Теоретическое занятие

Тема:2.10.2 Металлы. Коррозия металлов. Получение

Урок на тему: Общие способы получения металлов.

Цель урока: познакомить с природными соединениями металлов и с самородными

металлами; дать понятие о рудах и металлургии, рассмотреть такие ее разновидности, как

пиро–, гидро–, электрометаллургия, термическое разложение соединений металлов.

Природные соединения металлов.

Металлы могут встречаться в природе или в виде простого вещества или в виде сложного

вещества.

Металлы в природе встречаются в трёх формах:



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.



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.

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

хлоридов - сильвинит КСl • NaCl, каменная соль NaCl;

нитратов – чилийская селитра NaNO

3

;

сульфатов – глауберова соль Na

2

SO

4

10 H

2

O, гипс CaSO

4

• 2Н

2

О;

карбонатов – мел, мрамор, известняк СаСО

3

,

сульфидов серный колчедан FeS

2

, киноварь HgS, цинковая обманка ZnS;

фосфатов – фосфориты, апатиты Ca

3

(PO

4

)

2

;

оксидов – магнитный железняк Fe

3

O

4

, красный железняк Fe

2

O

3

, бурый железняк.

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.

Получение металлов.

- Какой основной химический процесс лежит в основе получения металлов?

1

.

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. .

1.

Получение меди из оксида с помощью водорода.

Cu

+2

O + H

2

= Cu

0

+ H

2

O (водородотермия)

2.

Получение железа из оксида с помощью алюминия.

Fe

+3

2

O

3

+2Al = 2Fe

0

+ Al

2

O

3

(алюмотермия)

Для получения железа в промышленности железную руду подвергают магнитному

обогащению:

3Fe

2

O

3

+ H

2

= 2Fe

3

O

4

+ H

2

O или

3Fe

2

O

3

+ CO = 2Fe

3

O

4

+ CO

2

а затем в вертикальной печи проходит процесс восстановления:

Fe

3

O

4

+ 4H

2

= 3Fe + 4H

2

O

Fe

3

O

4

+ 4CO = 3Fe + 4CO

2

2

.

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:

CuO + H

2

SO

4

= CuSO

4

+ H

2

O, затем проводят реакцию замещения

CuSO

4

+ Fe = FeSO

4

+ Cu.

3.Электрометаллургический способ.

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

Этим методом получают алюминий, щелочные металлы, щелочноземельные металлы. При

этом подвергают электролизу расплавы оксидов, гидроксидов или хлоридов:

NaCl —> Na

+

+ Cl

?

катод Na

+

+ e > Na

0

¦ 2

анод 2Cl

?

?2e > Cl

2

0

¦ 1

суммарное уравнение: 2NaCl = 2Na + Cl

2

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

По химическим свойствам металлы подразделяют на:

1)Активные (щелочные и щелчноземельные металлы, Mg, Al, Zn и др.)

2) Металлы средней активности (Fe, Cr, Mn и др.) ;

3)Малоактивные (Cu, Ag)

4) Благородные металлы – Au, Pt, Pd и др.

В реакциях - только восстановители. Атомы металлов легко отдают электроны

внешнего (а некоторые – и предвнешнего) электронного слоя, превращаясь в

положительные ионы. Возможные степени окисления Ме Низшая 0,+1,+2,+3 Высшая

+4,+5,+6,+7,+8

1.Взаимодействие с водородом

1. С ВОДОРОДОМ

Реагируют при нагревании металлы IA и IIA группы, кроме бериллия. Образуются

вещества- гидриды, остальные металлы не реагируют.

2K + H

₂

= 2KH (гидрид калия)

Ca + H

₂

= CaH

₂

2.С кислородом

Реагируют все металлы, кроме золота, платины.

Щелочные металлы при нормальных условиях образуют оксиды, пероксиды,

надпероксиды (литий – оксид, натрий – пероксид, калий, цезий, рубидий – надпероксид

4Li + O2 = 2Li

2

O (оксид)

2Na + O

2

= Na

2

O

2

(пероксид)

Остальные металлы главных подрупп при нормальных условиях образуют оксиды со

степенью окисления, равной номеру группы 2Сa+O

2

=2СaO

2Сa+O

2

=2СaO

3. с галогенами

галогениды (фториды, хлориды, бромиды, иодиды). Щелочные при нормальных условиях

с F, Cl , Br воспламеняются:

2Na + Cl

2

= 2NaCl (хлорид)

Щелочноземельные и алюминий реагируют при нормальных условиях:

Сa+Cl

2

=СaCl

2

2Al+3Cl2 = 2AlCl3

Металлы побочных подгрупп при повышенных температурах

Cu + Cl

₂

= Cu

⁺

²Cl

₂

Zn + Cl

₂

= ZnCl

₂

2Fe + ЗС12 = 2Fe

⁺

³

4.взаимодействие с серой

Реагируют все металлы, кроме золота и платины

с серой – сульфиды:

Fe + S = Fe

⁺

²S

5

.

взаимодействие с фосфором и азотом

протекает при нагревании (исключение: литий с азотом при нормальных условиях) :

с фосфором – фосфиды: 3Ca + 2P =Са

3

P

2

,

С азотом – нитриды 6Li + N

2

= 3Li

3

N (нитрид лития) (н.у.)

6. взаимодействие с углеродом и кремнием

протекает при нагревании:

С углеродом образуются карбиды:

2Li + 2C = Li

2

C

2

,

Са + 2С = СаС

2

7.взаимодействие металлов с водой:

С водой реагируют металлы, стоящие до водорода в электрохимическом ряду напряжений

Щелочные и щелочноземельные металлы реагируют с водой без нагревания , образуя

растворимые гидроксиды( щелочи ) и водород, алюминий (после разрушения оксидной

пленки - амальгирование), магний при нагревании, образуют нерастворимые основания и

водород.

2Na + 2HOH = 2NaOH + H

2

↑

Сa + 2HOH = Ca(OH)

2

+ H

2

↑

2Аl + 6Н

2

O = 2Аl(ОН)

3

+ ЗН2↑

Остальные металлы реагируют с водой только в раскаленном состоянии , образуя оксиды

(железо – железную окалину)

8.взаимодействие металлов с оксидами

Металлы (Al, Mg,Са ), восстанавливают при высокой температуре неметаллы или менее

активные металлы из их оксидов → неметалл или малоактивный металл и оксид

(кальцийтермия, магнийтермия, алюминотермия)

2Al + Cr2O3 = 2Cr + Al2O3

ЗСа + Cr

₂

O

₃

= ЗСаО + 2Cr (800 °C)

9.взаимодействие металлов со щелочами

Со щелочами взаимодействуют только те металлы, оксиды и гидроксиды которых

обладают амфотерными свойствами ((Zn, Al, Cr(III), Fe(III) и др. РАСПЛАВ → соль

металла + водород.

2NaOH + Zn → Na

2

ZnO

2

+ H

2

↑ (цинкат натрия)

2Al + 2(NaOH · H

2

O) = 2NaAlO

2

+ 3H

2

РАСТВОР → комплексная соль металла + водород.

10.взаимодействие с кислотами ( кроме HNO

2

и Н

2

SО

4

(конц.))

Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений металлов левее водорода,

вытесняют его из разбавленных кислот → соль + водород

Запомни! Азотная кислота никогда не выделяет водород при взаимодействии с металлами.

Мg + 2НС1 = МgСl

2

+ Н

2

↑

Al + 2НС1 = Al

⁺

³Сl

₃

+ Н

2

↑

11.взаимодействие с солями.

Активные металлы вытесняют из солей менее активные. Восстановление из растворов:

CuSO

4

+ Zn = Zn SO

4

+ Cu

FeSO

4

+ Cu = РЕАКЦИИ НЕТ

Восстановление металлов из расплавов их солей

3Na+ AlCl

₃

= 3NaCl + Al

Металлы групп В реагируют с солями, понижая степень окислениЯ

2Fe

⁺

³Cl

3

+ Fe = 3Fe

⁺

²Cl

2

Дом задание :стр.261 параграф 8.2

Закрепление темы.

Самостоятельная работа

по теме: «Металлы»

Вариант 1 (1 бригада)

1.

Закончите уравнения реакций:

а) Al + S →

б) Na + H

2

O →

в) CuCl

2

+ NaOH →

г) FeO + HNO

3

→

2.

Осуществите превращения:

CuSO

4

→ Cu → CuO → CuCl

2

Самостоятельная работа

по теме: «Металлы»

Вариант 2(2 бригада)

3.

Закончите уравнения реакций:

а) KOH + FeCl

3

→

б) Na

2

O + H

2

O →

в) Al

2

O

3

+ HNO

3

→

г) Cu + Cl

2

→

4.

Осуществите превращения:

Fe → FeCl

2

→ Fe(OH)

2

→ FeO

Дом задание : 1.стр.261 параграф 8.2 сделать краткий конспект

Выполнить самостоятельную работу