19 第十九章 金属通论.ppt

第1页：第十九章 金属通论19

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

第2页：19-1 概述金

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)

第3页：金属按

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

第4页：轻有色金

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。

第5页：紫晶黑曜

锡石SnO2方铅矿PbS紫晶黑曜石

第6页：19-2 金属的提炼

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+O22Ag2O＝4Ag+O2将辰砂(硫化汞)加热也可以提出汞：HgS+O2＝Hg+SO2

第7页：二、热还原法

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

第8页：三、电解法

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)

• 活泼的金属主要熔盐电解法提炼。
• 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。
• 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。
• 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。

第9页：19-2-2 金属还原过程的热力学

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。

第10页：19-2-3 金属的精炼

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

第11页：19-3 金属的物理性质和化学

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

第12页：二、金属的物理性质

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

第13页：三、金属的内聚力所谓

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。

第14页：19-3-2 金属的化学性质

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。

第15页：三、金属与碱反应

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-+H2

第16页：19-4-2 金属固溶体固溶体具有

19-4-2 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。

第17页：低共熔

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。

一纯金属的熔点要低，这个温度

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。

第18页：19-4-3 金属化合物当两种金

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。

第19页：内容小结

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

第20页：金属的物理性质金

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

第21页：金属的化学性质金

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

第22页：可以和冷的浓硝酸反应

思考练习（questions）

• 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？
• 归纳出金属和HNO3的反应类型。
• 列举工业上冶炼金属的方法，举例说明。
• 说明金属的熔点，密度，硬度，原子半径，电离能，升华能的变化规律。
• 运用图19-1（1）预测HgO在什么温度下分解为组成它的元素。（2）估计MgO用炭还原的温度；（3）对哪些金属氧化物可用炭，铝，镁作还原剂。