Giáo án và PPT KHTN 9 kết nối Bài 20: Tách kim loại và việc sử dụng hợp kim

BÀI 20. TÁCH KIM LOẠI VÀ VIỆC SỬ DỤNG HỢP KIM

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV yêu cầu HS thảo luận và trả lời:

Kim loại được sử dụng rộng rãi trong đời sống. Chúng được tách từ nguồn nguyên liệu nào và sản xuất bằng cách nào?

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

I. PHƯƠNG PHÁP TÁCH KIM LOẠI

Hoạt động 1. Các bước cơ bản trong quy trình tách kim loại từ quặng

HS thảo luận trả lời câu hỏi: Em hãy trình bày các bước cơ bản trong quy trình tách kim loại từ quặng?

Sản phẩm dự kiến:

Hoạt động 2. Một số phương pháp hoá học thường được sử dụng để tách kim loại

HS thảo luận trả lời câu hỏi: Em hãy cho biết có những phương pháp nào để tách kim loại ra khỏi hợp chất của nó?

Sản phẩm dự kiến:

- Phương pháp điện phân nóng chảy: dùng để điều chế các kim loại hoạt động hoá học mạnh như K, Na, Ca, Al,...

- Phương pháp nhiệt luyện: dùng để điều chế các kim loại hoạt động hoá học trung bình như Zn, Fe,...

- Phương pháp thuỷ luyện: dùng để điều chế các kim loại hoạt động hoá học yếu như Ag, Au,...

II. QUÁ TRÌNH TÁCH MỘT SỐ KIM LOẠI CÓ NHIỀU ỨNG DỤNG

Hoạt động 1. Tách nhôm ra khỏi aluminium oxide bằng phản ứng điện phân

HS thảo luận trả lời câu hỏi: Em hãy viết phương trình hóa học phản ứng điện phân khi tách nhôm ra khỏi aluminium oxide?

Sản phẩm dự kiến:

- Phương pháp dùng để tách kim loại ra khỏi hợp chất trong công nghiệp: điện phân nóng chảy Al₂O₃.

- PTHH của phản ứng: 

Hoạt động 2. Tách sắt ra khỏi iron (III) oxide

HS thảo luận trả lời câu hỏi: Em hãy trình bày ách sắt ra khỏi ỉon (III) oxide bằng cách nào? Viết PTHH của phản ứng?

Sản phẩm dự kiến:

- Phương pháp dùng để tách kim loại ra khỏi hợp chất trong công nghiệp: nhiệt luyện, cho CO phản ứng với Fe₂O₃ ở nhiệt độ cao.

- PTHH của phản ứng: Fe2O3+3CO  t0→  2FE+3CO2

Hoạt động 3. Tách kẽm ra khỏi zinc sulfide

HS thảo luận trả lời câu hỏi: Em hãy viết phương trình hóa học xảy ra khi tách kẽm ra khỏi zinc sunfide?

Sản phẩm dự kiến:

- Phương pháp dùng để tách kim loại ra khỏi hợp chất trong công nghiệp: nhiệt luyện, đốt cháy ZnS để chuyển thành ZnO, sau đó cho CO phản ứng với ZnO ở nhiệt độ cao.

- PTHH của phản ứng: 2ZnS+3O2 to→ 2ZnO+2SO2 

III. HỢP KIM

Hoạt động 1. Khái niệm

HS thảo luận trả lời câu hỏi: Em hãy nêu khái niệm hợp kim?

Sản phẩm dự kiến:

Hợp kim là vật liệu kim loại có chứa ít nhất một kim loại cơ bản và một số kim loại hoặc phi kim khác.

Hoạt động 2. ưu điểm của hợp kim

HS thảo luận trả lời câu hỏi: Theo em, so với kim loại nguyên chất thì hợp kim có ưu điểm gì?

Sản phẩm dự kiến:

Ưu điểm của hợp kim so với kim loại: hợp kim thường có độ cứng, độ bền, khả năng chống ăn mòn và gỉ sét lớn hơn so với kim loại.

Hoạt động 3. Một số hợp kim phổ biến

HS thảo luận trả lời câu hỏi: Em biết đến những hợp kim phổ biến nào?

Sản phẩm dự kiến:

Hợp kim phổ biến gồm: gang, thép, inox, duy-ra…

IV. SẢN XUẤT GANG THÉP

Hoạt động 1. Sản xuất gang từ nguồn quặng chứa ion (III) oxide

HS thảo luận trả lời câu hỏi: Em hãy trình bày các giai đoạn trong quá trình sản xuất gang?

Sản phẩm dự kiến:

Các giai đoạn chính sản xuất gang:

Tạo CO: C+ O2  t0→  CO2

               C+ CO2  t0→  2CO

Tạo gang từ quặng: 3CO+ Fe2O3  t0→  2Fe+3CO2 

Tạo xỉ, tách xỉ thu được gang: CaO + SiO₂ t0→ CaSiO₃

Hoạt động 2. Sản xuất thép

HS thảo luận trả lời câu hỏi: Em hãy trình bày các giai đoạn trong quá trình sản xuất thép?

Sản phẩm dự kiến:

Quá trình sản xuất thép: Làm giảm các tạp chất C, Si, Mn,... trong gang bằng cách chuyển chúng thành các oxide và loại bỏ chúng để thu được thép.

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Câu 1: Ở nhiệt độ cao, H₂ khử được oxide nào sau đây?

A. K₂O.        

B. CaO.        

C. Na₂O.      

D. FeO.

Câu 2: Cho luồng khí H₂ dư qua hỗn hợp các oxide CuO, Fe₂O₃, Al₂O₃, MgO nung nóng ở nhiệt độ cao. Sau phản ứng, hỗn hợp chất rắn thu được gồm

A. Cu, Fe, Al, Mg.            

B. Cu, FeO, Al₂O₃, MgO.

C. Cu, Fe, Al₂O₃, MgO.              

D. Cu, Fe, Al, MgO.

Câu 3: Để thu được kim loại Cu từ dung dịch CuSO₄ theo phương pháp thuỷ luyện, có thể dùng kim loại nào sau đây?

A. Na. 

B. Ag. 

C. Ca. 

D. Fe.

Câu 4: Cho các phản ứng sau:

(1) CuO + H₂ →  Cu + H₂O;

(2) 2 CuSO₄ + 2H₂O  →  2Cu + O₂ + 2H₂SO₄;

(3) Fe + CuSO₄  →  FeSO₄ + Cu;

(4) 2Al + Cr₂O₃ →   Al₂O₃ + 2Cr. 

Số phản ứng dùng để điều chế kim loại bằng phương pháp nhiệt luyện là

A. 4.   

B. 3.   

C. 2.   

D. 1.

Câu 5: Cho dãy các kim loại sau: Al, Na, Fe, Cu, Zn, Ag, K. Các kim loại trong dãy trên chỉ có thể được điều chế theo phương pháp điện phân nóng chảy các hợp chất là

A. Al, Na, Cu.        

B. Al, Na, K. 

C. Fe, Cu, Zn, Ag.  

D. Na, Fe, Zn.

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

• Theo em, kim loại natri có thể tách bằng phương pháp nhiệt luyện như tách kẽm được không? Vì sao?
• Thành phần, tính chất của kim loại và hợp kim của nó khác nhau như thế nào? Tại sao trong thực tiễn kim loại thường được sử dụng dưới dạng hợp kim. Lấy ví dụ minh họa?
• Khí thải trong sản xuất gang, thép thường chứa các khí gì? Em hãy tìm hiểu và cho biết nếu các khí này được đưa thẳng ra ngoài môi trường mà không qua xử lí thì sẽ gây ảnh hưởng như thế nào tới môi trường sống?