(1)把金屬從化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)。常用冶煉法:用碳一氧化碳?xì)錃獾冗原劑與金屬氧化物在高溫下反應(yīng)。
(2)冶煉的原理
①還原法:金屬氧化物(與還原劑共熱)--→游離態(tài)金屬
②置換法:金屬鹽溶液(加入活潑金屬)--→游離態(tài)金屬
③火法冶煉(Pyrometallurgy)又稱為干式冶金,把礦石和必要的添加物一起在爐中加熱至高溫,熔化為液體,生成所需的化學(xué)反應(yīng),從而分離出粗金屬,然后再將粗金屬精煉。
④濕式冶金(Hydrometallurgy) 濕法冶金這種冶金過程是用酸、堿、鹽類的水溶液,以化學(xué)方法從礦石中提取所需金屬組分,然后用水溶液電解等各種方法制取金屬。此法主要應(yīng)用在低本位、難熔化或微粉狀的礦石,F(xiàn)在世界上有75%的鋅和鎘是采用焙燒-浸取-水溶液電解法制成的。這種方法已大部分代替了過去的火法煉鋅。其他難于分離的金屬如鎳-鈷,鋯-鉿,鉭-鈮及稀土金屬都采用濕法冶金的技術(shù)如溶劑萃取或離子交換等新方法進(jìn)行分離,取得顯著的效果。
(3)常見金屬冶煉:
①汞:熱分解法:2HgO2Hg+O2(氣體)
②銅:置換法:CuSO4+Fe==Cu+FeSO4(又叫濕法煉銅)
③鋁:電解法:2Al2O34Al+3O2(注意不能用AlCl3,因為AlCl3不是離子化合物)
④鎂:電解法:MgCl2(l)Mg(s)+Cl2(g)↑
⑤鈉:電解法:2NaCl2Na+Cl2↑
⑥鉀:原理是高沸點(diǎn)金屬制低沸點(diǎn)金屬:Na+KCl==K+NaCl(反應(yīng)條件是高溫,真空。)
⑦鐵:熱還原法:2Fe2O3+3C2Fe+3CO2↑
煉鐵和煉鋼的比較:
鋁的冶煉:
(1)由鋁土礦制氧化鋁
①將鋁土礦中的氧化鋁水合物溶解在氫氧化鈉溶液中:
②向偏鋁酸鈉溶液中通入二氧化碳,析出氫氧化鋁:
③使氫氧化鋁脫水生成氧化鋁:
(2)電解氧化鋁制備鋁
電解時,以氧化鋁、冰晶石(Na2AlF6)熔融液為電解質(zhì),其中也常加入少量的氟化鈣等幫助降低熔點(diǎn);陽極和陰極以碳素材料做成,在電解槽的鋼板和陰極碳素材料之間還要放置耐火絕緣材料。
①主要設(shè)備——電解槽
②電極反應(yīng)式
陽極反應(yīng):
陰極反應(yīng):
總反應(yīng):
相關(guān)高中化學(xué)知識點(diǎn):金屬的焰色反應(yīng)
金屬的焰色反應(yīng):
(1)有些金屬或它們的化合物在灼燒時會使火焰呈現(xiàn)出特色的顏色的想象。
(2)操作:
①洗:用鹽酸洗去鉑絲表面的雜質(zhì)
②燒:將鉑絲在酒精燈火焰上灼燒至于酒精燈顏色一致
③蘸:蘸取試樣
④燒:在火焰上灼燒
⑤觀:觀察火焰顏色(若檢驗鉀要透過鈷玻璃觀察)
(3)常見的顏色反應(yīng)
Li Na K Ca Sr Ba Cu
紫紅 黃 紫(透過藍(lán)色鈷玻璃片) 磚紅 洋紅 黃綠 綠
①焰色反應(yīng)為物理變化過程。
②焰色現(xiàn)象與金屬元素的存在有關(guān),與物質(zhì)組成無關(guān)。如:鈉元素的焰色為黃色,包括鈉單質(zhì)以及鈉的所有化合物。
相關(guān)高中化學(xué)知識點(diǎn):玻璃、陶瓷、水泥
傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料:
硅酸鹽產(chǎn)品 | 水泥 | 玻璃 | 陶瓷 |
主要設(shè)備 | 水泥回轉(zhuǎn)窯 | 玻璃熔爐 | |
原料 | 石灰石、石膏和黏土 | 純堿、石灰石、石英 | 黏土 |
反應(yīng)原理 | 復(fù)雜的物理,化學(xué)變化 | Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑ | 復(fù)雜的物理,化學(xué)變化 |
主要成分 | 2CaO·SiO2 3CaO·SiO2 3CaO·Al2O3 | Na2O·CaO·6SiO2 | |
特性 | 水硬性 | 非晶體、無固定熔點(diǎn),在一定溫度范圍內(nèi)軟化可制成各種形狀 | 抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣 |
共同特點(diǎn) | ①都用含硅的物質(zhì)作原料 ②反應(yīng)條件都是高溫 ③都發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)變化 ④冷卻后都生成成分復(fù)雜的硅酸鹽 |
幾種玻璃的特性和用途:
種類 | 特性 | 用途 |
普通玻璃 | 熔點(diǎn)較低 | 窗玻璃、玻璃瓶等 |
石英玻璃 | 膨脹系數(shù)小、耐酸堿、強(qiáng)度大、濾光 | 化學(xué)儀器;高壓水銀燈、紫外燈的燈殼等 |
光學(xué)玻璃 | 透光性能好、有折光和色散性 | 眼鏡片;照相機(jī)、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡用凹凸透鏡等光學(xué)儀器 |
玻璃纖維 | 耐躊蝕、不怕燒、不導(dǎo)電、不吸水、隔熱、吸聲、防蟲蛀 | 太空飛行員的衣服等 |
鋼化玻璃 | 耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度大、質(zhì)輕、抗震裂等 | 運(yùn)動器材;汽車、火車窗玻璃等 |
有色玻璃 | 加入金屬氧化物 紅色:Cu2O 藍(lán)色:Co2O3 | 工藝品、窗玻璃等 |
無機(jī)非金屬材料:
1.無機(jī)非金屬材料的分類:
2.無機(jī)非金屬材料的定義:
最初,無機(jī)非金屬材料主要是指硅酸鹽材料,所以,硅酸鹽材料也稱為傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料。隨著科學(xué)和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展,以及人們生活的需要,一些具有特殊結(jié)構(gòu)、特殊功能的新材料被相繼研制出來,如半導(dǎo)體材料、超硬耐高溫材料、發(fā)光材料等,我們稱這些材料為新型無機(jī)非金屬材料。
相關(guān)高中化學(xué)知識點(diǎn):大氣污染、改善大氣質(zhì)量
大氣污染:
(1)大氣污染源:顆粒物、硫的氧化物、氮的氧化物、CO 碳?xì)浠衔、氟氯代?BR>(2)大氣污染危害:危害人體健康、影響動植物的生長、嚴(yán)重時會影響地球的氣候
(3)全球性三大環(huán)境問題:酸雨、臭氧層受損、溫室效應(yīng)
①酸雨:正常雨水:PH約為5.6 酸雨:PH小于5.6 我國為硫酸型酸雨,燒煤炭造成
硫酸型:硫的氧化物轉(zhuǎn)化 SO2+H2O=H2SO3 2H2SO3+O2=2H2SO4 大氣中煙塵和O3作催化劑
硝酸型:氮的氧化物轉(zhuǎn)化 3NO2+H2O=2HNO3+NO↑
②臭氧層:自然界的臭氧90%集中在距地面15-50km的大氣平流層中 吸收自太陽的大部分紫外線
引起臭氧層受損物質(zhì) 氟氯代烷(致冷劑)、哈龍(含溴的滅火劑)、CCl4、N2O、NO、核彈爆炸產(chǎn)物
保護(hù)臭氧層公約:《保護(hù)臭氧層維也納公約》 《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書公約》
③溫室效應(yīng):太陽短波輻射可以透過大氣射入地面,而地面增暖后放出的長短輻射卻被大氣中的二氧化碳等物質(zhì)所吸收,從而產(chǎn)生大氣變暖的效應(yīng)
溫室效應(yīng)后果:荒漠將擴(kuò)大,土地侵蝕加重,森林退向極地,旱澇災(zāi)害嚴(yán)重,雨量將增加7-11%;溫帶冬天更濕,夏天更旱;熱帶也將變得更濕,干熱的副熱帶變得更干旱,兩極冰塊將熔化,使海平面上升1米多,引起厄爾尼諾現(xiàn)象
引起溫室效應(yīng)的物質(zhì):CO2、CH4、N2O、氟氯代烷
改善大氣質(zhì)量:
①減少煤等化石燃料燃燒產(chǎn)生污染:改善燃煤質(zhì)量、改進(jìn)燃燒裝置、技術(shù)和排煙設(shè)備、發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)和綜合利用、調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)
煤的綜合利用: 煤的的干餾、煤的氣化、煤的液化
煤的氣化 C+H2O(g)=CO+H2
煤的液化 CO+2H2→CH3OH
煤的脫硫 2CaCO3+O2+2SO2=2CaSO4+2CO2
②減少汽車等機(jī)動車尾氣污染
尾氣污染(占大氣污染排出總量的40-50%):CO、NO2、NO、碳?xì)浠衔?
使用無鉛汽油:四乙基鉛作抗爆震劑,鉛對神經(jīng)系統(tǒng)損害大
尾氣系統(tǒng)加催化轉(zhuǎn)化器:前半部 2CO+2NO2CO2+N2 后半部 2CO+O22CO2 C7H16+11O27CO2+8H2O
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