – руды. (записать в технологич.карту)

- Как вы думаете, из каких руд легче всего получить металлы в чистом виде? (из оксидов)

- Наиболее пригодны для получения металлов оксидные руды, затем сульфидные, следующие карбонатные руды и сульфаты. Например, самый известный металл – железо, его получают именно из оксидных руд, поэтому такие руды имеют наибольшее значение. Среди оксидных руд железа наиболее удобным для переработки является магнитный железняк (Fe3O4), т.к. там наибольший процент содержания железа по сравнению с другими образцами.

- Предлагаю вам выполнить лабораторную работу, в ходе которой вы рассмотрите образцы оксидных железных руд и определите их физические свойства.

Записать в технологическую карту.

Лабораторная работа «Исследование физических свойств оксидных руд железа»

Наименование руды, формула рудообразующего оксида железа

Окраска и блеск

Цвет черты на фарфоре

Магнитные свойства

  1. Магнитный железняк (Fe3O4)

Темно – серый.

Металлический блеск

Черная

Магнитные свойства

  1. Красный железняк (Fe2O3)

Красный

Красная или красно – бурая

Слабомагнитные свойства

  1. Бурый железняк (Fe2O3 ∙ nH2O)

Бурый

Бурая

Не обладает магнитными свойствами

Проверка.

- Так какая руда железа и почему из рассмотренных в лабораторной работе, наиболее пригодня для промышленной обработки? (магнитный железняк, т.к. в нем самый высокий процент содержания железа).

- Давайте вернемся к нашей третьей задаче. Выполнили? Молодцы.

- В современной технике широко используют более 75 металлов и многочисленные сплавы на их основе. Поэтому большое значение придаётся промышленным способам получения металлов из руд. Обычно перед получением металлов из руды её измельчают, потом предварительно обогащают – отделяют пустую породу, примеси. В результате образуется концентрат, служащий сырьём для металлургического производства. Затем обогащённую руду превращают в оксид и только после этого восстанавливают металл.

- Скажите, кто знает, какая наука изучает процессы производства металлов в промышленности?

(Металлургия - это наука о методах и процессах производства металлов из руд и других металлосодержащих продуктов, о получении сплавов и обработке металлов.) записать в технологическую  карту

- В зависимости от метода получения металла из руды выделяют:

  • Электрометаллургию
  •  Гидрометаллургию
  • Пирометаллургия

- Электрометаллургия – метод получения металлов, основанный на электролизе, т.е. выделении металлов из растворов или расплавов их соединений с помощью постоянного электрического тока. Данным способом получают только самые активные металлы.

Пример: 2NaCl → Na + Cl2 

- Гидрометаллургия – метод получения металлов, основанный на химических реакциях, происходящих в растворах. Процессы гидрометаллургии включают 1) стадию перевода нерастворимых соединений металлов из руд в растворы 2) выделение металлов из полученных растворов с помощью других металлов или электрического тока.

Пример: CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu

-Пирометаллургия – метод переработки руд, основанный на химических реакциях, происходящий при высоких температурах. Процессы пирометаллургии включают: обжиг и плавку.

  • При обжиге: содержащиеся в рудах сульфиды переводят в оксиды, а серу удаляют в виде сернистого газа. 2CuS + 3O2 → 2 CuO + 2SO2
  • При плавке: восстанавливают металле из их оксидов с помощью угля, водорода, оксида углерода (II) или более активного металла. 2СuO + C → 2Cu + CO2 

-А сейчас мы посмотрим, как получают чугун и сталь. Восстановление железа проводят в специальных вертикальных печах, называемых доменными, высотой до нескольких десятков метров и внутренним объёмом до 5000 м3.  Они имеют стальной корпус, а изнутри выложены огнеупорным кирпичом. Сверху в печь подаётся твёрдое сырьё – шихта, представляющая собой смесь железной руды, кокса (переработанного угля), известняка и других добавок, а снизу вдувается подогретый или обогащённый кислородом воздух. В нижней части печи кокс сгорает в горячем воздухе, образуя углекислый газ.  C + O2 → CO2

Углекислый газ поднимается вверх в печи и взаимодействует с новыми порциями раскалённого кокса с образованием оксида углерода (II). CO2 + C = 2CO

В результате реакций СО с оксидом железа (III) образуется железо. Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2

В доменном процессе получается железо с относительно большим (более 2%) содержанием углерода – чугун.

- Чугун превращают в сталь, удаляя избыточный углерод путём окисления кислородом воздуха в специальных установках – мартеновский печах, конвертерах или электропечах.

Для получения некоторых металлов в качестве восстановителя используют водород.

WO3 + 3H2 = W + 3H2O

В роли восстановителей можно также использовать более активные металлы, способные вытеснять другие металлы из их оксидов и солей. Этот способ получения металлов называется металлотермией. Если используют алюминий, то говорят об алюминотермии:

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

Восстановление железа методом алюминотермии до сих пор применяется при сварке рельсов.

- Большое значение имеет микробиологический метод получения металлов. В этом методе используется жизнедеятельность некоторых бактерий.  Так, тионовые бактерии способны переводить нерастворимые сульфиды в растворимые сульфаты. Бактериальный метод применяют для извлечения меди из её сульфидных руд. А затем полученный раствор сульфата меди (II) подаётся на гидрометаллургическую переработку. Кроме этого, учёные обнаружили, что некоторые микроводоросли и бактерии накапливают на своей поверхности отдельные металлы (например, золото) или их оксиды. Микроорганизм постепенно обрастает «шубой» из минеральных частиц, увеличивается в размерах в десятки раз, что позволяет легко выделить частицы из раствора.

- Вернемся ко второй задаче. Выполнили? Хорошо.

-  При промышленном производстве металлов большое значение имеют вопросы охраны окружающей среды от загрязнений отходами производства. При выплавке чугуна, главная опасность представляющая образующийся сернистый газ, который, попадая в атмосферу, может вызвать «кислотные дожди». Скажите какие меры охраны окружающей среды нужно использовать в данном случае и в общем? (очистные сооружения, выведение промышленных предприятий за городскую черту, создание вокруг  городов и промышленных предприятий лесозащитных центров)

- А сейчас предлагаю вам закрепить знания, которые вы сегодня получили на уроке.  Выполните тест в карте результативности.

Тест по теме: «Металлы в природе. Способы получения металлов»

Выберите правильный ответ

  1. Металлургия – это …

А) наука о методах и процессах производства металлов из руд и других металлосодержащих продуктов.

Б) наука о самопроизвольном разрушении металлов и сплавов под влиянием окружающей среды.

  1. Из каких руд легче всего получить металлы в чистом виде:

А) сульфидных

Б) сульфатных

В) оксидных

  1. Установите соответствие:

Метод

Определение

  1. Гидрометаллургия

А) метод получения металлов, основанный на электролизе (электрич.ток)

  1. Электрометаллургия

Б) метод переработки руд, основанный на химических реакциях, происходящие при высоких температурах

  1. Пирометаллургия

В) метод получения металлов, основанный на химических реакциях, происходящий в растворах

Проверка на доске. Поднимите руки у кого все правильно.

- Ребят, а сейчас я вас попрошу в конце ответить на вопросы.

Мой интерес к теме:

  1. Данная тема была для меня …(интересной, сложной, простой и т.п.) ____________________________________________________________________________
  2. Эта тема является важной для меня, потому что я узнал (напиши самое главное, что тебе пригодится в жизни из данного урока и почему важно знать основные методы получения металлов в промышленности) __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Участвуйте в дистанционных мероприятиях Страны талантов

Страна талантов

Творческие конкурсы проводятся на темы острых социальных проблем страны для учащихся учреждений всех типов в возрасте от 5 до 25 лет.

Страна талантов

Олимпиады проводятся по всем общеобразовательным предметам.

Все победители олимпиад 2016-2017 учебного года получают дополнительные 5 баллов к результатам ЕГЭ
при поступлении в РГСУ.

Участникам

Страна талантов

Каждый участник получает именной диплом в печатном виде.

Победители получают именные дипломы, медали, блокноты, ручки и другие ценные призы.

Преподавателям

Страна талантов

Каждый преподаватель, чей участник стал победителем, и те преподаватели, которые заявили к участию 3 и более учеников, получают благодарственную грамоту в печатном виде.

Свидетельство о регистрации СМИ ЭЛ № ФС 77 - 59547
выдано 08.10.2014 г. Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций. Категория 0+.

© АНО ДО «Страна талантов», 2010-2017. Создание сайта - IT DEV GROUP