Презентация - Способы получения металлов

Способы получения металлов

Цель урока: изучить способы получения металлов.
Задачи урока: Знать/понимать: общие способы получения металлов; экологические проблемы переработки сырья. Уметь: составлять уравнения реакций, характеризующих способы получения металлов, и рассматривать их с точки зрения окислительно - восстановительных процессов; выполнять задания на основе использования медиаресурсов сети Интернет и цифровых информационных ресурсов; анализировать, сравнивать информацию; составлять схему, отражающую способы получения металлов.

Химическая сущность получения металлов из природных соединений
Все способы получения металлов основаны на процессе: Mn+ + ne- восстановление Mo
окислитель

Химическая сущность получения металлов из природных соединений
Какой процесс всегда сопровождает восстановление?
кокс (аморфный углерод) угарный газ (СО) водород другой металл
окисление
Восстановитель
СO
+2
СO2
+4
Н2O
+1
М1O
+n

Суть процесса Аргументы «за» и «против»
FeO + H2 =Fe + H2O(Ж) + 21 кДж Получают очень чистое железо в лабораторной практике. Н2 - дорогостоящий восстановитель.
3FeO + 2Al = 3Fe + Al2O3 + 882 кДж Применяется для сварки рельсов. Al - дорогостоящий восстановитель.
2FeO + C = 2Fe + CO2 – 137 кДж Используется редко. Реакция протекает заметно при t0>15000C
FeO + CO = Fe + CO2 + 19 кДж Наиболее дешёвый, широко применяется. Экологически грязный, получаемое железо содержит много примесей.
Способы получения железа
Какому восстановителю и почему вы отдадите предпочтение? Аргументируйте свой выбор.

Историческая справка
В 1729 г. купцом Григорием Вяземским был основан Кирсинский железоделательный завод. Верхневятская руда содержала до 40-48% железа. В кричный горн на слой горящего древесного угля помещались чугунные чушки. Под действием высокой температуры расплавленный металл, теряя вредные примеси, стекал вниз, образуя на поду горна ком-крицу. Тяжеловесный молот мял крицу со всех сторон до однородной массы, легко поддающейся ковке. Процесс длился 12-часовую смену. Первая кровля Зимнего дворца была выложена Кирсинским железом.

Способы получения металлов
Пирометаллургический – восстановление металлов из руд при высоких температурах с помощью углерода, оксида углерода(II), водорода, некоторых металлов.
Если металл входит в состав сульфидной руды, то вначале проводят её обжиг: MS + O2 → MO + SO2

Пирометаллургические способы получения металлов Конкретные металлы Химизм процесса
Водородотермия-восстановление водородом (H2) Pb, Cu, W, Mn, Fe, Mo, Cr, Co,Ti MO + H2 →M + H2O – Q WO3 + H2→
Восстановление коксом (С) или кремнием (Si) Cu, Zn, Sr, Pd, V, Co, Ni, Bi MO + C → M + CO – Q ZnO + C →
Восстановление оксидом углерода (ΙΙ) CO Fe, ферросплавы MO + CO → M + CO2 – Q Fe2O3 + CO →
Металлотермия-восстановление более активным металлом Cr, Fe, Mn, W MO + Al → M + Al2O3 +Q Cr 2O3 + Al →

-6e-
WO3 + 3H2 = W + 3H2O ZnO + C = Zn + CO Fe2O3 + 3CO = 2Fe +3CO2 Fe + 3e-→ Fe C - 2e- → C Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3
-6e-
-2e-
+6
-6e-
0
2
3
+2
0
+2
0
+3
+2
0
+4
0
+3
+2
+4
0
+1
+3
+3
0
0

Металлотермия
Металлотермический метод впервые изучил и подробно описал русский физико–химик Н.Н. Бекетов в 1865г. В 1859г. он предложил процесс восстановления металлов из их оксидов алюминием. В настоящее время металлотермическим способом получают ферросплавы, хром, титан, уран, ниобий, цирконий, ванадий, тантал.
Николай Николаевич Бекетов (1827 - 1911)

Алюмотермия

Задание
Составьте уравнения реакций получения меди из ковеллина пирометаллургическим способом
CuS
Cu

Проверьте
2CuS + 3O2 = 2CuO + 2SO2 CuO + H2 = Cu + H2O CuO + C = Cu + CO CuO + CO = Cu+CO2
t0
t0
t0
t0

Задание
К каким последствиям может привести выброс газообразных продуктов в атмосферу?

Гидрометаллургический - восстановление металлов из водных растворов их солей действием более активного металла.
1 стадия: растворение в кислоте нерастворимых минералов, содержащих металлы. 2 стадия: вытеснение металлов из растворов их солей более активными металлами.
Способы получения металлов
Данным способом получают малоактивные металлы: Cu, Ag, Zn, Cd, Mo, V

1) CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
2) CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu
Задание. Составьте уравнения реакций получения меди из ковеллина гидрометаллургическим способом по схеме: CuO X Cu
ПРОВЕРКА
Для выполнения задания используйте Интернет – ресурс http://xn--80awbhbdcfeu.su/gidrometsposob

Электрометаллургический – восстановление металлов в процессе электролиза расплавов или растворов их соединений.
Способы получения металлов
Химизм процесса на катоде (металлы средней и малой активности): Мn+ + ne- → М0

Электролиз раствора сульфата меди (ΙΙ)
2CuSO4 + 2H2O = 2Cu↓ + O2 ↑ + 2H2SO4
эл.ток
Эл.ток

Микробиологический метод
Метод основан на использовании жизнедеятельности некоторых бактерий. Они растут в кислой среде и способны работать при высоких температурах. Тионовые бактерии способны переводить нерастворимые сульфиды в растворимые сульфаты. Бактериальный метод используют во всём мире как дополнительный метод выделения металлов из руд, главным образом медных и урановых.

Преимущества
Можно использовать руды низкого качества. Требует меньших затрат. Существенно не нарушается окружающая среда, как при глубоких разработках, когда на поверхность выносят большие количества горной породы, и образуются горы отходов. 

Как получить из минерала металл?
?
Ковеллин CuS
Медь Cu

Способы получения металлов
пирометаллургический
водородотермия
восстановление углеродом, кремнием
металлотермия
восстановление оксидом углерода (ΙΙ)
электролиз растворов
электролиз расплавов
гидрометаллургический
электрометаллургический
микробиологический
Проверим

Выполните тест

Домашнее задание
§18(с.214-216) Выполните упражнения: 1 уровень: №12 с.223-224 2 уровень: №13(6) с.224 3 уровень: Подумайте над вопросом, каким способом Нильсу Бору удалось спасти золотую медаль Нобелевского лауреата в годы второй мировой войны? Аргументируйте свой ответ с помощью уравнений химических реакций.