Лабораторный опыт 9
опыты и эксперименты по химии (9 класс)
лабораторный опыт по химии 9 кл "Знакомство с образцами металлов, рудами желез, соединениями алюминия"
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
Лабораторный опыт по химии 9 кл | 205.75 КБ |
Предварительный просмотр:
Лабораторный опыт №9
Знакомство с образцами металлов, рудами желез, соединениями алюминия
Цель: Познакомиться с образцами металлов и сплавами на их основе, свойствами металлов и сплавов.
Оборудование: справочный материал «Металлы и сплавы»
.
Ход работы:
Просмотрите видео https://www.youtube.com/watch?v=eItrqIxu8VE
- Рассмотрите образцы металлов и сплавов.
металл | цвет | твердость (по шкале Мооса) | плотность, г/см3 | действие магнита | tпл, 0С | применение |
Алюминий | ||||||
Цинк | ||||||
Олово | ||||||
Свинец | ||||||
Железо | ||||||
Медь |
- Рассмотрите и ознакомьтесь с основными железными рудами. Результаты занесите в таблицу
Наименование руды, формула рудообразующего оксида железа | Окраска | блеск | Магнитные свойства |
1.Магнитный железняк Fe3O4 | |||
2. Красный железняк Fe2O3 | |||
3. Бурый железняк Fe2O3*nH2O |
- Ознакомьтесь с соединениями алюминия и заполните таблицу
Алюминий и его сплавы | Элементарный состав сплава | Внешний вид | tпл, оС | Твердость | Плотность | Применение |
алюминий | ||||||
дюралюминий | ||||||
силумин | ||||||
магналий |
Вывод:
Приложение 1
Физические свойства металлов
Металл | Хим. | Плотн. | tплав. | Твердость по Моосу |
Алюминий | Al | 2,70 | 660 | 2,9 |
Вольфрам | W | 19,30 | 3400 | 4.5 |
Железо | Fe | 7,87 | 1540 | 4,5 |
Золото | Au | 19,30 | 1063 | 2,5 |
Медь | Cu | 8,92 | 1083 | 3,0 |
Магний | Mg | 1.7 | 651 | 2,0 |
Ртуть | Hg | 13,50 | - 39 | - |
Свинец | Pb | 11,34 | 327 | 3,9 |
Серебро | Ag | 10,49 | 960,5 | 2,7 |
Титан | Ti | 4,52 | 1670 | 7,3 |
Хром | Cr | 7,19 | 1900 | 9,0 |
Цинк | Zn | 7,14 | 419,5 | 2,5 |
Учащиеся записывают физические свойства в тетрадь, приводят примеры.
Плотность. По плотности металлы делятся на две группы:
легкие, плотность не более 5 г/см3 –
тяжелые, плотность более 5 г/см3–
Самый легкий – литий, плотность 0,53 г/см3, самый тяжелый – осмий, плотность 22,6 г/см3
Температура. Металлы в зависимости от температуры плавления подразделяют:
легкоплавкие, температура плавления не выше 1000°С-
тугоплавкие, температура плавления выше 1000°С-
Самый легкоплавкий металл - ртутьt =-39°С , самый тугоплавкий – вольфрам
t = 3340 °С
Твердость. Твердость металлов сравнивают с твердостью алмаза и делят на группы:
мягкие –
твердые –
самый твердый металл – хром, царапает стекло, самые мягкие – щелочные металлы, которые режутся ножом
Электропроводность. Электрическая проводимость объясняется присутствием свободных электронов, под действием приложенного электрического напряжения, хаотично движущиеся электроны, в металле приобретают направленное движение, возникает электрический ток.
Высокую электропроводность имеют – серебро, медь, золото, алюминий.
Низкую электропроводность имеют – ртуть, свинец, вольфрам
Теплопроводность. Показатель теплопроводности металлов, как правило, совпадает с показателем электропроводности.
Металлический блеск. Металлы способны отражать световые волны, магний и алюминий способны сохранять металлический блеск даже в порошке.
Цвет – большинство металлов имеет серебристый цвет, исключение золото- желтый, медь – красно-желтый.
Пластичность. Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В ряду Au,Ag,Cu,Sn,Pb,Zn,Fe уменьшается.
Магнитные свойства. Магнитные свойства определяются способностью металлов притягиваются к внешнему магнитному полю и сохранять способность намагничиваться.
Металлы по магнитным свойствам могут быть разделены на три основные группы:
- диамагнетики – выталкиваются из магнитного поля и ослабляют его;
- парамагнетики – втягиваются магнитным полем, незначительно усиливая его;
- ферромагнетики – усиливают магнитное поле на порядки величин.
К диамагнетикам относятся такие металлы, как медь, серебро, золото, кремний, бериллий и металлы подгруппы цинка, галлия, германия. Им свойственна отрицательная магнитная восприимчивость, поскольку под действием внешнего магнитного поля в них возникает намагниченность, направленная ему навстречу. Парамагнетики – металлы с небольшой положительной восприимчивостью (в основном щелочные и щелочноземельные), которые намагничиваются в направлении внешнего поля. Ферромагнетики включают металлы, обладающие высокой магнитной восприимчивостью – это железо, кобальт, никель. Есть металлы и сплавы, которые не принадлежат трем упомянутым группам: антиферромагнетики (ряд редкоземельных металлов), ферриты (соединения оксида железа) и т. д. Наиболее сильными магнитными свойствами обладают: железо, никель, кобальт. Эти металлы называются ферромагнитными (от латинского слова феррум - железо).
Металлы, применяемые в технике, подразделяются на черные (железо и его сплавы), цветные (все остальные, включая магний и алюминий), драгоценные (золото, платина, палладий, иридий), редкие (цирконий, иттрий, лантан, церий и др.).
Алюминий. В природе алюминия в самородном виде нет. Встречается только в виде соединений. Основным сырьём для промышленного производства алюминия служат бокситы и нефелины, которые содержат до 60% оксида алюминия (глинозема). Процесс получения алюминия является довольно сложным, энергоёмким и включает: получение из бокситов вначале глинозёма, а затем восстановление из раствора глинозёма электролизом в расплавленном криолите металлического алюминия. Образующийся в результате электролиза жидкий алюминий собирается на дне ванны под слоем электролита. Его называют алюминием-сырцом. Он содержит в своём составе металлические и неметаллические примеси, а также газы. Поэтому алюминийсырец рафинируют. После рафинирования образуется технически чистый алюминий, называемый первичным. Расплавленный металл разливается в определенные формы и отправляется в прокатное производство. Выпускается в виде заготовок, отливок, чушек, слитков, катанки, ленты и других изделий.
В зависимости от химического состава и содержания примесей алюминий подразделяется на марки: алюминий особой чистоты А999 (99,999% Аl), высокой чистоты марок: А995 (99,995% Аl), А99 (99,99% Аl), А98 (99,98% Аl), А97 (99,97% Аl), А95 (99,95% Аl) и технической чистоты, допускающих содержание примесей 0,15…1,0% (А85, А8, А7, А6, А5, А35 и А0). Массовую долю алюминия в металле определяют по разности 100,00% и суммы массовых долей определяемых примесей, массовая доля каждой из которых равна или более: для алюминия высокой чистоты – 0,001%, технической чистоты – 0,01%. Например, марка А85 обозначает, что в металле содержится 99,85% алюминия, а в марке А0 – 99% алюминия. В качестве примесей в алюминии могут присутствовать Fe, Si, Cu, Mn, Zn и др. Примеси оказывают существенное влияние на электрические и технологические свойства алюминия, его коррозионную стойкость.
Алюминий представляет собой серебристо-белый лёгкий металл с высокой тепло- и электропроводностью, хорошей коррозионной стойкостью в атмосфере и во многих агрессивных средах. По электропроводности он занимает третье место после серебра и меди. Чем чище алюминий, тем выше его электропроводность и коррозионная стойкость.
На воздухе алюминий покрывается тонкой прочной беспористой плёнкой оксида алюминия (Аl2O3) толщиной примерно 10 нм, защищающей металл от дальнейшего 32 окисления и обусловливающей его высокую коррозионную стойкость. Однако в щелочных средах и некоторых неорганических кислотах алюминий быстро разрушается.
Алюминий обладает высокой технологической пластичностью, сваривается, полируется, но относительно плохо обрабатывается резанием из-за высокой вязкости и налипания металла на инструмент. Вместе с тем он хорошо обрабатывается давлением, поэтому применяется для изготовления тонких листов, проката, в том числе и фольги различного назначения. При холодной пластической деформации (прокатка, волочение) в результате наклёпа получают твёрдый алюминий (АТ), который имеет повышенные механические характеристики (прочность, твёрдость), но при этом снижается относительное удлинение.
В чистом виде алюминий применяют для изготовления фольги, порошка, проволоки. Алюминиевую фольгу (альфоль) в строительстве применяют в качестве эффективного утеплителя (для отражения тепловых лучей) или декоративного материала, порошок – в качестве наполнителя (пигмента) в лакокрасочных составах или газообразователя при изготовлении ячеистых бетонов, проволоку – для сварки конструкций и т. д.
Общая характеристика алюминиевых сплавов
Как железо, так и алюминий в строительстве редко используются в чистом виде. Наибольшее применение находят алюминиевые сплавы. Сырьем для их получения служат как технически чистый алюминий, так и двойные сплавы алюминия с кремнием, которые содержат 10…13% Si и немного отличаются друг от друга количеством примесей железа, кальция, титана и марганца. Общее содержание примесей в них составляет 0,5…1,7% и называют их, как правило, силуминами. Основными легирующими компонентами алюминиевых сплавов являются Cu, Mg, Zn, Mn, Zr и реже – Cr, Li, Ni, Ti, Sc, V, Be и некоторые редкоземельные элементы.
Алюминиевые сплавы сочетают в себе, как правило, лучшие свойства чистого алюминия и повышенные прочностные и эксплуатационно-технологические характеристики легирующих добавок. Например, сплавы с магнием или цинком после термической обработки приобретают прочность, сравнимую с прочностью конструкционной стали с низким содержанием углерода. При этом такой сплав в 2,9 раза легче стали. Прочность на растяжение алюминиевых сплавов составляет 100…700 МПа, относительное удлинение – 6…22%, модуль упругости – 65500…72400 МПа. По прочности их подразделяют на малопрочные (до 300 МПа), среднепрочные (300…480 МПа) и сверхпрочные (более 480 МПа).
Недостатком алюминиевых сплавов являются сравнительно низкий модуль упругости (почти в три раза меньше, чем модуль упругости стали), высокий коэффициент линейного расширения и относительная сложность соединения элементов конструкций.
Алюминиевые сплавы классифицируют по составу, технологии получения заготовок, способности к термической обработке и основным потребительским свойствам. В зависимости от состава различают силумины (Al – Si), магналии (Al – Mg), дюралюмины (Al – Cu – Mg), авиали (Al – Mg – Si) и более сложные (многокомпонентные) с улучшенными свойствами – высокопрочные, жаропрочные, коррозионностойкие и др.
По технологическому признаку (способу изготовления) все алюминиевые сплавы делят на деформируемые (имеющие высокую пластичность в нагретом состоянии) и обрабатываемые давлением – методом горячей или холодной деформации (дюралюмины) и литейные (имеющие хорошую жидкотекучесть), применяемые для отливки изделий (силумины).
Для получения деформируемых сплавов в алюминий вводят в основном растворимые в нем легирующие элементы в количестве, не превышающем предел их растворимости при высокой температуре. Такими легирующими элементами в различных деформируемых сплавах являются медь, магний, марганец и цинк. Кроме того, в сравнительно небольших количествах вводят кремний, железо, никель и др. Наиболее распространенными литейными сплавами являются составы с кремнием или магнием (силумины или магналии).
Как деформируемые, так и литейные алюминиевые сплавы (ГОСТ 4784) подразделяют на термически не упрочняемые и термически и механически упрочняемые. Механическое упрочнение (нагартовка, наклеп) производится обжатием сплава в холодном состоянии. Термическая обработка состоит в закалке сплава нагреванием до температуры 440…510℃ и быстром охлаждении с последующим естественным (при обычных температурах) или искусственным (при t=150℃) старением.
В зависимости от назначения и требований в отношении физико-механических, технологических и других свойств их разделяют на сплавы высокой, средней и малой прочности, свариваемые, заклепочные, декоративные и другие. Они подразделяются также по системам, в которых основные легирующие элементы будут определять типичные для данной системы физические и химические свойства.
В строительстве применяются деформируемые термически упрочняемые и неупрочняемые и литейные, как термически упрочняемые, так и термически не упрочняемые алюминиевые сплавы (ТКП EN 1999-1 Еврокод 9). Однако в строительных конструкциях применяют в основном деформируемые сплавы системы алюминий-магнийкремний и другие. Деформируемые сплавы системы алюминий-магний-кремний наряду с хорошей пластичностью обладают такими свойствами, как высокая коррозионная стойкость, технологичность, способность подвергаться цветному анодированию и эмалированию и др.
Дюралюмины. Это класс сплавов системы «алюминий – медь – магний». Содержание меди составляет 2,2…4%, магния – 0,5…2,4% и в небольших количествах содержатся марганец (0,3…0,9%), кремний и железо. Однако метод изготовления дюраля заключается не только в специфическом подборе компонентов, но и в технологии его изготовления – механизме искусственного или естественного старения с помощью закалки. В результате сплав приобретает высокий уровень свойств при небольшой плотности.
Дюралюмины характеризуются сочетанием высокой прочности и пластичности, хорошо деформируются в горячем и холодном состояниях. Твёрдость и прочность их примерно такая же, как и у сталей обыкновенного качества. Однако при близких значениях прочности коэффициент конструктивного качества у дюралюминов значительно выше. При этом наибольшей прочности дюралюмины достигают при содержании в составе 4% меди и 1% магния. Такие сплавы называются супердюралюмины.
Дюралюмины удовлетворительно обрабатываются резанием в закалённом и состаренном состояниях и плохо в отожжённом, хорошо свариваются точечной сваркой и не свариваются сваркой плавлением из-за образования трещин. Наиболее известны сплавы Д1, Д16, Д18, Д19 и др. Например, сплав Д16 используется в строительных конструкциях средней и повышенной прочности.
Недостатком дюралюминов является их пониженная коррозионная стойкость. Для защиты от коррозии дюралюмины плакируют чистым алюминием, подвергают электрохимическому оксидированию либо естественному старению.
Силумины. Это группа литейных сплавов алюминия с кремнием (4…22%) и незначительным количеством примесей – железа, меди, магния, титана, цинка и других элементов (ГОСТ 1583). Название произошло от наличия в составе химического элемента Si. Силумины дополнительно могут быть легированы магнием, медью, никелем, титаном, что позволяет упрочнять такие сплавы термической обработкой. По сравнению с чистым алюминием обладают большей прочностью и износостойкостью, но уступают по этим показателям дюралюмину. Для силуминов характерна низкая литейная усадка, стойкость к коррозии и высокая твердость. Применяют при изготовлении строительных конструкций.
Магналии. Магналии – сплавы алюминия с магнием Mg до 10% и другими элементами (кремний, железо, медь). В зависимости от содержания магния различают деформируемые (до 7% Mg) и литейные (5…10% Mg) сплавы. Магний уменьшает плотность алюминиевого сплава, повышает прочность и коррозионную стойкость без снижения пластичности. Поэтому основным преимуществом таких сплавов является сочетание сравнительно высокой прочности, пластичности и коррозионной стойкости с хорошей свариваемостью. Магналии легко поддаются механической обработке и хорошо полируются. Применяются в качестве конструкционного и декоративного материала. Авиаль (сокращенное от «авиационный алюминий») – группа сплавов системы алюминий – магний (0,45…0,9%) – кремний (0,5…1,2%) с небольшим содержанием других элементов марганца или хрома (0.15…0,35%), меди (0,2…0,6%) и железа – не более 0,5%.
Авиали. Авиали относятся к числу сплавов со средней прочностью, но высокой технологичностью и стойкостью против атмосферной коррозии. Отличаются высокой пластичностью и свариваемостью, хорошо полируются. Для упрочнения подвергают закалке и искусственному старению. В строительстве применяются в виде профилей, труб, обшивки строительных конструкций и других изделий.
Маркировка алюминиевых сплавов
Единой системы маркировки черных и цветных металлов, в т. ч. алюминиевых сплавов в мировом сообществе не разработано. Маркировку алюминиевых сплавов в РБ и в странах СНГ определяют в основном стандарты: ГОСТы 1583 и 4784, ГОСТ Р 55375 и EN 573-1. Отличия в системах маркировки алюминиевых сплавов вызваны различием в технологиях производства, требованиях к свойствам, области применения и другим параметрам. В настоящее время осуществляется замена различных систем условных обозначений на единую систему цифровой маркировки алюминиевых сплавов.
Что касается европейских норм, то они предусматривают раздельные системы маркировки (кодирования) для деформируемых и литейных алюминиевых сплавов, основанные на Международной системе обозначений. Деформируемые алюминиевые сплавы имеют, как правило, буквенно-цифровую систему маркировки. Обозначение последовательно составляется из букв EN, затем следует пробел, букв А (алюминий) и W (деформируемый полуфабрикат), дефис и четырех цифр, представляющих химический состав, и при необходимости за ними буквы, указывающей национальную вариацию. Например, EN AW-5154А.
Литейные сплавы тоже имеют буквенно-цифровое обозначение, которое состоит из тех же букв EN, A и далее букв, указывающих на форму полуфабриката (А, С, М) и пяти цифр, показывающих их пределы содержания элементов химического состава. Например, EN AВ-44000.
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПЛЕКСА УЧЕБНО – ЛАБОРАТОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ПО БИОЛОГИИ
В данной статье отражён мой опыт работы по использованию комплекса нового учебно-лабораторного оборудования на уроках биологии....
Лабораторный опыт: «Химические свойства оснований»
Данный опыт следует проводить при изучении темы «Основания» как на базовом, так и на профильном уровне.Задачи опыта: создать условия для исследования учащимися свойств оснований; для дальнейшего разви...
Домашний лабораторный опыт "Обнаружение крахмала в продуктах"
Этот опыт можно предложить учащимся 9-го класса в качестве домашнего задания при изучении темы "Углеводы"....
Использование проблемно-диалогической технологии на лабораторных работах.Лабораторная работа ,, Внутреннее строение рыбы"
Особенности проблемно - диалогического обучения и его использование на уроках биологии.Описание этапов внедрения технологии при проведении лабораторныхработ...
Лабораторная работа Особенности внешнего строения и передвижения рыб. Лабораторная работа для 7 класса, в соответствии с программой под руководством В.В. Пасечник
Для того чтобы выяснить как влияет водная среда, на внешнее строение рыб мы выполним лабораторную работу “Внешнее строение и особенности передвижения рыбы”.Лабораторную работу вы будете выполнять в па...
Проверочная по теме "Углеводы", лабораторный опыт "Получение искусственного мёда"
Урок для углублённого изучени раздела "Биохимия" в урочной или внеурочной деятельности.С выполнением лабораторного опыта и проверочной работой....
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ГАЗООБМЕН, ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА CO2» НА СОВРЕМЕННОМ ЛАБОРАТОРНОМ ХИМИЧЕСКОМ ОБОРУДОВАНИИ
Авторская разработка лабораторной работы...