Конспект урока по химии на тему 'Химические свойства металлов. Получение металлов'. 9 класс.

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.

1. Взаимодействие металлов с неметаллами

С кислородом воздуха легко взаимодействуют щелочные и ЩЗМ.

4 Li + O₂ = 2 Li₂O

4 Al + 3 O₂= 2 Al₂O_{3 .} 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)

2. 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.

3. 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.

1. Если образуется растворимая соль;

2. Кроме щелочных и щелочно-земельных металлов;

3. 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!)

4. 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:

1. 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.

2. Активные металлы (до Sn) встречаются только в виде соединений - минералов.

3. 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.

3. 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.