Конспект + презентация к уроку 'Получение металлов. Электролиз. ' (9 класс)

УРОК В 9-ОМ КЛАССЕ ПО ТЕМЕ

«ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ. ЭЛЕКТРОЛИЗ»

Учитель химии МБОУ

«Средняя общеобразовательная школа № 2»

г. Усолье-Сибирское Иркутской области

Селезнева Ирина Геннадьевна

«Металл узнается по звону, а человек - по слову».

Грасиан-и-Моралес

Цели: обобщить и систематизировать знания, учащихся об особенностях получении металлов; изучить электролиз на примере растворов и сплавов соединений металлов.

Задачи: углубить знания учащихся, полученные на уроках географии, о черной и цветной металлургии; о защите окружающей среды от отходов предприятий металлургической промышленности; развивать познавательную активность учащихся, способствовать выработке навыков наблюдения, умения делать выводы.

Оборудование: компьютер, видеопроектор, презентация, CD-диски «Просвещение», электрохимический ряд напряжений металлов, пробирки, спиртовка.

Реактивы: оксид меди(II), соляная кислота концентрированная, раствор сульфата меди и железный гвоздь.

Ход урока:

1. Изучение нового материала.

Учитель: 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. Металл - это трубы газонефтепровода. Для развития металлургии наша страна практически обеспечена сырьем.

Вопрос классу: В каком виде встречаются металлы в природе?

(ответ: в самородном виде Au, Ag, Cu, в виде руд, оксидов, сульфидов и др.).

(слайд 2)

Дополнение и обобщение к ответам учащихся:

Металлы в природе встречаются в трёх формах: 1) в свободном виде встречаются золото и платина; золото бывает в распыленном состоянии, а иногда собирается в большие массы, самородки. Так в Австралии в 1869 году нашли глыбу золота в сто килограммов весом. Через три года обнаружили там же еще большую глыбу весом около двухсот пятидесяти килограммов. Наши русские самородки много меньше, и самый знаменитый, найденный в 1837 году на Южном Урале, весил всего около тридцати шести килограммов. В середине XVII века в Колумбии испанцы, промывая золото, находили вместе с ним тяжелый серебристый металл. Этот металл казался таким же тяжелым, как и золото, и его нельзя было отделить от золота промывкою. Хотя он и напоминал серебро (по-испански «plata»), но был почти нерастворим и упорно не поддавался выплавке; его считали случайной вредной примесью или преднамеренной подделкой драгоценного золота. Поэтому испанское правительство приказывало в начале XVIII столетия выбрасывать этот вредный металл при свидетелях, обратно в реку. Месторождения платины находятся и на Урале. (включения самородной платины в виде зерен). 2) в самородном виде и в форме соединений могут находиться в природе серебро, медь, ртуть и олово; 3) все металлы, которые в ряду напряжений находятся до олова, встречаются только в виде соединений.

(слайд 3)

Чаще всего металлы в природе встречаются в виде солей неорганических кислот:

Хлоридов - сильвинит КСl ∙ NaCl, каменная соль NaCl;

нитратов - чилийская селитра NaNO₃;

сульфатов - глауберова соль Na₂SO₄ ∙ 10 H₂O, гипс CaSO₄ ∙2Н₂О;

карбонатов - мел, мрамор, известняк СаСО₃, магнезит MgCO₃, доломит CaCO₃ ∙ MgCO₃;

сульфидов - серный колчедан FeS₂, киноварь HgS, цинковая обманка ZnS;

фосфатов - фосфориты, апатиты Ca ₃(PO₄)₂ ;

оксидов - магнитный железняк Fe₃O₄, красный железняк Fe₂O₃, бурый железняк, содержащий различные гидроксиды железа (III) Fe₂O₃ ∙Н₂О.

Ещё в середине II тысячелетия до н. э. в Египте было освоено получение железа из железных руд. Это положило начало железному веку в истории человечества, который пришёл на смену каменному и бронзовому векам. На территории нашей страны начало железного века относят к рубежу II и I тысячелетий до н. э.

Учитель: В тетрадях записываем число, тему урока.

Вопрос классу: Что является сырьем для получения металлов?

(ответы учащихся и обобщение учителем ответов, учащихся)

(слайд 4)

Минералы и горные породы, содержащие металлы и их соединения и пригодные для промышленного получения металлов, называются рудами.

Отрасль промышленности, которая занимается получением металлов из руд, называется металлургией. Так же называется и наука о промышленных способах получения металлов из руд.

Учитель: Ребята, вспомните, какую вы знаете металлургию?

(слайд 5)

(работа в тетради - запись схемы)

МЕТАЛЛУРГИЯ

↙ ↘

ЧЕРНАЯ ЦВЕТНАЯ

Fe и его сплавы (чугун, сталь) AI, Mg, сплавы на их основе

Mn, Cr

Учитель: Какой основной химический процесс лежит в основе получения металлов?

(ответ учащихся - восстановление)

(слайд 6)

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:

Me⁺ⁿ +ne → Me⁰

Но прежде чем восстановить природное соединение металла, необходимо перевести его в форму, доступную для переработки, оксид, соль или гидроксид с последующим восстановлением металла.

Учитель: Существует три способа получения металлов.

(слайд 7) (Работа со схемой)

Пирометаллургический способ. Это восстановление металлов из их руд при высоких температурах с помощью восстановителей неметаллических - кокс, оксид углерода (II), водород; металлических - алюминий, магний, кальций и другие металлы.

(Показ опыта из медиалекции (СD))

(слайд 8 и 9)

1. Получение меди из оксида с помощью водорода.

Cu O + H₂ = Cu + H₂O (водородотермия)

(Показ опыта из медиалекции (СD))

2. Получение железа из оксида с помощью алюминия.

Cr₂O₃ +2Al = 2Cr + Al₂O₃ (алюмотермия)

(Показ опыта из медиалекции (СD))

3. Получение свинца из оксида свинца.

PbO + C = Pb + CO

4. CuO + CO=Cu+CO₂

(Работа с тетрадью)

Гидрометаллургический способ основан на растворении природного соединения с целью получения раствора соли этого металла и вытеснением данного металла более активным. Например, руда содержит оксид меди и ее растворяют в серной кислоте:

(Демонстрационный опыт).

CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O, затем проводят реакцию замещения

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu.

Таким способом получают серебро, цинк, молибден, золото, ванадий и другие металлы.

(слайд 10 и 11) (Работа с тетрадью)

(слайд 12) Электрометаллургический способ.

Это способы получения металлов с помощью электрического тока (электролиза).

Просмотр фрагмента медиалекции. (CD).

Этим методом получают алюминий, щелочные металлы, щелочноземельные металлы. При этом подвергают электролизу расплавы солей.

CuCl₂ -> Cu²⁺ + 2Cl^-

Восстановление катод Cu²⁺ + 2e → Cu⁰ I 2|1

Окисление анод 2Cl^- -2e→Cl₂⁰ I 2|1

суммарное уравнение: CuCl₂ = Cu + Cl₂ ↑

(Работа с тетрадью)

Менее активные и неактивные металлы получают электролизом растворов их гидроксидов и солей.

Для того чтобы показать какие продукты электролиза образуются на катоде и аноде, необходимо знать химическую активность металла и как будут окисляться кислотные остатки кислородсодержащих и бескислородных кислот.

(Работа с учебником. Схема 6 и 7 страница 255)

1. С активным металлом в соединениях

KCl = K⁺+Cl^- H₂O=H⁺+OH^-

Катод 2H₂O + 2e → H₂↑ + 2OH^- I 2 I1 в растворе K⁺

Анод 2Сl^- -2e → Cl₂↑ I 2I 1 в растворе OH^-

2H₂O + 2Сl^- → H₂↑ + 2OH^- + Cl₂↑

2H₂O + 2Сl^- + K⁺ → H₂↑ + 2OH^- + Cl₂↑

2H₂O + 2KCl → H₂↑ + КOH + Cl₂↑ - суммарное уравнение реакции

2. С неактивным металлом в соединениях

СuSO₄ = Cu²⁺+SO₄^2-H₂O=H⁺+OH^-

Катод Cu²⁺ + 2e → Cu I 4 I 2 в растворе H⁺

Анод 2H₂O - 4e → O₂↑ + 4H⁺ I 2 I 1 в растворе SO₄^2-

Cu²⁺ + 2H₂O →2Cu + O₂↑ + 4H⁺

СuSO₄ + 2H₂O→2Cu + O₂↑ + 2H₂SO₄

3. C металлами от Mn до Pb

FeCl₂ = Fe²⁺ + 2Cl^- H₂O=H⁺+OH^-

Катод 2H₂O + 2e → H₂↑ + 2OH^-

Fe²⁺ + 2e → Fe

Анод 2Сl^- -2e → Cl₂↑ в растворе OH^-

2 FeCl₂ + 2H₂O → Fe + H₂↑ + 2Cl₂↑+ Fe(OH)₂

2. Закрепление материала

(слайд 13)

1. В каких парах обе из реакций, схемы которых приведены ниже, позволяют получить металл?

а) CuO + CO-> и CuSO₄ + Zn ->

б) AgNO₃ -> и Cr₂O₃ + Al ->

в) ZnS + O₂ -> и Fe₂O₃ + H₂ ->

г) KNO₃ -> и ZnO + C. ->

(слайд 14)

2. Какой минимальный объем (н. у.) оксида углерода (II) нужен для восстановления 320 г железа из оксида железа(III)?

а) 14,93 л; б) 15,48 л; в) 20,12 л; г) 11,78 л.

3. Домашнее задание

§73, упр. 6 (письменно)