Химические свойства металлов.
Получение металлов.
Цели урока: Повторить и закрепить знания учащихся по общим химическим свойствам металлов, рассмотреть взаимодействие металлов с неметаллами и водой, кислотами и солями. Познакомить учащихся с природными соединениями металлов. Сформировать понятия о самородных металлах, минералах и рудах. Ознакомить с металлургией и ее видами: пиро-, гидро-, электрометаллургией.
Ход урока:
1 этап. Оргмомент.
2 этап. Актуализация ЗУН. Проверка дом.задания.
3 этап. Изучение нового материала.
Металлы являются только восстановителями, т.к их атомы легко отдают электроны, превращаясь при этом в положительно заряженные ионы – катионы.
М0 – nе- →Мn+.
Для того, чтобы прошла данная реакция необходимо наличие окислителя. Вопрос к классу: Вспомните вещества, которые могут выступать в качестве окислителя при взаимодействии с металлами. Составить список этих веществ:
Кислород, галогены, сера, водород и др., вода, кислоты, соли.
Как называются продукты взаимодействия металлов с кислородом, галогенами, серой, азотом ?
Рассмотрим примеры этих реакций.
Взаимодействие металлов с неметаллами
С кислородом воздуха легко взаимодействуют щелочные и ЩЗМ.
4 Li + O2 = 2 Li2O
4 Al + 3 O2= 2 Al2O3 . Составить электронный баланс для этих реакций.
Железо, цинк, медь и др.металлы менее активные металлы поэтому энергично окисляются кислородом только при нагревании:
2 Zn0 + O2 = 2 ZnO.
Золото и платина не окисляются кислородом воздуха, ни при каких условиях!
Допишите уравнения реакций взаимодействия металлов с другими неметаллами и дать названия веществам.
Al + Cl2 →
Fe + S →
Na + N2 →
Вопрос классу: Образует ли водород соединения с металлами I –II групп? Что означает пустая графа водородных соединений в I –II группах ПС? (пустая графа означает, что элементы данных групп не образуют летучих водородных соединений, но водород взаимодействует с металлами с образованием нелетучих, твердых соединений ионного типа).
Mg0 + H02 = MgH2 (гидрид магния)
Взаимодействие металлов с водой:
А) Активные металлы(Li – Na) + вода → гидроксид металла(щелочь) + Н2↑
Б) Металлы средней активности(Mg – Pb) + вода → оксид металла + Н2↑
В) Неактивные металлы (Bi – Au) + вода → не реагируют
Al + H2O → не реагирует
Zn + H2O → не реагирует
Проблема: почему алюминий не реагирует с водой? Это свойство имеет практическое значение, т.к. для изготовления посуды не берут калий, натрий, а именно алюминий, цинк, железо.
Взаимодействие металлов с кислотами:
Вопрос классу: Вспомните, как реагируют металлы с кислотами. О чем нужно помнить когда речь идет о этой реакции? (Металлы, стоящие в ряду активности до водорода вытесняют его из растворов кислот, а после водорода - не вытесняют).
Но для этой реакции есть несколько поправок.
Если образуется растворимая соль;
Кроме щелочных и щелочно-земельных металлов;
Кроме концентрированной серной и азотной кислот.
Zn + HCl → ZnCl2 + H2 (составить ионные уравнения)
Fe + HCl → FeCl2 + H2 (составить ионные уравнения)
Cu + HCl → не идёт (почему? Доказать!)
Взаимодействие металлов с солями:
Взаимодействие железа с хлоридом меди и меди с хлоридом железа.
Fe + CuCl2 → FeCl2 + Cu
FeCl2 + Cu → не идет
Для этой реакции тоже есть поправки, которые совпадают с первой и второй поправкой для кислот
Вывод. Более активные металлы вытесняют менее активные из растворов их солей.
Получение металлов:
В природе металлы встречаются чаще всего в виде соединений (метал лических руд). Объясняется это высокой химической активностью металлов.
Вопрос классу: «Могут ли металлы находиться в природе в свободном (или самородном) состоянии, т. е. в виде М°? Если могут, то, какие это металлы?»
Ответ очевиден, что это металлы низкой химической активности. Обобщаем, что металлы могут встречаться в природе или в виде простого вещества (самородки) или в виде сложного вещества.
Запись в тетрадях:
Благородные металлы — Аu, Pt, встречаются в природе только в свободном виде. Трудно окисляются кислородом воздуха.
Самый крупный самородок меди весил 420т, серебра 13,5т, золота 112кг.
Активные металлы (до Sn) встречаются только в виде соединений – минералов.
Некоторые металлы встречаются и в свободном виде и в виде соединений (Sn, Cu, Hg, Ag).
Чаще всего металлы в природе встречаются в виде солей неорганических кислот: хлоридов, нитратов, сульфатов, сульфидов, карбонатов, а так же оксидов.
Металлы входят в состав руды в виде оксидов, сульфидов, и других соединений.
Руда- вид полезных ископаемых, природное минеральное образование, содержащее соединения полезных компонентов (минералов, металлов) в концентрациях, делающих извлечение этих минералов экономически целесообразным
Магнитный железняк Fe3O4 Темно-серый металлический блеск
Красный железняк Fe2O3 Красный
Бурый железняк 2Fe2O3* 3H2O Бурый
Медный блеск CuS Серый, металлический блеск
Свинцовый блеск PbS Серый, металлический блеск
Получением металлов из их соединений занимется важнейшая отрасль промышленности, называемая металлургией –наука о методах и процессах производствах металлов из руд и других металлосодержащих продуктов, о получении сплавов и обработке металлов.
Но прежде чем восстановить природное соединение металла необходимо перевести его в форму доступную для обработки. Это может быть обжиг руд для перевода металла в оксид его или растворение нерастворимых соединений: обработка кислотами, содой и др.
В зависимости от метода получения металла из руды существует несколько видов металлургических производств.
1) Пирометаллургия — это восстановление металлов из их руд, основанные на химических реакциях, происходящее при высоких температурах. Примеры:
- Обжиг (окисление): 2PbS + ЗО2 = 2РЬО + 3SO2↑
2CuS + 3O2 = 2CuO +2SO2
- Плавка (восстановление): РЬО + Н2 = Pb + Н2О
2CuO + C = 2Cu + CO2
WO3 + ЗН2 = W + ЗН2О
TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2
Cr2O3 + 2Al = Al2O3 +2 Cr Алюминотермия (алюминий в качестве восстановителя) Н.Н.Бекетов.
2) Гидрометаллургия — это методы восстановления металлов из растворов их солей другими более активными металлами:
CuO + H2SO4 = CuSO4 + Н2О
CuSO4 + Fe = FeSO4 + Сu
Этим способом получают следующие металлы: Ag, Au, Zn, Zn, Mo.
Электрометаллургия — это методы восстановления металлов с помощью электрического тока. Данный метод основан на электролизе растворов или расплавов соединений металлов. Наиболее активные металлы получают электролизом расплавов их соединений: ( англ.химик Гемфри Дэви)
2КСl(расплав) →2K° + Сl2↑
Таким способом получают активные металлы (ЩМ, ЩЗМ, алюминий).
IV этап. Закрепление материала. Опрос класса.
1. Какие металлы встречаются в природе в самородном виде.
2. Какие металлы входят в состав минералов.
3. Какие бывают руды.
4. Как обогащают руды.
5. Какие процессы включает пирометаллургия.
Контрольные вопросы:
1.Какими металлами можно восстановить водород из раствора НС1?
2.Можно ли хранить в железной посуде растворы солей металлов?
Если можно, то соли каких металлов.
3.Какие ионы являются окислителями в молекулах азотной кислоты и концентрированной серной кислоты?
4.Какие химические реакции могут произойти, если кусочек Са поместить в водный раствор хлорида алюминия? Составить урав нения реакций.
5.Какие из предложенных реакций возможны?
a)Mg + FeCl2→
б)Mg + H3PO4 → (образуется нерастворимая соль Mg3(PO4)2)
в)К + MgCl2 → (ЩМ будет взаимодействовать с водой)
г)Ag + CuSO4 → (Ag менее активный металл, чем Сu)
д)Сu + AgNO3 →
Указать причины, по которым реакции не идут.
Vэтап. Домашнее задание: §8 упр. 5,7 §9, упр. 4,5.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.