Способы получения металлов 9 класс
Обновлено: 04.10.2024
За лето ребенок растерял знания и нахватал плохих оценок? Не беда! Опытные педагоги помогут вспомнить забытое и лучше понять школьную программу. Переходите на сайт и записывайтесь на бесплатный вводный урок с репетитором.
Вводный урок бесплатно, онлайн, 30 минут
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
Способы получения металлов. 9-й класс
Тип урока: комбинированный (на основе интеграции курсов химии, экологии, географии)
Цели урока:
- Познакомить учащихся с природными соединениями металлов и с самородными металлами;
- Дать понятие о рудах и металлургии.
- Дать понятие о научных принципах производства металлов и сплавов. Рассмотреть такие разновидности металлургии, как пиро–, гидро–, электрометаллургия, термическое разложение соединений металлов.
- Углубить знания учащихся, полученные из курсов химии, географии и экологии о защите окружающей среды от отходов предприятий металлургической промышленности.
- Закрепить умение подбирать коэффициенты для ОВР методом электронного баланса.
- Развивать любознательность учащихся и познавательный интереса к предмету.
- Способствовать развитию умения анализировать и оценивать факты, делать выводы на основе сравнения
- Воспитание бережного отношения к природе, стремления к рациональному природопользованию.
Вся история человечества неразрывно связана с использованием металлов. Не случайно важнейшие этапы в развитии человеческого общества получили название по применению металлов: медный, бронзовый, железный. Металл нужен всюду. Металл – это машины, каркасы промышленных корпусов, мостов, плотин, электростанций, трубы газонефтепроводов. Для добычи нужного количества металлов наша страна практически обеспечена сырьем.
Слайд 2. Многие металлы широко распространены в природе. В основном они сосредоточены в земной коре. Так, содержание некоторых металлов в земной коре следующее:
алюминия – 8,2%
железа – 4,1%
кальция – 4,1%
натрия – 2,3%
магния – 2,3%
калия – 2,1 %
титана – 0,56%
Слайд 3. Большое количество натрия и магния содержится в морской воде: Na + – 1,05%, Mg 2+ – 0,12%.
Слайд 4. Металлы в природе встречаются в трех формах:
1) В самородном виде встречаются золото и платина.
Слайд 5. Золото известно человечеству с древних времен. В земной коре его содержится примерно 100-150 млрд. тонн, в 1 куб. м морской воды его 5,5 кг.
Золото бывает в распыленном состоянии, а иногда собирается в большие массы – самородки. Так в Австралии в 1869 году нашли глыбу золота массой 100 кг. Наши русские самородки много меньше, и самый знаменитый, найденный в 1837 году на Южном Урале, весил всего около 36 кг.
За всю историю человечества было добыто около 90 тысяч т золота. Древние племена майя, ацтеков, древние египтяне и многие другие народы изготавливали из золота украшения, предметы быта.
В 20 и 21 веке золото – это не только ювелирные украшения или валюта, но и очень нужный металл для космической аппаратуры и радиотехники, для медицинских приборов и атомных электростанций.
По запасам золота Россия занимает третье место в мире (по добыче Россия занимает шестое место в мире).
В середине XVII века в Колумбии испанцы, промывая золото, находили вместе с ним тяжелый серебристый металл. Хотя он и напоминал серебро (по-испански plata), но был почти нерастворим и упорно не поддавался выплавке; его считали случайной вредной примесью. Поэтому испанское правительство приказывало в начале XVIII столетия выбрасывать этот вредный металл при свидетелях обратно в реку.
В России ещё в 1819 году в россыпном золоте, добытом на Урале, был обнаружен «новый сибирский металл», который сначала называли белым золотом. Богатые россыпи платины были открыты во второй половине 1824 года, а на следующий год в России началась её добыча.
Сегодня основная часть месторождений платины (более 90 %) заключена в пяти странах: ЮАР, США, Россия, Зимбабве, Китае. Она применяется в качестве легирующей добавки для производства высокопрочных сталей, как катализатор, в ювелирном и зубоврачебном деле, в медицине, для покрытия элементов СВЧ-техники.
Слайд 4.
2) в самородном виде и в форме соединений могут находиться в природе серебро, медь, ртуть и олово.
Слайд 6. Медь человек начал использовать тоже очень давно, еще с доисторических времен. 7000 лет назад в Древнем Египте были известны медные рудники. Сначала человек научился изготавливать орудия труда и оружие из медных самородков, а за несколько тысяч лет до нашей эры люди научились получать медь из медной руды.
В мире встречаются очень крупные самородки меди, но не часто. Так, в США был найден один из крупнейших самородков, массой 420 тонн, а в России, обнаруженный в районе Печеры, самородок, весил 6 тонн.
Слайд 7, 8. Железо. В жизни человека оно появилось гораздо позднее, чем золото и медь. Его называют «фундаментом цивилизации». С использованием железа начался железный век в истории человечества.
На шумерском языке слово «железо» обозначает «капнувший с неба, небесный», и первое железо, добытое человеком, было из метеоритов. Самый крупный железный метеорит весом 60 тонн был найден в Африке, а во льдах Гренландии нашли метеорит, весивший 33 тонны.
Поскольку потребность человечества в железе постоянно возрастала, а метеоритного железа было недостаточно, огромное значение имело открытие способа получения железа из железных руд. Сейчас мы не можем представить себе нашей жизни без железа и его сплавов, насколько прочно они вошли в нашу жизнь.
Слайд 4.
3) все металлы, которые в ряду напряжений находятся до олова, встречаются только в виде соединений.
Слайд 9, 10 Это, например, щелочные и щелочноземельные металлы.
Слайд 11.
Чаще всего металлы в природе встречаются в виде солей неорганических кислот:
Слайд 12. Сульфидов.
Слайд 13. Хлоридов.
Слайд 14. Сульфатов, фосфатов, карбонатов, нитратов.
Слайд 11. И оксидов.
Слайд 15. Оксиды – магнитный железняк Fe3O4, красный железняк Fe2O3, бурый железняк 2Fe2O3•3H2O.
Слайд 16. Минералы и горные породы, содержащие металлы и их соединения и пригодные для промышленного получения металлов, называются рудами, а отрасль промышленности, занимающаяся получением металлов из руд – металлургией.
Слайд 17. Металлургия включает два основных направления:
- Черная – это получение железа и его сплавов (сталь и чугун). Черная металлургия включает весь процесс производства металлов: добычу и подготовку руд, топлива, выпуск металла, производство вспомогательных материалов (огнеупоров, кислорода и т.п.). По выплавке черных металлов в докризисные времена наша страна занимала ведущие места в мире. Российская Федерация обладает значительными запасами железных руд: Центрально-черноземный, Северный, Восточно-Сибирский районы. Незначительное количество руды добывается в Западной Сибири. Общие запасы оцениваются в 55 млрд. тонн. Самый крупный производитель черных металлов Уральский экономический район, он дает 40% стали и проката страны. Важнейшие задачи дальнейшего развития черной металлургии в РФ – обновление производственных мощностей, освоение новых технологических процессов и оборудования для выплавки стали.
- Цветная металлургия – это производство всех остальных металлов и их сплавов.
Большинство металлов встречаются в природе в составе соединений, в которых металлы находятся в положительной степени окисления, значит для того, чтобы их получить, в виде простого вещества, необходимо провести процесс восстановления. Но прежде чем восстановить природное соединение металла, необходимо перевести его в форму, доступную для переработки, например, оксидную форму с последующим восстановлением металла. На этом основан пирометаллургический способ.
Слайд 18. Пирометаллургия – это восстановление металлов из их руд при высоких температурах с помощью восстановителей: кокса, оксида углерода (II), водорода, или активных металлов.
Если металл в природе встречается в виде солей кислородсодержащих кислот, то соль сначала подвергают термическому разложению:
А если в виде солей бескислородных кислот, то обжигу:
Слайд 19. Затем металлы восстанавливают из оксидов одним из способов:
Восстановление углем или угарным газом:
CuO + C → Cu + CO
CuO + CO → Cu + CO2
Для каждого из этих уравнений подберите коэффициенты методом электронного баланса.
Слайд 20. Гидрометаллургический способ основан на растворении природного соединения с целью получения раствора соли этого металла с последующим вытеснением данного металла более активным. Например:
Этим способом получают в основном цветные металлы: медь, молибден, вольфрам.
Слайд 21. Еще один способ получения металлов – электрометаллургия. Это способы получения металлов с помощью электрического тока (электролиза). Этим способом получают в основном легкие металлы: Al, Na и др. щелочные металлы, Ca и т.д. При этом подвергают электролизу расплавы оксидов, гидроксидов или хлоридов:
В последнее время большого внимания заслуживают микробиологические методы получения металлов, в которых используется жизнедеятельность некоторых видов бактерий. Например, тионовые бактерии способны переводить нерастворимые сульфиды в растворимые сульфаты. А затем раствор, обогащенный этим сульфатом подают на гидрометаллургическую переработку.
Металлургия – крупный загрязнитель окружающей среды. На ее долю приходится 20% всех промышленных выбросов в атмосферу и сточных вод. Ежегодно металлургические предприятия выбрасывают в атмосферу более 10 млн. тонн вредных веществ, среди которых гигантское количество разнообразных металлов, только один медеплавильный завод, производящий в год 125 тыс. тонн меди, выбрасывает в атмосферу 2 млрд. м 3 газов и 43 тыс. тонн пыли. При этом теряются 6 тыс. тонн меди и сера, которой хватило бы для приготовления 650 тыс. тонн серной кислоты. При открытой добыче руд из хозяйственного оборота изымаются десятки тысяч гектаров земли. Суммарный ущерб, наносимый металлургическим комплексом природе, оценивается 500 млрд. рублей в год. Огромные средства расходуются на строительство очистных сооружений и рекультивацию нарушенных земель. Металлургические центры составляют 30% всех российских городов с загрязненной атмосферой. Можно добывать руду, не нарушая ландшафт, с помощью био- или геотехнологий. С помощью биометодов в США добывают в год 300 тыс. тонн меди, в России около 2,5 тыс. тонн.
Презентация по теме "Получение металлов" химия 9 класс
Тема урока
«Получение металлов».
Урок химии в 9 классе.
Учитель Сутугина Ирина Владимировна.
«Металл – всех недр земных владыка»…
Цели урока:
1.Познакомить обучающихся с природными соединениями металлов.
2. Сформировать понятия о самородных металлах, минералах, рудах.
3. Ознакомить обучающихся с металлургией и её видами.
Задачи урока:
Образовательные задачи:
· обобщить знания учащихся об основных свойствах элементов-металлов и образуемых ими простых и сложных веществ.
· закрепить материал по теме «Металлы», навыки решения задач
· выработать умение логически рассуждать, грамотно выражать свои мысли
· развивать умение работать коллективно
Развивающие задачи:
· Развивать знания, умения и навыки по химическим формулам металлов и их соединений
· Развивать речевые навыки, наблюдение и умение делать выводы
· Развивать интерес к предмету
Воспитательные задачи:
· Воспитывать желание учиться с интересом, без принуждения и нагрузок
· Воспитывать самостоятельность мышления посредством саморефлексии
Теперь, давайте вспомним прошлую тему:
Составьте уравнения возможных реакций:
а) Аl + СI2 →
б) Zn + AgNO3 →
в) MgO + HCl →
г) Аg + FeSO4 →
д) СuСI2 + NaOH →
а) Аg + Н2О →
б) Cu + ZnСI2 →
в) Мg + О2 →
г) Сu + НСI →
д) Fe + CuSO4 →
Надеюсь, все справились
а) 4Аl +3СI2 →2 Al2Cl3
б) Zn + 2AgNO3 →Zn(NO3)2+2Ag
в) MgO + 2HCl
→ MgCl2+ Н2О
г) Аg + FeSO4 → нет реакции
д) СuСI2 +2NaOH → 2NaCl+Cu(OH)2
а) Аg + Н2О → нет реакции
б) Cu + ZnСI2 → нет реакции
в) 2Мg + О2 → 2MgO
г) Zn + 2НСI → ZnCl2+Н2
д) Fe + CuSO4 →FeSO4 +Cu
Могут ли металлы находиться в природе в свободном ( самородном ) состоянии, т.е. в виде Ме0 ?
Если могут, то какие это металлы?
Это металлы низкой химической активности.
В природе металлы могут встречаться в виде простого вещества (самородки) или в виде сложного вещества:
Благородные Ме – Аu, Рt , встречаются в природе только в свободном виде.
Способы получения металлов 9 класс
презентация к уроку по химии (9 класс) на тему
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Способы получения металлов.
Металлургия. Металлургия – наука о промышленных способах получения металлов из природного сырья. Металлургия делится на три отрасли: пирометаллургию, гидрометаллургию и электрометаллургию.
Пирометаллургия. Пирометаллургия – это получение металлов из природных руд реакциями восстановления при высокой температуре.
Получение из оксидов. 1) Восстановление углеродом. ZnO + C Zn + CO 2 ) Восстановление угарным газом. Fe 2 O 3 + 3CO 2Fe + 3CO 2 Такими способами получают металлы средней активности и неактивные.
Получение из оксидов. 3 ) Восстановление водородом. WO 3 + 3H 2 W + 3H 2 O Таким способом получают редкоземельные металлы.
Алюмотермия 4) 3 MnO 2 + 4Al 3Mn + 2Al 2 O 3 Таким способом получают Mn , Cr, Ti, Mo, W
Получение из сульфидов. Получение происходит по схеме: сульфиды оксиды металлы
Получение из сульфидов. а) 2ZnS + 3O 2 2ZnO + 2SO 2 б) ZnO + C Zn + CO
Гидрометаллургия. Гидрометаллургия – получение металлов из растворов их солей. Получение происходит по схеме: Руда раствор соли металл
Гидрометаллургия. а) CuO + H 2 SO 4 ( р-р ) CuSO 4 + H 2 O б) CuSO 4 + Fe FeSO 4 + Cu Таким способом получают Cu, Ag, Au, Zn, Mo, U и другие металлы.
Электрометаллургия. Электрометаллургия – получение металлов с помощью электрического тока (электролиз). 2Na + Cl - Na 0 + Cl2 0 Таким способом получают только самые активные металлы.
Спасибо за внимание.
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
презентация по теме "Способы получения металлов. Сплавы"
Способы получения металлов
Тест в программе PowerPoint. Указывает затраченное время, количество ошибок, оценка.
Презентация "Способы получения металлов"
Материал даёт возможность рассмотреть все способы получения металлов.
Урок в 9 классе "Общие способы получения металлов"
В помощь учителю материал можно использовать для подготовки отрытого урока.
Диагностика №10 "Способы получения металлов" 11 класс
Диагностика из 4-х заданий, два варианта, базовый уровень.
Урок химии в 11 классе по теме: «Металлы в природе. Общие способы получения металлов»
"Человек не может обойтись без металлов. Если бы не было металлов, люди влачили бы самую жалкую жизнь среди диких зверей. ".
Методическая разработка урока по химии «Металлы в природе. Общие способы получения металлов» 9 класс (базовый курс, О.С. Габриелян)
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.
Читайте также: