Общие способы получения металлов

МЕТАЛЛУРГИЯ- промышленный способ
получения металлов.
Только некоторые металлы (золото, платина) находятся в природе в свободном (самородном) состоянии.
Металлы, расположенные в ряду напряжений металлов между оловом и золотом, встречаются как в свободном состоянии, так и в виде соединений.
Большинство же металлов находятся в природе в виде соединений (оксиды, сульфиды, карбонаты и т.д.)

МЕТАЛЛУРГИЯ
Задача металлургии – получение металлов из их соединений.
Любой металлургический процесс является процес-сом восстановления ионов металла различными вос-становителями.
Me+n +nē = Me0
В зависимости от метода проведения процесса вос-становления различают несколько способов получе-ния металлов.

ПИРОМЕТАЛЛУРГИЯ - восстановление безвод-ных соединений при высоких температурах.
Восстановители:
углерод и оксид углерода (II) (карботермия);
алюминий, магний и др.
металлы (металлотермия);
водород (водородотермия).

ПИРОМЕТАЛЛУРГИЯ
Карботермия.
Восстановители: C и CO.
Например: Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2
Если руда является сульфидом металла, её предварительно перево-дят в оксид путём окислительного обжига (обжиг с доступом воздуха).
Например: 2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2
Затем оксид металла восстанавливают углём.
Например: ZnO + C = Zn + 2CO↑
Так получают: Fe, Cu, Pb, Sn, Cd, Zn

ПИРОМЕТАЛЛУРГИЯ
Металлотермия.
В качестве восстановителей используют химически более активные металлы: Al, Mg, Ca, Na.
Например: Cr2O3 + 3Al =2Cr + Al2O3
TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2
Обычно получают те металлы (и их сплавы), которые при восстановлении их углём образуют карбиды.
Так получают: Mn, Cr, Ti, Mo, W, V и др.

ПИРОМЕТАЛЛУРГИЯ
Водородотермия.
Восстанавливают металлы из их оксидов H2.
Например: MoO3 + 3H2 = Mo + 3H2 O
Оксиды активных металлов (MgO, CaO, Al2O3 и др.) водородом не восстанавливаются.
Получают металлы большей чистоты: Cu, Ni, W, Fe, Mo, Cd, Pb

ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ – восстановление
электрическим током.
Получают главным образом лёгкие металлы – Al, Na и др. – из их расплавленных оксидов или хлоридов.
Используют также для очистки
некоторых металлов.
Из очищаемого металла изготав-
ливают анод. При электролизе
анод растворяется, ионы металла
переходят в раствор, а на катоде
они осаждаются. Так получают
электролитически чистые металлы:
Cu, Ag, Fe, Ni, Pb и многие другие.

ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ
Электролиз расплавов.
Например: t
NaCl = Na+ + Cl-
расплав
K Na+ + ē = Na0 2
A 2Cl- - 2ē = Cl2↑ 1
эл-лиз
2NaСl → 2Na + Cl2↑
Получаемые металлы: Be, Mg, Ca (из расплавленных хлоридов), Al (из расплавленного оксида)

ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ
Электролиз растворов.
Например:
NiSO4 = Ni2+ + SO42-
раствор
K Ni2+ +2ē = Ni0 2
A 2H2O - 4ē = O2↑ + 4H+ 1
эл-лиз
2NiSO4 + 2H2O → 2Ni + O2↑ + 2H2SO4
Получаемые металлы: Zn, Cd, Co, Mn, Fe

ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЯ – восстановление из растворов солей.
Металлы, входящие в состав руды, переводят в раствор, а затем восстанавливают более активным металлом.

ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЯ
Восстановление металлов из руд с помощью серной кис-лоты – один из основных процессов гидрометаллур-гии.
Например:
CuO + H2SO4 = CuSO4+ H2O
CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu
Получаемые металлы: Cd, Ag, Au, Cu, Zn, Mo и др.

Примеры заданий по теме: «Общие способы получение металлов».
Задания с выбором ответа ( А10, А24, А29).
А1. Реакция возможна между
1) Ag и K2SO4 (р-р)
2) Zn и KCl (р-р)
3) Mg и SnCl2 (р-р)
4) Ag и CuSO4 (р-р)
А2. Какой из металлов вытесняет железо из сульфата
железа (II)?
1) Cu 2) Zn 3) Sn 4) Hg

Примеры заданий по теме: «Общие способы получение металлов».
A3. Какой из металлов вытесняет медь из сульфата ме-
ди (II)?
1) Zn 2) Ag 3) Hg 4) Au
A4. Формула вещества, восстанавливающего оксид ме-
ди (II), - это
1) CO2 2) H2 3) HNO3 4) Cl2
A5. Формула вещества, не восстанавливающего оксид
железа (III), -
1) HCl 2) Al 3) H2 4) C

Примеры заданий по теме: «Общие способы получение металлов».
А6. Для осуществления превращений в соответствии со схемой:
Al(OH)3 → AlCl3 → Al необходимо последовательно использовать
1) хлор и водород
2) хлорид натрия и водород
3) хлороводород и цинк
4) соляную кислоту и калий
А7. Пирометаллургический метод получения металлов отражает реакция:
1) HgS + O2 → Hg + SO2
2) CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu
Эл - из
3) 2NaCl ----→ 2Na + Cl2
4) CuSO4 + Zn → ZnSO4 + Cu

Примеры заданий по теме: «Общие способы получение металлов».
А8. Гидрометаллургический метод получения металлов отражает реакция:
1) HgS + O2 → Hg + SO2
2) CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu
Эл - из
3) 2NaCl ------→ 2Na + Cl2
4) AlCl3 + 3K → Al + 3KCl
А9. В качестве восстановителя при выплавке железа в промышленности
наиболее часто используют
1) водород
2) алюминий
3) натрий
4) кокс

Примеры заданий по теме: «Общие способы получение металлов».
А10. Оксид углерода (II) проявляет восстановительные
свойства при нагревании с
1) N2
2) H2S
3) Fe
4) Fe2O3

Примеры заданий по теме: «Общие способы получение металлов».
Задания с кратким ответом (В3).
В1. При электролизе раствора AgNO3 на катоде выделяется
1) серебро
2) водород
3) серебро и водород
4) кислород и водород

Примеры заданий по теме: «Общие способы получение металлов».
В2. Установите соответствие между формулой вещества и
продуктом электролиза его водного раствора
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
ВОДНОГО РАСТВОРА
А) AgF 1) Ag, F2
Б) NaNO3 2) Ag, O2, HF
B) Pb(NO3)2 3) H2, O2
Г) NaF 4) Pb, O2, HNO3
5) H2, NO2, O2
6) NaOH, H2, F2
А Б В Г
2 3 4 3

Примеры заданий по теме: «Общие способы получение металлов».
В3. Установите соответствие между формулой вещества и продук- том электролиза его водного раствора
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
ВОДНОГО РАСТВОРА
А) HgCl2 1) металл, хлор
Б) AlCl3 2) водород, хлор, гидроксид
В) Hg(ClO4)2 металла
Г) Na2SO3 3) водород, кислород
4) металл, кислород, кислота
5) металл, сернистый газ
6) водород, сернистый газ

Примеры заданий по теме: «Общие способы получение металлов».
В4. Установите соответствие между формулой вещества и продук-том электролиза его водного раствора
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
ВОДНОГО РАСТВОРА
А) нитрат цинка 1) цинк, кислород, азотная кислота
Б) бромид цинка 2) водород, кислород
В) бромид калия 3) водород, оксид азота (IV)
Г) нитрат калия 4) цинк, бром
5) водород, бром, гидроксид калия
6) калий, бром
7) калий, оксид азота (IV)

Примеры заданий по теме: «Общие способы получение металлов».
В5. Установите соответствие между формулой вещества и продук-том электролиза его водного раствора, образующимся на като-де
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
ВОДНОГО РАСТВОРА
А) Li2SO4 1) H2
Б) Ba(OH)2 2) O2
В) MgCl2 3) Cl2
Г) SnCl2 4) Li
5) Ba
6) Mg
7) Sn

Примеры заданий по теме: «Общие способы получение металлов».
В6. Верны ли следующие суждения о промышленных способах
получения металлов?
А. В основе пирометаллургии лежит процесс восстановления
металлов из руд при высоких температурах.
Б. В промышленности в качестве восстановителей используют
оксид углерода (II) и кокс.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны

Примеры заданий по теме: «Общие способы получение металлов».
В7. Установите соответствие между металлом и способом его
электролитического получения.
МЕТАЛ ЭЛЕКТРОЛИЗ
А) натрий 1) водного раствора солей
Б) алюминий 2) водного раствора гидроксида
В) серебро 3) расплава поваренной соли
Г) медь 4) расплавленного оксида
5) раствора оксида в расплав-
ленном криолите
6) расплавленного нитрата

Примеры заданий по теме: «Общие способы получение металлов».
В8. Установите соответствие между металлом и способом его
электролитического получения.
МЕТАЛ ЭЛЕКТРОЛИЗ
А) калий 1) расплавленного нитрата
Б) магний 2) водного раствора гидроксида
В) медь 3) расплава хлорида
Г) свинец 4) расплавленного оксида
5) раствора оксида в расплав-
ленном криолите
6) водного раствора солей

Примеры заданий по теме: «Общие способы получение металлов».
В9. Установите соответствие между металлом и способом его
электролитического получения.
МЕТАЛ ЭЛЕКТРОЛИЗ
А) хром 1) водного раствора солей
Б) алюминий 2) водного раствора гидроксида
В) литий 3) расплава соли
Г) барий 4) расплавленного оксида
5) раствора оксида в расплав-
ленном криолите
6) расплавленного нитрата

Примеры заданий по теме: «Общие способы получение металлов».
Задания с развёрнутым ответом (С2).
С1. Напишите уравнения реакций, с помощью которых
можно осуществить превращения:
Cu → Cu(NO3)2 → Cu(OH)2 → Х → Сu → CuSO4
Укажите условия протекания реакций.
C2. Даны вещества: алюминий, оксид марганца (IV),
водный раствор сульфата меди и концентриро-
ванная соляная кислота.
Напишите уравнения четырёх возможных реакций
между этими веществами.

Примеры заданий по теме: «Общие способы получение металлов».
С3. Напишите уравнения реакций, протекающих на катоде и аноде, а также общее уравнение электроли-за водного раствора сульфата ртути (II) на инертных электродах.
С4. При электролизе водного раствора сульфата хрома (III) на катоде возможны три химические реакции. Напишите уравнения этих катодных процессов.

Список литературы.
1. Химия. ЕГЭ – 2003. Контрольные измерительные материалы единого государственного экзамена в 2003 году.М.: ЦТМОР, 2003.
2. Химия. Учебно – тренировочные материалы для подготовки к единому государственному экзамену. М.: Интеллект-Центр. 2004.
3. Химия. ЕГЭ 2005-2006. Контрольные измерительные материалы единого государственного экзамена. – М.: Просвещение, 2006.
4. Химия. Учебно – тренировочные материалы для подготовки к единому государственному экзамену. М.: Интеллект-Центр. 2006.

Список литературы.
5. Химия. Учебно – тренировочные материалы для подготовки к единому государственному экзамену. М.: Интеллект-Центр. 2007.
6. Химия. ЕГЭ – 2008. Экзаменационные матероиалы для подготовки к единому государственному экзамену. М.: ФГУ «Федеральный цент тестирования», 2007.
7. Химия. 10 класс / И.И.Новошинский, Н.С. Новошинская. – Краснодар: Совет. Кубань, 2006.
8. Химия (для подготовителдьных отделений): Учебник.- 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. Шк., 1998.
9. Химия. ЕГЭ 2008. типовые тестовые задания / Ю.Н.Медведев.
М.: Издательство «Экзамен», 2008.
10. Химия. ЕГЭ 2009. Универсальные материалы для подготовки
учащихся / ФИПИ. – М.: Интелект-Центр, 2009.