Способы получения металлов химия егэ - Помощь в подготовке к экзаменам и поступлению

Понятие о металлургии: общие способы получения металлов

Металлургия — это наука о промышленных способах получения металлов. Различают черную и цветную металлургию.

Черная металлургия — это производство железа и его сплавов (сталь, чугун и др.).

Цветная металлургия — производство остальных металлов и их сплавов.

Широкое применение находят сплавы металлов. Наиболее распространенные сплавы железа — чугун и сталь.

Чугун — это сплав железа, в котором содержится 2-4 масс. % углерода, а также кремний, марганец и небольшие количества серы и фосфора.

Сталь — это сплав железа, в котором содержится 0,3-2 масс. % углерода и небольшие примеси других элементов.

Легированные стали — это сплавы железа с хромом, никелем, марганцем, кобальтом, ванадием, титаном и другими металлами. Добавление металлов придает стали дополнительные свойства. Так, добавление хрома придает сплаву прочность, а добавление никеля придает стали пластичность.

Основные стадии металлургических процессов:

Обогащение природной руды (очистка, удаление примесей)
Получение металла или его сплава.
Механическая обработка металла

1. Нахождение металлов в природе

Большинство металлов встречаются в природе в виде соединений. Наиболее распространенный металл в земной коре — алюминий. Затем железо, кальций, натрий и другие металлы.

Нахождение металлов в природе
Активные металлы — в виде солей	Металлов средней активности — в виде оксидов и сульфидов	Малоактивные металлы -в виде простых веществ
Хлорид натрия NaCl

2. Получение активных металлов

Активные металлы (щелочные и щелочноземельные) классическими «химическими» методами получить из соединений нельзя. Такие металлы в виде ионов — очень слабые окислители, а в простом виде — очень сильные восстановители, поэтому их очень сложно восстановить из катионов в простые вещества. Чем активнее металл, тем сложнее его получить в чистом виде — ведь он стремится прореагировать с другими веществами.

Получить такие металлы можно, как правило, электролизом расплавов солей, либо вытеснением из солей другими металлами в жестких условиях.

Натрий в промышленности получают электролизом расплава хлорида натрия с добавками хлорида кальция:

2NaCl = 2Na + Cl₂

Калий получают пропусканием паров натрия через расплав хлорида калия при 800°С:

KCl + Na = K↑ + NaCl

Литий можно получить электролизом расплава хлорида лития в смеси с KCl или BaCl₂ (эти соли служат для понижения температуры плавления смеси):

2LiCl = 2Li + Cl₂

Цезий можно получить нагреванием смеси хлорида цезия и специально подготовленного кальция:

Са + 2CsCl = 2Cs + CaCl₂

Магний получают электролизом расплавленного карналлита или хлорида магния с добавками хлорида натрия при 720–750°С:

MgCl₂→ Mg + Cl₂

Кальций получают электролизом расплавленного хлорида кальция с добавками фторида кальция:

CaCl₂ → Ca + Cl₂

Барий получают из оксида восстановлением алюминием в вакууме при 1200 °C:

4BaO+ 2Al = 3Ba + Ba(AlO₂)₂

Алюминий получают электролизом раствора оксида алюминия Al₂O₃ в криолите Na₃AlF₆:

2Al₂O₃ → 4Al + 3O₂

3. Получение малоактивных и неактивных металлов

Металлы малоактивные и неактивные восстанавливают из оксидов углем, оксидом углерода (II) СО или более активным металлом. Сульфиды металлов сначала обжигают.

3.1. Обжиг сульфидов

При обжиге сульфидов металлов образуются оксиды:

2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂

Металлы получают дальнейшим восстановлением оксидов.

3.2. Восстановление металлов углем

Чистые металлы можно получить восстановлением из оксидов углем. При этом до металлов восстанавливаются только оксиды металлов, расположенных в ряду электрохимической активности после алюминия.

Например, железо получают восстановлением из оксида углем:

2Fe₂O₃ + 6C → 2Fe + 6CO

ZnO + C → Zn + CO

Оксиды металлов, расположенных в ряду электрохимической активности до алюминия, реагируют с углем с образованием карбидов металлов:

CaO + 3C → CaC₂ + CO

3.3. Восстановление металлов угарным газом

Оксид углерода (II) реагирует с оксидами металлов, расположенных в ряду электрохимической активности после алюминия.

Например, железо можно получить восстановлением из оксида с помощью угарного газа:

2Fe₂O₃ + 6CО → 4Fe + 6CO₂

3.4. Восстановление металлов более активными металлами

Более активные металлы вытесняют из оксидов менее активные. Активность металлов можно примерно оценить по электрохимическому ряду металлов:

Восстановление металлов из оксидов другими металлами — распространенный способ получения металлов. Часто для восстановления металлов применяют алюминий и магний. А вот щелочные металлы для этого не очень подходят – они слишком химически активны, что создает сложности при работе с ними.

Например, цезий взрывается на воздухе.

Алюмотермия – это восстановление металлов из оксидов алюминием.

Например: алюминий восстанавливает оксид меди (II) из оксида:

3CuO + 2Al = Al₂O₃ + 3Cu

Магниетермия – это восстановление металлов из оксидов магнием.

CuO + Mg = Cu + MgO

Железо можно вытеснить из оксида с помощью алюминия:

2Fe₂O₃ + 4Al → 4Fe + 2Al₂O₃

При алюмотермии образуется очень чистый, свободный от примесей углерода металл.

Активные металлы вытесняют менее активные из растворов их солей.

Например, при добавлении меди (Cu) в раствор соли менее активного металла – серебра (AgNO₃) произойдет химическая реакция:

2AgNO₃ + Cu = Cu(NO₃)₂ + 2Ag

Медь покроется белыми кристаллами серебра.

При добавлении железа (Fe) в раствор соли меди (CuSO₄) на железном гвозде появился розовый налет металлической меди:

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu

При добавлении цинка в раствор нитрата свинца (II) на цинке образуется слой металлического свинца:

Pb(NO₃)₂ + Zn = Pb + Zn (NO₃)₂

3.5. Восстановление металлов из оксидов водородом

Водород восстанавливает из оксидов только металлы, расположенные в ряду активности правее алюминия. Как правило, взаимодействие оксидов металлов с водородом протекает в жестких условиях – под давлением или при нагревании.

CuO + H₂ = Cu + H₂O

4. Производство чугуна

Чугун получают из железной руды в доменных печах.

Печь последовательно загружают сверху шихтой, флюсами, коксом, затем снова рудой, коксом и т.д.

1- загрузочное устройство, 2 — колошник, 3 — шахта, 4 — распар, 5 — горн, 6 — регенератор

Доменная печь имеет форму двух усеченных конусов, соединенных основаниями. Верхняя часть доменной печи — колошник, средняя — шахта, а нижняя часть — распар.

В нижней части печи находится горн. Внизу горна скапливается чугун и шлак и отверстия, через которые чугун и шлак покидают горн: чугун через нижнее, а шлак через верхнее.

Наверху печи расположено автоматическое загрузочное устройство. Оно состоит из двух воронок, соединенных друг с другом. Руда и кокс сначала поступают в верхнюю воронку, а затем в нижнюю.

Из нижней воронки руда и кокс поступают в печь. во время загрузки руды и кокса печь остается закрытой, поэтому газы не попадают в атмосферу, а попадают в регенераторы. В регенераторах печной газ сгорает.

Шихта — это железная руда, смешанная с флюсами.

Снизу в печь вдувают нагретый воздух, обогащенный кислородом, кокс сгорает:

C + O₂ = CO₂

Образующийся углекислый газ поднимается вверх и окисляет кокс до оксида углерода (II):

CO₂ + С = 2CO

Оксид углерода (II) (угарный газ) — это основной восстановитель железа из оксидов в данных процессах. Последовательность восстановления железа из оксида железа (III):

Fe₂O₃ → Fe₃O₄ (FeO·Fe₂O₃) → FeO → Fe

Последовательность восстановления оксида железа (III):

3Fe₂O₃ + CO → 2Fe₃O₄ + CO₂

Fe₃O₄ + CO → 3FeO + CO₂

FeO + CO → Fe + CO₂

Суммарное уравнение протекающих процессов:

Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂

При этом протекает также частичное восстановление примесей оксидов других элементов (кремния, марганца и др.). Эти вещества растворяются в жидком железе.

Чтобы удалить из железной руды тугоплавкие примеси (оксид кремния (IV) и др.). Для их удаления используют флюсы и плавни (как правило, известняк CaCO₃ или доломит CaCO₃·MgCO₃). Флюсы разлагаются при нагревании:

CaCO₃ → CaO + CO₂

и образуют с тугоплавкими примесями легкоплавкие вещества (шлаки), которые легко можно удалить из реакционной смеси:

CaO + SiO₂ → CaSiO₃

Источник

Курс

Меня зовут Быстрицкая Вера Васильевна.
Я репетитор по Химии

Вам нужны консультации по Химии по Skype?
Если да, подайте заявку. Стоимость договорная.
Чтобы закрыть это окно, нажмите «Нет».

ПОНЯТИЕ О МЕТАЛЛУРГИИ
ОБЩИЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ

ПИРОМЕТАЛЛУРГИЯ

восстановление безводных соединений при высоких температурах.

1. Карботермия: углерод и оксид углерода (II) ;

2.Металлотермия — алюминотермия, каклькийтермия, магнийтермия — восстановление металлами;

3. Водородотермия — восстановление водородом.

КАРБОТЕРМИЯ.

Восстановители: C и CO.

Если руда является сульфидом металла, её предварительно переводят в оксид путём окислительного обжига (обжиг с доступом воздуха).

2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2

Затем оксид металла восстанавливают углём.

Так получают: Fe, Cu, Pb, Sn, Cd, Zn.

Mn, Cr, Ti, W карботермией не получают — образуются прочные карбиды.

КАРБОТЕРМИЯ.

Восстановители: C и CO.

Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2

2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2

Затем оксид металла восстанавливают углём.

ZnO + C = Zn + 2CO↑

Так получают:

Fe, Cu, Pb, Sn, Cd, Zn

Mn, Cr, Ti, W карботермией не получают — образуются прочные карбиды.

МЕТАЛЛОТЕРМИЯ.

В качестве восстановителей используют химически более активные металлы: Al, Mg, Ca, Na.

Cr2O3 + 3Al =2Cr + Al2O3

TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2

Обычно получают те металлы (и их сплавы), которые при восстановлении их углём образуют карбиды.

Так получают: Mn, Cr, Ti, Mo, W, V и др.

ВОДОРОДОТЕРМИЯ.

Восстанавливают металлы из их оксидов H2.

MoO3 + 3H2 = Mo + 3H2

Получают металлы большей чистоты: Cu, Ni, W, Fe, Mo, Cd, Pb

Оксиды активных металлов (MgO, CaO, Al2O3 и др.) водородом не восстанавливаются.

ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ

получение металлов из растворов или расплавов при пропускании постоянного электрического тока.

Так получают электролитически чистые металлы: Cu, Ag, Fe, Ni, Pb и многие другие.

Электролиз расплавов используется для получения активных и легких металлов (Na, К, Са, А1 и т.п.) из их расплавленных оксидов или хлоридов.

Используют также для очистки некоторых металлов.

ЭЛЕКТРОЛИЗ РАСПЛАВОВ

(Катод – отрицательный электрод, анод – положительный электрод.

На катоде металл, на аноде в бескислородном остатке – неметалл, в кислородсодержащем – оксид неметалла и кислород).

NaCl = Na(+) + Cl(-)

K(-) Na(+) + ē = Na(0)

A(+) 2Cl(-) — 2ē = Cl2(0)↑

эл-лиз

2NaСl → 2Na + Cl2↑

Получаемые металлы: Be, Mg, Ca (из расплавленных хлоридов), Al (из расплавленного оксида)

ЭЛЕКТРОЛИЗ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ С ИНЕРТНЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ.

23(Б) Тесты ЕГЭ ФИПИ 2015 к теме «Понятие о металлургии. Принципы химического производства. Полимеры. Химическое загрязнение и его последствия.»

ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЯ

Металлы, входящие в состав руды, переводят в раствор, а затем восстанавливают более активным металлом или электролизом.

Восстановление металлов из руд с помощью серной кислоты – один из основных процессов гидрометаллургии.

CuO + H2SO4 = CuSO4+ H2O

CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu

Получаемые металлы: Cd, Ag, Au, Cu, Zn, Mo и др.

Источник

Общая характеристика и способы получения металлов

Значительная химическая активность металлов (взаимодействие с кислородом воздуха, другими неметаллами, водой, растворами солей, кислотами) приводит к тому, что в земной коре они встречаются главным образом в виде соединений: оксидов, сульфидов, сульфатов, хлоридов, карбонатов и т. д. В свободном виде встречаются металлы, расположенные в ряду напряжений правее водорода (Аg, Нg, Рt,Аu, Сu), хотя гораздо чаще медь и ртуть в природе можно встретить в виде соединений.

Минералы и черные 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 — это и наука о промышленных способах получения металлов из руд, и отрасль промышленности.

Любой металлургический процесс — это процесс восстановления ионов металла с помощью различных восстановителей. Суть его можно выразить так:

М ⁿ⁺+ ne−→M

Чтобы реализовать этот процесс, надо учесть активность металла, подобрать восстановитель, рассмотреть технологическую целесообразность, экономические и экологические факторы.

В соответствии с этим существуют следующие способы получения металлов:

• пирометаллургический;

• гидрометаллургический;

• электрометаллургический.

Пирометаллургия

Пирометаллургия — восстановление металлов из руд при высоких температурах с помощью углерода, оксида углерода (II), водорода, металлов — алюминия, магния.

Например, олово восстанавливают из касситерита SnО₂, а медь — из куприта Cu₂O

прокаливанием с углем (коксом):

SnО₂+ 2С = Sn + 2СО ↑; Cu₂O + С = 2Cu+ СО ↑

Сульфидные руды предварительно подвергают обжигу при доступе воздуха, а затем полученный оксид восстанавливают углем:

2ZnS + 30₂ = 2ZnО + 2SO₂ ↑; ZnО + С = Zn + СО ↑
сфалерит (цинковая обманка)

Из карбонатных руд металлы выделяют также путем прокаливания с углем, т. к. карбонаты при нагревании разлагаются, превращаясь в оксиды, а последние восстанавливаются углем:

FeСO3 = FеО + СO₂ ↑ ; FеО + С = Fе + СО ↑
сидерит (шпатовый железняк)

Восстановлением углем можно получить Fе, Сu, Zn, Сd, Ge, Sn, Рb и другие металлы, не образующие прочных карбидов (соединений с углеродом).

В качестве восстановителя можно применять водород или активные металлы:

1) МоO₃ + ЗН₂ = Мо + ЗН₂O (водородотермия)

К достоинствам этого метода относится получение очень чистого металла.

2) TiO₂+ 2Мg = Тi + 2МgO (магнийтермия)

ЗМnO₂ + 4Аl = ЗМn + 2Аl₂O₃ (алюминотермия)

Чаще всего в металлотермии используют алюминий, теплота образования оксида

которого очень велика (2А1 + 1,5 O₂ = Аl₂O₃ + 1676 кДж/моль). Электрохимический ряд напряжений металлов нельзя использовать для определения возможности протекания реакций восстановления металлов из их оксидов. Приближенно установить возможность этого процесса можно на основании расчета теплового эффекта реакции (Q), зная значения теплот образования оксидов:

Q= Σ Q₁ — Σ Q _{2 ,}

где Q₁— теплота образования продукта, Q₂-теплота образования исходного вещества.

Доменный процесс (производство чугуна):
C + O₂ = CO₂, CO₂ + C ↔ 2CO
3Fe₂O₃ + CO = 2(Fe²Fe³₂)O₄+ CO₂(Fe²Fe³₂)O₄+ CO= 3FeO + CO₂FeO + CO= Fe + CO₂
(чугун содержит до 6,67% углерода в виде зерен графита и цементита Fe₃C);

Выплавка стали (0,2-2,06% углерода) проводится в специальных печах (конвертерных, мартеновских, электрических), отличающихся способом обогрева. Продувание воздуха, обогащенного кислородом, приводит к выгоранию из чугуна избыточного углерода, а также серы, фосфора и кремния в виде оксидов. При этом оксиды либо улавливаются в виде отходящих газов (CO₂, SO₂), либо связываются в легко отделяемый шлак – смесь Ca₃(PO₄)₂и CaSiO₃. Для получения специальных сталей в печь вводят легирующие добавки других металлов.

Гидрометаллургия

Гидрометаллургия — это восстановление металлов из их солей в растворе.

Процесс проходит в два этапа: 1) природное соединение растворяют в подходящем реагенте для получения раствора соли этого металла; 2) из полученного раствора данный металл вытесняют более активным или восстанавливают электролизом. Например, чтобы получить медь из руды, содержащей оксид меди СuО, ее обрабатывают разбавленной серной кислотой:

СuО + Н₂SО₄ = СuSO₄ + Н₂

Затем медь либо извлекают из раствора соли электролизом, либо вытесняют из сульфата железом:

СuSO₄. + Fе = Сu + FеSO₄

Таким образом, получают серебро, цинк, молибден, золото, уран.

Электрометаллургия

Электрометаллургия — восстановление металлов в процессе электролиза растворов или расплавов их соединений.

Этим методом получают алюминий, щелочные металлы, щелочноземельные металлы. При этом подвергают электролизу расплавы оксидов, гидроксидов или хлоридов.

Примеры:

а) NaCl (электролиз расплава) → 2Na + Cl₂

б) CaCl₂(электролиз расплава) → Ca + Cl↑
в) 2Al₂O₃(электролиз расплава) → 2Al + 3O₂↑
г) 2Cr₂(SO₄) + 6H₂O(электролиз) → 4Cr↓ + 3O₂↑ +6H₂SO₄
д) 2MnSO₄+ 2H₂O (электролиз) → 2Mn↓ + O₂↑+2H₂SO₄
е) FeCl₂(электролиз раствора) → Fe↓ + Cl₂↑

Источник

Всего: 49 1–20 | 21–40 | 41–49

Добавить в вариант

Верны ли следующие утверждения о способах получения металлов?

А.  Железо в промышленности получают не в чистом виде, а в виде сплавов с углеродом.

Б.  Щелочные металлы получают электролизом расплавов их соединений.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба утверждения

4)  оба утверждения неверны

Верны ли следующие утверждения о способах получения металлов?

А. Щелочные и щелочноземельные металлы получают электролизом водных растворов их соединений.

Б. Железо в промышленных масштабах получают не в чистом виде, а в виде сплавов с углеродом.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба суждения

4)  оба суждения неверны

Задания Д26 № 773

Верны ли следующие суждения о промышленных способах получения металлов?

А.  В основе пирометаллургии лежит процесс восстановления металлов из руд при высоких температурах.

Б.  В промышленности в качестве восстановителей используют оксид углерода (II) и кокс.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба суждения

4)  оба суждения неверны

Верны ли следующие суждения о промышленных способах получения металлов?

А. В основе пирометаллургии лежат процессы восстановления металлов из их оксидов при высоких температурах.

Б. В промышленности в качестве восстановителя используют кокс.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба суждения

4)  оба суждения неверны

Верны ли следующие утверждения о способах получения металлов?

А.  Алюминий получают восстановлением его оксидом углерода.

Б.  Железо получают электролизом раствора его солей.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба утверждения

4)  оба утверждения неверны

Только электролизом расплава соли в промышленности можно получить

1)  натрий

2)  серебро

3)  цинк

4)  хром

Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Сибирь. Вариант 4

Примерами гидрометаллургических процессов могут быть реакции:

Запишите номера выбранных ответов.

Увеличить скорость обжига пирита можно

1)  используя катализатор

2)  понижая температуру

3)  увеличивая размеры печи

4)  обогащая воздух кислородом

Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Сибирь. Вариант 1

Cырье для производства чугуна –

1)  оксиды железа и кокс

2)  сталь и кислород

3)  сульфиды железа и углекислый газ

4)  гидроксиды железа и водород

Дихромат калия нагрели с порошком серы, реакция протекала без выделения газа. Из полученной твёрдой смеси путём добавления воды и фильтрования выделили зелёный порошок, который измельчили, смешали с алюминием и подожгли. Полученный металл нагрели в токе хлора, а образовавшееся вещество нагрели в токе сероводорода и получили чёрное твёрдое вещество, состоящее из двух элементов. Напишите молекулярные уравнения четырёх описанных реакций.

Верны ли следующие утверждения о свойствах углерода?

А. Углерод растворяется в кислотах-окислителях.

Б. Углерод способен отнимать кислород у оксидов металлов.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба суждения

4)  оба суждения неверны

Установите соответствие между веществом и возможным способом его получения путём электролиза: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ

1)  расплава KOH

2)  горячего водного раствора KCl

3)  водного раствора NaF

4)  расплава NaF

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ

1)  водного раствора NaNO_3$ (без диафрагмы)

2)  водного раствора NaCl

3)  водного раствора CaCl_2

4)  расплава CaCl_2

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Осадок, полученный при взаимодействии растворов хлорида железа (III) и нитрата серебра, отфильтровали. Фильтрат обработали раствором едкого кали. Выпавший осадок бурого цвета отделили и прокалили. Полученное вещество при нагревании реагирует с алюминием с выделением тепла и света. Напишите уравнения описанных реакций.

Для полного растворения навески сплава серебра с медью потребовалось 43,5 мл 63%-й азотной кислоты (плотность 1,38 г/мл). При добавлении к полученному раствору избытка щёлочи выпал осадок, который высушили и прокалили при высокой температуре. Масса полученного твёрдого вещества составила 25,6 г. Рассчитайте массовые доли металлов (в%) в сплаве. Запишите уравнения всех реакций и приведите вычисления.

Установите соответствие между веществом и способом его получения с помощью электролиза: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ — ЭЛЕКТРОЛИЗ

1)  раствора NaCl

2)  расплава KCl

3)  раствора KCl

4)  раствора

5)  расплава

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Установите соответствие между веществом и возможным способом его получения путем электролиза: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА

А)  алюминий

Б)  кислород

В)  калий

ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ

1)  раствора в расплавленном криолите

2)  водного раствора AgF

3)  водного раствора AlCl_3$

4)  расплава

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ—2022 по химии

Установите соответствие между металлом и основным способом его получения в промышленности: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

МЕТАЛЛ

А)  золото

Б)  алюминий

В)  железо

СПОСОБ ПРОМЫШЛЕННОГО ПОЛУЧЕНИЯ

1)  восстановление оксида металла

2)  электролиз раствора соли

3)  электролиз расплава соли или оксида

4)  выделение чистого металла из руды

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ

1)  расплава NaCl

2)  холодного водного раствора NaCl

3)  водного раствора

4)  расплава

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Источник: СтатГрад: Тренировочная работа 09.11.2022. Вариант ХИ2210201.

ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ

1)  расплава NaBr

2)  горячего водного раствора NaBr

3)  расплава LiCl

4)  раствора

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Источник: СтатГрад: Тренировочная работа 09.11.2022. Вариант ХИ2210202.

Всего: 49 1–20 | 21–40 | 41–49

Источник

4.2.1. Понятие о металлургии: общие способы получения металлов.

Металлургия — это комплексная отрасль промышленности, которая занимается производством металлов.

Поскольку большинство металлов в природе существует в виде различных соединений, то химическая суть металлургических процессов заключается в восстановлении металлов:

Me⁺ⁿ + nē → Me⁰

В зависимости от того, какой используется восстановитель и каковы условия, при которых проводят процессы восстановления различают пиро-, гидро-, электро- и биометаллургию.

Пирометаллургия (от греч. огонь и металлургия) представляет собой все химические способы восстановления металлов из руд, осуществляемые с применением высоких температур.

В качестве восстановителей в пирометаллургии используют уголь (кокс), оксид углерода (II), водород, активные металлы, кремний.

Оксидные руды чаще всего восстанавливают коксом или оксидом углерода (II) — этот процесс носит название карботермия:

Для извлечения металлов пирометаллургическим способом из сульфидных руд их сначала подвергают предварительному отжигу:

А затем, полученный оксид восстанавливают коксом:

Тугоплавкие металлы, например, молибден и вольфрам, восстанавливают водородом:

Если восстановителями химически активные металлы, то этот пирометаллургический способ называют металлотермия. В зависимости от природы металла-восстановителя различают алюминотермию, или алюмотермию, — восстановление алюминием и магнийтермию — восстановление магнием. Способ металлотермии позволяет восстанавливать металлы не только из оксидов, но и с галогенидов:

Известен способ восстановления металлов кремнием, называемый силикотермией:

Гидрометаллургия представляет собой метод получения металлов, заклющийся в преобразовании природных соединений металлов в растворимую форму с последующим восстановлением металла из раствора. О возможности применения гидрометаллургических процессов для извлечения металлов еще в 1763 г.. Говорил М. В. Ломоносов. Гидрометаллургического способами добывают благородные (золото, серебро, платину), цветные (медь, никель, цинк, кобальт), редкие (цирконий, гафний, тантал) и другие металлы:

NiSO₄ + Zn = Ni + ZnSO₄

К преимуществам данного способа относится возможность его использования для получения металлов при их малом содержании в руде, которую невозможно перерабатывать обычными способами; снижение во многих случаях загрязнения окружающей среды, например, при обжиге сульфидных руд.

Электрометаллургия — это способ получения металлов с применением электрического тока — электролиза. Электролизом расплавов получают самые активные металлы (от лития до марганца в ряду активности), электролизом водных растворов — менее активные (Zn, Cu, Ni, Cr и т.д.).

Биометалургия основана на биохимических процессах, протекающих при использовании микроорганизмов. Известно, что микроорганизмы типа литотрофы (с лат. – «поедающие камни») могут преобразовывать нерастворимые сульфиды металлов в растворимые сульфаты. Сейчас с применением микроорганизмов добывают медь (в США данный метод достигает 10% от общего ее производства), уран, рений, серебро, никель, свинец, а также некоторые редкие металлы.

Источник

Получение металлов из руд — задача металлургии.

Металлургия

— это и наука о промышленных способах получения металлов из руд, и отрасль промышленности.

М
ⁿ⁺
+ ne−→M

В соответствии с этим существуют следующие способы получения металлов:

• пирометаллургический;

• гидрометаллургический;

• электрометаллургический.

Пирометаллургия

Например, олово восстанавливают из касситерита СнО
₂
, а медь — из куприта Cu
₂
O

прокаливанием с углем (коксом):

SnО
₂
+ 2С = Sn + 2СО ↑; Cu
₂
O + С = 2Cu+ СО ↑

2ZnS + 30
₂
= 2ZnО + 2SO
₂
↑; ЗнО + С = Zn + СО ↑

сфалерит (цинковая обманка)

FeСO3 = FеО + СO
₂
↑ ; FеО + С = Fе + СО ↑

сидерит (шпатовый железняк)

Восстановлением углем можно получить Фе, Су, Zn, Сд, Ge, Sn, Рб и другие металлы, не образующие прочных карбидов (соединений с углеродом).

В качестве восстановителя можно применять водород или активные металлы:

1) МоO
₃
+ ЗН
₂
= Мо + ЗН
₂
O (водородотермия)

К достоинствам этого метода относится получение очень чистого металла.

2) TiO
₂
+ 2Мg = Тi + 2МgO (магнийтермия)

ЗМnO
₂
+ 4Аl = ЗМn + 2Аl
₂
O
₃
(алюминотермия)

Чаще всего в металлотермии используют алюминий, теплота образования оксида

которого очень велика (2А1 + 1,5 O
₂
= Аl
₂
O
₃
+ 1676 кДж/моль). Электрохимический ряд напряжений металлов нельзя использовать для определения возможности протекания реакций восстановления металлов из их оксидов. Приближенно установить возможность этого процесса можно на основании расчета теплового эффекта реакции (Q), зная значения теплот образования оксидов:

Q= Σ Q
₁
— Σ Q
_{2 ,}

где Q
₁
— теплота образования продукта, Q
₂
-теплота образования исходного вещества.

Доменный процесс (производство чугуна):

C + O
₂
= CO
₂
, CO
₂
+ C ↔ 2CO

3Fe
₂
O
₃
+ CO = 2(Fe
²
Fe
³
₂
)O
₄
+ CO
₂
(Fe
²
Fe
³
₂
)O
₄
+ CO= 3FeO + CO
₂
FeO + CO= Fe + CO
₂

(чугун содержит до 6,67% углерода в виде зерен графита и цементита Fe
₃
C);

Выплавка стали

(0,2-2,06% углерода) проводится в специальных печах (конвертерных, мартеновских, электрических), отличающихся способом обогрева. Продувание воздуха, обогащенного кислородом, приводит к выгоранию из чугуна избыточного углерода, а также серы, фосфора и кремния в виде оксидов. При этом оксиды либо улавливаются в виде отходящих газов (CO
₂
, SO
₂
), либо связываются в легко отделяемый шлак – смесь Ca
₃
(PO
₄
)
₂
и CaSiO
₃
. Для получения специальных сталей в печь вводят легирующие добавки других металлов.

Гидрометаллургия

Гидрометаллургия — это восстановление металлов из их солей в растворе.

Процесс проходит в два этапа: 1) природное соединение растворяют в подходящем реагенте для получения раствора соли этого металла; 2) из полученного раствора данный металл вытесняют более активным или восстанавливают электролизом. Например, чтобы получить медь из руды, содержащей оксид меди СуО, ее обрабатывают разбавленной серной кислотой:

СуО + Н
₂
SО
₄
= СuSO
₄
+ Н
₂

Затем медь либо извлекают из раствора соли электролизом, либо вытесняют из сульфата железом:

СuSO
₄
. + Fе = Сu + FеSO
₄

Таким образом, получают серебро, цинк, молибден, золото, уран.

Электрометаллургия

Электрометаллургия

— восстановление металлов в процессе электролиза растворов или расплавов их соединений.

Примеры:

а) NaCl (электролиз расплава) → 2Na + Cl
₂

б) CaCl
₂
(электролиз расплава) → Ca + Cl↑

в) 2Al
₂
O
₃
(электролиз расплава) → 2Al + 3O
₂
↑

г) 2Cr
₂
(SO
₄
) + 6H
₂
O(электролиз) → 4Cr↓ + 3O
₂
↑ +6H
₂
SO
₄

д) 2MnSO
₄
+ 2H
₂
O (электролиз) → 2Mn↓ + O
₂
↑+2H
₂
SO
₄

е) FeCl
₂
(электролиз раствора) → Fe↓ + Cl
₂
↑

Источник

1.	Металлы в природе Сложность: лёгкое	1
2.	Металлургия Сложность: лёгкое	1
3.	Восстановление металлов Сложность: лёгкое	1
4.	Способ получения Сложность: среднее	2
5.	Электрометаллургия Сложность: среднее	2
6.	Пирометаллургия Сложность: среднее	2
7.	Процессы окисления и восстановления Сложность: сложное	3
8.	Массовая доля металла Сложность: сложное	3
9.	Масса металла Сложность: сложное	3
10.	Цепочка превращений Сложность: сложное	3
11.	Выбери реагенты Сложность: сложное	4
12.	Способы получения Сложность: сложное	3

Источник