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西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院第十六章第十六章 金属通论金属通论本章要求本章要求能用结构的知识说明金属的物理、能用结构的知识说明金属的物理、化学性质。化学性质。掌握一般的金属冶炼方法，并能用掌握一般的金属冶炼方法，并能用热力学函数判断金属从其化合物中被热力学函数判断金属从其化合物中被还原的可能性和难易程度。还原的可能性和难易程度。了解合金的基本类型和性质。了解合金的基本类型和性质。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院第一节第一节 概概 述述n在已知的在已知的109种元素中，金种元素中，金属元素有属元素有87种，准金属有种，准金属有5种，非金属种，非金属17种，金属在周种，金属在周期表中的位置期表中的位置见图见图。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院一、金属的分类一、金属的分类n金属通常可分为黑色金属和有色金属两金属通常可分为黑色金属和有色金属两大类：大类：1、黑色金属：铁、锰和铬以及它们的、黑色金属：铁、锰和铬以及它们的 合金，主要是铁碳合金合金，主要是铁碳合金(钢铁钢铁)。2、有色金属：除去铁、铬、锰之外的、有色金属：除去铁、铬、锰之外的 所有金属。所有金属。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院有色金属的分类有色金属的分类 有色金属又分为五类：有色金属又分为五类：n轻有色金属：一般指密度在轻有色金属：一般指密度在4.5g/cm3以下以下的有色金属，如：铝、镁、钠、钾、钙、的有色金属，如：铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡。锶、钡。n重有色金属：一般指密度在重有色金属：一般指密度在4.5g/cm3以上以上的有色金属，其中有铜、镍、铅、锌、钴、的有色金属，其中有铜、镍、铅、锌、钴、锡、汞、锡等。锡、汞、锡等。n贵金属：包括金、银和铂族元素，由于它贵金属：包括金、银和铂族元素，由于它们稳定、含量少、开采和提取困难、价格们稳定、含量少、开采和提取困难、价格贵，因而得名贵金属。贵，因而得名贵金属。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院n准金属：半导体，一般指硅、硒、碲、准金属：半导体，一般指硅、硒、碲、砷、硼。砷、硼。n稀有金属；自然界中含量很少，分布稀有金属；自然界中含量很少，分布稀散、发现较晚，难以从原料中提取稀散、发现较晚，难以从原料中提取的或在工业上制备和应用较晚的金属。的或在工业上制备和应用较晚的金属。如：锂、铷、铯、钨、锗、稀土元素如：锂、铷、铯、钨、锗、稀土元素和人造超铀元素等。和人造超铀元素等。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院二、金属在地壳中的含量二、金属在地壳中的含量n丰度的概念：化学元素在地壳中的平均丰度的概念：化学元素在地壳中的平均含量称为丰度。含量称为丰度。n克拉克值：为纪念美国科学家克拉克在克拉克值：为纪念美国科学家克拉克在计算地壳中元素平均含量所做的贡献，计算地壳中元素平均含量所做的贡献，将各元素在地壳中含量的百分比称为将各元素在地壳中含量的百分比称为“克拉克值克拉克值”，如以质量百分比表示，称，如以质量百分比表示，称为为“质量克拉克值质量克拉克值”，简称，简称“克拉克值克拉克值”；如以原子百分数表示，则称为；如以原子百分数表示，则称为“原原子克拉克值子克拉克值”。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院三、金属的存在三、金属的存在n活泼金属以化合态形式存在，不活泼的金活泼金属以化合态形式存在，不活泼的金属往往以单质的形式存在。有些金属如铜、属往往以单质的形式存在。有些金属如铜、银等既能以单质又能以化合态形式存在。银等既能以单质又能以化合态形式存在。n在地壳中存在的金属化合物具有低的溶解在地壳中存在的金属化合物具有低的溶解性，而易溶的化合物则主要存在于海水中性，而易溶的化合物则主要存在于海水中和海水蒸发后形成的大盐床上。和海水蒸发后形成的大盐床上。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院n轻有色金属主要以碳酸盐、磷酸盐、轻有色金属主要以碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐和氯化物的形式存在；重有色硫酸盐和氯化物的形式存在；重有色金属主要以硫化物和氧化物的形式存金属主要以硫化物和氧化物的形式存在。在。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院第二节第二节 金属的物理性质金属的物理性质金属金属非金属非金属常温时，除了汞是液体常温时，除了汞是液体外，其它金属都是固体外，其它金属都是固体常温时，除了溴是液体常温时，除了溴是液体外，有些是气体，有些外，有些是气体，有些是固体是固体一般密度比较大一般密度比较大一般密度比较小一般密度比较小有金属光泽有金属光泽大多没有金属光泽大多没有金属光泽大多是热及电的良导体大多是热及电的良导体,电阻通常随着温度的电阻通常随着温度的增高而增大增高而增大大多不是热和电的良导大多不是热和电的良导体，电阻通常随温度的体，电阻通常随温度的增高而减小增高而减小大多具有展性和延性大多具有展性和延性大多不具有展性和延性大多不具有展性和延性固体金属大多属金属晶固体金属大多属金属晶体体固体大多属分子型晶体固体大多属分子型晶体蒸气分子大多是单原子蒸气分子大多是单原子的的蒸气（或气体）分子大蒸气（或气体）分子大多是双原子或多原子的多是双原子或多原子的西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院1、金属光泽：n绝大多数金属呈现钢灰色以至银白色光绝大多数金属呈现钢灰色以至银白色光泽。泽。n此外，金显黄色，铜显赤红色，铋为淡此外，金显黄色，铜显赤红色，铋为淡红色，铯为淡黄色，铅是灰蓝色。红色，铯为淡黄色，铅是灰蓝色。n许多金属在光的照射下能放出电子许多金属在光的照射下能放出电子(光电光电效应效应)。n另一些在加热到高温时能放出电子另一些在加热到高温时能放出电子(热电热电现象现象)。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院2、金属的导电性和导热性：、金属的导电性和导热性：n大多数金属有良好的导电性和导热性。大多数金属有良好的导电性和导热性。常见金属的导电和导热能力由大到小常见金属的导电和导热能力由大到小的顺序排列如下：的顺序排列如下：nAg，Cu，Au，Al，Zn，Pt，Sn，Fe，Pb，Hg西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院3、超导电性：、超导电性：n金属材料的电阻通常随温度的降低而减小。金属材料的电阻通常随温度的降低而减小。1911年年首次首次发现汞冷到低于发现汞冷到低于4.2K时，其电阻时，其电阻突然消失突然消失,导电性差不多是无限大导电性差不多是无限大,这种性质这种性质称为超导电性。具有超导性质的物体称为超称为超导电性。具有超导性质的物体称为超导体。导体。n超导体电阻突然消失时的温度称为临界温度超导体电阻突然消失时的温度称为临界温度(T0)。超导体的电阻为零，也就是电流在超超导体的电阻为零，也就是电流在超导体中通过时没有任何损失。导体中通过时没有任何损失。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院n超导材料大致可分为纯金属、合金超导材料大致可分为纯金属、合金和化合物三类。和化合物三类。n超导材料可以制成大功率超导发电超导材料可以制成大功率超导发电机、磁流发电机、超导储能器、超机、磁流发电机、超导储能器、超导电缆、超导磁悬浮列车等。导电缆、超导磁悬浮列车等。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院4、金属的延展性：、金属的延展性：n金属有延性，可以抽成细丝。例如金属有延性，可以抽成细丝。例如最细的白金丝直径为最细的白金丝直径为1/5000mm。n金属又有展性，可以压成薄片，例金属又有展性，可以压成薄片，例如最薄的金箔，可达如最薄的金箔，可达1/10000mm厚。厚。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院5、金属的密度、金属的密度n锂、钠、钾比水轻，锂的密度甚锂、钠、钾比水轻，锂的密度甚至比煤油还轻，所以锂保存在石至比煤油还轻，所以锂保存在石蜡里，钠和钾保存在煤油中。蜡里，钠和钾保存在煤油中。n大多数金属的密度较大。大多数金属的密度较大。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院6、金属的硬度、金属的硬度n一般较大，有的坚硬一般较大，有的坚硬,如铬、钨等；如铬、钨等；但但 AA、A(A(铍、镁除外）都是较铍、镁除外）都是较软的金属软的金属,可用小刀切割。可用小刀切割。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院7、金属的熔点、金属的熔点 金属的熔点一般较高，但高金属的熔点一般较高，但高低差别较大。最难熔的是钨，最低差别较大。最难熔的是钨，最易熔的是汞、铯和镓。汞在常温易熔的是汞、铯和镓。汞在常温下是液体，铯和镓在手上受热就下是液体，铯和镓在手上受热就能熔化。能熔化。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院8、金属玻璃、金属玻璃(非晶态金属非晶态金属)n将某些金属熔融后将某些金属熔融后,以极快的速度淬冷。以极快的速度淬冷。由于冷却速度极快由于冷却速度极快,高温时金属原子的高温时金属原子的无序状态被无序状态被“冻结冻结”,不能形成密堆积不能形成密堆积结构，得到与玻璃类似结构的物质结构，得到与玻璃类似结构的物质,故故称为金属玻璃。称为金属玻璃。n金属玻璃同时具有高强度、高韧性、金属玻璃同时具有高强度、高韧性、优良的耐腐蚀性和良好的磁学性能，优良的耐腐蚀性和良好的磁学性能，因此它有许多重要的用途。因此它有许多重要的用途。n典型的金属玻璃有两大类：一类是过典型的金属玻璃有两大类：一类是过渡金属与某些非金属形成的合金；另渡金属与某些非金属形成的合金；另一类是过渡金属间组成的合金。一类是过渡金属间组成的合金。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院金金 属属 之之 最最n导电性和导热性最好的金属是银导电性和导热性最好的金属是银n延性最好的金属是铂延性最好的金属是铂n展性最好的金属是金展性最好的金属是金n硬度最大的金属是铬硬度最大的金属是铬n熔点最高的金属是钨熔点最高的金属是钨n熔点最低的金属是汞熔点最低的金属是汞西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院第三节第三节 金属的化学性质金属的化学性质n多数金属元素的原子最外层只有多数金属元素的原子最外层只有3个以个以下的电子，通常易失去电子外层下的电子，通常易失去电子外层(过渡过渡金属还能失去部分次外层的金属还能失去部分次外层的d电子电子)，表现出较强的还原性。但各种金属原表现出较强的还原性。但各种金属原子失去电子的难易程度差别很大，因子失去电子的难易程度差别很大，因此，金属还原性的强弱也大不相同。此，金属还原性的强弱也大不相同。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院n在气相中金属原子失去电子在气相中金属原子失去电子的难易用电离势数值大小来的难易用电离势数值大小来衡量。在水溶液中金属失去衡量。在水溶液中金属失去电子能力的大小就要用标准电子能力的大小就要用标准电极电势的数值来衡量。电极电势的数值来衡量。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院一、金属与非金属反应一、金属与非金属反应n位于金属活动顺序表前面的一些金属位于金属活动顺序表前面的一些金属很与氧化合形成氧化物，钠、钾的氧很与氧化合形成氧化物，钠、钾的氧化很快，铷、铯会发生自燃。化很快，铷、铯会发生自燃。n位于金属活动顺序表后面的一些金属，位于金属活动顺序表后面的一些金属，如铜、汞等必须在加热情况下才能与如铜、汞等必须在加热情况下才能与氧化合，而银、金即使在炽热的情况氧化合，而银、金即使在炽热的情况下也很难与氧等非金属化合。下也很难与氧等非金属化合。n如铝、铬形成致密的氧化膜，防止金如铝、铬形成致密的氧化膜，防止金属继续被氧化，即钝化。属继续被氧化，即钝化。n在空气中铁表面生成的氧化物结构疏在空气中铁表面生成的氧化物结构疏松，因此，铁在空气中易被腐蚀。松，因此，铁在空气中易被腐蚀。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院二、金属与水、酸的反应二、金属与水、酸的反应n常温下纯水的常温下纯水的H+=10-7molL-1，其其 H+/H2=-0.41V。因此因此,-0.41V的的金属都可能与水反应。金属都可能与水反应。n钠、钾与水剧烈反应。钙与水钠、钾与水剧烈反应。钙与水的作用比较缓和，镁只能与沸的作用比较缓和，镁只能与沸水起反应，铁则须在炽热的状水起反应，铁则须在炽热的状态下与水蒸气发生反应。如镁态下与水蒸气发生反应。如镁等与水反应生成的氢氧化物不等与水反应生成的氢氧化物不溶于水溶于水,覆盖在金属表面覆盖在金属表面,在常在常温时使反应难于继续进行。温时使反应难于继续进行。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院n一般一般 0的金属一般不容易被酸中的氢的金属一般不容易被酸中的氢离子氧化，只能被氧化性的酸氧化，离子氧化，只能被氧化性的酸氧化，或在氧化剂的存在下，与非氧化性酸或在氧化剂的存在下，与非氧化性酸反应。如铜不和稀盐酸反应，而能与反应。如铜不和稀盐酸反应，而能与硝酸反应。硝酸反应。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院 三、金属与碱反应三、金属与碱反应n金属一般都不与碱起作用。但锌、铝等少数金属一般都不与碱起作用。但锌、铝等少数显两性的可与强碱反应，生成氢和锌酸盐或显两性的可与强碱反应，生成氢和锌酸盐或铝酸盐，反应如下：铝酸盐，反应如下：nZn+2NaOH+2H2O=Na2Zn(OH)4+H2 n2Al+2NaOH+6H2O=2NaAl(OH)4+3H2 nSn+2NaOH+2H2O=Na2Sn(OH)4+H2 西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院四、金属与配位剂的作用四、金属与配位剂的作用n由于配合物的形成，改变了金属的由于配合物的形成，改变了金属的 值，从而影响元素的性质。如铜不能值，从而影响元素的性质。如铜不能从水中置换出氢气，但在适当配位剂从水中置换出氢气，但在适当配位剂存在时，反应就能够进行：存在时，反应就能够进行：2Cu+2H2O+4CN-=2Cu(CN)2-+2OH-+H2 西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院n如有氧参加，这类反应更易进行。如有氧参加，这类反应更易进行。4M+2H2O+8CN-+O2=4M(CN)2-+4OH-(M=Cu,Ag,Au)这个反应是从矿石中提炼银和金的基这个反应是从矿石中提炼银和金的基本反应。王水与金、铂的反应都与形本反应。王水与金、铂的反应都与形成配合物有关。成配合物有关。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院第四节第四节 金属的提炼金属的提炼一、金属的提炼一、金属的提炼n能用来提炼金属的矿物称为能用来提炼金属的矿物称为矿石矿石（如：（如：软软锰矿锰矿、闪锌矿闪锌矿、绿柱石绿柱石、黑钨矿黑钨矿、辰砂辰砂、锡石锡石）。绝大多数矿石都多少含有杂质，）。绝大多数矿石都多少含有杂质，主要是石英、石灰石和长石等。这些物质主要是石英、石灰石和长石等。这些物质也称为脉石，所以从矿石中提炼金属一般也称为脉石，所以从矿石中提炼金属一般经过三大步骤：经过三大步骤：(1)矿石的富集，矿石的富集，(2)冶炼，冶炼，(3)精炼。精炼。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院1、矿石的富集、矿石的富集n是预先处理矿石，把其中所含大量脉是预先处理矿石，把其中所含大量脉石移去，以提高矿石中有用成分的含石移去，以提高矿石中有用成分的含量。富集选矿的方法很多，根据矿石量。富集选矿的方法很多，根据矿石的颜色、光泽、形状等不同的特征可的颜色、光泽、形状等不同的特征可进行简单的手选，利用矿石中有用成进行简单的手选，利用矿石中有用成分与脉石的密度、磁性、粘度、熔点分与脉石的密度、磁性、粘度、熔点等性质的不同，可以采用不同的方法等性质的不同，可以采用不同的方法选矿，常用的选矿法有水选法、磁选选矿，常用的选矿法有水选法、磁选法和浮选法等。法和浮选法等。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院2、冶炼、冶炼n工业上的还原过程即称为冶炼，把金工业上的还原过程即称为冶炼，把金属从化合物中的还原成单质。属从化合物中的还原成单质。n由于金属的化学活泼性不同，要把金由于金属的化学活泼性不同，要把金属还原成单质，需采取不同的冶炼方属还原成单质，需采取不同的冶炼方法，工业上提炼金属一般有下列几种法，工业上提炼金属一般有下列几种方法：方法：西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院(1)热分解法热分解法 有一些金属仅用加热矿石的方法有一些金属仅用加热矿石的方法就可以得到。在金属活动顺序中，就可以得到。在金属活动顺序中，在氢后面的金属其氧化物受热就容在氢后面的金属其氧化物受热就容易分解，如易分解，如:HgO和和Ag2O加热发生下加热发生下列分解反应：列分解反应：2HgO=2Hg+O2 将将辰砂辰砂(硫化汞硫化汞)加热也可以得到汞：加热也可以得到汞：HgS+O2=Hg+SO2 西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院(2)热还原法热还原法 a用焦炭作还原剂用焦炭作还原剂 SnO2+2C=Sn+2CO2 反应若需要高温，常在高炉和反应若需要高温，常在高炉和电炉中进行。所以这种冶炼金属的电炉中进行。所以这种冶炼金属的方法又称为火法冶金，例如方法又称为火法冶金，例如 MgO+C=Mg+CO 西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院 如果矿石主要成分是碳酸盐，也如果矿石主要成分是碳酸盐，也可以用这种方法冶炼。因为一般重可以用这种方法冶炼。因为一般重金属的碳酸盐受热时都能分解为氧金属的碳酸盐受热时都能分解为氧化物，再用焦炭还原。化物，再用焦炭还原。如矿石是硫化物，那末先在空气如矿石是硫化物，那末先在空气中锻烧，使它变成氧化物，再用焦中锻烧，使它变成氧化物，再用焦炭还原，如从方铅矿提取铅：炭还原，如从方铅矿提取铅：2PbS+3O2=2PbO+2SO2 PbO+C=Pb+CO 西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院b用氢气做还原剂用氢气做还原剂 工业上要制取不含炭的金属常用氢还原法。工业上要制取不含炭的金属常用氢还原法。n生成热较小的氧化物。例如，氧化铜、氧化生成热较小的氧化物。例如，氧化铜、氧化铁等，容易被氢还原成金属。铁等，容易被氢还原成金属。n具有很大生成热的氧化物，例如，氧化铝、具有很大生成热的氧化物，例如，氧化铝、氧化镁等，基本上不能被氢还原成金属。用氧化镁等，基本上不能被氢还原成金属。用高纯氢和纯的金属氧化物为原料，可以制得高纯氢和纯的金属氧化物为原料，可以制得很纯的金属。很纯的金属。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院c用比较活泼的金属作还原剂用比较活泼的金属作还原剂 选择哪一种金属做还原剂，除选择哪一种金属做还原剂，除 rG来来判断外还要注意下几方面情况；判断外还要注意下几方面情况；n(a)还原力强；还原力强；n(b)容易处理；容易处理；n(c)不和产品金属生成合金；不和产品金属生成合金；n(d)可以得到高纯度的金属；可以得到高纯度的金属；n(e)其它产物容易和生成金属分离；其它产物容易和生成金属分离；n(f)成本尽可能低，等等。成本尽可能低，等等。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院n通常用铝、钙、镁、钠等做还原剂，通常用铝、钙、镁、钠等做还原剂，铝是最常用的还原剂即铝热法。例铝是最常用的还原剂即铝热法。例如，将铝粉和氧化铁作用可得到铁，如，将铝粉和氧化铁作用可得到铁，这个是我们较熟悉的。这个是我们较熟悉的。n铝容易和许多金属生成合金。可采铝容易和许多金属生成合金。可采用调节反应物配比来尽量使铝完全用调节反应物配比来尽量使铝完全反应而不残留在生成的金属中。反应而不残留在生成的金属中。n钙、镁一般不和各种金属生成合金，钙、镁一般不和各种金属生成合金，因此可用作钛、锆、铪、钒、铌、因此可用作钛、锆、铪、钒、铌、钽等氧化物的还原剂。钽等氧化物的还原剂。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院n有些金属氧化物很稳定，金属难有些金属氧化物很稳定，金属难被还原出来，可以用活泼金属还被还原出来，可以用活泼金属还原金属卤化物来制备，如：原金属卤化物来制备，如：TiCl4+4Na=Ti+4NaCl TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院(3)、电解法、电解法n排在铝前面的几种活泼金属，不能用排在铝前面的几种活泼金属，不能用一般还原剂使它们从化合物中还原出一般还原剂使它们从化合物中还原出来。这些金属用电解法制取最适宜，来。这些金属用电解法制取最适宜，电解是最强的氧化还原手段。电解是最强的氧化还原手段。n电解法有水溶液电解和熔盐电解法两电解法有水溶液电解和熔盐电解法两种。活泼金属如铝、镁、钙、钠等用种。活泼金属如铝、镁、钙、钠等用熔融化合物电解法制备。熔融化合物电解法制备。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院n一种金属采用什么提炼方法与它一种金属采用什么提炼方法与它们的化学性质、矿石的类型和经们的化学性质、矿石的类型和经济效果等有关。金属的提炼方法济效果等有关。金属的提炼方法与它们在周期表中的与它们在周期表中的位置位置大致关大致关系系见表见表。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院二、金属还原过程的热力学二、金属还原过程的热力学 金属氧化物越稳定，则还原金属氧化物越稳定，则还原成金属就越困难，比较它们的生成金属就越困难，比较它们的生成自由能就可以知道。氧化物的成自由能就可以知道。氧化物的生成自由能越负的，则该氧化物生成自由能越负的，则该氧化物越稳定，而金属就越难被还原。越稳定，而金属就越难被还原。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院n艾林汉在艾林汉在1944年首先用消耗年首先用消耗1molO2生成氧生成氧化物过程的自由能变化对温度作图。根据：化物过程的自由能变化对温度作图。根据：rG=rH-T rS 的关系，只要的关系，只要 rS不等于零，则不等于零，则 rG将随温将随温度的改变而改变。假如度的改变而改变。假如 rH和和 rS为定值为定值,则则 rG对绝对温度作图便得到一直线。直线对绝对温度作图便得到一直线。直线的斜率等于反应的熵变。的斜率等于反应的熵变。只要反应物或生成物不发生相变（熔化、只要反应物或生成物不发生相变（熔化、气化、相转变）气化、相转变）rG对对T作图都是直线。作图都是直线。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院 1从图中可以看出，凡从图中可以看出，凡 rG为负为负值区域内的所有金属都能自动被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氧气氧化，凡在这个区域以上的金属则不能。由图可知约在金属则不能。由图可知约在773K以上以上Hg就不被氧所氧化，而就不被氧所氧化，而HgO只需稍微加热，超过只需稍微加热，超过773K就可以就可以分解得到金属。分解得到金属。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院2稳定性差的氧化物稳定性差的氧化物 rG负负值小，值小，rG-T直线位于图上方直线位于图上方,例如例如HgO。稳定性高的氧化物稳定性高的氧化物 rG负负值大值大,rG-T直线位于图下方如直线位于图下方如MgO。在自由能图中在自由能图中,一种氧化一种氧化物能被位于其下面的那些金属所物能被位于其下面的那些金属所还原，因为这个反应的还原，因为这个反应的 rG 0,反应反应2CO+O2=2CO2 rS 0。三条直线交于三条直线交于983K。高于此温度高于此温度,2C+O2=2CO的反应倾向大，低于此温的反应倾向大，低于此温度，度，2CO+O2=2CO的反应倾向更大。的反应倾向更大。生成生成CO的直线向下倾斜的直线向下倾斜,这使得几乎这使得几乎所有金属的所有金属的 rG-T直线在高温下都能直线在高温下都能与与C-CO直线相交。能够被碳还原，碳直线相交。能够被碳还原，碳为一种广泛应用的优良的还原剂。为一种广泛应用的优良的还原剂。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院三、金属的精炼三、金属的精炼n1、电解精炼、电解精炼:该法将不纯的金属做成电解槽的阳该法将不纯的金属做成电解槽的阳极，薄片纯金属做成阴极，通过电解，极，薄片纯金属做成阴极，通过电解，纯金属在阴极上析出。纯金属在阴极上析出。常用此法精炼提纯的金属有常用此法精炼提纯的金属有Cu、Au、Pb、Zn、Al等。等。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院2、气相精炼法、气相精炼法 镁、汞、锌、锡等沸点较低的镁、汞、锌、锡等沸点较低的金属可用直接蒸馏法提纯。金属可用直接蒸馏法提纯。例如，粗锡中的锡和所含杂质例如，粗锡中的锡和所含杂质具有不同的沸点，控制温度在锡的具有不同的沸点，控制温度在锡的沸点以下，沸点以下，“杂质沸点杂质沸点”以上，可以上，可使杂质挥发除去。为了改善蒸馏条使杂质挥发除去。为了改善蒸馏条件，采用真空蒸馏是很适合的。件，采用真空蒸馏是很适合的。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院3、羰化法、羰化法 这是提纯金属的一种较新的方法。这是提纯金属的一种较新的方法。现以镍为例。羰化法提纯镍是基于镍现以镍为例。羰化法提纯镍是基于镍能与一氧化碳生成易挥发并且也容易能与一氧化碳生成易挥发并且也容易分解的一种化合物分解的一种化合物四羰基合镍。四羰基合镍。Ni+4CO Ni(CO)4 生成的气体冷凝后，精馏生成的气体冷凝后，精馏得Ni(CO)4，最后热分解而得到纯镍粉。最后热分解而得到纯镍粉。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院4、碘化物热分解法、碘化物热分解法n可用于提纯少量锆、铪、铍、硼、可用于提纯少量锆、铪、铍、硼、硅、钛和钨等。硅、钛和钨等。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院5、区域熔炼法、区域熔炼法西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院6、气相水解法、气相水解法n近年来有采用火花放电、氢氧焰等进近年来有采用火花放电、氢氧焰等进行气相加水分解的方法制高纯物质。行气相加水分解的方法制高纯物质。如将铝放人纯水中，用火花放电方法如将铝放人纯水中，用火花放电方法制成制成Al(OH)3再于再于1580K加热加热Al(OH)3可制得纯度为可制得纯度为99.99%的的Al2O3。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院关于湿法冶金关于湿法冶金n湿法冶金也叫水法冶金，它是利湿法冶金也叫水法冶金，它是利用在溶液中进行的化学反应（置用在溶液中进行的化学反应（置换、氧化还原、中和。水解等）换、氧化还原、中和。水解等）对原料中的金属进行提取和分离对原料中的金属进行提取和分离的冶金过程。的冶金过程。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院第五节 合 金n在熔化状态时金属可以相互溶解在熔化状态时金属可以相互溶解或相互混合，形成合金。金属与或相互混合，形成合金。金属与某些非金属也可以形成合金，例某些非金属也可以形成合金，例如生铁就是铁和碳的合金。故合如生铁就是铁和碳的合金。故合金可认为是具有金属特性的多种金可认为是具有金属特性的多种元素的混合物。元素的混合物。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院1、低共熔混合物、低共熔混合物n低共熔混合物是两种金属的非均匀混低共熔混合物是两种金属的非均匀混合物，其熔点总比任一纯金属的熔点合物，其熔点总比任一纯金属的熔点要低。例如铋的熔点为要低。例如铋的熔点为544K，镉的熔镉的熔点为点为594K，铋镉合金的最低熔化温度铋镉合金的最低熔化温度是是413K，这个温度称为最低共熔温度。这个温度称为最低共熔温度。组成对应于这一温度的合金称为低共组成对应于这一温度的合金称为低共熔混合物。对铋和镉合金来说，低共熔混合物。对铋和镉合金来说，低共熔混合物含熔混合物含40Cd和和60Bi。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院2、金属固溶体、金属固溶体n固熔体具有一种均匀的组织。它是固熔体具有一种均匀的组织。它是合金组成物在固态下彼此相互溶解合金组成物在固态下彼此相互溶解而形成的晶体，称为固溶体（固态而形成的晶体，称为固溶体（固态溶液）。固溶体中被溶组成物（溶溶液）。固溶体中被溶组成物（溶质）可以有限地或无限地熔于基体质）可以有限地或无限地熔于基体组成物（溶剂）的晶格中。根据溶组成物（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、间充固溶体和体分为置换固溶体、间充固溶体和缺位固溶体缺位固溶体。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院作业作业2、4、10、16、17。西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院软锰软锰矿矿西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院闪锌闪锌矿矿西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院绿柱石绿柱石西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院黑钨黑钨矿矿西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院辰砂辰砂西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院锡石锡石SnO2西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院碱金属单质部分碱金属单质部分性质性质锂钠钾铷铯密度（g/cm3)0.5340.9710.861.5321.873熔点（K)453.69 370.96336.8312.04 301.55沸点（K)162011561047961951.5硬度0.60.40.50.30.2西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院西 昌 学 院 西西 昌昌 学学 院院