题目

金属冶炼小结

提问时间：2020-10-30

答案

　　根据金属的活动性顺序不同,工业上制取的方法也是各不相同.
　　（一）制取非常活泼的金属,如金属钾,钙,钠,镁,铝等,由于它们金属性还原性都太强,一般化学试剂很难把它们还原出来,工业上一般采用电解金属形成的盐或氧化物 氯化钾,氯化钙,氯化钠,氯化镁,氧化铝的熔融物（不能有水,否则制取的金属太活泼,会与水反应）,得到金属钾,钙,钠,镁,铝.因为电解质除了在水溶液中可以形成自由正,负离子,在熔融时也能形成可以自由移动的正,负离子,也就是说,这五种熔融的盐中分别含有K+,Ca2+,Na+,Mg2+,Al3+和 Cl-,O2- .电解熔融盐或氧化物和电解盐溶液类似,拿电解氯化钠熔融物作解说,根据电解的原则,负极有大量的电子吸引正离子Na+过去得电子变成金属钠单质.（2NaCl(熔融) =电解= 2Na↓ + Cl2↑）,不过电解的成本很高.
　　但是,金属钾的金属性和还原性极强,电解其熔融盐需要耗去大量的电,比上述几种金属电解耗去的电多很多,生产成本相当高,所以工业上一般不采用电解法制取金属钾,由于金属钠的沸点比钾的沸点高,利用高沸点金属制取低沸点金属,用熔融的金属钠和熔融的氯化钾置换出金属钾,由于温度过高,达到钾的沸点,金属钾以蒸气的形式出来.注意金属钾的金属性比钠强,反应是可逆的,要把置换出的钾蒸气立即导出反应容器,减小容器中钾蒸气的含量,使反应向正方向进行.
　　（1）金属钾
　　Na（熔融） + KCl（熔融） =可逆= NaCl + K（蒸气）
　　（2）金属钙
　　CaCl2（熔融）=电解= Ca + Cl2↑
　　（3）金属钠
　　2NaCl（熔融） =电解= 2Na↓ + Cl2↑
　　（4）金属镁
　　MgCl2（熔融）=电解= Mg + Cl2↑
　　（5）金属铝
　　2Al2O3（熔融）=电解= 4Al + 3O2↑
　　（二）制取活泼性一般的金属,如金属锌,铁,铜等.工业上一般采用还原剂把金属从它的氧化物或盐溶液中还原出来,拿铁来解说,如果是铁的氧化物,则常用金属铝单质或者一氧化碳,氢气等还原剂把铁还原出.（Fe2O3 + 3CO =高温= 2Fe + 3CO2).如果是铁的盐溶液,则用比铁还原性强的金属如铝（Al + FeCl3 = Fe + AlCl3)
　　（1）金属锌
　　火法冶锌：ZnO + CO =高温= Zn + CO2
　　湿法冶锌：Mg + ZnSO4 = MgSO4 + Zn
　　（2）金属铁
　　火法冶铁：Fe2o3 + 3CO =高温= 2Fe + 3CO2 或者 Al + Fe2O3 =高温= Fe + Al2O3
　　湿法冶铁：Al + FeCl3 = Fe + AlCl3
　　（3）金属铜,
　　火法冶铜：CuO + H2 =△= Cu + H2O
　　湿法冶铜：Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
　　（三）制取不活泼的金属,如金属汞,银等.工业上一般加热金属氧化物使其分解成金属单质和氧气.拿金属汞解说,在加热的条件下使氧化汞分解
　　（1）金属汞
　　2HgO =△= 2Hg + O2↑
　　（2）金属银
　　Ag2O =△= 2Ag + O2↑
　　综上所述,工业上制取非常活泼的金属,一般采用电解金属盐或金属氧化物的熔融物（制取金属钾用比钾沸点高的金属钠的熔融物从熔融的氯化钾中置换出来）.制取活泼性一般的金属一般采用还原剂把金属从它的氧化物或盐溶液中还原出来.制取不活泼的金属,一般采用直接加热金属氧化物使其分解成金属单质得到.
　　电解法耗能最多,不经济；热还原法其次；热分解法需要的温度比较低,耗能最小,能用热分解冶炼出的金属就尽量用此法.就是说基本上所有的金属都能通过电解法制的,但浪费了电能,不经济,所以工业上冶炼金属的原则是尽量用耗能最小的,最经济的方法.