Transcript 金属冶炼（化学）
铍矿石 铝矿石 铜 矿 石 铁矿石 锰矿石 汞矿石 铅矿石 钨矿石 钛矿石 锡矿石 锌矿石 一、金属的冶炼 人们日常应用的金属材料，多为合金或纯金属， 这就需要把金属从矿石中提炼出来，这也就是 人们常说的金属的冶炼。 实质 • 得到电子 • 金属离子 • 金属单质 还原剂 即： Mn+ + ne-→M 2.步骤 • 第一步是矿石的 矿 富集 石中有用成分的含量； 冶炼 ，除去杂质，提高 氧化还原反应 • 第二步是 ，利用_______________ 还原剂 原 理 ， 在 一 定还原成金属单质 条 件 下 ， 用 _________ 把矿石中的金属离子_____________。 精炼 • 第三步是 进一步提纯金属。 ，采用一定的方法， 金属冶炼的选择 简单，实用，节省的原则 1．热分解法 有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。在金属活动性顺序中， 位于氢后面的金属的氧化物受热就能分解，例如： 2HgO2==Hg+O2↑ 2．热还原法 多数金属的冶炼过程属于热还原法。常用的还原剂有焦炭、一氧化 碳、氢气和活泼金属等，例如： 高温 Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2 高温 WO3+3H2==W+3H2O 高温 Cr2O3+2Al==2Cr+Al2O3 3．电解法 在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属的还原性很 强，这些金属都很容易失去电子，因此不能用一般的方法和还 原剂使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或 氧化物的方法来冶炼。 电解 2NaCl====2Na+Cl2↑ 熔融 小结：金属活动顺序和冶炼方法的选择 • 冶炼方法的总趋势是，金属活动性顺序中， • 金属的位置越靠后，越容易被还原，用一般 的还原方法就能使金属还原； • 金属的位置越靠前，越难被还原，最活泼金 属只能用最强的还原手段来还原。 •活泼金属一般用电解法， •活泼性居中或不太活泼的用热还原法， •不活泼的金属用热分解法。 金属活动性顺序与金属的冶炼方法 金属单质的还原性减弱，金属离子的氧化性增强 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 电解法 热还原法 物理方法 热分解法 工业上常用电解氯化镁来生产镁,电解氧化铝来生产 铝,为什么不用氧化镁和氯化铝呢? 熔点℃ 氧化镁 2850 氧化铝 2072 氯化镁 714 沸点℃ 3600 2980 1412 氯化铝 190/25 0000Pa 182.7 在国宴上，拿破仑三世使用一套珍藏的铝制 餐具 。而他为客人提供的是金制的餐具。 门捷列夫创建了元素周期表，受到英国皇 家学会的表彰，奖品是一只铝制奖杯。 1885年，在美国首都华盛顿特区落成的华盛 顿纪念碑上的顶帽也是用金属铝制造的。 铝元素是地壳中含量最多的金属元素，约占地壳总量 的7.73 % 含量：O＞Si ＞Al ＞Fe 镁 氢其他 钾 钠 2 . 000.%71 6. %2 0 % 钙 2 . 724.%4 7 % 3.45% 铁 4.75% 铝 7.73% 氧 48.60% 硅 26.30% 氧 硅 铝 铁 钙 钠 钾 镁 氢 其他 铝的冶炼 从铝土矿中提取铝 主要成分：Al2O3 铝土矿的成分： 少量：Fe O 、SiO 等杂质 2 3 2 要从铝土矿中提取铝，必须先制备较纯的氧化铝 通电⑤ Al Al2O3 △④ Al(OH)3 SiO2除去 Al2O3 溶液 Fe2O3 过滤① SiO2 过量NaOH 过量盐酸 AlCl3 FeCl3 HCl 溶液 NaAlO2 NaCl NaOH 溶液 过量CO2 过滤③ 过滤② Fe(OH)3除去 酸溶法 滤液除去 铝的提取原理 ①溶解 Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O ②过滤 ④酸化 除去杂质 ③碱化 除杂质 NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3 AlO2− +CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3− ⑤过滤 保留氢氧化铝 灼烧 ⑥灼烧 2Al(OH）3 ⑦电解 通电 2Al2O3 4Al+3O2↑ Al2O3+3H2O Al 电解氧化铝时的反应原理 - == 4Al 3+3+ - == 阴极： Al 4Al + +3e12e Al - == - == 阳极： 2O 6O2-2- -- 4e 12e O3O 2 2 电解 2Al2O3 (熔融)=== 4Al + 3O2 冰晶石 飞机、火车、汽车、船舶、导弹制造业，使用了各种铝合 金，如一架超音速飞机 金属的回收和资源保护 参考资料: • 金属资源： 高炉和转炉的含铁尘泥和钢渣中 的废钢如能充分回收，则每炼一吨钢即可增 产钢40--50kg，相当于增产4％～5％。每 1000万t钢的增产量，则相当于建设一个40万 t的中型钢厂。 • 据计算，利用1t废钢炼钢，可节约矿石2t、 焦炭1t、石灰石0.5t。回收1t铬不锈钢，可 节约铬0.13t。回收1t镍铬钢，可节约铬 0.18t、镍0.09t。 钢铁 铜 铝 直接生产 5700元/吨, 64000元/吨 19100元/吨 回收生产 1700元/吨 37000元/吨 13000元/吨 1、金属回收的意义 ⑴节约矿物资源；⑵节约能源；⑶减少环境污染。 2、回收废金属的利用 大多可以重新制成金属及其化合物再利用 ⑴从电解精炼铜的阳极泥中，回收金、银等贵重金属。 ⑵从定影液中回收提取金属银。 ⑶废铁屑可制取绿矾（FeSO4·7H2O) 阿 根 廷 回 收 的 废 旧 金 属 制 作 的 艺 术 品 1.冶炼金属一般有下列四种方法：① 焦炭法；② 水煤 气（或氢气或一氧化碳）法；③ 活泼金属置换法；④ 电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有：⑴ 火 烧孔雀石炼铜；⑵ 湿法炼铜；现代有：⑶ 铝热法炼铬； ⑷光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是 A. ⑴用① B. ⑵用② C. ⑶用③ D.⑷用④ （ B ） 2.下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是____ C A.2HgO C.2MgO △ 高温 2Hg+O2↑ B.4Al+3MnO2 2Mg+O2↑ D.4CO+Fe3O4 高温 高温 2Al2O3+3Mn 3Fe+4CO2 电解法冶炼镁时应选用MgCl2而不是MgO， 因 理由是：_____________________________________ 为MgO的熔点比MgCl 2高，会消耗大量电能，成本较高 ____________________________________________。 3、古代的“药金”外观与金相似，常被误认为 是金子，冶炼方法如下：将碳酸锌，赤铜 （Cu2O)，木炭混合加热到800℃得金光闪闪的 “药金”。 Cu Zn ⑴“药金”的主要成分是_______________。 ⑵写出有关冶炼的化学方程式。 高温 ZnO+CO2↑ ZnCO 3 2Cu2O+C 2ZnO+C 高温 高温 4Cu+CO2↑ 2Zn+CO2↑ 4、不太活泼的金属元素硝酸盐在受热 分解时金属元素将转变为其氧化物或单质。 在通风橱中给盛有少量硝酸汞固体的试管加 热，最后试管中（ ） A、留下银白色的液体 B、留下少量白色硝酸汞固体 C、留下红色氧化汞固体 D、无剩余物 化学方程式书写练习 • 写出用热还原法冶炼部分金属的化学方程式: • 高温 • CuO + H2 — Cu + H2O • 3 V2O5 + 10Al 高温 — 6V + 5Al2O3 高温 • 3 MnO2 +4 Al — 3Mn + 2Al2O3 铝热反应