Химия. Сборник задач и упражнений. Часть II. Лямина Г.В - 28 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

55
мер, такие металлы, как хром, молибден, железо получают
алюминотермией:
3Fe
3
O
4
+ 8Al = 9Fe + 4Al
2
O
3
.
Гидрометаллургия – извлечение металлов из руд с по-
мощью водных растворов тех или иных реагентов.
Например, руду, содержащую основную соль (CuOH)
2
CO
3
,
обрабатывают раствором серной кислоты:
(CuOH)
2
CO
3
+ 2H
2
SO
4
= 2CuSO
4
+ 3H
2
O + CO
2
↑.
Из полученного раствора сульфата медь выделяют либо элек-
тролизом, либо действием металлического железа:
Fe + CuSO
4
= Cu + FeSO
4
.
Вытеснение одного металла другим из раствора его соли
называется в технике
цементацией.
Медь, цинк, кадмий, никель, кобальт, марганец и другие
металлы получают
электролизом растворов солей. Разряд ио-
нов металла из растворов происходит на катоде:
Cu
+2
+ 2е
–
= Cu
0
.
В этих процессах используют нерастворимые аноды, на кото-
рых обычно выделяется кислород:
2H
2
O – 4е
–
→ O
2
+ 4H
+
.
Активные металлы (щелочные и щелочноземельные) по-
лучают электролизом расплавов, так как в воде эти металлы
растворимы:
(катод, –): Mg
+2
+ 2е
–
= Mg
0
; (анод, +): 2Cl
–
– 2е
–
= Cl
2
0
.
11.5. Способы очистки металлов
Свойства металлов зависят от содержания в них примесей.
Например, титан долгое время не находил применения из-за
хрупкости, обусловленной наличием примесей. После освоения
методов очистки применение титана резко возросло. Особенно
большое значение имеет чистота материалов в электронной,
вычислительной технике и ядерной энергетике.
Рафинирование – процесс очистки металлов, основанный
56
на различии физических и химических свойств металла и при-
месей.
Все методы очистки металлов можно разделить на хими-
ческие и физико-химические.
Химические методы очистки заключаются во взаимодей-
ствии металлов с теми или иными реагентами, образующими с
основными металлами или примесями осадки или газообразные
продукты. Для получения высокочистых никеля, железа, титана
применяется термическое разложение летучих соединений ме-
талла (карбоксильный процесс, иодидный процесс).
Рассмотрим, например, получение циркония. В замкнутой
системе находятся пары йода и сырой цирконий. Темпер
атура в
реакционном сосуде 300 ºС. При этой температуре на поверх-
ности циркония образуется летучий тетраиодид циркония:
Zr
(тв)
+ 2I
2
(г)
↔ ZrI
4
(г).
В реакционном сосуде находится вольфрамовая нить, рас-
каленная до 1500 ºС. За счет высокой обратимости данной ре-
акции иодид циркония осаждается на вольфрамовой нити и
разлагается с образованием циркония.
Физико-химические методы включают в себя электро-
химические, дистилляционные, кристаллизационные и другие
способы очистки.
В металлургии легких и цветных металлов широко ис-
пользуется электролиз. Этот метод используют для очистки
многих металлов: меди, серебра, золота, свинца, олова и др.
Рассмотрим, например, рафинирование черного никеля,
содержащего примеси цинка и меди и служащего анодом в
электролизере:
Е
0
Zn
2+
/Zn
= – 0,76 В; Е
0
Cu
2+
/Cu
= ,34 В; Е
0
Ni
2+
/Ni
= – 0,25 В.
На аноде в первую очередь растворяется металл с наиболее от-
рицательным потенциалом. Так как
Е
0
Zn
2+
/Zn
< Е
0
Ni
2+
/Ni
< Е
0
Cu
2+
/Cu
,
то первым растворяется цинк, а затем основной металл – никель:

Страницы