河南师范大学：《无机化学》课程教学课件（PPT讲稿）第十九章 金属通论

第十九章金属通论 19-1 概述 19-2 金属的治炼 19-3 金属的物理性质和化学性质 19-4 合金

第十九章 金属通论 19-1 概述 19-2 金属的冶炼 19-3 金属的物理性质和化学性质 19-4 合金

19-1 概述 黑色金属（铁、锰、铬及其合金） 金属 有色金属（除铁、锰、铬及其合金 以外的所有金属)

19-1 概述 金属 黑色金属（铁、锰、铬及其合金） 有色金属（除铁、锰、铬及其合金 以外的所有金属)

按密度分：轻有色金属和重 有色金属 按价格分：贵金属和贱 金属 有色金属 按性质分：准金属和普通 金属 按储量分布：稀有 金属和普通金属

有色金属 按密度分：轻有色金属和重 有色金属 按价格分：贵金属和贱 金属 按性质分：准金属和普通 金属 按储量分布：稀有 金属和普通金属

轻有色金属：密度小于4.5gcm的部分有色金属， 如：钠、钾、镁、钙、锶、钡和铝等。 重有色金属：密度大于4.5g/cm的部分有色金 属，有铜、镍、铅、锌、钴、锡、锑、汞、镉、 铋等。 贵金属：这类金属包括金、银和铂族元素如 铂、铱、俄、钌、钯、铑等。 准金属：一般指硅、铭、硒、砷、硼，其物理 化学性质介于金属与非金属之间，较脆，是电 和热的不良导体。 稀有金属：锂、铷、铯、铍、钨、钼、钽、铌、 钛、铪、钒、铼、镓、铟、铊、锗、希土元素 及人造超铀元素等

轻有色金属：密度小于4.5g/cm的部分有色金属， 如：钠、钾、镁、钙、锶、钡和铝等。 重有色金属：密度大于4.5g/cm的部分有色金 属，有铜、镍、铅、锌、钴、锡、锑、汞、镉、 铋等。 贵金属：这类金属包括金、银和铂族元素如 铂、铱、俄、钌、钯、铑 等。 准金属：一般指硅、铭、硒、砷、硼，其物理 化学性质介于金属与非金属之间，较脆，是电 和热的不良导体。 稀有金属：锂、铷、铯、铍、钨、钼、钽、铌、 钛、铪、钒、铼、镓、铟、铊、锗、希土元素 及人造超铀元素等

方铅矿PbS 锡石SnO2 黑曜石 紫晶

锡石SnO2 方铅矿 PbS 黑曜石 紫晶

192金属的提炼 19-2-1 金属的提炼 一、热分解法： 有一些金属可以用简单加热的方法得到。大多 数氧化物直到1273K也是稳定的，但在金属活 动顺序中，在氢后面的金属其氧化物受热就容 易分解如HgO和AgO加热发生下列分解反应： 2HgO=2Hg+O, 2Ag,O=4Ag+O, 将辰砂（硫化汞）加热也可以提出汞： HgS+O2=Hg+SO

19-2 金属的提炼 19-2-1 金属的提炼 一、热分解法： 有一些金属可以用简单加热的方法得到。大多 数氧化物直到1273K也是稳定的，但在金属活 动顺序中，在氢后面的金属其氧化物受热就容 易分解如HgO和Ag2O加热发生下列分解反应： 2HgO＝2Hg+O2 2Ag2O＝4Ag+O2 将辰砂(硫化汞)加热也可以提出汞： HgS+O2 ＝Hg+SO2

二、热还原法： 大量治金过程属于这种方法。焦碳、一氧化碳、氢和活 泼金属等都是良好的还原剂。 1.用碳作还原剂 因碳资源丰富，又价廉。取锡、锌、铅和铁常用此法来 制取。 SnO,+2C=Sn+2CO Cu,O+C=2Cu+CO 2.用氢气做还原剂： WO,+3H,=W+3HO 反应是在特殊的密封管状装置中进行。 3.用比较活泼的金属作还原剂 Cr,O3+2A1=2Cr+A1203 TiCl,+4Na=Ti+4NaCl RECl,+3Na=RE+3NaCl T1C1+2Mg=Ti+2MgCl2

二、热还原法： 大量冶金过程属于这种方法。焦碳、一氧化碳、氢和活 泼金属等都是良好的还原剂。 1．用碳作还原剂 因碳资源丰富，又价廉。取锡、锌、铅和铁常用此法来 制取。 SnO2+2C＝Sn+2CO Cu2O+C＝2Cu+CO 2．用氢气做还原剂： WO3+3H2=W+3H2O 反应是在特殊的密封管状装置中进行。 3．用比较活泼的金属作还原剂 Cr2O3+2Al＝2Cr+A12O3 TiCl4+4Na＝Ti+4NaCl RECl3+3Na＝RE+3NaCl T1C14+2Mg＝Ti+2MgCl2

三、电解法。 金属的提炼方法与它们的性质和存在的关系P662(见图 16—2): ①活泼的金属主要熔盐电解法提炼。 ②以氧化物或含氧酸盐形式存在的用电解法或化学还 原法来制备特别是用活泼金属置 换法来制备。 ③以硫化物形式存在的通常要先焙烧，使之变成氧化 物，然后用热还原法或热分解法处理。氧化物的还原如 能用炭做还原剂，是最经济的方法。 ④元素在容易分解的化合物中存在时，可以用热分解 方法处理

三、电解法。 金属的提炼方法与它们的性质和存在的关系P662(见图 16—2)： ①活泼的金属主要熔盐电解法提炼。 ②以氧化物或含氧酸盐形式存在的用电解法或化学还 原法来制备特别是用活泼金属置 换法来制备。 ③以硫化物形式存在的通常要先焙烧，使之变成氧化 物，然后用热还原法或热分解法处理。氧化物的还原如 能用炭做还原剂，是最经济的方法。 ④元素在容易分解的化合物中存在时，可以用热分解 方法处理

19-2-2金属还原过程的热力学 从图16一3氧化物的自由能图可以得到一些金属还原过程 的规律： .(1)一个反应要能进行，其必须为负值。从图可知，凡 为负值区域内的所有金属都能自动被氧气氧化，凡在这个☒ 域以上的金属则不能。 (2),氧化物的稳定性和其值大小直接有关，稳定性差 的氧化物负值小，一T直线位于图上方。稳定性高的氧化物 负值大，一T直线位于图下方

19-2-2金属还原过程的热力学 从图16—3氧化物的自由能图可以得到一些金属还原过程 的规律： ．（1）一个反应要能进行，其必须为负值。从图可知，凡 为负值区域内的所有金属都能自动被氧气氧化，凡在这个区 域以上的金属则不能 。 （2）．氧化物的稳定性和其值大小直接有关，稳定性差 的氧化物负值小，—T直线位于图上方。稳定性高的氧化物 负值大，—T直线位于图下方

19-2-3金属的精炼 一、电解精炼 常用此法精炼提纯的金属有Cu、Au、Pb、Zn、Al。 二、气相精炼法 气相析出法是使挥发性金属化合物的蒸气热分解或 还原而由气相析出金属的方法。 三、区域熔炼法 四、气相水解法

19-2-3金属的精炼 一、电解精炼 常用此法精炼提纯的金属有Cu、Au、Pb、Zn、Al。 二、气相精炼法 气相析出法是使挥发性金属化合物的蒸气热分解或 还原而由气相析出金属的方法。 三、区域熔炼法 四、气相水解法