Способы получения металлов. Развитие металлургии в Республике Коми. 9-й класс

Цель урока: Познакомить учащихся со способами получения металлов и историческим развитием металлургии в Республики Коми.

Задачи урока:

1. Повторить основные способы получения металлов и развитие металлургии в Республике Коми;
2. Рассмотреть роль металлов в истории человеческого общества на территории Коми;
3. Знакомство с картой рудных полезных ископаемых и с коллекцией минералов, встречающих на территории Коми;
4. Научить составлять краткие сообщения, работая с дополнительной научно-познавательной литературой;
5. Расширить кругозор учащихся и повысить познавательный интерес к изучению минералов и химии.

Оборудование и материалы: Коллекции руд металлов, природные соединения металлов из числа имеющихся в лаборатории веществ.

Тип урока: интегрированный урок (химия, география, история).

Урок изучения нового материала.

Ход урока

I. Организационный момент. Запись даты и темы урока. Активизация учащихся на урок.

Учитель: В поэме «О природе вещей» древнеримский поэт и философ-материалист

Тит Лукреций Кар (1 в. н.э.) пишет:

«Чтобы оружье иметь и орудья для рубки деревьев,
Чтобы обтёсывать лес и выстругивать гладкие брусья,
Чтобы буравить, долбить и просверливать в дереве дыры,
Это они серебром или золотом делать пытались,
Тщетно: слабей была стойкость у этих металлов, и с медью
Вровень они не могли выдерживать грубой работы»  (слайд 3)

II. Повторение «Металлургическая разминка».

Задание 1

1. Какой элемент имеет одинаковое название с предметом кухонного оборудования? (титан).
2. Какой металл первым начали добывать и обрабатывать люди? (медь).
3. Какой металл пишет, как карандаш? (свинец).
4. Какой металл называют металлом консервной банки? (олово).
5. Какой металл лучше всех других металлов проводит тепло и электрический ток? (серебро) (слайд 4)

Задание 2

Что такое металлургия? (версии учащихся – развитие логического мышления)- в рабочей тетради

III. Изучение нового материала.

Учитель:

Металлов много есть, но дело не в количестве:
В команде работящей, металлической
Такие мастера, такие личности!
Преуменьшать нам вовсе не пристало
Заслуги безусловные металлов.

Греческое слово «металлон» означало первоначально копи, рудники; отсюда и произошёл термин «металл». В древности и в средние века считалось, что существует только 7 металлов: золото, серебро, медь, олово, свинец, железо, ртуть. В 1789 г. французский химик А. Л. Лавуазье в своём руководстве по химии дал список простых веществ, в который включил все известные тогда 17 металлов (Sb, Ag, As, Bi, Co, Cu, Sn, Fe, Mn, Hg, Mo, Ni, Au, Pt, Pb, W, Zn) (слайд 6) По мере развития методов химического исследования число известных металлов стало быстро возрастать. В первой половине XIX в. были открыты спутники платины (платиновые металлы); получены путём электролиза некоторые щелочные и щелочноземельные металлы, положено начало разделению редкоземельных металлов; при химическом анализе минералов открыты неизвестные ранее металлы. В начале 1860-х гг. с помощью спектрального анализа были открыты рубидий, цезий, индий, таллий. Блестяще подтвердилось существование металлов предсказанных Д. И. Менделеевым на основе его периодического закона (галлия, скандия и германия). Открытие радиоактивности в конце XIX в. повлекло за собой поиски радиоактивных металлов, увенчавшиеся полным успехом. Наконец, методом ядерных превращений начиная с середины XX в. были получены не существующие в природе радиоактивные металлы, в том числе и те, что принадлежат к трансурановым элементам . Руды – это минералы и горные породы, содержащие металлы и их соединения. Пригодные для промышленного получения металлов, если в состав руды входят два или несколько металлов или их соединения – руды называются полиметаллическими (хромистый железняк, свинцово-серебрянные руды).

Схема 2 (слайд 5–7)

1. Пирометаллургия – это восстановление металлов из их руд, происходящее при высоких температурах. Примеры:

• 2PbS + 3O₂ = 2PbO +3SO₂
• PbO + H₂ = Pb + H₂O
• WO + H₂ = W + H₂O

2. Гидрометаллургия – это методы восстановления металлов из растворов их солей другими более активными металлами:

• CuO +H₂SO₄ = CuSO₄ +H₂O
• CuSO₄ + Fe = FeSO₄ +Cu

Этим способом получают серебро, золото, цинк, молибден.

3. Электрометаллургия – это методы восстановления металлов с помощью электрического тока. Данный метод основан на электролизе растворов или расплавов соединений металлов. Наиболее активные металлы получают электролизом расплавов их соединений:

• 2KCl (расплав) —> 2K + Cl₂

Этим способом получают щелочные и щелочно-земельные металлы, алюминий.

4. Термическое разложение соединений – получение многих металлов в особо чистой форме - железо, никель получают разложением их карбонилов; титан и цирконий получают из галогенидов; тантал и ниобий – из оксидов.

IV. Работа творческих групп.

Каждая группа выступает по теме (домашнее задание): «Начало использования металлов в Коми», «История развития металлургии в Коми», «Руды чёрных металлов РК», «Руды цветных металлов РК»

1 группа – Начало использования металлов Коми

В западной части Республики Коми во второй половине 1тыс.н.э. распространена ванвиздинская археологическая культура. Её ареал охватывал в основном территорию Вычегодско-Мезенской равнины – бассейны рек Вычегды, Мезени, Вашки, редко встречаются на Ижме, на водораздельных озерах Тиманского кряжа. На поселенях выявлено множество кострищ и очагов. Часть их них связана с жилищами, другие – с металлургическим производством и металлообработкой, которые представлены обломками тиглей, льячек, литейными формами из глины, многочисленными шлаками, слитками и сплесками металла, железными орудиями и украшениями из бронзы. В раннем железном веке искусство звериного стиля получило дальнейшее развитие. Металлическая культовая пластика этого периода представлена изготовлением главным образом из бронзы одиночными изображениями человеческих личин, пушных зверьков, хищных птиц. Довольно многочисленны серебряные и бронзовые вещи, на которых сделаны различные рисунки животных и людей, а также штампованные изображения на серебряных подвесках.  Возможно, еще одним основанием для употребления различных украшений служило представление о магической роли металла и его звука. Многие народы верили, что металлические предметы обладают устрашающей по отношению к свехъестественным существам силой. (слайд 8)

В те далекие времена (первый период железного века – 7-3 век до н.э.) люди умели выплавлять медь и бронзу. О распространении металлоплавильного дела говорит также наличие слитков бронзы и меди, других бронзовых и железных изделий в местах раскопок на территории Усинского района Республики Коми. Начало использования металлов считается важной вехой в истории человечества и большим помощником человеку на суровом Севере был огонь, который могли использовать люди и для технических целей.

2 группа – История развития металлургии в Коми

Художественная обработка металла методом заливки расплавленной массы в фасонную литейную форму было освоено в горном округе «Кажымские горные заводы» в 19 веке в с. Нювчим. Отливались посуда, декоративные решетки, очажные доски, мелкая скульптура. В начале 20века в с. Краснобор, Ижма, Бакур, Сизябск, Усть-Ижма, Коровий ручей получило развитие самобытное плоскорельефное бронзовое литье. Отливались части оленьей упряжки, ременные пряжки, бляхи, кольца, цепочки и накладки для ножей. Вещи отливались для собственных нужд и на продажу ненцам и северным хантам.

Лоемский могильник, археологический памятник вблизи с.Лойма Прилузского района открыт Л.Н.Жеребцовым и Л.П.Лашуком в 1958году. Характерны сложные многочастные украшения на кожаных шнурках, состоящие из металлических подвесок, щитковые перстни, топоры, ножи, наконечники стрел. Данный период датируется 13-14 век, что в аналогии с финскими древностями Северо-Запада Руси.

Кажымский металлургический завод входил в группу Кожымских горно-металлургических заводов. Постройка санкционирована Берг-коллегией 18 апреля 1755года. На заводе изготовляли на железо чугун, выплавляемый на Нючпасском металлургическом заводе. В начале 20 века введена в строй доменная печь производительностью 1000-1200 т чугуна в сутки. В 1927 году был окончательно закрыт (поначалу «законсервирован», но так и не открыт больше).

Обследование рудной базы Кажымских горно-металлургических заводов показало, что они бы и сейчас могли работать на собственной руде.  (слайд 9)

3 группа – Руды чёрных металлов.

1. Железнорудные месторождения промышленного значения пока не имеют.имеются небольшие месторождения магнитного и красного железняка на Полярном и Приполярном Урале с содержанием железа в руде 35-40%. Суммарные их запасы около 200 млн.тонн. В бассейнах рек Сысола и Вычегды известны мелкие месторождения сидерита и бурого железняка, на базе которых в 18 веке работал ряд чугуноплавильных заводов.

2. Марганцевые руды. Рудопроявления марганца известны в бассейнах рек Сысола, Лемва, в Западном Притиманье, на Полярном и Приполярном Урале. Встречаются они в девонских, каменноугольных, пермских, юрских и четвертичных отложениях. Прогнозные ресурсы на Лемве составляют 400 млн. тонн, а Парнокского месторождения около 30 млн.тонн.

3. Хромовые руды. Большинство месторождений находится за пределами РК у ее северо-восточной границы, где они приурочены к массивам ультраосновных пород: Рай-Изскому, Войкаро-Сыньинскому. Содержание окиси хрома в рудах от 5 до 60%. Наиболее крупные из разведанных месторождений в массиве Рай-Из имеют запасы около 50 млн. т. Самые крупные ресурсы по прогнозу в Хойлинском районе (более 100 млн. т, из которых 45 млн. т разведано по промышленной категории).Общие ресурсы хромовых руд на месторождениях Полярного Урала – более 600 млн. т.

4. Титановые руды. Республика Коми обладает крупнейшими в России запасами титановых руд. Основным рудным минералом является лейкоксен. Наиболее разведанным месторождением является Ярегское. Содержание лейкоксена в рудах этого месторождения достигает 20-30%.Суммарная мощность титаносодержащей толщи от 6 до 100 м. Помимо лейкоксена в титаносодержащих песчаниках содержится примеси редких металлов и золота. Общие запасы в месторождениях РК составляют 30% от запасов СНГ.

(слайд 10)

4 группа – Руды цветных металлов

1. Алюминиевые руды. В Республике Коми открыта крупная бокситоносная провинция, в пределах которой на Южном и Среднем Тиммане установлен ряд месторождений с запасами, способными обеспечить создание глиноземного и др. видов производств. Южнотиманские представляют собой залежи бемитовых бокситов с содержанием до 50-60% глинозема и несколько повышенным – кремнезема, что определяет их не очень высокое качество. Среднетиманские месторождения представлены бокситами различных марок с содержанием глинозема от 34-78%. А кремнезема от 1.5-21% и со значительной примесью ценных химических элементов.

2. Медные руды. Наиболее интересны медистые песчаники ордовикского возраста, почти непрерывные выходы,которых прослеживается на протяжении 600 км вдоль западного склона приполярного и Полярного Урала. Мощность зон оруднения, представленных неравномерной тонкой вкрапленностью сульфидов и окислов меди, достигает 1-6 м при протяженности до 400-500 м. Содержание меди в них 0.2-0.5%, достигая местами 4-5%.

3. Свинцовые и цинковые руды встречаются довольно часто, главным образом на Урале. Среднее содержание свинца в оруденелых зонах 1-3%, цинка – 7-10% (верховья р.Кожым)

4. Руды редких металлов. Руды вольфрама, молибдена и олова встречаются на Приполярном (Торговское месторождение- вольфрам) и Полярном Урале (Харбейское месторождение – молибден). Рудные жилы обладают сложным строением и имеют мощность до 1 м. На Полярном и Приполярном Урале известны редкометальные преимущественно тантал-ниобиевые проявления (0.01-0.03%).На Тиммане встречаются погребенные россыпи с тантал-ниобиевыми минералами. Золотопроявления широко распространены на Приполярном и Полярном Урале, на Тимане. Особенно интересны промышленные россыпи в бассейне р.Кожым и на Тимане в верховьях рек Цильма, Пижма, Нившера. (слайд 10)

V. Закрепление.

Знакомство с рудами металлов в регионе проживания. Работа с коллекциями минералов и металлов - работа в парах.

VI. Запись домашнего задания (на доске).

VII. Итог урока. Значение металлов для человека и истории.

(слайды 11–18)

Послушайте стихи Юрия Верховского:

“Клинок уральский – восхищенье глаз: в лазурном поле мчится конь крылатый,
Почтен неоценимою оплатой строй красоты, не знающий прикрас.
Таков же мастер, твой волшебный сказ – связуя вязью, тонкой и богатой,
Торжественно тревожный век двадцатый и быль веков, – обворожая нас.
Да будет это творческое слово, грядущему являя мир былого,
Оружьем столь же мощным на века, как эта сталь и как душа народа,
Как с ней одноименная свобода – крылатый конь уральского клинка”  (слайды 19–20)

Литература:

1. Издательский дом «Первое сентября». 1.1 <526658> 1.2. <538606>
2. Историко-культурный атлас Республики Коми. – М.: Дрофа; ДиК, 1997.
3. Республика Коми: Энциклопедия. Т.2. – Сыктывкар: Коми книжное издательство, 1999.
4. Горковенко М.Ю. Химия. 9 класс. Поурочные разработки к учебникам О.С. Габриеляна, Л.С. Гузея, Г.Е. Рудзитиса – М.: «ВАКО», 2004.
5. Габриелян О.С. Химия. 9 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений /О.С. Габриелян.- 16-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2009.
6. Троегубова Н.П. Поурочные разработки по химии: 11 класс. – М.: ВАКО, 2009.
7. Машкова Н.П., Машков А.О.Моя Родина – Усинск: Кн. для чт. для средних и старших кл. школ МО «Город Усинск».– Усинск, 2004.