Номер 4, страница 92 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

4. Перечислите способы получения металлов. Напишите уравнения реакций.

Существует три основных группы способов получения металлов: пирометаллургия, гидрометаллургия и электрометаллургия.

1. Пирометаллургия

Это группа методов получения металлов и сплавов из руд и концентратов, которые протекают при высоких температурах. Процессы основаны на реакциях восстановления металлов из их соединений (оксидов, сульфидов и др.).

а) Восстановление оксидов углеродом (коксом) или оксидом углерода(II) (карботермия).

Этим способом получают металлы средней активности, например, железо, медь, цинк, свинец.

Пример (доменное производство чугуна): $Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t^{\circ}} 2Fe + 3CO_2$

Пример (получение цинка): $ZnO + C \xrightarrow{t^{\circ}} Zn + CO$

б) Восстановление оксидов более активными металлами (металлотермия).

Используется для получения тугоплавких и некоторых редких металлов. В качестве восстановителей применяют алюминий (алюмотермия), магний (магнийтермия), кальций (кальцийтермия).

Пример (алюмотермия): $Cr_2O_3 + 2Al \xrightarrow{t^{\circ}} 2Cr + Al_2O_3$

Пример (магнийтермия): $TiCl_4 + 2Mg \xrightarrow{t^{\circ}} Ti + 2MgCl_2$

в) Восстановление оксидов водородом (водородотермия).

Применяется для получения очень чистых металлов, в основном тугоплавких (вольфрам, молибден).

Пример: $WO_3 + 3H_2 \xrightarrow{t^{\circ}} W + 3H_2O$

2. Гидрометаллургия

Способ получения металлов, основанный на химическом растворении (выщелачивании) природного сырья или рудных концентратов с последующим выделением металла из полученных растворов.

а) Выщелачивание. Металл или его соединение переводят в растворимое состояние. Например, медь из оксидной руды.

Пример: $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$

б) Выделение металла из раствора. Это можно сделать двумя основными способами:

- Вытеснение более активным металлом (цементация). Например, выделение меди железом.

Пример: $CuSO_4 + Fe \rightarrow Cu\downarrow + FeSO_4$

- Электролиз водных растворов солей. Например, получение меди или цинка высокой чистоты.

Пример: $2CuSO_4 + 2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2Cu\downarrow + 2H_2SO_4 + O_2\uparrow$

3. Электрометаллургия

Совокупность методов получения металлов с помощью электрического тока. В основном используется для получения самых активных металлов, которые невозможно или нецелесообразно получать другими способами.

а) Электролиз расплавов солей.

Так получают щелочные (Li, Na, K) и щелочноземельные (Mg, Ca, Ba) металлы.

Пример (получение натрия): $2NaCl \xrightarrow{расплав, электролиз} 2Na + Cl_2\uparrow$

б) Электролиз расплавов оксидов.

Основной промышленный способ получения алюминия.

Пример (получение алюминия из оксида в расплаве криолита): $2Al_2O_3 \xrightarrow{Na_3AlF_6, t^{\circ}, электролиз} 4Al + 3O_2\uparrow$

Ответ:

Основные способы получения металлов: пирометаллургия (восстановление при высоких температурах углеродом, водородом, активными металлами), гидрометаллургия (извлечение из руд с помощью растворов с последующим выделением металла цементацией или электролизом) и электрометаллургия (электролиз расплавов солей и оксидов). Примеры уравнений реакций для каждого способа приведены выше.