金属的冶炼
人们日常应用的金属材料,多为合金或纯金属,这就需要把金属从矿石中提炼出来,这也就是人们常说的金属的冶炼。
一、原理:
利用氧化还原反应,使金属化合物中的金属离子(化合态)得到电子变成金属原子(游离态)。
二、步骤:
大多数金属矿石里含有杂质,如石英、石灰石和长石等。从金属矿石中提炼金属一般需要经过三个步骤。
第一步是矿石的富集,除去杂质,提高矿石中有用成分的含量;
第二步是冶炼,利用氧化还原反应原理,在一定条件下,用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成金属单质;
第三步是精炼,采用一定的方法,提炼纯金属。
三、方法:
冶炼金属的方法很多,其实质是用还原的方法,由于金属的化学活动性不同,金属离子得到电子还原成金属原子的能力也不同,因此就必须采取不同的冶炼方法。工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法或电解法。现简单介绍如下:
1.热分解法
有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。在金属活动性顺序中,位于氢后面的金属的氧化物受热就能分解,例如:
2HgO====2Hg+O2↑
2Ag2O========4Ag+O2↑
2.热还原法
多数金属的冶炼过程属于热还原法。常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等,例如:
MgO+C========Mg+CO↑
Fe2O3+3CO====2Fe+3CO2
WO3+3H2=========W+3H2O
Cr2O3+2Al=========2Cr+Al2O3
3.电解法
在金属活动性顺序中,钾、钠、钙、铝等几种金属的还原性很强,这些金属都很容易失去电子,因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来,而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。
2Al2O3======4Al+3O2↑
2NaCl=============2Na+Cl2↑
对于某些不活泼金属,如铜、银等,也常用电解其盐溶液的方法进行精炼,但电解法要消耗大量电能,成本较高。
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