Цель: Рассмотрение общих способов получения металлов.

Задача: Решить практические задачи по теме: «Общая характеристика металлов IА-группы Периодической системы химических элементов».

Оборудование: тетрадь для практических заданий, линейка, карандаш, периодическая система химических элементов.

Освоены следующие компетенции:

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их выполнение и качество.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

Количество часов: 2 часа

Критерии оценки:

1. Зачет ставится в случае, если выполнено не менее 50% заданий, в освещении вопросов не содержится грубых ошибок, самостоятельно выполнена практическая работа, выполнены требования к оформлению.

2. Незачет ставится, если обучающихся не справился с заданием (выполнено менее 50% задания), нераскрыто основное содержание вопросов, имеются грубые ошибки в выполнении задания, а также работа выполнена несамостоятельно.

Теоретический материал

Задание. Сделать конспект.

1. Металлы в природе. Металлургия.

Только в свободном виде встречаются золото и платина. И в самородном виде, и в форме соединений могут находиться в природе серебро, медь, ртуть и олово. Все остальные металлы, которые находятся в ряду напряжения до Sn, встречаются в природе только в виде соединений.

Среди таких соединений:

1. хлориды (сильвин, галит, или каменная соль, сильвинит);
2. нитраты (чилийская селитра);
3. сульфаты (глауберова соль, гипс);
4. карбонаты (мел, мрамор, известняк; магнезит, доломит);
5. силикаты, в том числе содержащие алюминий – алюмосиликаты (белая глина, или каолин, полевые шпаты, слюда);
6. сульфиды (серный колчедан, киноварь, цинковая обманка);
7. фосфаты.

Минералы и горные породы, содержащие металлы или их соединения и пригодные для промышленного получения металлов, называются рудами.

Если руды содержат соединения двух или нескольких металлов, то они называются полиметаллическими. Например, медно-молибденовые, свинцово-серебрянные и т. д.

Металлургия – это отрасль промышленности, которая занимается получением металлов из руд. Так же называется и наука о промышленных способах получения металлов из руд.

2. Общие способы получения металлов.

1) Пирометаллургия – восстановление металлов из руд при высоких температурах с помощью восстановителей (углерода, оксида углерода (II), водорода, металлов – алюминия, магния).

2) Гидрометаллургия - восстановление более активными металлами менее активных из растворов их солей.

Это получение металлов, которое проходит в два этапа:

1. Природное соединение «растворяют» в подходящем реагенте с целью получения раствора соли этого металла.
2. Из образовавшегося раствора данный металл вытесняют более активным металлом или восстанавливают электролизом.

Например, для получения меди из руды, содержащей оксид меди (II) CuO:

СuO + H₂SO₄ = CuSO₄+ H₂O

CuSO₄+ Fe = FeSO₄+ Cu

Таким же способом получают серебро, цинк, молибден, золото, уран и т. д.

3) Электрометаллургия - это способы получения металлов с помощью электрического тока (электролиза).

При электролизе окислителем и восстановителем является электрический ток.

Процессы окисления и восстановления разделены в пространстве, они совершаются не при контакте частиц друг с другом, а при соприкосновении с электродами электрической цепи.

3. Электролиз водных растворов электролитов.

Катодные процессы в водных растворах электролитов: катионы или молекулы воды принимают электронов и восстанавливаются.

1. Катионы металлов со стандартным электродным потенциалом, большим, чем у ВОДОРОДА, расположены в ряду напряжений после него: Cu²⁺, Hg²⁺, Ag+, Pt²⁺, ..., до Pt⁴⁺. При электролизе они почти полностью восстанавливаются на катоде и выделяются в виде металла.

2H₂O + 2e^- = H₂ + 2OH^-

2. Катионы металлов с малой величиной стандартного электродного потенциала (катионы металлов начала ряда напряжений Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, ..., до Al³⁺ включительно). При электролизе на катоде они не восстанавливаются, вместо них восстанавливаются молекулы воды.

2H₂O + 2e^- = H₂ + 2OH^-

3. Катионы металлов со стандартным электродным потенциалом меньшим, чем у ВОДОРОДА, но большим, чем у алюминия (Mn²⁺, Zn²⁺, Cr³⁺, Fe²⁺, ..., до H). При электролизе эти катионы, характеризующиеся средними величинами электроноакцепторной способности, на катоде восстанавливаются одновременно с молекулами воды.

Zn ²⁺ + 2e = Zn0

2H₂O + 2e^- = H₂ + 2OH^-

Задание: Решите задачи:

Решение компетентностные задания → тема «Натрий и его соединения».

Задание 1.Состав хрустального стекла выражается упрощённой формулой Na₂O·3PbO·6SiO₂. Определите массу кальцинированной соды с массовой долей примесей 12%, песка и оксида свинца (II), расходуемую на получение хрусталя массой 600 кг?

Задание 2. Определите массу каустической соды, образующейся при взаимодействии кальцинированной соды массой 1,4 т с массовой долей Na₂CO₃ 95% и гашеной извести массой 1,1 т с массовой долей Ca(OH)₂ 85%, если массовая доля гидроксида натрия в каустической соде 92%.

Решение задания тема «Металлы I А группы».

Задание 3. При реакции с водой 1,4 г металла, образующего одновалентный катион, выделяется 2,24 л газа(н.у). Определить какой металл был взят.

Задание 4. К 80 мл раствора с массовой долей гидроксида натрия 0,1(ρ=1,11г/мл) добавили 201,5 мл раствора с массовой долей серной кислоты 0,1(р=1,07г/мл). Определить состав соли и вычислить ее массу.

Задание 5. Какой объем раствора с массовой долей гидроксида натрия 0,8 (ρ=1,09г/мл) потребуется для нейтрализации 300 мл раствора с массовой долей соляной кислоты 0,2 (ρ=1,1г/мл)?

Задание 6. Имеется смесь карбоната натрия и гидрокарбоната натрия. При прокаливании образца смеси массой 40 г выделилась вода массой 1,8 г. Определить массовые доли карбоната и гидрокарбоната натрия.

Задание 7. Сколько г лития надо взять, чтобы вытеснить из воды столько же водорода, сколько вытесняют 17,8 г калия.

Задание 8. Сожгли 2,24 л метана. Полученный диоксид углерода пропустили через 300 г раствора с массовой долей гидроксида калия 15%. Вычислить массу карбоната калия.

Задание 9. При взаимодействии 3,42 г щелочного металла с водой образовалось 448 см3 водорода (н.у.). Какой металл вступил в реакцию?