Получение металлов

 Вернемся к схеме 2.1. Она показывает, что большинство металлов в природе находится в виде оксидов и солей. Сульфиды необходимо прокалить, чтобы превратить их в оксиды. Например, прокаливание минерала сульфида цинка приводит к образованию оксидов цинка и серы: 22п8 + 302 = 22пО + 28О2Т Далее оксиды восстанавливают до металлов. В качестве восстановителей используют: кокс (С), оксид углерода (II) СО, А1, Н2, Мд и др. В зависимости от исходных веществ и природы восстановителей выбирается наиболее рентабельный метод получения металла. 1. Восстановление оксидов металлов углем или оксидом углерода (II). Для восстановления применяют специально обработанный уголь - кокс. Кокс - это практически чистый углерод. Он используется для восстановления железа из его оксидов: + 3 0 (' 0 +4 2Ре 20 3 + 3С = 4Ре + 3СО2Т д | , г . п Расплавленное М1 + г е з ° 4 железо Рис. 2.6. Термитная сварка Углерод - более сильный восстановитель, но твердые оксиды лучше восстанавливаются газообразным СО. Почему? •’ +2 +2 ( О 0 +4 РеО + СО = Ре + СО2Т 2. Восстановление оксидов металлов более активними металлами - металлотермия. Этот способ применяют для получения тугоплавких металлов. Например, алюминий может восстановить железо: ( О 3Бе3О4 + 8А1= 9Ре + 4А12О3 Эту реакцию применяют для сваривания железнодорожных рельсов при ремонте, сваривания проводов и др. (рис. 2.6). Восстановление алюминием называется алюминотермией или алюмотермией. 3. Восстановление оксидов металлов водородом. Способ применяется для получения особо чистых металлов. Например: ( О ^ О 3 + 3Н2 = ^ + 3Н2О 4. Гидрометаллургия. Металл извлекается из руды водным раствором кислоты, щелочи или соли. Из полученного раствора металл восстанавливают более активным металлом: Си8О4 + Ре = Си + Ре8О4 Металлы в нашей жизни м 29 Получение активных металлов - натрия, калия, кальция, магния, алюминия и других, стоящих в вытеснительном ряду до алюминия, - проводят под действием электрического тока на расплавы их соединений. Все реакции получения металлов выглядят очень просто. В промышленном производстве все гораздо сложнее. Многие реакции проходят в несколько стадий и для их осуществления требуются строго соблюдаемые условия проведения реакции, специальные аппараты, современные прочные устойчивые материалы. • Цена металла зависит от его распространенности в природе и способов получения, поэтому железо - самый дешевый металл. РАБОТА В ГРУППЕ Закончите уравнения реакций получения металлов, расставьте коэффициенты: а) Рез04 + С — ? + СО2 б) ТпО + С — ? + СО в) НдЗ + О2 — ? + 3О2 е) Ре2Оз + СО —— ? + СО2 ж) М О3 + Н2 — ? + Н2О з) Ре2О3 + ? — Ре + А12О3 г) Ре + ? — Си + РеЗО4 и) СГ2О3 + ? —— Сг + А12О3 д) РезО4 + А1 — ? + А12О3 Сравните восстановители в этих процессах. Разделите все реакции на группы по способам получения металлов. | Ц ВОПРОСЫ И УПРАЖНЕНИЯ_______________________ 1. В каком виде находятся металлы в рудах? 2. Как надо предварительно подготовить руду, чтобы получить металл? Какие восстановители применяются для получения металлов? 3. Можно ли получить металл из руды окислением? Почему? 4. При восстановлении смеси оксида меди (II) и оксида железа (III) коксом получается медь и оксид железа (II). С помощью каких из перечисленных ниже веществ можно выделить медь из смеси: Са(0Н)2, НС1, Н^О^ Н20? Напиши уравнения всех реакций. ЗАДАЧИ 1. Легкий и прочный металл титан, используемый при изготовлении космических аппаратов, получают восстановлением оксида титана (IV) магнием. Вычисли массу титана и оксида титана (IV), если израсходован магний массой 48 кг. 2. Для сваривания стальных проводов алюмотермическим методом использовали оксид железа (III) массой 32 кг. Вычисли массу железа, которое при этом образовалось. 3. Вычисли массу оксида углерода (II), необходимого для получения железа массой 112 кг из: а) гематита Ре20 3; б) магнетита Ре30 4. Какова масса углерода, необходимого для этих реакций? Металлы в нашей жизни