Урок 45 Общие способы получения металлов.
Уч §36 , Выписать примеры на все способы получения металлов из учебника и теории ЯКласса
https://www.yaklass.ru/p/himija/9-klass/khimiia-metallov-163805/metally-15154/re-ee67def0-8c3f-4b47-9bda-594ba8a66ba9 Получение металлов ЯКласс
Значительная химическая активность металлов приводит к тому, что в земной коре они встречаются главным образом в виде соединений: оксидов, сульфидов, сульфатов, хлоридов, карбонатов и др.
В свободном виде встречаются металлы, расположенные в ряду активности правее водорода, хотя часто медь и ртуть можно встретить в виде соединений. Что собой представляют благородные металлы? Какие металлы встречаются в свободном виде? Стр 183 - 184
Минералы и горные породы, содержащие металлы и их соединения, из которых выделение чистых металлов технически возможно и экономически целесообразно называют РУДАМИ.
Получение металлов из руд – задача металлургии.
Металлургия – наука о промышленных способах получения металлов из руд, и в то же время, это отрасль промышленности.
Любой металлургический процесс – это процесс восстановления ионов металлов с помощью различных восстановителей.
Чтобы реализовать этот процесс, надо учесть активность металла, подобрать восстановитель, рассмотреть технологическую целесообразность, экономические и экологические факторы. Исходя из этого, существуют следующие способы получения металлов: пирометаллургический (стр 184), гидрометаллургический (стр 187), электрометаллургический (стр 188).
Пирометаллургия — восстановление металлов из их руд при высоких температурах с помощью восстановителей.
В процессах пирометаллургии используются различные восстановители: неметаллические — кокс, оксид углерода(), водород; металлические — алюминий, магний, кальций и другие металлы. Если в качестве восстановителя применяют алюминий, то процесс восстановления называют алюминотермией. Пирометаллургическими методами получают: железо, медь, свинец, никель, хром и другие металлы: Fe3O4+ C→
Fe3O4+CO→
MoO3+3H2→ особо чистые
WO3+H2→
TiO2 +Mg→
Cr2O3 +Al→ (алюминотермия)
Сульфидные руды предварительно обжигают, получая оксиды металлов, из которых затем металлы восстанавливают, например:
2CuS +3O2 →
2CuO+C→
Пирометаллургический метод используют для получения железа из оксидов — и , содержащихся в обогащённых рудах. Процесс проводят в доменных печах, восстановителем является угарный газ , который образуется при окислении кокса:
C+O2→
В доменной печи протекают следующие процессы восстановления:
Fe2O3+CO→
Fe3O4+CO→
FeO+CO →
В результате получают чугун — сплав железа с углеродом, в котором массовая доля углерода составляет от до 2%. Чугун перерабатывают в сталь, содержание углерода в которой меньше 1,7 %. Процесс проводят в мартеновских печах или кислородных конверторах. Через расплавленный чугун пропускают воздух, результате чего углерод частично окисляется. Однако при пропускании кислорода через расплавленный чугун часть железа также окисляется кислородом до оксида:
Fe+O2→
Для обратного восстановления оксида железа(II) до металла в расплав вводят раскислители. Как правило, это марганец, барий, кальций, лантан. Они восстанавливают окислившееся железо:
Mn+ FeO→
а затем отделяются от расплава, всплывая на его поверхность в виде легкоплавких шлаков.
Гидрометаллургия — восстановление металлов из их солей в растворе.
Гидрометаллургические процессы включают стадию перевода нерастворимых соединений металлов из руд в растворы (например, действием серной кислоты переводят в раствор соли меди, цинка, урана) с последующим восстановлением металлов из полученных растворов с помощью других металлов или электрического тока.
С помощью гидрометаллургии получают медь, кадмий, извлекают золото и серебро.
Например, руду, содержащую оксид меди(II), обрабатывают серной кислотой, в результате чего образуется растворимый сульфат меди(II):
CuO+H2SO4→
Затем проводят реакцию замещения или электролиз раствора и получают медь:
CuSO4+Fe→
2CuSO4+2H2O→2Cu+O2+2H2SO4(электролиз)
Электрометаллургия — восстановление металлов в процессе электролиза растворов или расплавов их соединений.
Электрометаллургические методы применяют главным образом для получения активных металлов — щелочных и щёлочноземельных, а также алюминия. При этом подвергают электролизу не растворы, а расплавы хлоридов, гидроксидов или оксидов: 2NaCl →2Na+Cl2
2Al2O3→4Al+3O2
Сырьём для производства алюминия служат бокситы, которые прокаливанием переводят в оксид алюминия Al2O3. Электролизу подвергают раствор оксида алюминия Al2O3 в расплавленном криолите Na3AlF6 . Криолит понижает температуру плавления оксида алюминия и значительно повышает электропроводность расплава. Производство алюминия относят к числу энергоёмких, поэтому его размещают не рядом с местом добычи сырья, а вблизи источников дешёвой электроэнергии.
Малоактивные металлы, такие как медь, получают путём электролиза водных растворов их солей, например: 2CuSO4+2H2O→2Cu+O2+2H2SO4
Электролиз применяют также не только для получения металлов, но и их очистки. Этот процесс называется электролитическим рафинированием.
|