Разработка уроков по теме «Металлы» 9 класс

Автор: Ощепкова Ирина Николаевна

учитель химии I квалификационной категории

МОУ СОШ №2 г.Нытва Пермского края

Разработки уроков по теме: «Металлы».

Для изучения темы «Металлы» в 9 классе (учебник: Габриелян О.С. Химия. 9 класс: Учеб. для общеобразоват. учеб.заведений. – М.: «Дрофа», 1998. – 224 с.: ил.) мною разработаны следующее материалы:

• буклет «Физические свойства металлов и строение их кристаллической решётки» buklet_fizicheskie_svoistva_metallov.pub;

• уроки: «Металлы в природе. Общие способы их получения», «Химические свойства металлов», «Алюминий». Уроки представлены презентациями: sposoby_polucheniy_metallov.pptx, him_svoystva_metallov.pptx, Aluminiy.ppt, которые удобнее использовать с применением интерактивной доски;

• бюллетень о микроэлементах и их значении bulleten_mikroelementy.pub.

Урок: «Металлы в природе. Общие способы их получения».

Цель урока:

изучить способы получения металлов из их природных соединений.

Задачи урока:

• познакомить учащихся с природными соединениями металлов;

• дать понятие о рудах и металлургии и её видах (пиро-, гидро-, электрометаллургии);

• рассмотреть реакции, происходящие в процессе получения металлов из руд.

Ход урока:

1 слайд.

Тема урока: «Общие способы получения металлов».

2 слайд.

Металлы в природе встречаются:

В виду своей малой активности золото и платина встречаются в природе только в самородном виде.

Некоторые металлы (Pb, Cu, Hg, Ag) могут встречаться как в самородном виде, так и в виде соединений.

Активные металлы и металлы средней активности в природе находятся только в виде соединений Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Cr, Zn, Fe, Co, Sn.

3 слайд.

Природные соединения металлов:

хлориды: сильвин — KCl, галит (каменная соль) — NaCl, сильвинит — KCl*NaCl;

Сильвин — природный минерал хлорида калия, КС1, содержащий 52,48% калия. Чистый сильвин бесцветен и прозрачен. Включения пузырьков газа (азота, углекислого газа, метана и др.) придают кристаллам сильвина молочно-белый цвет. Чаще всего в природе сильвин окрашен в красный цвет различных оттенков: розовый, кирпично-красный, буроватый, желтовато-бурый и др., что связано с содержанием в нем окиси железа и органических веществ. Сильвин имеет кубическую структуру, но редко встречается в виде хорошо ограненных кристаллов. Вкус сильвина жгучий, горьковато-соленый. Чаще всего сильвин образует зернистые плотные агрегаты вместе с галитом и карналлитом.

Минерал сильвин образовывался в больших количествах при испарении морской воды, но встречается гораздо реже и не на всех соляных месторождениях. Только как сопутствующий минерал образовался в процессе сублимации из вулканов (Этна и Везувий в Италии), как выцветы на почве и в донных отложениях у берегов степных озер.

Открыты месторождения сильвина и в России (Соликамск-Березники). Прямо сейчас образуется сильвин у Мертвого моря.

Сильвин — важная составная часть калийных солей, которые добываются открытым способом. Они чаще всего образуют верхний слой залежей, который должен быть выработан, чтобы открыть слой галита.

Теперь сильвин и другие компоненты калийных солей употребляются как сырье в получении калийных удобрений для сельского хозяйства. От излишка удобрений, применяемых сверх необходимости, страдают озера и реки.

Галит — природный минерал хлорида натрия, NаС1 (каменная соль, поваренная соль), содержащий 39,34% натрия и 60,66% хлора. Он встречается в форме кристаллических агрегатов различной величины. В чистом виде кристаллы галита бесцветны и прозрачны. В природных солях кристаллы галита часто имеют примеси глины, органических веществ, окислов железа, окрашивающие их в серый, бурый, красный и розовый цвет. Встречается синий галит. Такая окраска, по мнению ряда исследователей, обусловлена влиянием радиации.

4 слайд.

нитраты: чилийская селитра – NaNO₃;

Селитра натриевая (натрий азотнокислый технический, нитрат натрия, чилийская селитра) предназначается для химической, стекольной, металлургической, трубной и других отраслей промышленности, в качестве удобрения.

Основные месторождения в Чили (провинции Тарапака и Антофагаста). Цвет белый, желтоватый, красно-коричневый, серый. Образуется в основном за счёт вулканической деятельности или окисления азота. Гигроскопична.

5 слайд.

сульфаты: глауберова соль – Na₂SO₄*10H₂O,

гипс — CaSO₄*2H₂O;

Природный минерал глауберовой соли называется мирабилит. Представляет собой большие прозрачные кристаллы в форме призм. Имеет горький соленый вкус и тает на языке. Не имеет запаха. Хорошо растворим в воде. Не горит, в огне не трещит. При длительном нахождении на воздухе или нагревании выветривается (выпаривается) и теряет массу. При полном выветривании становится обычным сульфатом натрия — порошком белого цвета.

В России в XIX веке мирабилит был обнаружен в 30 км от г.Тбилиси. Эти залежи представляли собой высохшее соленое озеро площадью около 55 000 м². Пласт мирабилита толщиной порядка 5 метров был сверху покрыт пластом песчаной глины толщиной от 30 см до 4,5 м.

В зимнее время, в период примерно с 20 ноября по 15 марта, когда температура воды Каспийского моря опускается до 5,5-6⁰С, мирабилит выпадает в больших количествах из вод залива Кара Богаз Гол в Туркмении, оседая бесцветными кристаллами на дне и берегах залива. Мирабилит также содержится в озере Кучук в Западной Сибири, в соляных озерах Томской области.

Сульфат натрия находит широкое применение. Он — один из основных компонентов шихты в производстве стекла, используется также при переработке древесины (так называемая сульфатная варка целлюлозы), при крашении хлопчатобумажных тканей, для получения вискозного шелка, различных химических соединений — силиката и сульфида натрия, сульфата аммония, соды, серной кислоты. Растворы сульфата натрия используются в качестве аккумулятора тепла в устройствах, сохраняющих солнечную энергию.

До сих пор глауберова соль применяется, хотя и ограниченно, в медицинской практике как слабительное.

Гипс — минерал из класса сульфатов, по составу CaSO₄*2H₂O. Волокнистая разновидность гипса называется селенитом, а зернистая — алебастром.

Встречается гипс в пластах осадочных пород в форме чешуйчатых, волокнистых или плотных мелкозернистых масс; в виде бесцветных или белых кристаллов, иногда окрашенных захваченными ими при росте включениями и примесями в бурые, голубые, жёлтые или красные тона. Образует прожилки параллельно-волокнистой структуры (селенит) в глинистых осадочных породах, а также сплошные мелкозернистые агрегаты, напоминающие мрамор (алебастр).

Волокнистый гипс (селенит) используют для недорогих ювелирных изделий. Из алебастра издревле вытачивали крупные ювелирные изделия — предметы интерьера (вазы, столешницы, чернильницы и т. д.). Обожженный гипс применяют для отливок и слепков (барельефы, карнизы и т. д.), как вяжущий материал в строительном деле, в медицине. Используется для получения строительного гипса, высокопрочного гипса.

6 слайд.

карбонаты: мел, мрамор, известняк – CaCO₃, магнезит — MgCO₃, доломит — CaCO₃*MgCO₃;

Мел — белая горная порода, мягкая и рассыпчатая. Мел не растворяется в воде.

Мел — необходимый компонент «мелованной бумаги», используемой в полиграфии для печати качественных иллюстрированных изданий. Молотый мел широко применяется в качестве дешёвого материала для побелки, окраски заборов, стен, бордюров, для защиты стволов деревьев от солнечных ожогов.

Мел применяют в лакокрасочной промышленности (белый пигмент), резиновой, бумажной, в сахарной промышленности — для очистки свекловичного сока, для производства вяжущих веществ (известь, портландцемент), в стекольной промышленности, для производства спичек. Мел используется для письма на больших досках для общего обозрения (например, в школах). При недостатке кальция медицинский мел может быть прописан как добавка к пище. Мел также используют при рентгеновском обследовании желудка.

Известняк — осадочная горная порода органического происхождения, состоящая почти на 100 % из CaCO₃ (карбоната кальция).

Известняк, состоящий преимущественно из раковин морских животных и их обломков, называется ракушечником (ракушняком).

Входящие в состав известняка вещества способны хотя и в малых количествах, но растворяться в воде, а также медленно разлагаться на углекислый газ и соответствующие основания; первый процесс — важнейший фактор образования карстовых пещер, второй, происходящий на больших глубинах под действием глубинного тепла земли, даёт источник газа для минеральных вод.

Известняк широко применялся в качестве строительного материала, мелкозернистые разновидности использовали для создания скульптур.

Обжиг известняка даёт негашёную известь — древний вяжущий материал, до сего времени применяемый в строительстве. Одним из основных строительных материалов, получаемых из известняка, является известняковый щебень, который широко используется в дорожном строительстве и в производстве бетонов.

При метаморфизме известняки перекристаллизуются и образуют мраморы.

Мрамор — переводится с греческого как сияющий камень. натуральный камень, состоит из кальцитов или доломитов. Доломитовый мрамор называется — доломит. Окраска мрамора зависит от типа и количества примесей содержащихся в нем. С античных времен мрамор используется как облицовочный и конструкционный материал.

Магнезит — распространённый минерал, карбонат магния MgCO₃.

Назван в честь области Магнесия (Фессалия, Греция), где был впервые обнаружен.

Цвет — белый, желтоватый, серый. Хрупок.

Магнезит используют для производства огнеупоров и вяжущих материалов, в химической промышленности. Применяется для производства огнеупорного кирпича.

Доломит распространен почти так же широко, как известняк, и используется в большинстве случаев для тех же целей. Кроме того, он служит одним из источников получения металлического магния и употребляется при производстве стали, в основном в мартеновских печах (в качестве сырья для огнеупоров).

7 слайд.

силикаты: белая глина (каолин), полевые шпаты, слюда;

Белая глина – природный минерал на основе алюмосиликатов. Это белый порошок с голубым или желтоватым оттенком, жирный на ощупь. Белая глина, или каолин, применяется в косметологии и дерматологии для лечения жирной, угреватой кожи. Даже без смешивания с другими продуктами она хорошо подходит для очищения кожи лица.

Каолин (белая глина) применяется в целлюлозно-бумажной, керамической (для глазури), стекольной, полимерной, лакокрасочной (наполнитель — заменяет 50% двуокиси титана), резиновой и электродной (наполнитель электроизоляционных резин и кабельных оболочек); косметической и фармацевтической промышленностях. Каолин является высококачественным сырьем для керамических изделий, фарфора и фаянса, керамической плитки, санфаянса.

Полевые шпаты применяют в производстве художественной керамики.

Кусковой и молотый полевой шпат, применяется для покрытий сварочных электродов.

Слюда — слоистый минерал, в чистом виде — как стекло. Его структура — слоистые кристаллы. Слюда может расщепляться на очень тонкие листочки, сохраняя гибкость, упругость, прочность.

Существуют несколько видов слюд:

• листовая слюда (мусковит и флогопит);

• мелкая слюда и скрап (отходы от производства листовой слюды);

• вспучивающаяся слюда (вермикулит, получаемый обжигом слюды).

Листовая слюда в месторождениях встречается довольно редко. Она является качественным изоляционным материалом, практически незаменимым в электротехнике.

Дробленая слюда – флогопит, используется в качестве добавок в краски, лаки, шпаклевки; при изготовлении жидких обоев для декоративной отделке фасадов зданий и внутренних помещений; в производстве изделий из искусственного камня; при производстве материалов для кровли.

8 слайд.

сульфиды: серный колчедан – FeS₂, киноварь — HgS, цинковая обманка — ZnS;

Пирит — один из самых распространенных в Земной коре сульфидов.

Греческое название «камень, высекающий огонь» связано со свойством пирита давать искры при ударе.

Пирит является сырьём для получения серной кислоты, серы и железного купороса, но последнее время редко используется для этих целей. В последнее время всё чаще применяется в качестве корректирующей добавки при производстве цементов.

Киноварь с древности применялась в качестве красной краски, как источник для получения ртути и как единственное существовавшее до изобретения антибиотиков надёжное средство лечения.

Цинковая обманка встречается по большей части в жильных рудных месторождениях, особенно часто как спутник свинцового блеска, нередко и с медным колчеданом.

9 слайд.

фосфаты: фосфорит – Ca₃(PO₄)₂;

Фосфориты — породы различного происхождения, как правило, осадочные, которые содержат P₂O₅ и пригодны для дальнейшего обогащения. В основном используются для изготовления фосфатных удобрений. Одни авторы относят к фосфоритам породы с содержанием P₂O₅ от 5% и выше, другие — от 18% и выше.

Фосфаты — соли и эфиры фосфорных кислот, основное применение — фосфорные удобрения. Фосфаты широко используются в синтетических моющих средствах для связывания ионов кальция и магния. Важное место фосфаты занимают и в биохимии, а именно в синтезе множества биологически активных веществ, а также в энергетике всех живых организмов.

10 слайд.

Руды — минералы и горные породы, содержащие металлы или их соединения и пригодные для промышленного получения металлов.

11 слайд.

Добыча руды открытым способом.

Добыча руды — ведется открытым способом, в карьерах, если глубина залегания руды невелика (менее 100м), а толщина рудного тела большая.

Добыча руды открытым способом более экономично, однако связано с существенным изменением ландшафта и выемкой огромной массы пустой породы, расположенной над рудным телом. Шагающие экскаваторы снимают пласты пород, под которыми залегает руда. Взрывами рудный пласт дробят, после чего глыбы руды отправляют на завод.

Добыча руды открытым способом это основной способ добычи: железной руды; руды алюминия; титановой руды.

12 слайд.

Добыча руды закрытым способом.

Добыча руды — ведется закрытым способом, т.е. в шахтах, если руда залегает глубоко (более 100м), а толщина рудных пластов малая.

Добыча руды в шахтах требует больших затрат труда и только при достаточно мощных по толщине пластах и пологом их залегании может быть механизирована и автоматизирована. В связи с этим себестоимость сырья высока.

13 слайд.

Транспортировка руды.

14 слайд.

Выплавка металлов из руд.

15 слайд.

Металлургия — отрасль промышленности, которая занимается получением металлов из руд.

Перед началом строительстве металлургических заводов рассматривается несколько факторов: близость сырьевых источников (г. Магнитогорск возведён благодаря горе Магнитной), транспортная развязка (доставка руды и вывоз готовой продукции), необходимы топливные и водные ресурсы. Как следствие близ завода появляется город.

16 слайд.

Металлургия:

пирометаллургия — восстановление металлов из руд при высоких температурах с помощью восстановителей;

гидрометаллургия — получение металлов в 2 этапа: растворение и вытеснение из раствора;

электрометаллургия получение металлов с помощью электрического тока.

17 слайд.

Пирометаллургия (из оксидов) восстановление металлов из руд при высоких температурах с помощью восстановителей (углерод, оксид углерода (II), водород, алюминий, кальций)

CaO + C →

Al₂O₃ + CO →

CuO + H₂ →

TiO₂ + Al →

Cr₂O₃ + Ca →

ZnS + O₂ →

ZnO + C →

FeS₂ + O₂ →

Fe₂O₃ + CO →

CuO + H₂SO₄ →

CuSO₄ + Fe →

Sc₂O₃ + HF →

ScF₃ + Ca →

либо Sc₂O₃ + Ca →

Li + O₂ →

Al + O₂ →

Na + O₂ →

K + O₂ →

Ca + O₂ →

Fe + O₂ →

Na + Cl₂ →

Ca + Br₂ →

Al + I₂ →

Mg + N₂ →

Li + S →

Al + C →

Fe + Cl₂ →

Fe + S →

K + P →

Li + H₂O →

Zn + H₂O →

Ag + H₂O →

Cr + H₂O →

Ba + H₂O →

Fe + H₂O →

Cr + H₂SO₄ →

Ba + HCl →

Fe + HBr →

Al + H₂SO₄ →

Cu + HCl →

Zn + HBr →

Fe + CuSO₄ →

Zn + NaCl →

Al + AgNO₃ →

Cr + Ca(NO₃)₂→

Pb + CuSO₄ →

Al + HgS →

Ca + CuO →

Mg + Fe₃O₄ →

Al + K₂O →

Ca + Cr₂O₃ →

Mg + SnO₂ →

Al + Ag₂O →