第十九章金属通论.ppt
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19-1概述有色金属轻有色金属:密度小于4.5g/cm的部分有色金属,如:钠、钾、镁、钙、锶、钡和铝等。锡石SnO219-2金属的提炼19-2-1金属的提炼二、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+2COCu2O+C=2Cu+CO2.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+A12O3TiCl4+4Na=Ti+4NaClRECl3+3Na=RE+3NaClT1C14+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。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19-3金属的物理性质和化学性质19-3-1金属的物理性质一、金属单质的晶体结构金属单质原子的堆积方式分为下列三种。六方紧密堆积立方紧密堆积体心立方堆积二、金属的物理性质1.金属光泽2.金属的导电性和导热性3.超导电性4.金属的延展性5.金属的密度6.金属的硬度7.金属的熔点8.金属玻璃三、金属的内聚力所谓内聚力就是物质内部质点间的相互作用力。对各种金属来说,也就是金属键的强度,即核和自由电子间的引力。金属的内聚力可以用它的升华热衡量。金属的内聚力也呈周期变化。内聚力大的金属,其熔点、沸点高硬度也大。19-3-2金属的化学性质一、金属与非金属反应金属与非金属反应的难易程度,大致和金属活动顺序相同。二、金属与水、酸的反应金属与水、酸反应的情况,一是和反应物的本性有关,即和金属的活泼性与酸的性质有关;二是与生成物的性质有关;三是与反应温度、酸的浓度有关。三、金属与碱反应Zn+2NaOH+2H2O=Na2[Zn(OH)4]+H22A1+2NaOH+6H2O=2NaAl(OH)4]+3H2四.金属与配位剂的作用2Cu+2H2O+2CN-=2[Cu(CN)2]-+2OH-+H219-4-2金属固溶体固溶体具有一种均匀的组织。它是合金组成物态固态下彼此相互溶解而形成的晶体,称为固溶体(固态溶液)。固溶体中被溶组成物(溶质)可以有限地或无限地溶于基体组成物(溶剂)的晶格中。根据溶质原子在晶体中所处的位置,固溶体分为置换固溶体、间充固溶体和缺位固溶体。19-4合金在熔化状态时金属可以相互溶解或相互混合,形成合金。合金的给构较纯金属复杂得,一般有以下三种基本类型:19-4-I低共熔混合物低共熔合金是两种金属的非均匀混合物,它的熔点总比任一纯金属的熔点要低,这个温度称为最低共熔温度,而组成对应这一温度的合金称为低共熔混合物。19-4-3金属化合物当两种金属元素的电负性、电子层结构和原子半径差别较大时,则易形成金属化合物(或称金属互化物)。它又分为两类:“正常价”的化合物和电子化合物。“正常价”化合物的导电性和导热性比各组分金属低,而熔点和硬度却比各组分金属高,如Mg2Pb就是这样。大多数金属化合物是电子化合物。它们以金属键相结合,故不遵守化合价规则。其特征是化合物中价电子数与原子数之比有一定值。每一比值都对应着一定的晶格类型。内容小结(summary):金属的提炼热分解法热还原法:还原剂可以是碳、氢气、比较活泼的金属电解法金属的精炼电解精炼气相精炼法区域熔炼法气相水解法金属的物理性质金属光泽金属的导电性和导热性超导电性金属的延展性金属的密度金属的硬度金属的熔点金属玻璃金属的化学性质金属与非金属反应金属与水、酸的反应金属与碱反应金属与配位剂的作用合金低共熔混合物金属固溶体金属化合物思考练习(questions):1.在金属活动顺序表中Al在Fe之前,更在Cu之前,但Al比Fe抗腐蚀性强,这是为什么?Cu可以和冷的浓硝酸反应,而Al却不能,这是为什么?2.归纳出金属和HNO3的反应类型。3.列举工业上冶炼金属的方法,举例说明。4.说明金属的熔点,密度,硬度,原