Тема 6

Металлы и неметаллы. Производство металлов

Что проверяют по спецификации:

Общая характеристика металловРяд активности металловОбщая характеристика неметалловСпособы получения металловЧугун и сталь

Суть за минуту

Металлы расположены в левой нижней части таблицы, легко отдают электроны и являются восстановителями. Их активность показывает электрохимический ряд напряжений. Неметаллы — в правой верхней части, чаще бывают окислителями. Металлы получают восстановлением из руд: углём или CO, более активным металлом или электролизом.

Главные формулы

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
Получение железа в доменной печи
2Al2O3 → 4Al + 3O2 (электролиз расплава)
Получение алюминия, раствор в криолите
Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe
Алюминотермия

Понятия и термины

Пирометаллургия
Восстановление металлов из руд при высокой температуре (C, CO, H2, Al)
Гидрометаллургия
Перевод металла в раствор и выделение из него
Электрометаллургия
Получение металлов электролизом (Na, Mg, Al)
Чугун и сталь
Сплавы железа с углеродом: чугун — более 2,14% C, сталь — менее 2,14%

Разбор темы

Химические свойства металлов

С кислотами (кроме HNO3 и конц. H2SO4): металлы левее водорода вытесняют H2: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑.

С солями: более активный металл вытесняет менее активный: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu.

С водой: щелочные и щёлочноземельные металлы — при обычных условиях с образованием щёлочи и H2.

Коррозия — разрушение металлов окружающей средой. Защита: покрытия, сплавы, протекторы.

Неметаллы

Неметаллы имеют молекулярную (O2, Cl2, S8) или атомную (алмаз, Si, B) решётку.

Проявляют окислительные свойства с металлами и водородом, восстановительные — с кислородом и фтором (кроме самого фтора).

Ряд напряжений. Гальванический элемент. Коррозия 8, 11 класс

Электрохимический ряд напряжений — металлы по стандартным электродным потенциалам E0E^0: чем он меньше, тем сильнее металл-восстановитель.

Гальванический элемент Даниэля–Якоби: цинк (анод, окисляется) и медь (катод) в растворах своих солей. ЭДС =Eкат0−Eан0=0,34−(−0,76)=1,10=E^0_{\text{кат}}-E^0_{\text{ан}}=0{,}34-(-0{,}76)=1{,}10 В.

Коррозия — разрушение металла средой. Защита: покрытия (краска, цинкование), протекторы из более активного металла, легирование (нержавеющая сталь), ингибиторы.

Примеры задач с решением

Задача 1Сколько килограммов железа можно получить из 320 кг Fe2O3 при восстановлении угарным газом?
  1. M(Fe2O3) = 2 · 56 + 3 · 16 = 160 г/моль.
  2. n(Fe2O3) = 320 / 160 = 2 кмоль.
  3. По уравнению Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 n(Fe) = 2 · 2 = 4 кмоль.
  4. m(Fe) = 4 · 56 = 224 кг.
Ответ 224 кг железа

Частые ловушки на ЕНТ

  • Медь не вытесняет водород из соляной кислоты: она правее H.
  • HNO3 любой концентрации и конц. H2SO4 с металлами водород не выделяют.
  • Алюминий получают электролизом расплава Al2O3 в криолите, а не углём.

Запомнить

Левее H — вытесняет водород. Левее в ряду — вытесняет из соли.

Проверь себя

1. Какой металл не реагирует с соляной кислотой?
  1. Zn
  2. Fe
  3. Cu
  4. Mg
Показать ответ

Cu Медь стоит после водорода.

2. Сколько углерода в чугуне?
  1. Менее 0,5%
  2. Менее 2,14%
  3. Более 2,14%
  4. Нет углерода
Показать ответ

Более 2,14% Чугун — более 2,14% C.

3. Как получают алюминий в промышленности?
  1. Восстановлением углём
  2. Электролизом расплава Al2O3 в криолите
  3. Из раствора AlCl3 цинком
  4. Обжигом бокситов
Показать ответ

Электролизом расплава Al2O3 в криолите Электрометаллургия.

Связанные темы

Узнай свой уровень: бесплатная диагностика ЕНТ