Страница 188 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

1. Какие металлы называют благородными? Чем обусловлена возможность их существования в природе в свободном состоянии?

Какие металлы называют благородными? Чем обусловлена возможность их существования в природе в свободном состоянии?

Благородными металлами называют группу металлов, которые обладают высокой химической стойкостью к коррозии и окислению. Они с трудом вступают в химические реакции, то есть являются химически инертными. Благодаря этим свойствам они и получили свое название. К благородным металлам традиционно относят золото ($Au$), серебро ($Ag$), платину ($Pt$) и металлы платиновой группы: палладий ($Pd$), родий ($Rh$), рутений ($Ru$), иридий ($Ir$) и осмий ($Os$).

Возможность существования этих металлов в природе в свободном (самородном) состоянии напрямую обусловлена их низкой химической активностью. В электрохимическом ряду напряжений металлов (ряду активности) они расположены правее водорода, в самом его конце. Это означает, что у них высокие положительные значения стандартных электродных потенциалов ($E^0$). Высокий электродный потенциал указывает на то, что атомы этих металлов ($Me^0$) являются очень слабыми восстановителями, то есть они с большим трудом отдают свои валентные электроны и превращаются в положительно заряженные ионы ($Me^{n+}$). Из-за этой низкой реакционной способности они не вступают в реакции с кислородом воздуха, водой и другими природными компонентами, в отличие от активных металлов (например, щелочных или щелочноземельных), которые в природе встречаются только в виде соединений. Таким образом, именно химическая инертность позволяет благородным металлам сохраняться в земной коре в металлическом, несвязанном состоянии.

Ответ:

Благородные металлы — это химически инертные металлы, устойчивые к коррозии и окислению. К ним относятся золото, серебро, платина и металлы платиновой группы (палладий, родий, рутений, иридий, осмий).

Их существование в природе в свободном (самородном) состоянии обусловлено низкой химической активностью. Это связано с их положением в конце электрохимического ряда напряжений и высокими положительными значениями электродных потенциалов, из-за чего они с трудом окисляются и не образуют соединений с другими элементами в природных условиях.

2. Что такое металлургия? Какие способы получения металлов из природного сырья вы знаете? Сравните разные виды металлургии.

Что такое металлургия?

Металлургия — это область науки и техники, а также отрасль промышленности, которая охватывает процессы получения металлов из руд или других материалов, а также процессы, связанные с изменением химического состава, структуры и свойств металлических сплавов. Она включает в себя все стадии от добычи и обогащения руды до выпуска готового металла и сплавов с заданными характеристиками. Металлургию традиционно делят на черную (производство железа, стали, чугуна и ферросплавов) и цветную (производство всех остальных металлов).

Ответ: Металлургия — это наука, технология и отрасль промышленности, занимающаяся получением металлов из природного сырья и созданием металлических сплавов с заданными свойствами.

Какие способы получения металлов из природного сырья вы знаете?

Основными способами получения металлов из природного сырья (руд) являются пирометаллургия, гидрометаллургия и электрометаллургия. В основе всех этих способов лежит процесс восстановления катионов металлов, входящих в состав соединений в руде, до свободных металлов: $Me^{n+} + n \cdot e^- \rightarrow Me^0$.

1. Пирометаллургия — это совокупность металлургических процессов, протекающих при высоких температурах (от сотен до тысяч градусов Цельсия). Это самый древний и распространенный способ. Он включает в себя такие стадии, как обжиг (нагревание руды для удаления примесей или перевода сульфидов в оксиды, например: $2ZnS + 3O_2 \xrightarrow{t} 2ZnO + 2SO_2 \uparrow$), восстановление (получение металла из оксида с помощью восстановителей, например, в доменной печи: $Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t} 2Fe + 3CO_2 \uparrow$) и плавку для разделения расплавленного металла и шлака.

2. Гидрометаллургия — это способ получения металлов, основанный на химических реакциях в водных растворах. Этот метод подходит для извлечения металлов из бедных или труднообогатимых руд. Процесс включает выщелачивание (избирательное растворение ценного компонента с помощью химических реагентов, например, оксида меди серной кислотой: $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$), отделение раствора от пустой породы и последующее выделение металла из раствора, например, цементацией (вытеснением более активным металлом: $CuSO_4 + Fe \rightarrow FeSO_4 + Cu \downarrow$).

3. Электрометаллургия — это получение металлов с помощью электрического тока. Основные процессы: электролиз расплавов солей или оксидов (применяется для получения наиболее активных металлов, например, алюминия из раствора глинозема $Al_2O_3$ в расплавленном криолите, где на катоде происходит восстановление: $Al^{3+} + 3e^- \rightarrow Al$) и электролиз водных растворов солей (используется для получения и рафинирования, т.е. очистки, менее активных металлов, например, при рафинировании меди на катоде осаждается чистая медь: $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu$).

Ответ: Основные способы получения металлов из природного сырья — пирометаллургия (с использованием высоких температур), гидрометаллургия (с использованием водных растворов химических реагентов) и электрометаллургия (с использованием электрического тока).

Сравните разные виды металлургии.

Сравнение основных видов металлургии можно провести по нескольким ключевым параметрам, которые определяют их область применения и эффективность.

Выбор конкретного способа зависит от множества факторов: химических свойств металла, типа и богатства руды, экономической целесообразности, доступности энергоресурсов и экологических требований. Часто на одном предприятии комбинируют разные методы.

Ответ: Пирометаллургия, гидрометаллургия и электрометаллургия различаются по принципу действия, применяемости, энергозатратам, экологическому воздействию и чистоте получаемого продукта. Пирометаллургия — высокотемпературный, массовый, но экологически небезопасный способ; гидрометаллургия — химический способ, эффективный для бедных руд и менее энергозатратный; электрометаллургия — наиболее энергозатратный способ, незаменимый для получения активных и сверхчистых металлов.