Какие металлы нельзя получить в достаточно чистом виде восстанавливая их оксиды коксом

Обновлено: 02.07.2024

4. Наиболее важный минерал, содержащий около 7% лития,- это сподумен Li ₂ O Al ₂ O ₃ 4 SiO ₂ . Последней стадией производства лития является электролиз его хлорида. Превращение сподумена в LiCl протекает через ряд стадий. Представьте в виде схемы реакций каждую из стадий.

Стадия процесса Схема реакций

(1) Обработка раздробленного минерала серной кислотой …

(2) Выщелачивание сульфата лития водой и осаждение карбоната …

(3) Превращение карбоната в хлорид .

(4) Электролитическое разложение расплава LiCl (в смеси с KCl ) .

5. Какой металл нельзя получить в чистом виде из его оксида восстановлением водородом:

(1) вольфрам; (3) кальций;

(2) железо; (4) молибден ?.

6. Для получения металлов из их оксидов в промышленности в качестве восстановителей используют ……

7. Для получения металлов калия нельзя использовать метод, который заключается:

(1) в вытеснении калия из расплавленного KCI ;

(2) в электролизе расплава KCI – NaCl с получением натрий – калиевого сплава и выделении калия перегонкой;

(3) в восстановлении KCI при нагревании в вакууме алюминием;

(4) в электролизе расплава хлорида калия.

8. При электролизе расплава хлорида натрия массой 234 г образуется металлический натрий массой (г):

9. Природными минералами являются: боксит, куприт, гипс, доломит, пирит. Магний можно получать из… .

10.Магний высокой степени чистоты в промышленности получают электролитическим разложением:

(1) расплава М g ( OH )₂;

(2) морской воды, содержащий М g 2 + ;

(3) расплава М gCl ₂ ;

(4) расплава доломита.

11.Магний – второй по содержанию металлический элемент в морской воде. Выделение его из морской воды включает несколько процессов, каждый из которых может быть представлен соответствующей схемой реакций.

Процесс Схема

(1) Осаждение М g 2+ в виде гидроксида негашеной известью …

(2) Обработка отделенного осадка смесью растворов HCl и H ₂ SO ₄ …

(3) Отделение полученного раствора хлорида магния от примеси Са 2+ , …

осажденной в виде сульфата

(4) Упаривание раствора хлорида магния и электролиз его расплава …

12. При электролизе расплава хлорида кальция выделяются: на катоде … , на аноде…

13.При электролизе раствора гидроксида калия с использованием угольных электродов на аноде получено 500 см 3 газа. Какое вещество и в каком количестве выделится на катоде:

(1) калий, 0,87 г; (3) водород, 500 см 3 ;

(2) калий, 1,75 г; (4) водород, 1000 см 3 ?

14.При производстве алюминия электролизу подвергают расплав:

(1) боксита ( Al ₂ O ₃ H ₂ O ) ;

(2) глинозема ( Al ₂ O ₃ );

(3) криолита ( Na ₃ AIF ₆ );

(4) AI ₂ O ₃ в криолите.

15. Ниже приведены названия и состав алюминиевых руд. Каковы будут составы этих руд в виде химических формул?

Название руды Массовая доля, % Химическая формула

(1) Гидаргиллит 65 , 3 34, 7 …

(2) Диаспор 85, 0 15, 0 …

16. Подвергая электролизу 1т AI ₂ O ₃ , можно получить металлический алюминий массой ( кг):

(1) 265; (3) 795;

(2) 530; (4) 1000.

17. Для выплавки алюминия в электропечах используют криолит. Искусственный криолит можно получить, смесь, содержащую 1 моль AI ( OH )₃ и 3 моль NaOH ,обработать плавиковой кислотой. Уравнение этой реакции…

18. Наиболее распространенными минералами, содержащими цинк, являются галмей ( химическая формула … ) и цинковая обманка ( формула … ).Получение цинка из этих минералов описывается уравнениями химических реакций ….

19. Медь получают из минерала малахита по реакциям … и …

20. Одним из способов получения меди из руды, содержащей медь в виде сульфида меди ( I ), является следующий. Руду первоначально обжигают в токе воздуха, при этом происходит реакция … Затем обожженную руду смешивают с вдвое меньшим количеством необожженной руды, и полученную смесь прокаливают без доступа воздуха. Уравнение реакции процесса….

21. Для получения меди используют руду, содержащую минерал халькопирит С uFeS ₂ . Какую массу (г) металлической меди можно получить из 1 кг этого минерала, полагая, что пирометаллургический процесс протекает со 100% выходом:

(1) 173; (3) 519;

(2) 346; (4) 692?

Пирометаллургический процесс получения меди можно выразить суммарной реакцией …

22. С помощью электролиза можно проводить очистку металлов. Какой анод надо использовать при получении электрический чистой меди, подвергая электролизу хлорид меди ( II ):

(1) Pt ; (3) Ni ;

(2) C ; (4) Cu .

23. При полном восстановлении порошка оксида меди ( II ) массой 79. 5 г водородом образовалась металлическая медь массой (г):

(1) 32, 75; (3) 63, 5;

(2) 39, 75; (4) С u ?

24. Какова массовая доля металлов в смеси после термического восстановления смеси оксида меди ( II ) и оксида железа ( III ) массой 31, 9 г, если в результате образовалось 9 г воды:

(1) 22 % Cu и 78 % Fe ;

(2) 11 % Cu и 88 % Fe ;

(3) 50 % Cu и 50 % Fe ;

(4) 75% Cu и 25 % Fe ?

25. При электролиза раствора сульфата меди на инертных электродах выделяются:

(1) С u, SO₂; (3) С u, H₂;

1.Каков основной состав, выраженный в виде химических формул, представленных ниже железных руд?

Руда Формула

(1) Лимонит …

(2) Гематит …

(3) Магнетит …

(4) Сидерит …

2.Из какой руды выгоднее добывать железо:

(1) гематита; (3) лимонита;

(2) магнетита; (4) сидерита?

3.Какая масса (кг) красного железняка, содержащего оксид железа ( III ) (массовая доля 78%, остальное – посторонние примеси), потребуется для получения 1 т сплава с массовой долей железа 95%:

(1) 950; (3) 1600;

(2) 1357; (4) 1740?

4.Железо из руд получают восстановлением его оксидов коксом и оксидом углерода ( II ) доменных печах. При этом образуется чугун, который, помимо железа, содержит в качестве примесей .

5, Химизм восстановления железа в доменном процессе из оксида железа ( III ) можно представить в виде четырех основных стадий, которым соответствуют следующие уравнения реакций:

Стадия процесса Уравнения реакций

(1) Образование оксида железа ( II , III ) …

(2) Восстановление до оксида железа ( II ) …

(3) Восстановление до металлического …

железа оксидом углерода

(4) Восстановление до металлического …

железа коксом

6. При восстановлении железа из руды частично могут восстанавливаться примеси, содержащиеся в руде. Закончите уравнения реакции восстановления следующих веществ:

(1) SiO + C ₂ . . .;

(2) MnO + C . . . ;

(3) Ca ₃ ( PO ₄ )₂ + C . . . .

7. В качестве примеси обычно в исходной руде присутствует сера в виде соединений

CaSO ₄ или FeS _{2 .} Сера в процессе восстановления железа превращается :

(1) в SO₂; (3) в CS₂;

(2) в H₂S; (4) в FeS .

8. Выходящий из домны газ называется колошниковым или доменным. Колошниковый газ имеет следующий состав в объёмных долях (%) : CO -

32,2; CO ₂ -14,0; N ₂ -54,0. Сколько кубических метров воздуха потребуется для

сжигания 1 м 3 этого газа :

(1) 0 ,16; (3) 0,8;

(2) 0,32; (4) 1,6;

9. В бессемеровском способе получения стали окислителями являются . . . , восстановителями – . . . .

10. При получении стали в мартеновском производстве «выгорание» примесей из чугуна происходит за счет окисления кремния оксидом железа ( II ) по реакции . . . .

11. В томасовских конвертах при переработке высокофосворитых чугунов фосфор выводится в шлак. С этой целью в шихту конвертера добаляют жженую известь . . . Удаление фосфора отражается уравнением реакции . . . .

12. В мягкой стали (ковкое железо) массовая доля ( % ) углерода составляет:

(1) 4 – 4,5; (3) от 0,3 до 1,7;

(2) около 1,7; (4) до 0,3.

13. При производстве чугуна в доменной печи на каждую 1000 т руды расходуется около 180 т известняка. Поскольку при этом образуется примерно 350 т шлака, массовая доля (%) примеси в руде составит:

(1) 10; (3) 25;

(2) 18; (4) 35.

14. Одним из способов получения чистейших металлов является синтез карбонилов металлов с их последующим разложением. Эти процессы в случае очистки железа выражается в виде схемы:

Fe + … => … => Fe + … .

щенное) щенное)

15. В порошковой металлургии порошок железа получают разложением пентакарбонила железа. Для получения 2 кг порошкообразного железа требуется пентакарбонила железа массой (кг) :

(1) 7; (3) 5;

(2) 3; (4) 1;

16. Метод алюмотермии, заключающийся в восстановлении металлов из их оксидов при поджигании смеси этих оксидов п с порошком алюминия, открыл в конце прошлого столетия известный русский химик….

17. Алюмотермией получают металлический:

(1) Mg ; (3) Cr ;

18. Какие вещества необходимо взять для получения хрома алюмотермическим способом:

19. Для получения 39 г хрома алюмотермическим способом из его оксида необходимо взять навеску алюминия массой (г) :

(1) 10, 125; (3) 27;

(2) 20, 25; (4) 40,5.

20. Наиболее распространенной рудой для получения хрома служит … формула которого …

21. Массовая доля (%) хрома в феррохроме, полученном восстановлением хромого железняка, составляет:

(1) 96; (3) 48;

(2) 65; (4) 32.

22. Одним из промышленных способов производства металлического кальция является прокаливание оксида кальция с металлическим алюминием в глубоком вакууме. На получение 100 кг кальция таким способом теоретически должно расходоваться алюминия ( кг):

(1) 135; (3) 45;

(2) 67, 5; (4) 22, 5.

23. В природе встречается минерал эритрин CO ₃ ( AsO ₄ )₂ 8 H ₂ O – продукт выветривания кобальтина ( кобальтового блеска CoAsS ) и арсенидов кобальта и никеля. Из этой руды получают кобальт. Для производства 1 кг кобальта надо переработать …. кг этой руды ( потерями в производстве можно пренебречь).

24. При восстановлении 1, 82 г оксида ванадия металлическим кальцием получено 1, 02 г чистого ванадия. Формула оксида ванадия … , а уравнение реакции восстановления …

25. Какой метод получения металлов ( или их очистки0 не может применяться для получения металлов очень высокой степени чистоты:

(1) Зонная плавка металлов;

(2) Переплавка металлов в вакууме;

(3) Разложение летучих соединений металлов;

(4) Электрическое восстановление металлов?

Ключи к тестовому заданию на тему: « Что ты знаешь о получении важнейших химических продуктов»

1. (1) –г; (2) – б; (3) – а; (4) – в.

6, AI , C , CO , H ₂ .

7. (3). Согласно ряду напряжений алюминий находится значительно правее

калия , а следовательно не может восстанавливать его из расплава соли.

9. 2( MgO • CaO ) + Si = Ca₂SiO₄ + 2Mg.

10 . (3). MgCI₂ ––––––––→ Mg + CI↑

11. (1) Mg 2+ + CaO + H₂O ––→ Mg (OH)₂ ↓ + Ca 2+

(4 ) MgCI ₂ ––––––––→ Mg + CI ₂

Урок в 9-м классе "Общие способы получения металлов"

Цель урока: познакомить с природными соединениями металлов и с самородными металлами; дать понятие о рудах и металлургии, рассмотреть такие ее разновидности, как пиро–, гидро–, электрометаллургия, термическое разложение соединений металлов, продемонстрировать лабораторные способы получения металлов и с помощью фрагментов медиалекции ознакомить с промышленным производством металлов.

Оборудование: компьютер, видеопроектор, коллекция “Минералы и горные породы”, прибор для получения газов, лабораторный штатив, пробирки, спиртовка, фарфоровые ступки.

Реактивы: оксид меди(II), соляная кислота концентрированная, цинк гранулированный, термит (смесь порошков алюминия и оксида железа (Ш), раствор сульфата меди и железный гвоздь.

I. Организационный момент. Проверка домашнего задания.

1. Написать уравнения реакций взаимодействия между веществами:

г) Zn c CuSO₄; Al c NaOH; Be c KOH.

2. Расставить коэффициенты, найти окислитель и восстановитель в уравнениях реакций:

3. Все уравнения реакций учащиеся сверяют с экраном, где спроецированы данные уравнения реакций (фрагмент медиалекции “Общие свойства металлов”). (CD) Обобщение общих химических свойств металлов проводится по схеме “Общие свойства металлов”.

4. Завершим рассмотрение схемы, мы не разобрали нахождение металлов в природе и способы их получения.

II. Природные соединения металлов.

- Могут ли металлы находиться в природе в свободном (или самородном) состоянии? Если могут, то, какие это металлы?

Ответ очевиден, это металлы низкой химической активности. Металлы могут встречаться в природе или в виде простого вещества или в виде сложного вещества.

Металлы в природе встречаются в трёх формах: 1) в свободном виде встречаются золото и платина; золото бывает в распыленном состоянии, а иногда собирается в большие массы ? самородки. Так в Австралии в 1869 году нашли глыбу золота в сто килограммов весом. Через три года обнаружили там же еще большую глыбу весом около двухсот пятидесяти килограммов. Наши русские самородки много меньше, и самый знаменитый, найденный в 1837 году на Южном Урале, весил всего около тридцати шести килограммов. В середине XVII века в Колумбии испанцы, промывая золото, находили вместе с ним тяжелый серебристый металл. Этот металл казался таким же тяжелым, как и золото, и его нельзя было отделить от золота промывкою. Хотя он и напоминал серебро (по-испански ? plata), но был почти нерастворим и упорно не поддавался выплавке; его считали случайной вредной примесью или преднамеренной подделкой драгоценного золота. Поэтому испанское правительство приказывало в начале XVIII столетия выбрасывать этот вредный металл при свидетелях обратно в реку. Месторождения платины находятся и на Урале. Оно представляет собой массив дунита (изверженная горная порода, состоящая из силикатов железа и магния с примесью железняка). В нем содержатся включения самородной платины в виде зерен. 2) в самородном виде и в форме соединений могут находиться в природе серебро, медь, ртуть и олово; 3) все металлы, которые в ряду напряжений находятся до олова, встречаются только в виде соединений.

Чаще всего металлы в природе встречаются в виде солей неорганических кислот: хлоридов ? сильвинит КСl • NaCl, каменная соль NaCl;

нитратов – чилийская селитра NaNO₃;

сульфатов – глауберова соль Na₂SO₄ ? 10 H₂O, гипс CaSO₄ • 2Н₂О;

карбонатов – мел, мрамор, известняк СаСО₃, магнезит MgCO₃, доломит CaCO₃ • MgCO₃;

сульфидов ? серный колчедан FeS₂, киноварь HgS, цинковая обманка ZnS;

оксидов – магнитный железняк Fe₃O₄, красный железняк Fe₂O₃, бурый железняк, содержащий различные гидроксиды железа (III) Fe₂O₃ • Н₂О.

Ещё в середине II тысячелетия до н. э. в Египте было освоено получение железа из железных руд. Это положило начало железному веку в истории человечества, который пришёл на смену каменному и бронзовому векам. На территории нашей страны начало железного века относят к рубежу II и I тысячелетий до н. э.

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

Отрасль промышленности, которая занимается получением металлов из руд, называется металлургией. Так же называется и наука о промышленных способах получения металлов из руд.

III. Получение металлов.

- Какой основной химический процесс лежит в основе получения металлов?

Большинство металлов встречаются в природе в составе соединений, в которых металлы находятся в положительной степени окисления, значит для того, чтобы их получить, в виде простого вещества, необходимо провести процесс восстановления.

Но прежде чем восстановить природное соединение металла, необходимо перевести его в форму, доступную для переработки, например, оксидную форму с последующим восстановлением металла. На этом основан пирометаллургический способ. Это восстановление металлов из их руд при высоких температурах с помощью восстановителей неметаллических ? кокс, оксид углерода (II), водород; металлических ? алюминий, магний, кальций и другие металлы. .

Демонстрационный опыт 1. Получение меди из оксида с помощью водорода.

Cu +2 O + H₂ = Cu 0 + H₂O (водородотермия)

Демонстрационный опыт 2. Получение железа из оксида с помощью алюминия.

Для получения железа в промышленности железную руду подвергают магнитному обогащению:3Fe₂ O₃ + H₂ = 2Fe₃ O₄ + H₂O или 3Fe₂O₃ + CO = 2Fe₃O₄ + CO₂ , а затем в вертикальной печи проходит процесс восстановления:

Просмотр медиалекции . (CD)

Гидрометаллургический способ основан на растворении природного соединения с целью получения раствора соли этого металла и вытеснением данного металла более активным. Например, руда содержит оксид меди и ее растворяют в серной кислоте:

CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O, затем проводят реакцию замещения

Демонстрационный опыт 3. Взаимодействие железа с раствором медного купороса.

Таким способом получают серебро, цинк, молибден, золото, ванадий и другие металлы.

Электрометаллургический способ.

Это способы получения металлов с помощью электрического тока (электролиза). Просмотр фрагмента медиалекции. (CD)

Этим методом получают алюминий, щелочные металлы, щелочноземельные металлы. При этом подвергают электролизу расплавы оксидов, гидроксидов или хлоридов:

катод Na + + e > Na 0 ¦ 2

анод 2Cl ? ?2e > Cl₂ 0 ¦ 1

суммарное уравнение: 2NaCl = 2Na + Cl₂

Современный рентабельный способ получения алюминия был изобретен американцем Холлом и французом Эру в 1886 году. Он заключается в электролизе раствора оксида алюминия в расплавленном криолите. Расплавленный криолит растворяет Al₂O_3, как вода растворяет сахар. Электролиз “раствора” оксида алюминия в расплавленном криолите происходит так, как если бы криолит был только растворителем, а оксид алюминия ? электролитом.

катод Al 3+ +3e —> Al 0 ¦ 4

В английской “Энциклопедии для мальчиков и девочек” статья об алюминии начинается следующими словами: “23 февраля 1886 года в истории цивилизации начался новый металлический век - век алюминия. В этот день Чарльз Холл, 22-летний химик, явился в лабораторию своего первого учителя с дюжиной маленьких шариков серебристо-белого алюминия в руке и с новостью, что он нашел способ изготовлять этот металл дешево и в больших количествах”. Так Холл сделался основоположником американской алюминиевой промышленности и англосаксонским национальным героем, как человек, сделавшим из науки великолепный бизнес.

Термическое разложение соединений.

Железо взаимодействует с оксидом углерода (II) при повышенном давлении и температуре 100-200 0 , образуя пентакарбонил: Fe + 5CO = Fe (CO)₅

Пентакарбонил железа-жидкость, которую можно легко отделить от примесей перегонкой. При температуре около 250 0 карбонил разлагается, образуя порошок железа: Fe (CO)₅ = Fe + 5CO.

Если полученный порошок подвергнуть спеканию в вакууме или в атмосфере водорода, то получится металл, содержащий 99,98– 99,999% железа. Еще более глубокой степени очистки железа (до 99,9999%) можно достичь методом зонной плавки.

Таким образом, мы познакомились с природными соединениями металлов и способами выделения из них металла, как простого вещества.

IV. Закрепление темы.

Выполнить тестовые задания:

1. Укажите справедливые утверждения: а) все элементы d- и f-семейств являются металлами; б) среди элементов р-семейства нет металлов; в) гидроксиды металлов могут обладать как основными, так амфотерными и кислотными свойствами; г) металлы не могут образовывать гидроксиды с кислотными свойствами.

2. В каком ряду приведены символы соответственно самого твердого и самого тугоплавкого металлов? а) W, Ti; б) Cr, Hg; в) Cr, W; г) W, Cr,

3. Укажите символы металлов, которые можно окислить ионами Н + в водном растворе кислоты: а) Cu; б) Zn; в) Fe; г) Ag.

4. Какие металлы нельзя получить в достаточно чистом виде, восстанавливая их оксиды коксом? а) W; б) Cr; в) Na; г) Al.

5. С водой только при нагревании реагируют: а) натрий; б) цинк; в) медь; г) железо.

6. Какие утверждения для металлов неверны: а) металлы составляют большинство элементов Периодической системы; б) в атомах всех металлов на внешнем энергетическом уровне содержится не более двух электронов; в) в химических реакциях для металлов характерны восстановительные свойства; г) в каждом периоде атом щелочного металла имеет наименьший радиус.

7. Отметьте формулу оксида металла с наиболее выраженными кислотными свойствами:

8. В каких парах обе из реакций, схемы которых приведены ниже, позволяют получить металл? а) CuO + CO—> и CuSO₄ + Zn —> б) AgNO₃ —> и Cr₂O₃ + Al в) ZnS + O₂ и Fe₂O₃ + H₂ —> г) KNO₃ —> и ZnO + C.

9. В атомах каких металлов в основном состоянии на энергетическом d- подуровне содержится пять электронов? а) титана; б) хрома; в) сурьмы; г) марганца.

10. Какой минимальный объем (н. у.) оксида углерода (II) нужен для восстановления 320 г оксида железа (III) до магнетита? а) 14,93 л; б) 15,48 л; в) 20,12 л; г) 11,78 л.

Понятие о металлургии: общие способы получения металлов

Металлургия — это наука о промышленных способах получения металлов. Различают черную и цветную металлургию.

Черная металлургия — это производство железа и его сплавов (сталь, чугун и др.).

Цветная металлургия — производство остальных металлов и их сплавов.

Широкое применение находят сплавы металлов. Наиболее распространенные сплавы железа — чугун и сталь.

Чугун — это сплав железа, в котором содержится 2-4 масс. % углерода, а также кремний, марганец и небольшие количества серы и фосфора.

Сталь — это сплав железа, в котором содержится 0,3-2 масс. % углерода и небольшие примеси других элементов.

Легированные стали — это сплавы железа с хромом, никелем, марганцем, кобальтом, ванадием, титаном и другими металлами. Добавление металлов придает стали дополнительные свойства. Так, добавление хрома придает сплаву прочность, а добавление никеля придает стали пластичность.

Основные стадии металлургических процессов:

Обогащение природной руды (очистка, удаление примесей)
Получение металла или его сплава.
Механическая обработка металла

1. Нахождение металлов в природе

Большинство металлов встречаются в природе в виде соединений. Наиболее распространенный металл в земной коре — алюминий. Затем железо, кальций, натрий и другие металлы.

2. Получение активных металлов

Активные металлы (щелочные и щелочноземельные) классическими «химическими» методами получить из соединений нельзя. Такие металлы в виде ионов — очень слабые окислители, а в простом виде — очень сильные восстановители, поэтому их очень сложно восстановить из катионов в простые вещества. Чем активнее металл, тем сложнее его получить в чистом виде — ведь он стремится прореагировать с другими веществами.

Получить такие металлы можно, как правило, электролизом расплавов солей, либо вытеснением из солей другими металлами в жестких условиях.

Натрий в промышленности получают электролизом расплава хлорида натрия с добавками хлорида кальция:

2NaCl = 2Na + Cl₂

Калий получают пропусканием паров натрия через расплав хлорида калия при 800°С:

KCl + Na = K↑ + NaCl

Литий можно получить электролизом расплава хлорида лития в смеси с KCl или BaCl₂ (эти соли служат для понижения температуры плавления смеси):

2LiCl = 2Li + Cl₂

Цезий можно получить нагреванием смеси хлорида цезия и специально подготовленного кальция:

Са + 2CsCl = 2Cs + CaCl₂

Магний получают электролизом расплавленного карналлита или хлорида магния с добавками хлорида натрия при 720–750°С:

Кальций получают электролизом расплавленного хлорида кальция с добавками фторида кальция:

Барий получают из оксида восстановлением алюминием в вакууме при 1200 °C:

4BaO+ 2Al = 3Ba + Ba(AlO₂)₂

Алюминий получают электролизом раствора оксида алюминия Al₂O₃ в криолите Na₃AlF₆:

3. Получение малоактивных и неактивных металлов

Металлы малоактивные и неактивные восстанавливают из оксидов углем, оксидом углерода (II) СО или более активным металлом. Сульфиды металлов сначала обжигают.

3.1. Обжиг сульфидов

При обжиге сульфидов металлов образуются оксиды:

2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂

Металлы получают дальнейшим восстановлением оксидов.

3.2. Восстановление металлов углем

Чистые металлы можно получить восстановлением из оксидов углем. При этом до металлов восстанавливаются только оксиды металлов, расположенных в ряду электрохимической активности после алюминия.

Например , железо получают восстановлением из оксида углем:

2Fe₂O₃ + 6C → 2Fe + 6CO

ZnO + C → Zn + CO

Оксиды металлов, расположенных в ряду электрохимической активности до алюминия, реагируют с углем с образованием карбидов металлов:

CaO + 3C → CaC₂ + CO

3.3. Восстановление металлов угарным газом

Оксид углерода (II) реагирует с оксидами металлов, расположенных в ряду электрохимической активности после алюминия.

Например , железо можно получить восстановлением из оксида с помощью угарного газа:

3.4. Восстановление металлов более активными металлами

Более активные металлы вытесняют из оксидов менее активные. Активность металлов можно примерно оценить по электрохимическому ряду металлов:

Восстановление металлов из оксидов другими металлами — распространенный способ получения металлов. Часто для восстановления металлов применяют алюминий и магний. А вот щелочные металлы для этого не очень подходят – они слишком химически активны, что создает сложности при работе с ними.

Алюмотермия – это восстановление металлов из оксидов алюминием.

Например : алюминий восстанавливает оксид меди (II) из оксида:

3CuO + 2Al = Al₂O₃ + 3Cu

Магниетермия – это восстановление металлов из оксидов магнием.

CuO + Mg = Cu + MgO

Железо можно вытеснить из оксида с помощью алюминия:

При алюмотермии образуется очень чистый, свободный от примесей углерода металл.

Активные металлы вытесняют менее активные из растворов их солей.

Например , при добавлении меди (Cu) в раствор соли менее активного металла – серебра (AgNO₃) произойдет химическая реакция:

2AgNO₃ + Cu = Cu(NO₃)₂ + 2Ag

Медь покроется белыми кристаллами серебра.

При добавлении железа (Fe) в раствор соли меди (CuSO₄) на железном гвозде появился розовый налет металлической меди:

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu

При добавлении цинка в раствор нитрата свинца (II) на цинке образуется слой металлического свинца:

3.5. Восстановление металлов из оксидов водородом

Водород восстанавливает из оксидов только металлы, расположенные в ряду активности правее алюминия. Как правило, взаимодействие оксидов металлов с водородом протекает в жестких условиях – под давлением или при нагревании.

CuO + H₂ = Cu + H₂O

4. Производство чугуна

Чугун получают из железной руды в доменных печах.

Печь последовательно загружают сверху шихтой, флюсами, коксом, затем снова рудой, коксом и т.д.

1- загрузочное устройство, 2 — колошник, 3 — шахта, 4 — распар, 5 — горн, 6 — регенератор

Доменная печь имеет форму двух усеченных конусов, соединенных основаниями. Верхняя часть доменной печи — колошник, средняя — шахта, а нижняя часть — распар.

В нижней части печи находится горн. Внизу горна скапливается чугун и шлак и отверстия, через которые чугун и шлак покидают горн: чугун через нижнее, а шлак через верхнее.

Наверху печи расположено автоматическое загрузочное устройство. Оно состоит из двух воронок, соединенных друг с другом. Руда и кокс сначала поступают в верхнюю воронку, а затем в нижнюю.

Из нижней воронки руда и кокс поступают в печь. во время загрузки руды и кокса печь остается закрытой, поэтому газы не попадают в атмосферу, а попадают в регенераторы. В регенераторах печной газ сгорает.

Шихта — это железная руда, смешанная с флюсами.

Снизу в печь вдувают нагретый воздух, обогащенный кислородом, кокс сгорает:

Образующийся углекислый газ поднимается вверх и окисляет кокс до оксида углерода (II):

CO₂ + С = 2CO

Оксид углерода (II) (угарный газ) — это основной восстановитель железа из оксидов в данных процессах. Последовательность восстановления железа из оксида железа (III):

Последовательность восстановления оксида железа (III):

FeO + CO → Fe + CO₂

Суммарное уравнение протекающих процессов:

При этом протекает также частичное восстановление примесей оксидов других элементов (кремния, марганца и др.). Эти вещества растворяются в жидком железе.

Чтобы удалить из железной руды тугоплавкие примеси (оксид кремния (IV) и др.). Для их удаления используют флюсы и плавни (как правило, известняк CaCO₃ или доломит CaCO₃·MgCO₃). Флюсы разлагаются при нагревании:

и образуют с тугоплавкими примесями легкоплавкие вещества (шлаки), которые легко можно удалить из реакционной смеси:

Металлы в природе. Общие способы получения металлов

1.Самым распространенным металлом в земной коре является:

1) железо 2) титан 3) алюминий 4) барий

2.Какие из перечисленных металлов встречается в природе в самородном состоянии:

1) алюминий 2) медь 3) хром 4) магний 5) натрий

3. Среди минералов не встречаются:
1) оксиды металлов 2) сульфиды металлов

3) гидриды металлов 4) силикаты металлов 5) пероксиды металлов

4. Какая из перечисленных групп элементов содержит только металлы:

1) Li, Be, B 2) K, Ca, Sr 3) H, Li, Na 4) Se, Te, Po 5) Cr, Mn, Pb

5. Металлами являются:

1) все s-элементы 2) все p-элементы;

3) все d-элементы 4) все элементы главных подгрупп.

6. В каком ряду приведены символы соответственно самого твердого и самого тугоплавкого металлов?

1) W, Ti 2) Cr, Hg 3) Cr, W 4) W, Cr

7. Металл, используемый для сплавов, применяемых в самолетостроении; для восстановления металлов из оксидов: устойчивы коррозии, с малой плотностью -

1) цинк 2) медь 3) алюминий 4) хром

8. Исключите лишний элемент:

1) Na 2) Mg 3)Al 4) Si

9. Какой металл в природе встречается только в виде соединений:

1) натрий 2) золото 3) серебро 4) платина 5) алюминий

10. Исключите "лишний" сплав:

1) сталь 2) булат 3) латунь 4) чугун

11. Характерное свойство металлов:

1) плохая теплопроводность; 3) оксиды имеют ионный характер;

3) многие из них окислители; 4) простые вещества двухатомны

12. Для металлов характерны:

1) низкая теплопроводность и электропроводность

3) ковкость и пластичность

4) в обычных условиях газообразное состояние

5) металлический блеск

13. В ряду натрий —магний — алюминий элементы расположены в порядке увеличения

1) атомного радиуса 2) электроотрицательности

3) металлических свойств 4) числа электронных слоев

14. В настоящее время для получения хрома в качестве восстановителя чаще всего используется:

1) медь 2) натрий 3) хлор 4) алюминий

15.Минералы и горные породы, содержащие металлы или их сплавы и пригодные для промышленного получения металлов, называются:

1) сплавы 2) руды 3) самородки 4) известняки.

16.Какой восстановитель не используется в металлургическом производстве:

1) оксид углерода (II) 2) оксид углерода (IY) 3) алюминий

4) электрический ток 5) натрий

17.Металлы из руд с помощью восстановления из растворов помогает получить:

1) металлотермия 2) электрометаллургия

3) гидрометаллургия 4) пирометаллургия

18. Какой из перечисленных ниже способов относится к алюминотермии?

1) ZnO + C = Zn +CO 2) TiCl₄ +2Mg = Ti + 2 MgCl₂

19.Каким способом можно получить натрий из его хлорида?

1) электролиз раствора

2) электролиз расплава

3) восстановление более активным металлом

4) микробиологический способ

20. Пирометаллургический метод получения металлов отражает реакция

3) 2NaCl = 2Na + Cl₂ 4) CuSO₄+ Zn = ZnSO₄+ Cu

21. Гидрометаллургический метод получения металлов отражает реакция, схема

3) 2NaCl = 2Na + Cl2 4) 2FeCl₃ + 3Zn = 3ZnCl₂ + 2Fe

5) AlCl₃+ 3K = Al + 3KCl

22. Алюмотермия используется для:

1) алкилирования аренов 2) получения металлов из их оксидов

3) нагревания алюминия 4) получения водорода из алюминия

23. Какое из природных веществ можно назвать рудой:

1) известняк 2) песок 3) мрамор

4) магнитный железняк 5) медный блеск

24. Восстановлением оксида углём или водородом нельзя получить чистый металл:

1) вольфрам 2) хром 3) цинк 4) барий 5) литий

25. При производстве алюминия из бокситов добавляют криолит, т.к. он:

1) понижает температуру плавления бокситов

2) увеличивает электропроводность бокситов

3) является катализатором процесса

4) защищает электроды от разрушения

26. При получении металлов из руды в качестве восстановителей используют:

27. Только электролизом расплава соли в промышленности можно получить

1) натрий 2) серебро 3) цинк 4) хром 5) кальций

28.Какой металл нельзя получить в достаточно чистом виде, восстанавливая их оксиды коксом?

1) W 2) Cr 3) Cu 4) Al

29. Алюминотермии соответствует схема процесса

30. Верны ли следующие суждения о способах получения железа?

А. Железо можно получить восстановлением оксида железа (III) оксидом углерода (II).

Б. Железо можно получить при взаимодействии раствора хлорида железа (III) с медью.

1) верно только А 3) верны оба суждения

2) верно только Б 4) оба суждения неверны

31.Верны ли следующие сужения о способах получения меди?

А. Медь можно получить восстановлением оксида меди (II) водородом.

Б. Медь можно получить электролизом раствора сульфата меди.

32. Верны ли следующие суждения о промышленных способах получения металлов?

А. В основе пирометаллургии лежит процесс восстановления металлов из руд при высокой температуре

Б. В промышленности в качестве восстановителей используют оксид углерода (II) и кокс.

33. Для получения железа алюмотермическим способом используют каждое из двух веществ:

34.Какое из веществ дает одинаковые продукты при электролизе водного раствора и расплава?

1) CuCl₂ 2) KBr 3) NaOH 4) FeS

35.Какой вид коррозии возникает при контакте металла с неэлектролитами и протекает без возникновения электрического тока в системе

1) химическая 2) газовая 3) электрохимическая 4) коррозия не возникает

36.Какой вид коррозии возникает при контакте металла с электролитами и протекает с возникновением электрического тока в системе

37.Что усиливает коррозию металлических деталей, находящихся в воде:

1) добавление в воду ингибитора коррозии

2) применение для соединения деталей заклепок из более активного металла

3) применение для соединения деталей заклепок из менее активного металла

4) окрашивание деталей.

38.Алюминий устойчив к коррозии, потому что

1) твердый 2) блестящий 3) пластичный 4) покрыт оксидной пленкой.

39. Как происходит процесс лужения железа:

1) покрывается цинком 2) покрывается хромом

3) покрывается никелем 4) покрывается оловом

40.Контакты некоторых радиодеталей покрывают слоем золота. Это делается:

1) для повышения прочности изделия 2) ля повышения стоимости изделия

3) для предохранения от окисления 4) для придания декоративного вида.

41. Вычислите объем водорода, необходимый для реакции взаимодействия

со 150 г оксида алюминия, содержащего 10% примесей.

42. Вычислите массу меди, которую можно получить при восстановлении углем 200 г руды с массовой долей оксида меди (II) 75%.

Основные направления социальной политики: В Конституции Российской Федерации (ст. 7) характеризуется как.

Образцы сочинений-рассуждений по русскому языку: Я думаю, что счастье – это чувство и состояние полного.

Отчет по производственной практике по экономической безопасности: К основным функциональным целям на предприятии ООО «ХХХХ» относятся.

Поиск по сайту

Химические свойства основных оксидов

Подробно про оксиды, их классификацию и способы получения можно прочитать здесь.

1. Взаимодействие с водой. С водой способны реагировать только основные оксиды, которым соответствуют растворимые гидроксиды (щелочи). Щелочи образуют щелочные металлы (литий, натрий, калий, рубидий и цезий) и щелочно-земельные (кальций, стронций, барий). Оксиды остальных металлов с водой химически не реагируют. Оксид магния реагирует с водой при кипячении.

CuO + H₂O ≠ (реакция не идет, т.к. Cu(OH)₂ — нерастворимый гидроксид)

2. Взаимодействие с кислотными оксидами и кислотами. При взаимодействии основным оксидов с кислотами образуется соль этой кислоты и вода. При взаимодействии основного оксида и кислотного образуется соль:

основный оксид + кислота = соль + вода

основный оксид + кислотный оксид = соль

При взаимодействии основных оксидов с кислотами и их оксидами работает правило:

Хотя бы одному из реагентов должен соответствовать сильный гидроксид (щелочь или сильная кислота).

Иными словами, основные оксиды, которым соответствуют щелочи, реагируют со всеми кислотными оксидами и их кислотами. Основные оксиды, которым соответствуют нерастворимые гидроксиды, реагируют только с сильными кислотами и их оксидами (N₂O₅, NO₂, SO₃ и т.д.).

Основные оксиды, которым соответствуют щелочи	Основные оксиды, которым соответствуют нерастворимые основания
Реагируют со всеми кислотами и их оксидами	Реагируют только с сильными кислотами и их оксидами
Na₂O + SO₂ → Na₂SO₃	CuO + N₂O₅ → Cu(NO₃)₂

3. Взаимодействие с амфотерными оксидами и гидроксидами.

При взаимодействии основных оксидов с амфотерными образуются соли:

основный оксид + амфотерный оксид = соль

С амфотерными оксидами при сплавлении взаимодействуют только основные оксиды, которым соответствуют щелочи . При этом образуется соль. Металл в соли берется из более основного оксида, кислотный остаток — из более кислотного. В данном случае амфотерный оксид образует кислотный остаток.

CuO + Al₂O₃ ≠ (реакция не идет, т.к. Cu(OH)₂ — нерастворимый гидроксид)

(чтобы определить кислотный остаток, к формуле амфотерного или кислотного оксида добавляем молекулу воды: Al₂O₃ + H₂O = H₂Al₂O₄ и делим получившиеся индексы пополам, если степень окисления элемента нечетная: HAlO₂. Получается алюминат-ион AlO₂ — . Заряд иона легко определить по числу присоединенных атомов водорода — если атом водорода 1, то заряд аниона будет -1, если 2 водорода, то -2 и т.д.).

Амфотерные гидроксиды при нагревании разлагаются, поэтому реагировать с основными оксидами фактически не могут.

4. Взаимодействие оксидов металлов с восстановителями.

При оценке окислительно-восстановительной активности металлов и их ионов можно использовать электрохимический ряд напряжений металлов:

Восстановительные свойства (способность отдавать электроны) у простых веществ-металлов здесь увеличиваются справа налево, окислительные свойства ионов металлов — увеличиваются наоборот, слева направо. При этом некоторые ионы металлов в промежуточных степенях окисления могут проявлять также восстановительные свойства (например ион Fe 2+ можно окислить до иона Fe 3+ ).

Более подробно про окислительно-восстановительные реакции можно прочитать здесь.

Таким образом, ионы некоторых металлов — окислители (чем правее в ряду напряжений, тем сильнее). При взаимодействии с восстановителями металлы переходят в степень окисления 0.

4.1. Восстановление углем или угарным газом.

Углерод (уголь) восстанавливает из оксидов до простых веществ только металлы, расположенные в ряду активности после алюминия. Реакция протекает только при нагревании.

FeO + C = Fe + CO

Активные металлы, расположенные в ряду активности левее алюминия, активно взаимодействуют с углеродом, поэтому при взаимодействии их оксидов с углеродом образуются карбиды и угарный газ:

CaO + 3C = CaC₂ + CO

Угарный газ также восстанавливает из оксидов только металлы, расположенные после алюминия в электрохимическом ряду:

CuO + CO = Cu + CO₂

4.2. Восстановление водородом .

Водород восстанавливает из оксидов только металлы, расположенные в ряду активности правее алюминия. Реакция с водородом протекает только в жестких условиях – под давлением и при нагревании.

4.3. Восстановление более активными металлами (в расплаве или растворе, в зависимости от металла)

При этом более активные металлы вытесняют менее активные. То есть добавляемый к оксиду металл должен быть расположен левее в ряду активности, чем металл из оксида. Реакции, как правило, протекают при нагревании.

Например , оксид цинка взаимодействует с алюминием:

3ZnO + 2Al = Al₂O₃ + 3Zn

но не взаимодействует с медью:

ZnO + Cu ≠

Восстановление металлов из оксидов с помощью других металлов — это очень распространенный процесс. Часто для восстановления металлов применяют алюминий и магний. А вот щелочные металлы для этого не очень подходят – они слишком химически активны, что создает сложности при работе с ними.

4.4. Восстановление аммиаком.

Аммиаком можно восстанавливать только оксиды неактивных металлов. Реакция протекает только при высокой температуре.

Например , аммиак восстанавливает оксид меди (II):

3CuO + 2NH₃ = 3Cu + 3H₂O + N₂

5. Взаимодействие оксидов металлов с окислителями.

Под действием окислителей некоторые основные оксиды (в которых металлы могут повышать степень окисления, например Fe 2+ , Cr 2+ , Mn 2+ и др.) могут выступать в качестве восстановителей.

Например , оксид железа (II) можно окислить кислородом до оксида железа (III):

Читайте также: