Общие способы получения металлов – 11 класс. Химия. Общие способы получения металлов. Коррозия — Общие способы получения металлов. Коррозия

Получение металлов — урок. Химия, 8–9 класс.

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

Получение металлов из руд — задача металлургии.

Металлургия — это и наука о промышленных способах получения металлов из руд, а также соответствующая отрасль промышленности.

Любой металлургический процесс — это процесс восстановления катионов металла с помощью различных восстановителей.
Существует несколько способов получения металлов:

• пирометаллургический,
• электрометаллургический.

Пирометаллургия — восстановление металлов из руд при высоких температурах с помощью углерода \(C\), оксида углерода(\(II\)) \(CO\), водорода h3, металлов — алюминия \(Al\), магния \(Mg\).

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:

Sn+4O2−2+C0⟶t°Sn0+C+4O−22.

 

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

Cu+12O−2+C+2O−2⟶t°2Cu0+C+4O−22.

 

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

 

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

Cr+32O−23+2Al0⟶t°2Cr0+Al+32O−23.

 

 

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

Ti+4O2−2+2Mg0⟶t°Ti0+2Mg+2O−2.

 

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

 

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

W+6O3−2+3H02⟶t°W0+3h3+1O−2.

  

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: 

1) 2Zn+2S−2+3O02⟶t°2Zn+2O−2+2S+4O−22;       2) Zn+2O−2+C0⟶t°Zn0+C+2O−2.

 

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.

 

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:

2Na+1Cl−1⟶электролиз2Na0+Cl02.

 

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

 

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

Sn+2Cl2−1⟶электролизSn0+Cl02.

  

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

2Cu+2S+6O−24+2H+12O−2⟶электролиз2Cu0+O02+2h3+1S+6O−24.

www.yaklass.ru

Промышленные способы получения металлов

Существует несколько способов получения металлов в промышленности. Их применение зависит от химической активности получаемого элемента и используемого сырья. Некоторые металлы встречаются в природе в чистом виде, другие же требуют сложных технологических процедур для их выделения. Добыча одних элементов занимает несколько часов, другие же требуют многолетней обработки в особых условиях. Общие способы получения металлов можно разделить на следующие категории: восстановление, обжиг, электролиз, разложение.

Есть также специальные методы получения редчайших элементов, которые подразумевают создание специальных условий в среде обработки. Сюда может входить ионная декристаллизация структурной решетки или же наоборот, проведение контролируемого процесса поликристаллизации, которые позволяют получать определенный изотоп, радиоактивное облучение и другие нестандартные процедуры воздействия. Они используются довольно редко ввиду высокой дороговизны и отсутствия практического применения выделенных элементов. Поэтому остановимся подробнее на основных промышленных способах получения металлов. Они довольно разнообразны, но все основаны на использовании химических или физических свойств определенных веществ.

 

Основные способы получения металлов

 

Одним из основных способов получения металлов является их восстановление из оксидов. Это одно из самых распространенных соединений металлов, которые встречаются в природе. Процесс восстановления протекает в доменных печах под воздействием высоких температур и при участии металлических или неметаллических восстановителей. Из металлов используют элементы с высокой химической активностью, например, кальций, магний, алюминий.

 

 

Среди неметаллических веществ применяются оксид углерода, водород и коксующиеся угли. Суть процедуры восстановления заключается в том, что более активный химический элемент или соединение вытесняет металл из оксида и вступает в реакцию с кислородом. Таким образом, на выходе образуется новый оксид и чистый металл. Это самый распространенный способ получения металлов в современной металлургии.

Обжиг является лишь промежуточным методом получения чистого элемента. Он предполагает сжигание сульфида металла в кислородной среде, в результате чего образуется оксид, который затем подвергается процедуре восстановления. Этот метод также применяется довольно часто, так как сульфидные соединения широко распространены в природе. Прямое получение чистого металла из его соединений серой не используют по причине сложности и дороговизны технологического процесса. Гораздо проще и быстрее провести двойную обработку, как было указано выше.

Электролиз, как способ получения металлов подразумевает пропускание тока через расплав металлического соединения. В результате процедуры чистый металл оседает на катоде, а остальные вещества — на аноде. Такой способ применим к солям металлов. Но он не является универсальным для всех элементов. Подходит способ для получения щелочных металлов и алюминия. Это связано с их высокой химической активностью, которая под воздействием электрического тока позволяет с легкостью нарушать установленные в соединениях связи. Иногда электролитический способ получения металлов применяют к щелочноземельным элементам, но они уже не так хорошо поддаются данной обработке, а некоторые и вовсе не разрывают полностью связь с неметаллом.

 

 

Последний способ — разложение происходит под воздействием высоких температур, которые позволяют разорвать связи между элементами на молекулярном уровне. Для каждого соединения потребуется свой температурный уровень, но в целом метод не содержит каких-либо хитростей или особенностей. Единственный момент: полученный в результате обработки металл, может потребовать проведения процедуры спекания. Но этот способ позволяет получить практически на 100% чистый продукт, так как для его проведения не применяются катализаторы и другие химические вещества. В металлургии способы получения металлов называют пирометаллургическим, гидрометаллургическим, электрометаллургическим и термическим разложением. Это четыре приведенных выше способа, только названные не по химической, а по промышленной терминологии.

 

Как получают металл в промышленности

 

Способ производства металла во многом зависит от его распространения в недрах земли. Добыча в основном происходит в виде руды с определенным процентным содержанием элементов. Богатые руды могут содержать до 90% металла. Бедные руды, которые содержат всего 20-30% вещества, перед обработкой отправляют на обогатительную фабрику.

 

 

 

В чистом виде в природе встречаются только благородные металлы, которые добывают в виде самородков различного размера. Химически активные элементы встречаются либо в виде простых солей, либо в виде полиэлементных соединений, которые имеют очень сложное химическое строение, но в основном достаточно просто разлагаются на составляющие при определенном воздействии. Металлы средней и малой активности в природных условиях образуют оксиды и сульфиды. Реже их можно встретить в составе сложных кислотно-металлических соединений.

 

 

Перед получением чистого металла зачастую производится одна или несколько процедур разложения сложных веществ на более простые. Гораздо проще выделять один продукт из двухэлементного соединения, чем из многоэлементного сложного образования. К тому же технологический процесс требует тщательного контроля, который очень сложно обеспечить, когда речь идет о большом количестве примесей с разными свойствами.

 

 

Что касается экологической стороны вопроса, то самым чистым можно признать электрохимический способ получения металлов, так как при его проведении в атмосферу не выделяется никаких веществ. В остальном же металлургия является одним из самых вредных для природы производств, поэтому в современном мире уделяется большое внимание проблеме создания безотходного оборудования.

 

 

Уже сейчас многие заводы отказались от использования мартеновских печей в пользу более современных электрических моделей. Они потребляют гораздо больше энергии, но не выбрасывают в атмосферу продукты сгорания топлива. Очень важной является и вторичная переработка металлов. Для этого во всех странах оборудованы специальные пункты приема, в которых можно сдавать вышедшие из эксплуатации детали из черных и цветных металлов, которые затем отправятся на переработку. В будущем из них изготовят новую продукцию, которую можно будет использовать в соответствии с назначением.

promplace.ru

Ответы@Mail.Ru: основные способы получения металлов

1) Восстановление: — из их оксидов углем или оксидом углерода (II) ZnО + С = Zn + СО Fе2О3 + ЗСО = 2Fе + ЗСО2 — водородом WO3 + 3h3 =W + 3h3O СоО + Н2 = Со + Н2О — алюминотермия 4Аl + ЗМnО2 = 2А12О3 + ЗМn 2) Обжигом сульфидов металлов и последующим восстановлением образовавшихся оксидов (например, углем) 2ZnS + ЗО2 = 2ZnО + 2SО2 ZnО + С = СО + Zn 3) Электролизом расплавов солей СuСl2, — Сu2+ 2Сl Катод (восстановление) : Анод (окисление) : Сu2+ 2е- = Сu0 2Cl — 2е- = Сl°2

плавка в доменных печах

Способы получения металлов: 1) одним из главных способов получения металлов из руд основан на восстановлении их оксидов углем: Cu2O + C = 2Cu + CO?; 2) производят выплавку чугуна из железных руд, получение олова из оловянного камня SnO2 и восстановление других металлов из оксидов; 3) для получения металлов из сернистых руд, последние вначале переводят в сернистые соединения с помощью обжигания в специальных печах: Шпаргалка по неорганической химии

touch.otvet.mail.ru

Тема 10. Получение металлов. | 9 класс

Часть I

1. Металлы в природе встречаются:
1) только в самородном виде   Pt, Ag, Au
2) и в свободном, и в виде соединений   Cu, Hg
3) только в виде соединений: большинство, а также активные М (минералы Zn, Pb, Na, Li и др.)

Обобщение этих утверждений оформите с помощью ряда активности металлов, используя фигурные скобки:

2. Минералы – это различные природные соединения, включающие в себя М в связанном состоянии.
Заполните таблицу «Названия и формулы минералов металлов».

3. Руды – это природные образования, содержащие минералы, в которых М находятся в количествах, пригодных для получения их самих.

4. Металлургия – это наука о методах и процессах производства металлов из руд и других металлосодержащих продуктов.

5. Заполните таблицу «Классификация общих способов получения металлов».

Часть II

1. Отделение пустой породы от руды – это обогащение.

2. Заполните таблицу «Восстановители в пирометаллургии».

3. Дополните схему:

Это пример электрометаллургии.

4. Сырьём для получения алюминия являются:
а) алюмосиликаты

б) боксит, корунд
в) оксид алюминия.

5. Нарисуйте и опишите схему электролитического получения алюминия.
Процесс получения алюминия электролизом проводят в электролитических ваннах в присутствии расплавленного криолита; из оксида алюминия;

6. Напишите синквейн о металлургии.
1) Металлы
2) Способ получения
3) Пиро-, электро-, гидрометаллургия
4) Основа промышленности
5) Получение.

7. Нарисуйте и опишите схему доменного процесса.
Сущность доменного процесса состоит в восстановлении железа из оксидов и получении науглероженного металла (чугуна) и шлака, которые легко отделяются друг от друга из-за различия в плотностях.

Полученное в результате реакции железо каплями стекает по раскаленному коксу вниз, насыщаясь углеродом, в результате чего получается сплав, содержащий 2,14 –  6,67 % углерода (чугун). Кроме углерода в него входят небольшая доля кремния и марганца. В количестве десятых долей процента в состав чугуна входят также вредные примеси — сера и фосфор. Кроме чугуна в горне образуется и накапливается шлак, в котором собираются все вредные примеси.

superhimik.ru

Персональный сайт — Каталог статей

Коррозия – самопроизвольное разрушение металлов и сплавов под воздействием окружающей среды. Коррозию металлов и сплавов вызывают такиекомпоненты окружающей среды как вода, кислород, оксиды углерода и серы, содержащиеся в воздухе, морская вода и грунтовые воды.

По типу агрессивных сред, в которых протекает коррозия, она может быть следующих видов:

— Газовая коррозия

— Атмосферная коррозия

— Коррозия в не электролитах

— Коррозия в электролитах

— Подземная коррозия

— Биокоррозия

Рис. 2

Чаще всего коррозии подвергаются изделия из железа. Рис.2.

Особенно сильно коррозируют металлы во влажном воздухе и в воде. В повседневной жизни для сплавов железа чаще всего использую термин « ржавление». Химически чистое железо ржавеет медленно, техническое железо, содержащее различные примеси ржавеет быстро. Коррозия зависит не только от химического состава объекта, но и от того какие примеси и в каком количестве этот объект содержит.

Способы борьбы с коррозией.

1. Нанесение различных покрытий на поверхность металла (краски, эмали, другой металл). Рис.3.

Рис. 3

2. Использование нержавеющих сплавов, добавки к железу Cr. Ni. Ti.Рис.4.

Рис. 4

3. Введение ингибиторов коррозии.

4.Контакт с более активным металлом, протектором. Сначала будет корродировать протектор, потом защищаемый металл.

himi4ok.ucoz.ru

Общие способы получения металлов

ОБЩИЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ

Для выявления общих способов получения металлов необходимо прежде уточнить, в виде ка­ких соединений металлы встречаются в природе.

Форма существования металлов в природе зависит от их химической активности. Большинство металлов легко окис­ляется кислородом, разрушается растворами кислот, превра­щаясь в различные соединения.

Химически активные металлы —.натрий, калий, магний, кальций и другие не встречаются в природе в виде самород­ков, то есть в виде простых веществ. Они существуют в зем­ной коре исключительно в виде солей хлоридов, сульфатов, карбонатов, силикатов и др. Металлы средней активности — железо, хром, марганец, цинк, ванадий, свинец и другие встречаются преимущественно в виде оксидов или сульфи­дов. Неактивные (благородные) металлы существуют в сво­бодном виде, то есть в виде самородков (рис. 42).

Рис. 42. Самородки (а) золота, (б) серебра, (в) меди

Факты

Самые крупные когда-либо най­денные самородки золота, серебра и меди весили соответственно 112 кг, 13,5 т, 420 т.

Почему одни металлы находятся в приро­де только в виде соединений, а другие мо­гут встречаться и в виде самородков?

Природные соединения, из которых добывают металлы, называют рудами.

Таким образом, большая часть металлов находится в при­роде в виде различных соединений, то есть в окисленном со­стоянии. Поэтому общий способ получения металлов — восстановление их из руд (рис. 43, 44).

Рис. 43. Руды железа представляют собой оксиды этого металла: a) Fe₂O₃ — красный железняк; б) Fe₃O₄ — магнитный железняк; Рудами цинка и меди являются сульфиды этих металлов: в) ZnS — цинковая обманка; г) Cu₂S — халькозин

Рис. 44. Медеплавильные печи XVIII века

Так, железо из руды можно восста­новить углем, оксидом углерода(II) или водородом:

2Fe⁺³₂О₃ + 3С⁰ = 4Fe⁰ + ЗС⁺⁴О₂↑

Fe₃O₄ + СО = 3FeO + СО₂↑

FeO + СО = Fe + C0₂↑

Медь из сульфидов меди получают восстановлением, предварительно обжи­гая сульфид и превращая его в оксид:

2CuS + 3О₂ = 2CuO + 2SO₂

CuO + С = Сu + СО↑

Факты

С начала XVI до середины XX в. из недр Земли было извлечено 50 млрд тонн угля, 2 млрд тонн же­леза, 20 млн. тонн меди, 20 тыс. тонн золота. За последние 20-30 лет цветных металлов добы­то больше, чем за всю предыдущую историю человечества.

Оксид меди можно восстановить и водо­родом (рис. 45). Составьте уравнение этой химической реакции и укажите ее признаки.

Рис. 45. Восстановление меди водородом

3Мn⁺⁴O₂ + 4Аl⁰ = 2А1+³₂О₃ + 3 Мn⁰

Наиболее активные металлы восстанавливают действием электрического тока на расплавы солей:

Na⁺ + Сl^— = Na⁰ + Сl⁰

Человечество добывает много миллионов тонн руд и пере­рабатывает их для получения различных металлов.

Металлические части машин и механизмов в процессе их действия истираются, и металлы в виде пыли попадают в ок­ружающую среду. Например, в результате трения колес же­лезнодорожных составов о рельсы получается железная пыль. Посмотрите внимательно на полотно железной дороги. На всем протяжении, а особенно возле железнодорожных станций, оно окрашено в оранжево-бурый цвет — цвет окси­дов и гидроксидов железа, которые образовались при взаимо­действии железных пылинок с кислородом воздуха и водой. Большое количество различных металлов попадает в окру­жающую человека среду при обработке их на заводах.

Люди добывают металлы из руд, которые компактно зале­гают в отдельных местах Земли, использованные металлы рассеиваются по земной поверхности. Металлы взаимодей­ствуют с кислородом, водой, растворами кислот и образуют химические соединения, в которых они содержатся в виде ио­нов. Соединения металлов, попадая в организмы животных и человека, приводят к различным заболеваниям. Особенно опасны для человека ионы свинца, ртути, кадмия, меди.

Накопление ионов металлов в живых организмах назы­вают металлизацией биосферы; это опасное явление. Что­бы противостоять ему, необходимо (там, где это возможно) заменять металлы неметаллическими материалами, а так­же совершенствовать технологии получения и обработки металлов.

ИТАК, металлы встречаются в природе главным образом в виде соединений. Только благородные металлы могут существовать в виде самородков. В промышленности метал­лы получают из руд. Получение металлов состоит в их вос­становлении. Таким образом, процессы получения металлов являются окислительно-восстановительными.

Накопление ионов металлов в живых организмах называ­ют металлизацией биосферы. Этот процесс опасен для жи­вотных и человека.

mognovse.ru

Основные способы получения металлов

Подробности

Категория: Неорганическая химия

Большое количество металлов находится в природе в виде соединений. Самородными металлами называются те, которые встречаются в свободном состоянии (золото, платина, ртуть, олово).

Золото добывают либо отделяя механически от примесей, либо извлекая из породы при помощи реагентов. Остальные металлы получают с помощью химической обработки их соединений. Руды – горные породы и минералы, имеющие в составе соединения металлов, пригодные для получения их промышленным способом (оксиды, сульфиды и карбонаты металлов).

Способы получения металлов:

1) одним из главных способов получения металлов из руд основан на восстановлении их оксидов углем: Cu2O + C = 2Cu + CO?;

2) производят выплавку чугуна из железных руд, получение олова из оловянного камня SnO2 и восстановление других металлов из оксидов;

3) для получения металлов из сернистых руд, последние вначале переводят в сернистые соединения с помощью обжигания в специальных печах:

Руду, представляющую собой соль угольной кислоты, можно сразу восстанавливать при помощи угля: ZnCO3 = ZnO + CO2?.

Руды содержат в себе немало примесей (песок, известняк, глина). Для облегчения выплавки металла смеси устраняют, добавляя разнообразные вещества (флюсы), образующие с ними легкоплавкие соединения – шлаки. В тех случаях, когда примесей в руде много, ее обогащают путем удаления части примесей. Самый распространенный способ обогащения – флотация. 

Пример: руду, состоящую из сернистого металла и пустой породы, измельчают, заливают водой, прибавляя малополярное органическое вещество (для образования пены) и небольшое количество реагента «коллектора», который адсорбируется поверхностью минерала. Через смесь снизу пропускают струю воздуха. В результате частицы минерала со слоем молекул «коллектора» прилипают к пузырькам воздуха, а частицы пустой породы, смоченные водой, опускаются на дно. Затем пену собирают, отжимают и получают руду с большим содержанием металла. Существует также гравитационное обогащение, основанное на различии плотности и разнице падения частиц металлов и воды. Магнитный способ – разделение металлов по магнитным свойствам.

4) Металл можно получить путем электролиза. С его помощью получают одни из наиболее активных металлов.

5) Промышленные способы получения металлов: пирометаллургический, электрохимический, гидрометаллургический.

eksdan.ru