最新第19章--金属通论课件PPT.ppt

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1、第19章--金属通论无机化学19-1概述一、元素分类：1.按含量多少,集中存在分散,发现迟早,提取难易,应用情况分为普通元素和稀有元素；按金属性分为金属和非金属。本章只讨论金属元素。一、金属元素特征：1.χ＜2.0；2.价层电子数少，在化学反应中易失电子。二、位置s,d,ds,f及p区左下.五、存在形式1.不活泼的Au、Ag、Pt等以游离态形式存在；2.游离态及化合态：较活泼金属：如铁，有单质、氧化物3.活泼的以化合态：（1）卤化物:ⅠA.ⅡA，海水里较多（2）难溶盐矿石:ⅡA的CO32-、、PO43-、SO42-、硅铝酸盐

2、（3）氧化物及硫化物：过渡金属海水中含大量金属（80多种元素、60多种金属）U10亿吨　Au500万；氧化物形态：磁铁矿（Fe3O4）软锰矿（MnO2）赤铜矿（Cu2O）矾土矿（Al2O3·XH2O）硫化物形态：闪锌矿（ZnS）方铅矿（PbS）辉铜矿（CuS2）闪银矿（Ag2S）卤化物形态：NaCl,CaF2,光卤石（MgCl2·KCl·6H2O）含氧酸盐菱镁矿MgCO3方解石CaCO3硫酸盐重晶石BaSO4石膏CaSO4·2H2O硝酸盐钠硝石NaNO3磷酸盐磷灰石[Ca5F(PO4)3]硅酸盐绿柱石（3BeO·Al2O3·

3、6SiO2）矿石俗名工业上能用来提炼金属的矿物称为矿石。绝大多数矿石都多少含有杂质。主要是石英、石灰石和长石等，这些物质也称为脉石。所以从矿石中提炼金属一般经过三大步骤：(1)矿石的富集（采矿、选矿），(2)冶炼，(3)精炼一.矿石的富集就是预先处理矿石，把其中所含大量脉石移去，以提高矿石中有用成分的含量。选矿的方法：根据矿石的颜色、光泽、形状等不同的特征可进行简单的手选，利用矿石中有用成分与脉石的密度、磁性、粘度、熔点等性质的不同，可以采用不同的方法选矿，常用的选矿法有水选法、磁选法和浮选法等。19-2金属的提炼无机化学二

4、、冶炼根据金属化学活泼性不同，采取不同的冶炼方法冶炼的方法有：湿，干法（火法）1、热分解法氢后面的金属例2Ag2O△Ag+O2↑2HgO△2Hg＋O2将辰砂(硫化汞)加热也可以得到汞：HgS+O2==Hg+SO22、热还原法根据金属活泼性，选择合适的还原剂①用焦碳作还原剂ZnO+C→Zn＋COSnO2+2C===Sn+2CO2MgO+C==Mg+CO反应若需要高温，常在高炉和电炉中进行。所以这种冶炼金属的方法又称为火法冶金氧化矿、碳酸盐(因为一般重金属的碳酸盐受热时都能分解为氧化物)、硫化矿都可用此法。2PbS+3O2===

5、2PbO+2SO2PbO+C===Pb+CO优点：还原剂价廉易得。缺点：易造成合金　含碳量高②用氢气作还原剂：制取不含碳的金属和某些稀有金属一般H2还原生成热较小的氧化物，例如，氧化铜、氧化铁等，容易被氢还原成金属。而具很大生成热的氧化物，例如，氧化铝、氧化镁等，基本上不能被氢还原成金属。用高纯氢和纯的金属氧化物为原料，可以制得很纯的金属。例：WO3＋3H2＝W＋3H2O有③用比较活泼的金属作还原剂例：Cr2O3＋2A1→2Cr＋A1203TiC14＋2Mg→Ti＋2MgC12注意选择标准：a.还原力强b.容易处理c.不与产

6、品金属形成合金d.可以得到高纯度金属　e.其它产物易和生成金属分离f.成本低通常用的是　Al、Ca、Mg、Na等Al最常用铝容易和许多金属生成合金。可采用调节反应物配比来尽量使铝完全反应而不残留在生成的金属中。钙、镁一般不和各种金属生成合金，因此可用作钛、锆、铪、钒、铌、钽等氧化物的还原剂。有些金属氧化物很稳定，金属难被还原出来，可以用活泼金属还原金属卤化物来制备，如：TiCl4+4Na===Ti+4NaClTiCl4+2Mg===Ti+2MgCl2铝是最常用的还原剂即铝热法4、淘金法例：Au、Ag以密度不同而分离5、湿法冶

7、金对于稀土　络合萃取　使之富集，离子交换　其他：例U3、电解法较活泼的Al前面的金属适宜用此法例:NaC1电解Na＋1/2C12KCaNaMgAl电解是最强的氧化还原手段.优点：产品纯　易进行；缺点：耗电量大，成本高。一种金属采用什么提炼方法与它们的化学性质、矿石的类型和经济效果等有关。三、金属还原过程的热力学从热力学的角度，应用自由能变△Gθ可以判断某一金属从其化合物中还原出来的难易，以及如何选择还原剂等问题。金属氧化物越稳定，则还原成金属就越困难。各种不同金属氧化物还原的难易可定量地比较他们的生成自由能来确定。氧化物的生

8、成自由能越负，则氧化物越稳定，金属亦就越难被还原。Ellingham(艾林罕姆)在1944年首先将氧化物的标准生成自由能对温度作图(以后又对硫化物、氯化物、氟化物等作类似的图形)，用以帮助人们：①判断哪种氧化物更稳定②比较还原剂的强弱③估计还原反应进行的温度条件④选择还原方法,选择合适的还