Общие способы получения металлов. Металлотермия.

Задание на сегодня

Продолжаем проходить тему Металлы, необходимо делать конспекты в рабочих тетрадях, могу проверить выборочно или перед зачетом. По окончании изучения темы будет проверочный онлайн тест.

Общие способы получения металлов. Металлотермия.

Способы получения металлов обычно разделяют на три типа: пирометаллургические (восстановление при высоких температурах); гидрометаллургические (восстановление из солей в растворах); электрометаллургические (электролиз раствора или расплава). Пирометаллургически получают (методы извлечения металлов из руд под действием высоких температур. Оксидные руды и оксиды восстанавливают углем, оксидом углерода (II), более активным металлами (алюминий, магний)): чугун, сталь, медь, свинец, никель, хром и другие металлы. FeO + C –> Fe + CO Fe2O3 + 2Al –> 2Fe + Al2O3   Гидрометаллургически получают (методы получения металлов, основанные на химических реакциях, протекающих в растворах): золото, цинк, никель и некоторые другие металлы. CuSO4 + Fe –> FeSO4 + Cu Электрометаллургически получают (выделение металлов из их солей и оксидов под действием электрического тока): щелочные и щёлочноземельные металлы, алюминий, магний и другие металлы.       При разработке технологии получения химических веществ используются законы термодинамики, кинетики, теплотехники, физико-химического анализа и др. Учитываются, естественно, и экономические условия. В случае, если реакция обратима, применяется принцип Ле Шателье:   Если на систему, находящуюся в равновесии, воздействовать извне, то равновесие в системе сместится в сторону той реакции (прямой или обратной), которая приводит к частичной компенсации этого воздействия.   Химические методы применяются и при очистке выбросов, а также сточных вод химических производств.   Общие способы получения металлов 1. Восстановление металлов из оксидов углем или угарным газом MеxOy + C = CO2 + Me, MеxOy + C = CO + Me, MеxOy + CO = CO2 + Me Например, ZnOy+ C t= CO + Zn Fe3O4+ 4CO t= 4CO2 + 3Fe MgO + C t= Mg + CO 2. Обжиг сульфидов с последующим восстановлением (если металл находится в руде в виде соли или основания, то последние предварительно переводят в оксид) 1 стадия – MеxSy+O2=MеxOy+SO2 2 стадия - MеxOy + C = CO2 + Me или MеxOy + CO = CO2 + Me Например, 2ZnS + 3O2 t= 2ZnO + 2SO2↑ MgCO3 t= MgO + CO2↑   3 Алюмотермия (в тех случаях, когда нельзя восстановить углём или угарным газом из-за образования карбида или гидрида) MеxOy + Al = Al2O3 + Me Например, 4SrO + 2Al t= Sr(AlO2)2 + 3Sr 3MnO2 + 4Al t= 3Mn + 2Al2O3 2Al + 3BaO t= 3Ba + Al2O3 (получают барий высокой чистоты) 4. Водородотермия - для получения металлов особой чистоты MеxOy + H2 = H2O + Me Например, WO3 + 3H2 t= W + 3H2O↑ MoO3 + 3H2 t= Mo + 3H2O↑ 5. Восстановление металлов электрическим током (электролиз) А) Щелочные и щелочноземельные металлы получают в промышленности электролизом расплавов солей (хлоридов): 2NaCl –расплав, электр. ток. → 2 Na + Cl2↑ CaCl2 –расплав, электр. ток.→ Ca + Cl2↑ расплавов гидроксидов: 4NaOH –расплав, электр. ток.→ 4Na + O2↑ + 2H2O (!!! используют изредка для Na) Б) Алюминий в промышленности получают в результате электролиза расплава оксида алюминия в криолите Na3AlF6 (из бокситов): 2Al2O3 –расплав в криолите, электр. ток.→ 4Al + 3 O2↑ В) Электролиз водных растворов солей используют для получения металлов средней активности и неактивных: 2CuSO4+2H2O –раствор, электр. ток. → 2Cu + O2 + 2H2SO4