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 +2O + H2 = Cu0 + H2O (водородотермия)Демонстрационный опыт 2. Получение железа из оксида с помощью алюминия.Fe+32O3 +2Al = 2Fe0 + Al2O3 (алюмотермия)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:Fe3O4 + 4H2 = 3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4CO = 3Fe + 4CO2Просмотр 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 замещенияCuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.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:NaCl —> Na+ + Cl?катод Na+ + e > Na0 ¦ 2анод 2Cl? ?2e > Cl20 ¦ 1суммарное уравнение: 2NaCl = 2Na + Cl2Современный 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 Al2O3, как вода растворяет сахар. Электролиз “раствора” оксида алюминия в расплавленном криолите происходит так, как если бы криолит был только растворителем, а оксид алюминия? электролитом.Al2O3 —> AlAlO3 —> Al3+ + AlO33–катод Al3+ +3e —> Al 0 ¦ 4анод 4AlO33– – 12 e —> 2Al2O3 +3O2 ¦ 1суммарное уравнение: 2Al2O3= 4Al + 3O2 . Термическое разложение соединений. Железо взаимодействует с оксидом углерода (II) при повышенном давлении и температуре 100-2000, образуя пентакарбонил: Fe + 5CO = Fe (CO)5Пентакарбонил железа-жидкость, которую можно легко отделить от примесей перегонкой. При температуре около 2500 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.