«Металлы в природе. Общие способы получения металлов».

Урок химии в 11 классе по учебнику Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман, Химия 11.

Тема урока: «Металлы в природе. Общие способы получения металлов».

Тип урока: комбинированный урок.

Форма урока: проблемно - поисковый с применением деятельностной технологии.

Цели урока: Систематизировать сведения о нахождении металлов в природе, изучить основные способы получения металлов в промышленности.

Задачи урока: рассмотреть роль металлов в развитии истории цивилизаций,

cформировать представление учащихся о многообразии металлов, их распространении в природе,

обеспечить усвоение понятий об основных способах получения металлов: пирометаллургии, металлотермии, гидрометаллургии и электрометаллургии;

Планируемые результаты:

Предметные: Характеризовать химические элементы металлы по положению в ПС и строению атомов, химические свойства металлов, записывать уравнения реакций в молекулярном и окислительно-восстановительном виде;

знать общие способы получения металлов;

Личностные: владеть навыками организации и участие в коллективной деятельности, самооценка;

проводить самостоятельный поиск химической информации с использованием различных источников (научно-популярных изданий, компьютерных баз данных);

Метапредметные: объяснять изменение свойств простых веществ металлов, а также их соединений (оксидов, гидроксидов, гидридов) в пределах одного периода и главной подгруппы ПС, характеризовать химические свойства простых веществ металлов (главных подгрупп 1-3 групп), свойства их соединений (оксидов, гидроксидов), записывать уравнения реакций в молекулярном, ионном и ОВР

Оборудование:

1) мультимедийный проектор; компьютер, презентация, фильм «Получение хрома алюминотермическим способом»,

На столах учащихся:

2) Энциклопедический словарь юного химика,

3) инструктивные карточки для проведения лабораторных опытов и осуществления самостоятельной работы,

4)реактивы: раствор сульфата меди (II), железные пластинки, стаканы, оксид меди(II), активированный уголь, спиртовка, лабораторный штатив.

Домашнее задание:

1) § 19;

2) упр. 5,6, зад.1(с.88), (по учебнику Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман, Химия 11);

3) Задание по желанию подготовить сообщение на тему: «Микробиологические способы получения металлов»

Содержание урока.

I. Организационно-мотивационный этап.

Приветствие учащихся.

Слайд 1.

Вопросы из предложенного списка отметим значками «+» - знаю, «-» - не знаю.

Определим вопросы, которые рассмотрим на уроке. В ходе беседы определим место урока в изучаемой теме «Металлы».

Слайд 2.

Обсудим высказывание Георга Агрикола о роли металлов в становлении цивилизаций.

Слайд 3.

Сформулируем тему урока.

II. Операционно-исполнительский этап.

Слайд 4, 5, 6.

Сообщение ученика о роли металлов в становлении и развитии цивилизаций.

С развитием производства металлов и сплавов связано возникновение цивилизаций. История цивилизаций Древнего Египта, Древней Греции, Вавилона и других государств неразрывно связана с развитием производства металлов и сплавов: Медный век, Бронзовый век, Железный век. Самые известные памятники Древнего мира египетские пирамиды (огромные каменные гробницы фараонов). Каменные пирамиды являются творениями медного века, так как для сооружения пирамид использовались медные орудия труда. Слайд 7,8. Рассуждение ученика о том, почему медь-первый металл, который древние люди стали использовать для изготовления орудий труда и оружия. Обратите внимание, медь – первый металл, который стали использовать для изготовления орудий труда и оружия. Почему медь, а не железо? Железо более распространенный в природе металл, чем медь. Массовая доля железа - 4,1%; меди всего лишь - 0,005%. Объясняется это двумя факторами. Подумайте: какими факторами это объясняется? Слайд 9,10. Работа с инструктивными картами. Самостоятельное оценивание написания уравнений реакций. Учитель. Представьте, как древние люди на костре могли получить медь из медной руды. Минералы куприт и малахит содержат сульфидную медь(II). Напишите уравнение обжига минерала с целью перевода сульфида меди (II) в оксид меди(II). Напишите уравнение восстановления металлической меди из оксида меди (II). Проверьте правильность уравнений реакций, Слайд 10. 2CuS + 3O2 = 2CuO + 2SO2 (1 балл) Cu O + C = Cu + CO (1 балл). Слайд 11, 12,13. Лабораторный опыт 1. Получение металлической меди восстановлением оксида меди(II) активированным углем.

I). Лабораторный опыт проводится учениками заранее, потому что процесс нагревания смеси оксида меди (II) и активированного угля продолжается длительное время. Методика проведения лабораторного опыта. 1).Вспомните правила ТБ при выполнении лабораторных опытов.

2).Насыпьте в фарфоровую чашку 2,5 г черного порошка оксида меди(II) и 2,5 г активированного угля. Активированный угль берется гораздо в большем количестве, чем теоретически необходимо. 3). Накройте фарфоровую чашку металлической крышкой, для того чтобы уголь не самовоспламенялся.

4).Нагревайте смесь некоторое время. 5).Как только заметите появление порошка красного цвета, нагревание прекратите. II). На уроке демонстрируются результаты лабораторного опыта.

6). Укажите признаки протекающей реакции. 7). Составьте уравнение реакции данного процесса.

Cu O + C = Cu + CO (1 балл). Черный порошок оксида меди(II) превратился в порошок красного цвета. Изменение окраски вещества. (1 балл) Слайд 14. Учитель. Ответим на некоторые вопросы.

В каком виде металлы встречаются в природе? Из чего добывают металлы? Каково происхождение слова «металл»? Как называются промышленные способы получения металлов? Назовите основные виды металлургии. Слайд 16, 17. Сообщение ученика о вкладе М.В.Ломоносова в изучение основ металлургии. Летом 1761 года М.В. Ломоносов закончил подготовку к печати руководства по горному делу «Первые основания металлургии или рудных дел». Именно поэтому основателем науки о металлах в России считается великий русский ученый М. В. Ломоносов. Ломоносову принадлежит первый в России учебник по горному делу и металлургии. Несколько поколений русских инженеров воспитывалось на этом замечательном труде. В начале XXVII века Ломоносов насчитывал семь металлов. (Au, Ag, Cu, Sn, Fe, Pb, Hg) и определял «металл как светлое тело, которое ковать можно…». Слайд 18. Сообщение ученика о происхождение термина «металл». Слово «металл» произошло от греческого слова métallon – выкапываю, добываю из земли, которое означало первоначально копи, рудники (в этом смысле оно встречается у Геродота, 5 век до н. э.). То, что добывалось в рудниках, Платон называл metallon. Слайд 19-26. Сообщение ученика о распространенность металлов в природе. Содержание некоторых металлов в земной коре: алюминий - 8,2%, железо- 5,0%, кальций - 4,1%, натрий- 2,3%, магний- 2,3%, калий- 2,1%. В природе могут встречаться только в свободном (самородном) виде благородные металлы - Au золото, Pt платина; в самородном виде и в виде соединений (Ag серебро, Cu медь, Hg ртуть, Sn олово и малоактивные металлы ); только в виде соединений (металлы, стоящие в ряду напряжений до Sn олова). Слайд 27, 28.

Учитель. Найдите в Энциклопедическом словаре юного химика, что называется рудами. Сравните с определением, которое написано на слайде. Словарь раскрывает основные понятия химической науки, рассказывает об истории ее развития на протяжении веков, о большом значении химии для современной хозяйственной деятельности человечества, о той важной роли, которую химия играет в ускорении научно-технического прогресса в нашей стране. Подумайте, как можно назвать процесс, о котором древние греки говорили «добываю из руды» или искусство извлечения металлов из руд. В настоящее время это отрасль промышленности, которая занимается получением металлов из руд. Это наука о промышленных способах получения металлов из руд. Слайд 30 – 33. Сообщение ученика о видах металлургии пирометаллургии, металлотермии, гидрометаллургии и электрометаллургии. В XIX веке русским учёным Н. Н. Бекетовым был научно обоснован и предложен пирометаллургический метод получения металлов. Пирометаллургия это восстановление металлов из руд при высоких температурах с помощью восстановителей: углерода, оксида углерода (II), водорода, алюминия. Лабораторный опыт 1 « Получение металлической меди восстановлением оксида меди(II) углем» демонстрирует пирометаллургический способ получения металлов. Слайд 34. Сообщение ученика о научной деятельности выдающегося русского ученного Н.Н. Бекетова. В XIX веке Н.Н. Бекетов впервые осуществил металлотермические опыты получения металлов.  Открыл процесс вытеснения металлов из растворов солей под действием других металлов. Установил закономерность «…каждый предыдущий металл активнее последующего и вытесняет менее активные металлы из растворов солей или расплавов оксидов. На основании многолетней опытной работы в 1863 году Бекетов составил «вытеснительный ряд», который является прототипом электрохимического ряда напряжений металлов. Учитель. Выполнение задания по инструктивной карточке. Из минерала сфалерита, содержащего сульфид цинка, выплавляют металлический цинк. Укажите способ извлечения металлического цинка, предложенный Н.Н.Бекетовым. Напишите уравнение первой стадии обжига с целью перевода сульфида цинка в оксид. Напишите уравнение второй стадии восстановления металла из оксида цинка.

Слайд 35. Проверьте правильность составления уравнений реакций 1 стадия: обжиг с целью перевода сульфидов в оксиды

ZnS + O2 → ZnO + SO2 (1 балл)

2 стадия: восстановление металлов из оксидов

ZnO + CO → Zn + CO2 (1 балл)

Слайд 36. Пирометаллургическим способом является доменный процесс производства чугуна. Слайд 37, 38. Демонстрация фильма «Получение хрома алюминотермическим способом»,

Металлотермия-метод получения металлов, основанный на выделении металлов из оксидов более активными металлами Al, Mg. 2 Cr2 О3 + 4 Al → 4 Cr + 4 Al2O3 (1 балл) Слайд 39. Гидрометаллургический метод получения металлов как и пирометаллургический был научно обоснован Н.Н.Бекетовым.. Гидрометаллургия - методы получения металлов, основанных на химических реакциях, происходящих в растворах: 1 стадия: перевод из руд в раствор СuS + 2HCl → CuCl2 + H2S 2 стадия: выделение из растворов более активными металлами CuCl2 + Fe → Cu + FeCl2 Слайд 40. Лабораторный опыт 2. Получение металлической меди гидрометаллургическим способом. Методика проведения опыта. Вспомните главное правило ТБ при выполнении лабораторных опытов. Налейте в пробирку 1 мл раствора сульфата меди(II).Опустите в раствор железную пластинку. Выдержите в растворе некоторое время железную пластинку. Выньте железную пластинку из раствора. Какой металл находится на поверхности пластинки? Объясните процесс, согласно активности металлов в ряду активности металлов. Составьте уравнение реакции данного гидрометаллургического процесса. Укажите признаки реакции. Слайд 41. Проверьте правильность уравнений и признаков реакции. CuSO4 + Fe == Cu + FeSO4 Cu восстанавливается Fe окисляется (1 балл) На железной пластине оседает красная металлическая медь. Раствор зеленеет. Появление осадка и изменение окраски раствора. (1 балл) Слайд 42. Электрометаллургический способ получения металлов, основанный на выделении металлов из растворов или расплавов их соединений под действием электрического тока, рассмотрим на следующем уроке. V). Рефлексия, подведение итогов урока.

Слайд 43. Комментарии по домашнему заданию. Слайды 45-60. Выполнение заданий единого государственного экзамена повышенного уровня сложности. Слайды 61 – 63. Перспективы развития металлургия в России до 2020 года. Работа с индивидуальными анкетами.

Подведение итогов урока.

Инструктивная карта урока.

2. Тема урока:

3). Из приведенного списка указать металлы, известные человеку с древних времен

(Pt, Au, Ag, Al, K, Sn, Hg, Fe, Pb, Cu).

4).Металлы это...__________________________________________________

5).Металлургия это…_______________________________________________

6).Руда это…_______________________________________________________

7).Основные способы получения металлов_____________________________

8). Из оксида железа (III) можно получить железо алюминотермическим способом. Составьте уравнение этой реакции и покажите переход электронов.

________________________________________________________________

9). В чем сущность гидрометаллургического способа получения металлов

10). Минералы малахит и медный колчедан содержат сульфидную медь(II).

Н.Н.Бекетов предложил гидрометаллургический способ получения

металлической меди из данной руды.

Напишите первое уравнение перехода металла из руды в раствор.

________________________________________________________________

Напишите второе уравнение выделения меди из раствора более активным

металлом (См. лабораторный опыт).

_______________________________________________________________

11). Из минерала сфалерита, содержащего сульфид цинка, выплавляют

металлический цинк. Укажите способ извлечения металлического цинка, предложенный Н.Н.Бекетовым.

Напишите уравнение первой стадии обжига с целью перевода сульфида цинка в оксид

______________________________________________________________

Напишите уравнение второй стадии восстановления металла из оксида цинка

_______________________________________________________________

12). Какую массу металлического железа можно получить из 250 тонн руды, содержащей

70% пирита FeS2, если выход продукта химического процесса составляет 82% .

_______________________________________________________________