Получение металлов — урок. Химия, 9 класс.

5. Получение металлов

Теория

Рудами называют минералы и горные породы, содержащие металлы и их соединения, из которых технически возможно и экономически целесообразно получать чистые металлы.

Способами промышленного получения металлов из металлических руд занимается металлургия.

Металлургия — это и наука о промышленной добыче металлов из руд, а также соответствующая отрасль промышленности.

Чтобы получить металл из руды, нужно осуществить восстановление катионов металла.

Все способы получения металлов можно разделить на пирометаллургические и электрометаллургические.

Пирометаллургия — восстановление металлов из руд при высоких температурах с помощью углерода \(C\), оксида углерода(\(II\)) \(CO\), водорода

H_{2}

, металлов — алюминия \(Al\), магния \(Mg\).

Рис. \(1\). Цех пирометаллургического производства

1. Восстановление металлов из их оксидов с помощью углерода (в виде кокса, раньше — в виде древесного угля) или оксида углерода(\(II\)) называется карботермией.

Например, олово восстанавливают из оловянного камня углеродом:

\overset{+ 4 - 2}{{Sn O}_{2}} + \overset{0}{C} \overset{t °}{⟶} \overset{0}{Sn} + \overset{+ 4 - 2}{{C O}_{2} ↑ .}

Медь восстанавливают из куприта оксидом углерода(\(II\)):

\overset{+ 1 - 2}{{Cu}_{2} O} + \overset{+ 2 - 2}{CO} \overset{t °}{⟶} \overset{0}{2 Cu} + \overset{+ 4 - 2}{{C O}_{2} ↑ .}

2. Восстановление металлов из их оксидов с помощью металлов называется металлотермией.

Например, хром восстанавливают из оксида хрома(\(III\)) при помощи алюминия (алюминотермия):

\overset{+ 3 - 2}{{Cr}_{2} O_{3}} + \overset{0}{2Al} \overset{t °}{⟶} \overset{0}{2Cr} + \overset{+ 3 - 2}{{Al}_{2} O_{3} .}

Титан восстанавливают из оксида титана(\(IV\)) магнием:

\overset{+ 4 - 2}{{Ti O}_{2}} + \overset{0}{2Mg} \overset{t °}{⟶} \overset{0}{Ti} + \overset{+ 2 - 2}{2MgO} .

3. Восстановление металлов из их оксидов с помощью водорода. Таким образом получают металлы с высокой степенью чистоты.

Например, так восстанавливают вольфрам из оксида вольфрама(\(VI\)):

\overset{+ 6 - 2}{{W O}_{3}} + {\overset{0}{3H}}_{2} \overset{t °}{⟶} \overset{0}{W} + \overset{+ 1 - 2}{{3H}_{2} O} .

4. Руды, образованные сульфидами металлов, предварительно подвергают обжигу (окисляют кислородом воздуха), а затем металл восстанавливают из образовавшегося оксида.

Например, цинковую обманку (сульфид цинка) подвергают обжигу (при этом образуется оксид цинка и диоксид серы), а затем полученный оксид цинка восстанавливают углеродом:

\overset{+ 2 - 2}{2 ZnS} + {\overset{0}{3O}}_{2} \overset{t °}{⟶} \overset{+ 2 - 2}{2 ZnO} + {\overset{+ 4 - 2}{2 S O}}_{2} {↑;}_{}

\overset{+ 2 - 2}{ZnO} + \overset{0}{C} \overset{t °}{⟶} \overset{0}{Zn} + \overset{+ 2 - 2}{CO} {↑ .}_{}

Электрометаллургия — восстановление металлов из растворов или расплавов их соединений под действием электрического тока (электролиз).

В процессе электролиза за счёт электрической энергии осуществляется химическая реакция, которая самопроизвольно идти не может.

Рис. \(2\). Электролизный цех металлургического завода

1. Восстановление активных металлов электролизом из расплавов их солей (галогенидов).

Например, натрий можно получить из расплавленного хлорида натрия под действием электрического тока:

\overset{+ 1}{2 Na} \overset{- 1}{Cl} \overset{электролиз}{⟶} \overset{0}{2Na} + {\overset{0}{Cl}}_{2} {↑ .}_{}

2. Восстановление металлов средней активности и неактивных металлов электролизом из растворов их солей.

Например, олово образуется при электролизе раствора хлорида олова(\(II\)):

\overset{+ 2 - 1}{{Sn Cl}_{2}} \overset{электролиз}{⟶} \overset{0}{Sn} + {\overset{0}{Cl}}_{2} {↑ .}_{}

Медь образуется при электролизе раствора сульфата меди(\(II\)):

\overset{+ 2 + 6 - 2}{{2CuS O}_{4}} + \overset{+ 1 - 2}{{2H}_{2} O} \overset{электролиз}{⟶} \overset{0}{2Cu} + \overset{+ 1 + 6 - 2}{{2H}_{2} S O_{4}} + {\overset{0}{O}}_{2} {↑ .}_{}

Предыдущая теория

Вернуться в тему

Следующая теория