Индивидуально-дифференцированные задания дли изучения темы: «Общие способы промышленного получения металлов из руд» Цель: Изучить основные способы промышленного получения металлов…
Индивидуально-дифференцированные задания дли изучения темы: «Общие способы промышленного получения металлов из руд» Цель: Изучить основные способы промышленного получения металлов из руд. І вариант (облегчённый) Закончите уравнения реакций, иллюстрирующих способы получения некоторых металлов: Cu2O + CO -> WO3 + H2 -> MoO3 + H2 -> Fe3O4 + Al - V2O5 + Al -> ZnO + C -> II вариант (средней сложности) На представленной схеме изображены наиболее важные продукты, которые можно получить, перерабатывая цинковую руду - цинковую обманку ZnS. Назовите эти продукты и напишите уравнения реакций их образования. ZnS H2SO4 <- SO2 ZnO -> ZnCl2 ZnS <- ZnSO4 <- Zn -> ZnO III вариант (усложнённый) В руде содержится смесь таких сульфидов: ZnS, PbS, Ag2S. Чтобы получить металлы, руду сначала обрабатывают хлором. Образуется смесь солей этих металлов и свободная сера. Из расплавленной смеси хлоридов сначала получают серебро, добавляя к ней свинец, а потом осаждают свинец цинком. Образовавшийся хлорид цинка электролизуют. При этом почти весь хлор, введенный в реакцию вначале, возвращается. Отобразите весь ход превращений уравнениями реакций.
Конечно, давайте по порядку рассмотрим каждую часть задачи с подробными объяснениями и уравнениями реакций.
I вариант (облегчённый)
Задание:
Закончите уравнения реакций, иллюстрирующих способы получения некоторых металлов из руд:
- \( \mathrm{Cu_2O + CO \to} \)
- \( \mathrm{WO_3 + H_2 \to} \)
- \( \mathrm{MoO_3 + H_2 \to} \)
- \( \mathrm{Fe_3O_4 + Al \to} \)
- \( \mathrm{V_2O_5 + Al \to} \)
- \( \mathrm{ZnO + C \to} \)
Решения и объяснения
1. Получение меди (Cu) из Cu₂O
Реакция восстановления меди( I) оксида CO — восстановитель выделяет металл из соединения:
\[ \mathrm{Cu_2O + CO \to 2Cu + CO_2} \]
Объяснение: CO при высокой температуре восстанавливает оксиды металлов, выделяя металл и превращаяся в СО₂.
2. Получение вольфрама (W) из WO₃
Восстановление трииодида (или окиси) можно выполнить водородом:
\[ \mathrm{WO_3 + 3H_2 \to W + 3H_2O} \]
Объяснение: водород действует как восстановитель, превращая твердое окисление в металл и воду.
3. Получение молибдена (Mo)
Из MoO₃ тоже восстанавливаем водородом:
\[ \mathrm{MoO_3 + 3H_2 \to Mo + 3H_2O} \]
4. Получение железа (Fe) из ферромарганца (Fe₃O₄) при реакции с алюминием
Алюминий выступает как сильный восстановитель:
\[ \mathrm{Fe_3O_4 + 4Al \to 3Fe + 2Al_2O_3} \]
Объяснение: алюминий восстанавливает железо, образуя оксид алюминия.
5. Получение ванадия (V) из V₂O₅ при реакции с алюминием
\[ \mathrm{V_2O_5 + 2Al \to 2V + Al_2O_3} \]
6. Получение цинка из ZnO с помощью углерода
Углерод восстанавливает цинк из оксида:
\[ \mathrm{ZnO + C \to Zn + CO} \]
II вариант (средней сложности)
Задание:
На схеме изображены продукты переработки цинковой руды — цинковой обманки \( \mathrm{ZnS} \). Назовите эти продукты и напишите уравнения реакций их получения.
Ответ
Продукты:
- Цинк (\( \mathrm{Zn} \))
- Диоксид серы (\( \mathrm{SO_2} \))
- Цинковая оксид (\( \mathrm{ZnO} \))
- Цинковая соляная кислота (\( \mathrm{ZnCl_2} \))
Уравнения реакций:
1. Образование оксида цинка \( \mathrm{ZnO} \):
\[ \mathrm{ZnS + O_2 \to ZnO + SO_2} \]
Объяснение: при нагревании цинковой шпатной руды и реакции с кислородом образуется оксид цинка и выделяется диоксид серы.
2. Образование \( \mathrm{ZnSO_4} \) (сульфат цинка):
Этот продукт получают путём взаимодействия цинка с серной кислотой:
\[ \mathrm{Zn + H_2SO_4 \to ZnSO_4 + H_2} \]
3. Получение цинка из \( \mathrm{ZnS} \):
Происходит при обжиге или переработке руда так:
\[ \mathrm{ZnS + 3O_2 \to ZnO + 2SO_2} \]
или далее редукция цинкового оксида:
\[ \mathrm{ZnO + C \to Zn + CO} \]
III вариант (усложнённый)
Задание:
Обратите внимание на процесс получения металлов из смеси сульфидов (ZnS, PbS, Ag₂S) с помощью обработки хлором, затем выделение серебра, свинца и цинка, электролиз.
Полный цикл превращений (уравнения реакции):
1. Обработка смеси с хлором (обжиг):
\[ \mathrm{ZnS + 3Cl_2 \to ZnCl_2 + S_2} \] \[ \mathrm{PbS + 2Cl_2 \to PbCl_2 + S} \] \[ \mathrm{Ag_2S + 2Cl_2 \to 2AgCl + S} \]
Образуются металлы в виде солей — \( \mathrm{ZnCl_2} \), \( \mathrm{PbCl_2} \), \( \mathrm{AgCl} \).
2. Получение серебра (Ag):
Цель: разложение амальгамы или реакция с другими металлами:
\[ \mathrm{AgCl + e^- \to Ag + Cl^-} \]
или с помощью добавления металлического свинца (флотация):
\[ \mathrm{2AgCl + Pb \to 2Ag + PbCl_2} \]
3. Получение свинца (Pb):
Восстановление из \( \mathrm{PbCl_2} \):
\[ \mathrm{PbCl_2 + C \to Pb + CO + Cl_2} \]
Или, иначе, через электролиз.
4. Получение цинка (Zn):
Образованный цинкова хлорид (\( \mathrm{ZnCl_2} \)) электролизуют:
\[ \mathrm{ZnCl_2 \to Zn + Cl_2} \]
При этом почти весь хлор возвращается в реакцию, повторяя цикл, что делает процесс экономичным.
Если нужны подробности по составлению полного уравнения реакций или по другим аспектам, я готов помочь!
