Дата_____________ Класс_______________

Тема: Сплавы (сталь, чугун, дюралюминий, бронза).

Цели урока: знать определение металлургии, способы промышленного получения металлов, роль русских ученных в развитии металлургии; знать понятие руды и пустой породы, основные стадии получения металла.

Ход работы

1. Организационный момент урока.

2. Изучение нового материала.

Получение металлов

 

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.

Ме⁺ⁿ  + ne^- → Me⁰

 

I. 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 – Водородотермия:

 

Cu ⁺²O + H₂ = Cu⁰ + H₂O

 

2. Получение железа из оксида с помощью алюминия – Алюмотермия:

 

Fe⁺³₂O₃ +2Al = 2Fe⁰ + Al₂O₃

 

Для получения железа в промышленности железную руду подвергают магнитному обогащению:

3Fe₂ O₃ + H₂ = 2Fe₃ O₄ + H₂O или 3Fe₂O₃ + CO = 2Fe₃O₄ + CO₂ , а затем в вертикальной печи проходит процесс восстановления:

 

Fe₃O₄ + 4H₂ = 3Fe + 4H₂O

Fe₃O₄ + 4CO = 3Fe + 4CO₂

 

II. Гидрометаллургический способ

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:

 

1 стадия – CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O,

2 стадия – проводят реакцию замещения более активным металлом

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu.

 

III. 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:

 

2NaCl ^эл.ток→ 2Na + Cl₂

 

2Al₂O₃ ^эл.ток→  4Al + 3O₂

 

IV. Термическое разложение соединений

 

Например, получение железа:

Железо взаимодействует с оксидом углерода (II) при повышенном давлении и температуре 100-200⁰, образуя пентакарбонил:

 

Fe + 5CO = Fe (CO)₅

 

Пентакарбонил железа-жидкость, которую можно легко отделить от примесей перегонкой. При температуре около 250⁰ карбонил разлагается, образуя порошок железа:

 

Fe (CO)₅ = Fe + 5CO↑

 

Если полученный порошок подвергнуть спеканию в вакууме или в атмосфере водорода, то получится металл, содержащий 99,98– 99,999% железа.

 

 

Реакции, лежащие в основе получения металлов

1. Восстановление металлов из оксидов углем или угарным газом

M_xO_y + C = CO₂ + Me  или   M_xO_y + CO = CO₂ + Me

2. Обжиг сульфидов с последующим восстановлением

1 стадия – M_xS_y+O₂=M_xO_y+SO₂

2 стадия -  M_xO_y + C = CO₂ + Me  или   M_xO_y + CO = CO₂ + Me

3. Алюминотермия (восстановление более активным металлом)

M_xO_y + Al = Al₂O₃ + Me

4. Водородотермия

M_xO_y + H₂ = H₂O + Me

 

Таким образом, мы познакомились с природными соединениями металлов и способами выделения из них металла, как простого вещества.

Бронза

Бронза в скульптуре

Дюралюминий

Изделия из дюралюминия

Изделия из латуни

Изделия из легированных сталей

Изделия из мельхиора

Изделия из нихрома (электрические нагревательные приборы)

Изделия из углеродистой стали

Изделия из чугуна

Состав и применение некоторых сплавов

3. Закрепление изученного материала.

Задача №1. Свойства кальция и его соединений.

Осуществите превращения по схеме:

Ca → CaO → Ca(OH)₂ → CaCO₃ → Ca(HCO₃)₂

Задача №2  Свойства соединений алюминия.

Осуществите превращения по схеме:

AlCl₃ → Al(OH)₃ → AlCl₃

↓

Na[Al(OH)₄]

Задача №3. Способы устранения жёсткости воды.

В двух склянках содержится вода. В одной из них вода содержит сульфат кальция, а в другой – гидрокарбонат кальция. Какими ионами обусловлена постоянная, а какими временная жесткость воды? Предложите способы, при помощи которых можно устранить постоянную и временную жесткость воды.

4. Домашнее задание.

П. 38, повторить 45-47, упр.13-15 на стр. 147.