【2017年整理】《金属资源的开发利用》同步学习指导.docVIP

《金属资源的开发利用》 同步学习指导 【内容讲解】：一、金属资源的开发利用1．原理：　　把金属从矿石中提炼出来的过程称为金属的冶炼，是金属元素从化合态变为游离态的过程：Mn++ne- M2．提炼金属的步骤：　　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。3．不同金属冶炼方法的选择　　根据金属活动性：　　　　热分解法：有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。　　2HgO2Hg+O2↑ 2Ag2O4Ag+O2↑　　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　　Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 　　WO3+3H2W+3H2O　　　　　　　 Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3　　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，而只能用电解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。　　2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑　　金属采用哪种方式冶炼，除了与金属的活动性有关，还要考虑冶炼的纯度、成本等多方面因素。二、合金　　合金是由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特征的物质。目前已经制得的纯金属只有80多种，但合金已达数千种。青铜是我国历史上使用得最早的合金；钢是目前生产和使用量最大的合金。1．合金的性能　　①多数合金比各成分金属的硬度大，其原因是：在纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整，而合金内加入了其它元素或大或小的原子，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难。　　②多数合金的熔点比各成分金属低，其原因是：在纯金属内，所有的原子大小相同，排列十分规整，而合金内原子的大小不一，排列没有纯金属那样整齐，使得原子之间的相互作用力减小。例如：制造焊锡、电路保险丝等。2．常见合金　　（1）铁合金 铁碳合金 生铁 钢 含碳量 2%～4.3% 0.03%～2% 机械性能 硬度大、抗压、性脆 良好的延展性和机械性能 机械加工 可以铸造成型 可以锻轧和铸造 用途 制造机座、管道 制造机械和交通工具等，使用范围广 　　钢的种类：　　①碳素钢：根据含碳量不同，可分为高碳钢、中碳钢和低碳钢：含碳量越高，硬度越大；含碳量越低，韧性越强。　　②合金钢：向钢中加入一定量的一种或几种其它元素可得到具有各种不同性能的合金钢。不锈钢是最常见的一种合金钢，其合金元素主要是铬（Cr）和镍（Ni），具有很强的抗腐蚀能力，常用于制造医疗器械、厨房用具和餐具等。　　（2）铝合金　　铝是地壳中含量最多的金属元素。纯铝的硬度和强度较小，不适于制造机器零件等。硬铝（一种铝合金）中除铝外还含有Cu、Mg、Mn、Si，它的密度小，强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。　　（3）铜合金　　常见的铜合金有黄铜（Cu-Zn合金）和青铜（Cu-Sn合金）等。3．新型合金　　新型合金包括储氢合金、钛合金、耐热合金和形状记忆合金等。　　氢能的利用存在两大难题：制取和储存。储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。具有实用价值的储氢合金要求：储氢量大；金属氢化物既容易形成，稍稍加热又容易分解，室温下吸、放氢的速率快。　　例题解析：　　例题1、有关合金的叙述正确的是（ ）　　A．合金的密度比各成分金属小　　B．合金的抗腐蚀性能都很好　　C．合金的导电性能比成分金属强　　D．多数合金比成分金属熔点低、硬度大　　解析：合金比成分金属的某些性能增强，抗腐蚀性能有的较差，导电性减弱。熔点一般比各成分金属低、硬度一般比各成分金属大。　　答案：D　　例题2、下列金属冶炼的反应原理，错误的是（ ）　　A．2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑　　　　 　　　 B．MgO+H2Mg+H2O　　C．Fe3O4+4CO3Fe+4CO2　　　　　　　　　　　　D．2HgO2Hg+O2↑　　解析：钠、镁等活泼金属不能用普通还原剂还原出来，只能用电解熔融物的办法制取，故A正确，B错误；而铁为中等活泼的金属可以用热还原法制取，故C正确；不活泼的金属可以用热分解化合物的办法来制备，故D正确。有关金属的冶炼要跟金属活动顺序表结合起来掌握：金属活动顺序表中K—Al之间的活泼金属多用电解法制取其金属单质，Zn—Cu之间的中等活泼金属常用还原剂（如C、CO、H2等）热还原法，而Hg、Ag等不活泼金属常用热分