化学自习室移动版

元素周期表中一百多种元素中约有八十多种是金属元素，因为金属化学性质比较活泼，所以金属元素多数以化合态存在于矿物、动植物体和海洋中。人类有着利用金属的历史悠久，从铜到铁，然后到铝，金属利用的过程也反映了人类的发展历程，如果没有金属材料的广泛应用，也就没有当今社会的快速发展，更没有我们的现代化生活。那么，金属的冶炼原理、步骤与方法又是怎样的呢?

一、金属的冶炼原理

金属的冶炼是把金属从矿石中提炼出来。由于矿石中的金属元素绝大多数是以正化合价存在的，所以金属冶炼的实质是将化合态的金属还原成单质（Mⁿ⁺+ne^-=M）。

二、金属的冶炼步骤

1、矿石的富集，因为在矿物中金属元素含量一般不高，要通过富集作用将含量提高，同时除去杂质，提高矿石中有用成分的含量；

2、冶炼，这是利用化学原理将金属还原，是炼制金属的核心步骤；

3、精炼，将冶炼的金属进一步去掉微量杂质。

三、金属的冶炼方法

1.热分解法

可用于热分解法冶炼的金属，其元素的金属性很弱，原子难失电子，离子易得电子，化合物的稳定性较弱。在常见金属活动性顺序表的右端区域（如Hg、Ag）。

2Ag₂O4Ag+O₂↑；2HgO2Hg+O₂↑。

2.热还原法

在加热或高温的条件下用还原还原剂还原金属氧化物，被还原的金属一般金属性比较强，在常见金属活动性顺序表中居于中间区域。

（1）氢气还原法。如：CuO+H₂Cu+H₂O，WO₃+3H₂W+3H₂O

（2）一氧化碳还原法。如：Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂

（3）焦炭还原法。如：C+MgMgO+CO↑

（4）活泼金属还原法，主要用铝热反应。如：2Al+Fe₂O₃2Fe+Al₂O₃

说明：

（1）用氢气还原法冶炼金属，炼得的金属的纯度相对较高，污染小，但成本很高。

（2）用一氧化碳冶炼金属时，由于CO一般是在金属冶炼炉中通过碳与不足量的氧气生成，C+O₂CO₂，CO₂+C2CO。所以用CO冶炼得的金属中也会含有少量的碳。

（3）用焦炭还原法冶炼金属，炼得的金属中往往含有少量的碳。

（4）用铝热反应冶炼金属，克服了被冶炼金属及其氧化物熔点高、难以冶炼的问题，但成本很高。

（5）用热还原法冶炼得到的不纯金属，有的是必要的，也有的是不必要的则需要提纯精炼。

3.电解法

电解法冶炼一般用于活泼金属的冶炼（如K、Ca、Na、Mg、Al等）。缺点是耗电量大，成本较高。

2NaCl2Na+Cl₂↑；MgCl₂Mg+Cl₂↑；2Al₂O₃4Al+3O₂↑。

冶炼铝不能用电解氯化铝的方法（因氯化铝是共价化合物，熔融时不导电）。在电解氧化铝中加冰晶石的目的是降低氧化铝熔点。

4.物理提炼

自然界中金、铂以游离态存在，一般不需要化学还原。

根据金属活动性顺序表大致可作如下归纳

总之，有的金属既可以用热还原法，又可以用电解法，在热还原法中，也可以采用不同的还原剂。对于一种金属的冶炼采用什么样的方法，选用什么样的还原剂，要根据生产原料、设备和金属的用途等多种因素综合确定。