Общие способы получения металлов.

Металлы находятся в природе преимущественно в виде соеди­нений. Только металлы с малой химической активностью (благо­родные металлы) встречаются в природе в свободном состоянии (платиновые металлы, золото, медь, серебро, ртуть). Из кон­струкционных металлов в достаточном количестве имеются в природе в виде соединений лишь железо, алюминий, магний. Они образуют мощные залежи месторождений относительно бо­гатых руд. Это облегчает их добычу в больших масштабах.

Поскольку металлы в соединениях находятся в окисленном состоянии (имеют положительную степень окисления), то полу­чение их в свободном состоянии сводится к процессу восста­новления:

Этот процесс можно осуществить химическим или электро­химическим путем.

При химическом восстановлении в качестве восстановителя чаще всего применяют уголь или оксид углерода (II), а также водород, активные металлы, кремний. С помощью оксида углерода (II) получают железо (в доменном процессе), многие цвет­ные металлы (олово, свинец, цинк и др.):

Восстановление водородом используется, например, для по­лучения вольфрама из оксида вольфрама (VI):

Применение в качестве восстановителя водорода обеспечивает наибольшую чистоту получаемого металла. Водород используют для получения очень чистого железа, меди, никеля и других ме­таллов.

Способ получения металлов, в котором в качестве восста­новителя применяют металлы, называют металлотермическим. В этом способе в качестве восстановителя используют активные металлы. Примеры металлотермических реакций:

алюминотермия:

магниетермия:

Металлотермические опыты получения металлов впервые осу­ществил русский ученый Н. Н. Бекетов в XIX в.

Металлы наиболее часто получают восстановлением их окси­дов, которые в свою очередь выделяют из соответствующей при­родной руды. Если исходной рудой являются сульфидные мине­ралы, то последние подвергают окислительному обжигу на­пример:

Электрохимическое получение металлов осуществляется при электролизе расплавов соответствующих соединений. Таким путем получают наиболее активные металлы, щелочные и ще­лочноземельные металлы, алюминий, магний.

Электрохимическое восстановление применяют также для ра­финирования (очистки) «сырых» металлов (меди, никеля, цинка и др.), полученных другими способами. При электролитическом рафинировании в качестве анода используют «черновой» (с при­месями) металл, в качестве электролита — раствор соединений данного металла.

Способы получения металлов, осуществляемые при высоких температурах, называют пирометаллургическими (по-гречески pyr — огонь). Многие из этих способов известны с древних времен. На рубеже XIX—XX вв. начинают развиваться гидро­металлургические способы получения металлов (по-гречески hydor—вода). При этих способах компоненты руды переводят в водный раствор и далее выделяют металл электролитическим или химическим восстановлением. Так получают, например, медь. Медную руду, содержащую оксид меди (II) CuО, обрабатывают разбавленной серной кислотой:

Для восстановления меди полученный раствор сульфата меди (II) либо подвергают электролизу, либо действуют на раствор порошком железа.

Гидрометаллургический способ имеет большое будущее, так как позволяет получать продукт, не извлекая руду из земли. (Сравните достоинства гидрометаллургического способа получе­ния металлов с подземной газификацией угля.)

Ответы на вопрос № 2

1)Уравнение реакции:

По уравнению 1 моль образуется из 2-х моль спирта

1 моль _________________ 2 моль

0,01 моль __________________ моль

Х= моль

Находим сумму спирта.

m=n M M( )=60

m( )=0.02 моль. 60 =1.2г

2)а) Гидроксид натрия определяет с помощью индикатора (лакмус).

В растворе NaOH + лакмус синеет

б) Хлорид натрия определяется с помощью нитрата серебра:

+NaCl= AgCl↓+

Выпадает белый осадок

в) Сульфат натрия определяем с помощью раствора :

= +2

Выпадает белый осадок.

3)Уравнение реакции:

2Na+2 2NaOH+

По уравнению 1 моль Na образует 1 моль

n(NaOH)=n(Na)=0.1 моль

m(NaOH)=n M M(NaOH)=40

m(NaOH)=0.1 40=4г

4)а) Глицерин многоатомный спирт. Определяется с помощью свежеприготовленного гидроксида меди Na

К этому голубому осадку добавляем раствор глицерина. При этом осадок растворяется и появляется

ярко-синего цвета раствор.

б) Крахмал определяем с помощью йода:

Крахмал J синие окрашивание.

в) Белок можно определить с

Белок + HNO₃ = желтое окрашивание

5)Уравнение реакции: 2 H₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2H₂O

Vm=22.4

2 . 22,4 л ____________3 22,4л

7л ____________ хл

Х= =10.5л

6) серная кислота:

а) Диссоциация: 2H +SO

б) С металлами: Zn+H SO Zn SO +H

в) С основными оксидами: ZnO+ H SO Zn SO +H

г) С основаниями:

д) С солями:

7) Уравнение реакции:

n( моль

Уксусный альдегид Уксусная кислота

По уравнению 1 моль уксусный альдегид образует 1 моль уксусной кислоты.

Поэтому n( )=n( COOH)=2 моль

M( COH)=n M M( COH)=44

M( COH)= 2 моль =88г.

8) По правилу Вант-Гоффа:

Ответ: возрастает в 32 раза

9) уравнение реакций :

Вычисляем количество вещества реагирующих веществ –n:

По уравнению 2 моль реагирует с 1 моль

Значит - в недостатке .

2 моль образует 1 моль

0,1 моль _________ 1 моль

10) - уксусная кислота.

а)Диссоциация :

б)с металлами :

в)с оксидами металлов :

г)с основаниями :

д) с солями :

11) массовая доля растворенного вещества рассчитывают по формуле :

m(раствора)=350г+70г=420г

w%(соли)=

12)

1)в 44г содержится 12г С

В 4,4г ___________

2)в 18г содержится 2г

1,2+0,3=1,5

M(O)=2,3-1,5=0,8

3)Соотношения С:H:O=

Ответ:

13) -сульфат меди

а) реакция на катион меди

Выпадает голубой осадок

б) реакция на анион

Выпадает белый осадок

14)Уравнение реакций :

В 30 граммах содержится 4% примесей , чистый карбонат кальция 96%

100г

28,8г

15)В пробирке, где находится серная кислота H₂SO₄ лакмус краснеет:

H₂SO₄ = 2H⁺ + SO₄^2-

В пробирке , где находится гидроксид калия NaOH лакмус синеет:

NaOH = Na⁺ + OH^-

А в пробирке с раствором хлорида натрия лакмус не изменяет цвет, так как в растворе Na Cl нет ионов H⁺ и OH^-:

Na Cl = Na⁺ + Cl^-

Таким образом, с помощью лакмуса можно распознать раствор кислоты, щелочи и соли

16)Уравнение реакции:

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂

Находим массу соляной кислоты в 60 г раствора:

m (HCl) = 60* 0,2 = 12г n (HCl) = 12/36,5 = 0,33 моль

2 моль HCl образует 1 моль соли (ZnCl₂)

0,33 моль образует х моль ZnCl₂

Х=n( ZnCl₂) = 0,33 * 1/2 = 0,165 моль

Находим массу соли m (ZnCl₂) = n( ZnCl₂)*M( ZnCl₂) = 0,165 * 136 = 22,44 г

17)Получение амфотерного гидроксида цинка Zn(OH)₂:

ZnCl₂ + 2NaOH = Zn( OH )₂↓ + 2NaCl

Гидроксид цинка взаимодействует и с кислотами и с основаниями

а) с кислотами:

Zn( OH )₂ + H₂SO₄ = ZnSO₄ +2H₂O

б) с щелочами:

Zn( OH )₂ + NaOH =Na₂⌠Zn(OH)₄⌡-тетрагидроксоцинкат натрия

18) Уравнение реакции:

NH₄Cl = NH₃↑ = HCl

По уравнению, из 1 моль хлорида аммония NH₄Cl образуется 1 моль аммиака. Находим количество вещества NH₄Cl: M( NH₄Cl) = 53,5 г/моль

n( NH₄Cl) = m( NH₄Cl) / M( NH₄Cl) = 10,7/53,3 =0,2 моль

n( NH₃) = n( NH₄Cl) =0,2 моль

Находим объем аммиака: V( NH₃) = n( NH₃) * V_m =0,2 моль* 22,4 л/моль = 4,48 л

19) Реактивом на ионы Fe²⁺, Fe³⁺, Cu²⁺, Al³⁺ является раствор гидроксида натрия NaOH . Эти ионы при взаимодействии с ним образуют различного цвета осадки. При взаимодействии FeCl₂ c NaOH выпадает зеленый осадок:

FeCl₂+ 2NaOH = Fe(ОН)₂↓ +2NaCl

FeCl₃ дает бурый осадок:

FeCl₃+3NaOH = Fe(ОН)₃↓ +3NaCl

При взаимодействии CuCl₂ c NaOH выпадает голубой осадок:

CuCl₂+ 2NaOH = Cu(ОН)₂↓ +2NaCl

При взаимодействии AlCl₃ с NaOH выпадает белый творожистый осадок:

AlCl₃+3NaOH = Al(ОН)₃↓ +3NaCl

20) Уравнение реакции:

2Mg + O₂ = 2MgO

Находим количество вещества магния : М (Mg) = 24 г/моль

n(Mg) =m(Mg) / М (Mg) = 40 г/24 г/моль =1,67 моль

При сгорании 1,67 моль Mg выделяется 212 КДж теплоты

2 моль(по уравнению)------х моль теплоты

Х = 2*212/1,67 =254 КДж

21) Превращение CuCl₂→ Cu(ОН)₂→ CuО

Уравнения реакций:

а) CuCl₂+ 2NaOH = Cu(ОН)₂↓ +2NaCl получение нерастворимого основания-гидроксида меди

б) Cu(ОН)₂→ CuO + H₂O получение оксида меди

22) Углекислый газ CO₂ получают действием на мрамор(CaCO₃) соляной кислотой(HCl).

CaCO₃ +2HCl =CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O

Углекислый газ по газоотводной трубке пропускают через известковую воду ( раствор Ca(OH)₂). При этом известковая вода мутнеет, выделяется белый осадок:

CO₂+ Ca(OH)₂ = CaCO₃ + H₂O эта реакция является качественной реакцией на углекислый газ

24) Металлы-магний- Mg, цинк -Zn и медь- Cu. Активность металлов определяем по электрохимическому ряду напряжений металлов. В ряду активности металлы расположены по возрастанию активности . Так как магний находится левее цинка и меди, то он является самым активным металлом среди них. А самым неактивным металлом является медь, не будет реагировать с раствором кислоты. Напишем уравнения реакций:

Mg + H₂SO₄ = Mg SO₄+ H₂

Zn + H₂SO₄ =Zn SO₄+ H₂

Cu + H₂SO₄ /= реакция не идет

25) MgàMgOàMg à à

а) 2Mg + O₂ = 2MgO

б) MgO + 2HCl = MgCl₂ + H₂O

в) Mg à +2NaCl

à + H₂O