Как поступить
в Онлайн-школу и получить аттестат?

Подробно расскажем о том, как перевестись на дистанционный формат обучения, как устроены онлайн-уроки и учебный процесс, как улучшить успеваемость и повысить мотивацию!

Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных

Конспект урока: Получение неметаллов. Получение важнейших химических соединений неметаллов

Неметаллы

14.12.2024
8378
0

Получение неметаллов

План урока

  • Неметаллы в природе
  • Фракционная перегонка
  • Получение различных неметаллов

Цели урока

  • познакомиться с некоторыми способами получения неметаллов
  • рассмотреть способы получения азота, кислорода, галогенов и некоторых других неметаллов

Разминка

  • В каком виде встречаются неметаллы в природе?
  • Назовите известные вам природные соединения неметаллов.

Начнём с того, что немногие неметаллы встречаются в природе в свободном виде. К таким неметаллам относятся: благородные газы, кислород, азот, сера, углерод и мышьяк. 

 

Некоторая часть неметаллов встречается в природе в виде соединений. В этих соединениях неметаллы проявляют положительные степени окисления. Например, фосфор, кремний, германий, бор и пр. Так, фосфор встречается в виде производных фосфорной кислоты (фосфориты, апатиты). 

 

Наряду с этим существуют соединения, в которых неметаллы проявляют отрицательные степени окисления. Конечно же, это галогены — представители VIIA-группы. Например, фтор — галоген, всегда проявляющий отрицательную степень окисления (он образует флюорит CaF2, криолит Na3AlF6, фторапатит). Хлор — известнейший галоген — входит в состав каменной соли 
(NaCl), сильвина (KCl). Бром и йод образуют главным образом соли в морской и океанической воде.

 

Способы получения металлов в промышленности делятся на три группы:

  • выделение простых веществ из породных объектов;
  • восстановление неметаллов из минералов;
  • окисление природных соединений.

Рисунок 1. Ректификационная колонна

Вспомним химический состав воздуха: 78 % азота по объёму, 20,8 % кислорода, 0,9 % аргона и 0,3 % — остальные компоненты (углекислый газ, гелий и пр.). Так вот воздух — очень важное химическое сырьё. Из него получают такие ценные неметаллы, как азот, кислород, благородные газы. 

 

Разделить смесь газов на отдельные составляющие — задача не из лёгких. Данную проблему решает метод фракционной перегонки (ректификации) жидкого воздуха. То есть его разделяют на отдельные 
фракции — компоненты, каждый из которых имеет определённую температуру кипения. Процесс ректификации осуществляется в ректификационных колоннах.

 

Специальные компрессоры сжимают и охлаждают воздух, переводя его компоненты в жидкую фазу. Жидкий воздух подаётся в верхнюю часть ректификационной колонны, которая представляет собой цилиндр, разделённый множеством поперечных перегородок — тарелок. Жидкость стекает по тарелкам, постепенно нагреваясь, и самый легкокипящий элемент — азот (tкип. = −196 °С) начинает испаряться. Далее азот поднимается вверх, а жидкость, состоящая из кислорода и растворённых в нём благородных газов, стекает в нижний резервуар. Кислород и аргон также можно разделить на ректификационной колонне при необходимости.

Сера — довольно распространённый химический элемент. Она образует в земной коре мощнейшие пласты. Сера может находиться на поверхности, и тогда её добывают открытым способом: загружают на автомашины экскаватором и переправляют для очистки. Если сера залегает глубоко под землей, её расплавляют нагретым паром и далее выдавливают жидкую серу на поверхность. 

 

Каменный уголь — ценное химическое сырьё. Нагреванием каменного угля без доступа воздуха получают кокс (процесс коксования). Кокс представляет собой практически чистый углерод. Он используется как восстановитель в металлургии. Также коксом можно восстанавливать неметаллы из их природных соединений.

 

Рассмотрим более подробно процессы получения фосфора и галогенов.

 

Фосфор получают в процессе восстановления фосфоритов и апатитов. В качестве восстановителя используют кокс. Как мы уже говорили, фосфор находится в основном в составе фосфатов, в частности в составе фосфата кальция. Спекание фосфата кальция с коксом проводят в присутствии песка (оксид кремния (IV)):
 

Ca3(PO4)2 + 3SiO2 + 5C = 3CaSiO3 + 2P + 5CO.

 

Сам кремний также можно получить восстановлением оксида кремния (IV) углеродом:
 

SiO2 + 2C = Si + 2CO.

 

Галогены встречаются в природе в виде анионов, поэтому для их получения пользуются не восстановлением, а окислением. Логично предположить, что чем сильнее галоген, тем сложнее его окислить. Для окисления используют электрический ток.

 

В растворе или расплаве электролита под действием электрического тока происходит окислительно-восстановительная реакция.


Реакцию разложения электролита под действием электрического тока называют электролизом.


С помощью электролиза можно получить галогены, водород и кислород, то есть активные неметаллы.

 

Так, в 1886 г. французским химиком Анри Муассаном впервые был получен свободный фтор путём электролиза сжиженного фтороводорода:
 

2HF =электролиз H2 + F2.

 

Хлор можно получить электролизом соли — хлорида натрия. Для начала соль растворяют в воде, затем проводят электролиз и получают сразу три важных продукта химического производства: водород, гидроксид натрия и хлор.

                                                                                         

 2NaCl + 2H2O = электролиз H2 + 2NaOH + Cl2

 

Таким образом, мы рассмотрели некоторые способы получения неметаллов, важнейшие из них — фракционная перегонка жидкого воздуха, то есть разделение воздуха на отдельные компоненты, и электролиз — разложение электролита под действием электрического тока.


Контрольные вопросы

  1. Что такое фракционная перегонка, или ректификация?
  2. Что представляет собой кокс и где он используется?
  3. Каким способом получают активные неметаллы? Приведите примеры.


Предыдущий урок
Общая характеристика элементов VA-группы. Азот. Аммиак. Соли аммония
Неметаллы
Следующий урок
Фосфор и его соединения
Неметаллы
Урок подготовил(а)
teacher
Дмитрий Алексеевич
Учитель химии
Опыт работы: 10 лет
Поделиться:
  • Орфография. Повторение. Правописание НЕ и НИ

    Русский язык

  • Топливно-энергетический комплекс. Топливная промышленность

    География

  • Моделирование как метод познания

    Информатика

Зарегистрируйся, чтобы присоединиться к обсуждению урока

Добавьте свой отзыв об уроке, войдя на платфому или зарегистрировавшись.

Отзывы об уроке:
Пока никто не оставил отзыв об этом уроке