Способы получения металлов Способы получения металлов Составитель : И. Н. Пиялкина, учитель химии МБОУ СОШ 37 города Белово

Распространенность металлов в природе Содержание некоторых элементов металлов в земной коре: Алюминий-8,2% Железо-5,0% Кальций-4,1% Натрий-2,3% Магний-2,3% Калий-2,1%

Минералы и горные породы, содержащие металлы или их соединения и пригодные для промышленного получения металлов, называются рудами

Металлургия Отрасль промышленности, которая занимается получением металлов из руд Наука о промышленных способах получения металлов из руд Металлургия ( от греч. metallurgéo добываю руду, обрабатываю металлы, от métallon рудник, металл и érgon работа ) Искусство извлечения металлов из руд Рис. 1. Плавка металла в Древнем Египте (дутьё подаётся мехами, сшитыми из шкур животных)

Нахождение металлов в природе Очень активные металлы Неактивные ( благородные ) В виде солей хлоридов, нитратов, сульфатов, карбонатов и др. В виде оксидов и сульфидов В свободном виде Кальций ( CaSO 4 ;CaCO 3 ) Натрий (NaCl ; NaNO 3 Na 2 SO 4) Калий (KCl ; KNO 3 ) Fe 2 O 3 ; Fe 3 O 4 ; Cr 2 O 3 ZnS ; PbS Серебро, Золото, Платина Средней активности

Самородные металлы золото серебро медь платина

MgCO 3 Карбонаты Малахит Cu 2 (OH) 2 CO 3 Магнезит Карбонат магния Мрамор CaCO 3 Кварц SiO 2

Хлориды Каменная соль NaCl Карналлит KCl * MgCl 2* 6H 2 O Апатит Ca 3 (PO 4 ) 2 Сильвин Хлорид калия KCl Галит NaCl

Галенит - PbS Пирит FeS 2 Медный блеск - Медный блеск - Сульфид меди (II) Сульфид меди (II) CuS Сульфиды Цинковая обманка ( сфалерит ) - сульфид цинка ZnS Киноварь - сульфид ртути (II) HgS

Fe 2 O 3 Оксиды Магнетит Fe 3 O 4 Лимонит 2Fe 2 O 3* 3H 2 O Гематит Оксид железа (III) Каолин Al 2 O 3* 2SiO 2 * 2H 2 O Флюорит CaF 2

Способы получения металлов Восстановление углем или угарным газом (II)- карботермия Восстановление активными металлами ( Al, Mg) - металлотермия Восстановление электрическим током - электролиз Так получают металлы, которые не образуют соединений с углеродом например : Fe, Sn,Pb,Zn … 2Fe 2 O 3 + 3C =4 Fe +3 CO 2 Так получают металлы, которые образуют соединения с углеродом например : Cr, Mn, Ti, Mo … Cr 2 O 3 + 2Al = 2Cr + Al 2 O 3 Так получают очень активные металлы ( щелочные и щелочноземельные ), а также алюминий и магний.

Способы получения металлов Пирометаллургия Гидрометаллургия Электрометаллургия ( электролиз )

Пирометаллургия – восстановление металлов из руд при высоких температурах с помощью восстановителей (C, CO, H 2, металлы ) 1. CuO + H 2 2. AL + Fe 2 O 3 3. FeO + C 4. ZnO + CO Задание. Составьте уравнения реакций получения металлов БЕКЕТОВ Николай Николаевич ( ) t0t0 t0t0 t0t0 t0t0

Получение из оксидов 1) Восстановление углём получают Fe, Cu, Zn, Cd, Ge, Sn, Pb и др., не образующие карбидов ZnO + C Zn + CO 2) Восстановление угарным газом Fe 2 O 3 + 3CO 2Fe + 3CO 2 Такими способами получают металлы средней активности и неактивные.

Получение из оксидов 3) Восстановление водородом ( водородотермия ) WO 3 + 3H 2 W + 3H 2 O Таким способом получают чистые ( Мо ) металлы.

Алюминотермия, магнийтермия 4) 3MnO 2 + 4Al 3Mn + 2Al 2 O 3 Таким способом получают Mn, Cr, Ti, Mo, W

Получение из сульфидов Получение происходит по схеме : сульфиды оксиды металлы

Получение из сульфидов а ) ОБЖИГ 2ZnS + 3O 2 2ZnO + 2SO 2 б ) ПЛАВКА ZnO + C Zn + CO

Гидрометаллургия Гидрометаллургия – получение металлов из растворов их солей. Получение происходит по схеме : Руда раствор соли металл Таким способом получают Cu, Ag, Au, Zn, Mo, U и другие металлы.

Задание : Осуществите цепочки превращений 1. CuO CuSO 4 Cu 2. ZnO ZnCL 2 Zn 3. PbO Pb(NO 3 ) 2 Pb 4. Ag 2 O Ag 2 SO 4 Ag

Электрометаллургия – способ получения металлов с помощью электрического тока ( электролиз ) Натрий Калий Магний Кальций Барий Натрий Калий Магний Кальций Барий (Хемфри Дэйви) Гемфри Дэви ( ) CuCL 2 Cu+CL 2 2Na + Cl - Na 0 + Cl2 0 Таким способом получают только самые активные металлы.

. Электрометаллургия - методы получения металлов, основанные на электролизе, т. е. выделение металлов из растворов или расплавов их соединений с помощью постоянного электрического тока. электрометаллургическая печь

Электролиз

Определение : Электролиз – окислительно - восстановительная реакция, протекающая на электродах при прохождении электрического тока через расплав или раствор электролита.

Катод - это отрицательно заряженный электрод - он обозначается K(-) Анод – это положительно заряженный электрод - он обозначается A(+)

Под действием электрического тока ионы приобретают направленное движение, т. е. катионы движутся к катоду, а анионы движутся к аноду CuCL 2 Cu Cl - При электролизе за счет электрической энергии протекают химические реакции : восстановление на катоде и окисление на аноде

Английский физик и химик, один из основателей электрохимии В конце 18 века он приобрел репутацию хорошего химика. В первые годы XIX века Дэви увлекся изучением действия электрического тока на различные вещества, в том числе на расплавленные соли и щелочи

Первые его работы в области электрохимии были посвящены изучению действия электрического тока на химические соединения. Он показал, что электрический ток вызывает разложение ( электролиз ) кислот и солей. Дэви получил электролизом два новых металла из расплавов их соединений - калий и натрий Тридцатилетний ученый сумел в течение двух лет получить также в свободном виде еще ранее неизвестные металлы : барий, кальций, магний и стронций. Это стало одним из самых выдающихся событий в истории открытия новых металлов

Сущность электролиза изображают с помощью схемы, которая показывает диссоциацию электролита, направление движения ионов, процессы на электродах и выделяющиеся вещества NaCl Na + + CL - K(-) A (+) Na + + 1e - =Na 0 2 Cl - -2e - =CL 2 o 2 NaCL 2 Na + Cl 2

Правила электролиза :

MnZnCrFeCoNiSnPb 1)На катоде : процесс зависит от положения Ме в ЭРН 1.1. Если катион Ме находится после H 2, то восстанавливаются ионы металла Cu 2+ +2e - =Cu Если катион металла расположен в начале ряда напряжений(по AL включительно), то восстанавливаются ионы водорода из молекул воды вместо катиона данного металла 2 H 2 O + 2e - = H OH - LiKBaCaNaMg H2H2 CuAgHgAu Al

1.3 Если катион металла расположен в ряду напряжений (после AL и до H2),то будут протекать два процесса: восстановление иона металла и ионов водорода из молекул воды Zn 2+ +2e - =Zn 0 2 H 2 O +2e - =H OH Если в растворе смесь катионов разных металлов, то сначала восстанавливается менее активный 1.5 При электролизе раствора кислоты на катоде восстанавливаются катионы водорода 2 H + +2e - =H 2 0 LiKBaCaNaMgAlMnZnCrFeCoNiSnPb H2H2 CuAgHgAu

2) Последовательность разрядки анионов на аноде зависит от материала анода и от природы аниона : 2.1 Если анод нерастворимый ( инертный графит, Au, Pt) а ) При электролизе растворов солей бескислородных кислот ( кроме фторидов ) окисляются анионы кислотных остатков 2 CL - - 2e - =CL 2 F -, NO3 -, SO4 2-, OH -, CL -, S 2-, Br -, I - Восстановительная активность анионов усиливается

в ) При электролизе растворов щелочей окисляются гидроксид - ионы 4 OH - -4e - =O2 + 2 H 2 O б ) При электролизе растворов солей кислородосодержащих кислот и фторидов идет процесс окисления гидроксид - ионов из молекул воды ( выделяется кислород ) 2 H 2 O – 4e - =O H +

А знаете ли вы, что….. Современную жизнь без электролиза представить себе уже невозможно….

Но…..уже в середине XIX века некоторые химики указывали на то, что алюминий можно получать путем электролиза. В 1854 году Роберт Бунзен – немецкий химик-экспериментатор получил алюминий путем электролиза расплава хлористого алюминия (AlCl3) Сегодня в 21 веке невозможно представить нас без алюминия. Этот блестящий легкий металл, прекрасный проводник электричества, получил в последние десятилетия самое широкое применение в различных отраслях производства. И получают его много электролизом давно по отработанной технологии …

При помощи электролиза монету можно покрыть тонким слоем многих металлов. Но первом фото монета покрыта слоем цинка, на втором эта же монета, но она уже золотая, а на третьем фото она стала опять медной с красивым оттенком. Это одна и та же монета – копеечка 1924 года. ЭТО ИНТЕРЕСНО …..

. Микробиологический метод - в этом методе используется жизнедеятельность некоторых видов бактерий. Например, тионовые бактерии способны переводить нерастворимые сульфиды в растворимые сульфаты. тионовые бактерии

Домашнее задание § 18, стр , 11-13, ZnO + CO Ag 2 O Ag 2 SO 4 Ag t0t0

Спасибо за внимание