К основным методам защиты от коррозии относятся:

Тема Общие физические и химические свойства металлов. Способы получения металлов

Цель занятия:

· Методическая:

- усовершенствовать  методику актуализации опорных знаний

· Дидактическая:

- повторить с учащимися положение металлов в ПСХЭ, особенности строения их атомов и кристаллов, металлическую химическую связь и кристаллическую металлическую решетку;

- систематизировать и расширить знания о химических свойствах металлов;

- изучить способы получения металлов (пирометаллургии, гидрометаллургии, электрометаллургии); коррозию металлов.

- совершенствовать умения анализировать, делать выводы.

· Воспитательная:

- достичь понимания важности изучения дисциплины;

- развивать аккуратность, внимательность, настойчивость при выполнении заданий;

- прививать интерес к предмету.

Вид занятия: комбинированное занятие.

Тип занятия: приобретение новых знаний.

Ход занятия

Организационный момент

- проверка присутствия студентов;

- записи в журнале;

- проверка подготовки к занятию студентов.

Сообщение темы, цели и основных задач занятия.

Мотивация к изучению материала

Тема занятия «Металлы». Цель нашего урока: обобщить ваши знания по данной теме, дополнить их новыми, полученными при проведении познавательных опытов, расширить кругозор и подготовиться к экзамену по химии.

Существует гипотеза, что термин «металлы» произошел от греческого слова «металлон», которое в первоначальном переводе означало «копи», «рудники».

В древности и Средние века были известны только 7 металлов. Алхимики считали, что каждому металлу соответствует своя планета, которая управляет его судьбой на Земле, поэтому металл обозначали знаком этой планеты (демонстрация алхимических обозначений металлов).

Более 200 лет назад М.В. Ломоносов в труде «Первые основы металлургии» дал металлам такое определение: «Металлы – суть ковкие блестящие тела».

Актуализация опорных знаний

· Какие элементы называют металлами? Дайте определение. (Металлы – это химические элементы, атомы которых отдают электроны внешнего, а некоторые – и предвнешнего электронного слоя, превращаясь в положительные ионы).

· Укажите положение металлов в ПСХЭ. (Левый нижний угол от диагонали бор – астат).

· Что происходит со свойствами металлов в главных подгруппах? В периодах?

· Чем являются металлы в соединениях? (Восстановители).

· Какова роль металлов как простых веществ? (Выступления учащихся).

· Какой вид химической связи характерен для металлов? (Металлическая).

· Какая кристаллическая решетка присуща металлам? (Металлическая).

· Какие физические свойства характерны для металлов? (Металлический блеск, пластичность, высокая теплопроводность, электропроводимость, твердость, прочность, магнитные свойства).

Изучение нового материала

Металлы – это элементы, между атомами которых осуществляется металлическая связь. Это сильно нелокализованная связь, когда свободные электроны (электронный газ) связывают положительные ионы металла, находящиеся в узлах кристаллической решетки. Для осуществления металлической связи необходимо, чтобы атомы имели свободные орбитали на валентном уровне. Металлическая связь не насыщена и не направлена: она объединяет очень большое число атомов, и при дальнейшем их увеличении делокализация электронов усиливается. Перекрывание s-орбиталей зависит только от расстояния между ними и не зависит от направлений, по которым они сближаются.

Металлам присущи характерные признаки, проявляющиеся, как правило, одновременно:

ü Твердость – сопротивление к царапанью, вдавливанию.

ü Пластичность – способность необратимо деформироваться под действием механических нагрузок.

ü Блеск – способность компактного куска металла отражать свет.

ü Большая электро- и теплопроводность. Все эти физические свойства можно объяснить наличием электронного газа в компактном куске металла.

ü Тугоплавкость – если Тпл>1359 0C – тугоплавкие (Ti, Zr, V, Cr, Mo, W) – это связано с прочностью кристаллических решеток этих металлов

Общие способы получения металлов

1) Восстановление металлов из оксидов углем или угарным газом

- Mе_xO_y + C = CO₂ + Me,

- Mе_xO_y + C = CO + Me,

- Mе_xO_y + CO = CO₂ + Me

Например ,

§ ZnO_y+ C ^t= CO + Zn

§ Fe₃O₄+ 4CO ^t= 4CO₂ + 3Fe

§ MgO + C ^t = Mg + CO

2) Обжиг сульфидов с последующим восстановлением (если металл находится в руде в виде соли или основания, то последние предварительно переводят в оксид)

- 1 стадия – Mе_xS_y+O₂=Mе_xO_y+SO₂

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

Например ,

§ 2ZnS + 3O₂ ^t= 2ZnO + 2SO₂↑

§ MgCO₃ ^t= MgO + CO₂↑

3) Алюмотермия (в тех случаях, когда нельзя восстановить углём или угарным газом из-за образования карбида или гидрида)

- Mе_xO_y + Al = Al₂O₃ + Me

Например ,

§ 4SrO + 2Al ^t= Sr(AlO₂)₂ + 3Sr

§ 3MnO₂ + 4Al ^t= 3Mn + 2Al₂O₃

§ 2 Al + 3 BaO ^t = 3 Ba + Al ₂ O ₃ (получают барий высокой чистоты)

4) Водородотермия - для получения металлов особой чистоты

- Mе_xO_y + H₂ = H₂O + Me

Например,

§ WO ₃ + 3 H ₂ ^t = W + 3 H ₂ O ↑

§ MoO₃ + 3H₂ ^t= Mo + 3H₂O↑

5) Восстановление металлов электрическим током (электролиз)

А) Щелочные и щелочноземельные металлы получают в промышленности электролизом расплавов солей (хлоридов):

- 2NaCl –^{расплав, электр. ток.} → 2 Na + Cl₂↑

- CaCl₂ –^{расплав, электр. ток.}→ Ca + Cl₂↑

расплавов гидроксидов:

- 4NaOH –^{расплав, электр. ток.}→ 4Na + O₂↑ + 2H₂O (!!! используют изредка для Na )

Б) Алюминий в промышленности получают в результате электролиза расплава оксида алюминия в криолите Na₃AlF₆ (из бокситов):

- 2Al₂O₃ –^{расплав в криолите, электр. ток.}→ 4Al + 3 O₂↑

В) Электролиз водных растворов солей используют для получения металлов средней активности и неактивных:

- 2CuSO₄+2H₂O –^{раствор, электр. ток.} → 2Cu + O₂ + 2H₂SO₄

Общие химические свойства металлов

Сильные восстановители: Me⁰ – ne Meⁿ⁺

1) Реакции с неметаллами

- С кислородом: 2Mg+ O₂ 2MgO

- С серой: Hg + S HgS

- С галогенами: Ni + Cl₂ Ni + 2Cl₂

- С азотом: 3Ca + N₂ Ca₃N₂

- С фосфором: 3Ca + 2P Ca₃P₂

- С водородом (реагируют только щелочные и щелочноземельные металлы):

2Li + H₂ 2LiH
Ca + H₂ CaH₂

2) Реакции с кислотами

Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений до H восстанавливают кислоты-неокислители до водорода:

- Mg + 2HCl MgCl₂ + H₂

- 2Al+ 6HCl 2AlCl₃ + 3H₂

- 6Na + 2H₃PO₄ 2Na₃PO₄ + 3H₂

Восстановление металлами кислот-окислителей смотри в разделах: "окислительно-восстановительные реакции", "серная кислота", "азотная кислота".

3) Взаимодействие с водой

Активные (щелочные и щелочноземельные металлы) образуют растворимое основание и водород:

- 2Na⁰ + 2H₂O 2NaOH + H₂

- Ca⁰ + 2H₂O Ca(OH)₂ + H₂

Металлы средней активности окисляются водой при нагревании до оксида:

- Zn⁰ + H₂O ZnO + H₂

Неактивные (Au, Ag, Pt) - не реагируют.

Вытеснение более активными металлами менее активных металлов из растворов их солей:

- Fe+ CuSO₄ Cu + FeSO₄

Электрохимический ряд напряжений металлов. Вытеснение металла из соли другими металлами

Металлы расположены в порядке убывания активности в ряду напряжений:

Li, К, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, H₂, Cu, Hg, Ag, Au

Активные металлы вытесняют менее активные из растворов их солей.

Проведение химического опыта:

В первой пробирке – медь (Cu) и раствор соли менее активного металла – серебра (AgNO₃). Вторая пара – железо (Fe) и раствор соли меди (CuSO₄). Железо активнее меди. В третьей пробирке – цинк (Zn) и раствор соли менее активного свинца ‑ Pb(NO₃)₂. В пробирках начинаются реакции. Через некоторое время посмотрим, что получилось в пробирках.

Медь покрылась белыми кристаллами серебра:

2AgNO₃ + Cu = Cu(NO₃)₂ + 2 Ag

На железном гвозде появился розовый налет металлической меди:

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu

Цинк покрылся рыхлым слоем металлического свинца:

Pb(NO₃)₂ + Zn = Pb + Zn (NO₃)₂

Вывод: мы убедились в том, что активные металлы вытесняют менее активные из растворов их солей.

Однако, говоря о свойствах металлов, нельзя забывать о способности металлов реагировать с веществами окружающей среды и образовывать на поверхности особые соединения, обладающие совершенно особыми свойствами, чем сами металлы.

Коррозия – самопроизвольный окислительно-восстановительный процесс разрушения металла при взаимодействии с окружающей средой. Среда, в которой происходит разрушение металла, называется коррозионной, а образующиеся в результате коррозии химические соединения – продуктами коррозии. Продукты – оксиды, сульфиды, карбонаты, сульфаты и т.д. –представляют собой прочные соединения, содержащие металлы в ионном виде, которые обладают существенно иными физическими свойствами.

К основным методам защиты от коррозии относятся:

· Защитные покрытия металлов.

Основная цель защитных покрытий – изолировать металл от воздействия агрессивной среды. Для металлических покрытий обычно применяют металлы, которые образуют на своей поверхности защитные пленки (Al, Cr, Zn, Cd, Ni и др.).

· Применение коррозионно-стойких материалов.

· Обработка коррозионной среды реагентами.

В роли реагентов, замедляющих коррозию, выступают ингибиторы. В зависимости от природы металла и окружающей среды применяются различные ингибиторы.

Подведение итогов

Обсуждение изученного материла. Выставление оценок за работу студента.

Домашнее задание

1. ответить на вопрос

1) Можно ли растворять медный купорос в оцинкованном ведре?

2) Будет ли серебро растворяться в растворе хлорида меди (II)?

3) Можно ли кипятить в алюминиевой кастрюле раствор соды?

2.Записать уравнения реакций для калия и его соединений: оксида, гидроксида и карбоната.

 

---

Дата добавления: 2020-11-15; просмотров: 53; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!