"Металлы в природе. Общие способы их получения"

Урок по химии: "Металлы в природе. Общие способы их получения"

Цель урока. Познакомить учащихся с природными соединениями металлов и с самородными металлами. Сформировать понятие о минералах, рудах и металлургии и ее разновидностях – пиро-, гидро- и электрометаллургии.

Образовательные задачи:

• применение обобщения  знаний, умений и навыков в новых условиях – создание проблемной ситуации;

• контроль и самоконтроль знаний, умений и навыков с помощью домашней работы;

• уметь устанавливать существенные признаки, являющиеся основой различных классификаций;

• уметь устанавливать причинно-следственные связи между «составом», «химическими свойствами», «получением металла».

Развивающие задачи:

• развитие умений сравнивать, обобщать, правильно формулировать задачи и излагать мысли;

• развитие логического мышления, внимания и умения работать в проблемной ситуации.

Воспитательные задачи:

• формирование у учащихся познавательного интереса к химии;

• воспитание таких качеств характера, как настойчивость в достижении цели;

• воспитание интереса и любви к предмету через содержание учебного материала, умение работать в коллективе, взаимопомощи, культуры общения.

Оформление и наглядность: таблица размещается на доске.

План урока

1. Организационный момент.
2. Промежуточный контроль знаний.
3. Изучение новой темы.
4. Закрепление.
5. Домашнее задание.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

Проверяется готовность к уроку, раздаются листы с тестом

Вступительное слово учителя. На этом уроке мы будем рассматривать  новую тему «Металлы в природе. Общие способы их получения». Для этого нам нужно вспомнить материал, который мы уже прошли в темах «Химические свойства металлов», «Сплавы». Сейчас мы выполним тест по этим темам.

II. Промежуточный контроль знаний по темам «Химические свойства металлов», «Сплавы»

Учащиеся выполняют тест – 5 минут (слайд)

После того, как учащиеся выполнят тест, необходимо обменяться вариантами, проверить работу соседа и поставить оценку, затем тесты передать на проверку учителю. Учитель просит класс поднять руки, кто написал тест на 5 или 4 балла. На закрытой доске открывают заранее подготовленные ответы теста  для самопроверки.

III. Изучение новой темы

Объяснение учителя с опорой на знания учеников. Весь материал разбит на три блока, каждый включает актуализацию темы, объяснение нового материала, закрепление.

Объяснение учителя. В повседневной жизни нас окружает множество металлических изделий. Мы с вами познакомились с физическими, химическими свойствами металлов, а также со сплавами, которые образуют эти металлы, но до сих пор  нам ничего неизвестно в каком виде встречаются металлы в природе, как их получают и как это связано с химическими свойствами металлов. На этом уроке мы рассмотрим эти увлекательные  вопросы. Для того чтобы изучать материал было легче, мы разделим тему на несколько  составляющих тем.

1. Металлы в природе

Актуализация знаний.

1.Что такое электрохимический ряд напряжений? (Это ряд металлов, расположенных в зависимости от их восстановительной способности.)
2. Что такое восстановительная способность металлов? (Это способность атомов металлов отдавать электроны в химических реакциях.)
3. Как изменяется восстановительная способность металлов в электрохимическом ряду напряжений? (В электрохимическом ряду напряжений слева направо восстановительная способность  атомов металлов уменьшается).

Новый материал

Сегодня мы рассмотрим не только нахождение металлов в природе, но и, как связаны между собой химическая активность металлов и нахождение металлов в природе.
Объяснение учителя, заполнение таблицы на доске, сопровождающееся объяснением учителя с опорой на знания учеников, и  в тетрадях. Демонстрация слайдов №1, №3-10 (тема «Получение металлов»)

Таблица № 1

Природные соединения

Форма, в которой металлы встречаются в природе	В свободном виде	В самородном виде, и в форме соединений	В виде соединений
Примеры металлов	Золото             Au	Серебро                 Ag	Литий                   Li
	Платина          Pt	Медь                      Cu	Натрий                 Na
		Ртуть                     Hg	Кальций               Ca
		Олово                     Sn	Алюминий           Al

*Место металла в 2-й, 3-й, или 4-й колонках  определяется учениками, после рассмотрения образцов на слайдах коллекции.

Коллективное устное обсуждение таблицы с классом

Природные химические соединения металлов называют минералами. минералы, содержащие  в количествах. пригодных для получения в промышленности, называют рудами.
На основании вышесказанного можно составить следующий логический ряд, указывая ключевые слова. Один ученик работает у доски с помощью учителя, класс записывает в тетради

«Формы существования металлов в природе»

Металл   ––   минерал   ––    руды
                          Природное        Природное
                          химическое       химическое соединение, содержащее металл в количествах,
                         соединение       пригодных

Закрепление темы

1. Назовите, в каком виде встречаются металлы в природе?  (Металлы встречаются в природе как в чистом виде. так и виде соединений)
2. Как это связано с химической активностью металлов? (Малоактивные металлы  встречаются в свободном виде: золото, платина; более активные металлы встречаются как в самородном виде, так и в соединениях – серебро – олово; активные металлы – от олова до лития  встречаются только в виде соединений)
3. Какая таблица отражает эти закономерности нахождения металлов в природе? (Электрохимический ряд напряжения  металлов.)

2. Металлургия – наука и отрасль промышленности, изучающая получение металлов из руд

Актуализация знаний

1. Что такое руды? (Руды – это минералы, содержащие металл в количествах, достаточных для получения его в промышленности.)
2. Какие руды  вам известны? (Руды бывают оксидные, сульфидные, карбонаты, сульфаты, хлориды, нитраты.)

Новый материал

Объяснения учителя с опорой на знания учеников

– Ребята, как вы думаете, из каких руд легче всего получить металл в чистом виде и почему?
Наиболее пригодны для получения металлов оксидные руды, затем сульфидные, следующие карбонатные руды и сульфаты. Например, железо получают именно из оксидных руд, поэтому такие руды имеют наибольшее значение. Следующими считаются сульфидные руды железа.  Среди оксидных руд железа наиболее удобен для переработки магнитный железняк Fe3O4, так как там наибольший процент содержания железа по сравнению с другими образцами.

Закрепление темы

1. Какие руды наиболее пригодны для получения металлов? (Наиболее удобны для получения металлов оксидные руды, затем сульфидные, карбонатные, сульфатные)  
2. Какая  руда железа и почему, из рассмотренных в лабораторной работе, наиболее пригодна для промышленной обработки? (Магнитный железняк, так как в нем в нем самый высокий процент содержания железа)

3. Общие способы получения  металлов, сопровождающие их химические процессы

Актуализация знаний

1. Написать схему восстановления металлов из ионов. (Me⁺ⁿ + ne –– Me⁰)
2. Что такое чугун? (Чугун – сплав на основе железа, содержащий от 2 – 4,5 %% углерода, а также марганец, кремний, фосфор и серу)
3. Что такое сталь? (Сталь – сплав на основе железа, содержащий не менее  2%  углерода)

Новый материал

Объяснение учителя, демонстрация химических реакций, параллельно запись реакций в тетрадь, на доске учениками с помощью учителя.
В зависимости от способа извлечения металла из руды выделяют следующие виды металлургических процессов

Схема

1. Электрометаллургия – выделение металлов из их солей и оксидов плд действием электрического тока

NaCl   электролиз    ––  2Na + Cl₂

Демонстрация слайда №2 (тема «Получение металлов»)

2. Гидрометаллургия – методы получения металлов, основанные на химических реакциях, протекающих в растворах

CuSO₄ + Fe   ––  FeSO₄  + Cu

Демонстрация опыта

3. Пирометаллургия – методы извлечения металлов из руд под действием высоких температур. Оксидные руды и оксиды восстанавливают углем, оксидом углерода (II), более активным металлами (алюминий, магний, натрий)

FeO + C   –– Fe + CO
Fe₂O₃ + 2Al  –– 2Fe + Al₂O₃

Демонстрация видео слайда №11 (тема «Получение металлов»)

Сульфидные руды подвергаются обжигу:

2ZnS + 3O₂ –– 2ZnO + 2SO₂

Доклад «От руды к чугуну»

Доклад «От чугуна к стали»

Демонстрация слайдов № 3, 4, 5 (тема «Железо»)

Доклад или презентация заранее готовятся группой учеников, где распределены роли  среди участников: руководитель, помощники, докладчик. В сданной учителю работе должны быть выставлены оценки самими исполнителями работы, а также она оценивается классом, если есть  или высказываются замечания. Доклад обсуждается с классом.

Закрепление темы

1. С какими видами металлургических процессов вы сегодня познакомились? (В зависимости от способа получения металлов выделяют пиро-. гидро-, электрометаллургия)
2. Какие этапы переработки железа вы знаете? (От руды к чугуну, от чугуна к стали)

IV. Закрепление

Выполнить упражнение 6,7 из рабочей тетради, тема «Получение металлов» [3]

Затем с помощью учителя ученики делается вывод по уроку.

Вывод по уроку. Сегодня мы рассмотрели нахождение металлов в природе и получение металлов.

1. Как вы думаете от чего зависит, в какой форме будет находиться  металл в природе?
(Форма нахождения металла в природе зависит от химической активности металла)
2. От чего зависит способ переработки руды для получения металла? (Способ получения металла зависит от вида, в котором находится металл в природе, то есть от руды.)

Таким образом, мы видим, что получение металлов зависит от химической активности металлов, то есть химических свойств, а также от количественного и качественного состава природных соединений металлов.

Формулируется проблемный вопрос, для домашнего задания, выставляются оценки за урок.

V. Домашнее задание

Проблемный вопрос. Как строение атомов металлов влияет на способы получения металлов?
Параграф 9 «Получение металлов», страница 71-74, упражнение 2-5[2]
рабочая тетрадь, страница 69, упражнение 6,7 [3], кто не успел в классе

Список литературы.

1. Химия 9 класс. Металлы. Получение  металлов, Железо Мультимедийное приложение к учебнику О.С.Габриеляна. Электронное учебное издание. ООО «Дрофа» 2011.
2. Габриелян О.С. Химия 9 класс. Учебник , М.: Дрофа, 2011.
3. Габриелян О.С., Яшукова А.В., Рабочая тетрадь 9 кл. О.С.Габриелян «Химия, 9 класс». М., Дрофа, 2011.
4. Шпаусус З. Путешествие в мир химии, «Просвещение», М., 1967

Приложение 1

Тест по темам «Химические свойства металлов», «Сплавы».

Время выполнения - 5 минут

I вариант

1. Что такое электрохимический ряд напряжений металлов?

2. Напишите уравнения реакций следующих превращений

CuO CuSO₄ Cu

II вариант

1. Что такое сплавы?

2. Напишите уравнения реакций следующих превращений

Fe₂O₃+ H₂

ZnS + O₂

* В одном уравнении реакции расставьте коэффициенты методом электронного баланса – оценка 5 баллов

** Если затрудняетесь, можете посмотреть на образец в рабочей тетради – оценка – 4 балла.

После выполнения теста необходимо обменяться вариантами, проверить работу соседа, поставить оценку. Затем работы передать на проверку учителю.

Приложение 2

Доклад

От руды к чугуну

Цель доклада – доменный процесс или получение чугуна из железа. Металлическое железо добывают в настоящее время из руды. наиболее важная руда – магнитный железняк или магнетит, так как там самый высокий процент содержание железа. эту руду сегодня мы рассматривали в лабораторной работе. Большие глыбы руды сначала подвергают измельчению. Пустая порода таких руд непроизводительно обременяют доменную печь и затрудняют восстановительный процесс и выплавку. поэтому руду предварительно обогащают с помощью метода флотации или пиротехнических методов. После этого из руды получают чугун, то есть осуществляют восстановительный процесс, где восстановителем выступает углерод. Этот процесс проводят в доменной печи или домне. Это мощная шахтная печь высотой от 20 до 35 метров, состоящая из двух усеченных конусов. Загрузка домны осуществляется сверху с колошниковой площадки. В очаге, находящемся в нижней части горна, собирается жидкий чугун. Чтобы его спустить через каждые 4, 6 часов открывают отверстие, находящееся под полом печи и закрытое глиняной пробкой. Внутри доменной печи протекают следующие реакции восстановления руды с образованием чугуна:

Fe₂O₃ Fe₃O₄ FeO Fe

69,9% 72,3% 77,7% 100%

Таким образом, производство чугуна – первый этап в металлургии железа. Облагораживание чугуна с образованием стали представляет собой очень важный второй этап производства

От чугуна к стали

Цель доклада – рассмотреть процессы получения стали из чугуна.

Чугун – это сплав, который отличается многими неблагоприятными свойствами, вызванными загрязнением железа примесями углерода и других веществ. Понижение содержания углерода от 4% до 0,5% превращает чугун в упругую вязкую массу – сталь. Методы, применяемые для производства стали из чугуна, разделяют на переделку чугуна путем продувки в конвертере и на переделку чугуна в кричном горне (мартеновской печи), применяемую в методе Сименса- Мартена. Конвертеры представляют собой грушеобразные сосуды, которые могут быть приведены во вращение вокруг их оси. Высота конвертера приблизительно 8 метров, вместимость приблизительно 40 тонн чугуна. Заполнив «грушу» чугуном, конвертер заполняют воздухом, продувая металл. Примеси: углерод, марганец, кремний, под влиянием кислорода сгорают, образуются газообразные оксиды, которые отводятся через газообразную трубу, при этом сгорает некоторое количество железа. Через 20 минут, большая часть примесей оказывается удаленной из металла. Лишь фосфор и сера удаляются в незначительных количествах. Чугун, богатый фосфором, перерабатывают также в конвертерах, но Томасовским способом.

Основное количество стали получают мартеновским способом. Процесс происходит в особых печах, называемых пламенными регенеративными мартеновскими печами. В плавильную печь загружают чугун, железный лом, чистую руду, известь. Температура в печи 1800 градусов. Шихта плавится, происходит окисление углерода и примесей. В мартеновской печи легко получают легированные стали.

Легированные стали выплавляются обычно в особых электрических печах при температуре свыше 3000 градусов. Это дуговые электросталеплавильные печи, способ электротермический, применяется для получения сталей, содержащих тугоплавкие металлы.