19.金屬的冶煉與回收金屬的冶煉:
我國古代就已經(jīng)掌握了多種金屬的冶煉技術(shù),如圖三幅圖分別描述的是古人煉鐵、煉銅、煉鋅的場景。
(1)圖1中,古人將木炭與鐵礦石堆入爐內(nèi),并鼓入空氣,利用生成的CO將Fe2O3轉(zhuǎn)化為鐵單質(zhì),CO與Fe2O3反應(yīng)的化學(xué)方程式為
。
(2)中國早在西漢時(shí)期就會煉鋼,其中一種方法叫“炒鐵”,就是將含碳量過高的生鐵加熱至半流體狀,然后靠鼓風(fēng)或加進(jìn)精礦粉,降低含碳量,請寫出利用“鼓風(fēng)”降低含碳量的化學(xué)方程式
。
(3)圖2中,古人在進(jìn)行“濕法煉銅”,是中國古代常用的一種煉銅方法;還有一種方法是火法煉銅,就是將孔雀石和焦炭混合加熱煉銅。先將孔雀石【Cu2(OH)2CO3】加熱分解成黑色固體、水和二氧化碳三種氧化物,化學(xué)方程式為
,然后利用焦炭在高溫下還原黑色固體獲得金屬銅。
(4)圖3中,古人將爐甘石(主要成分為ZnCO3)和木炭一起密封在泥罐中,在下面墊上煤炭加熱,冶煉鋅單質(zhì)。泥罐內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下:
ZnCO3ZnO+CO2
CO2+C2CO
ZnO+COZn(氣態(tài))+CO2
其中,用泥罐密封是煉鋅的關(guān)鍵,請結(jié)合物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)解釋其原因:
。
金屬的回收:
據(jù)統(tǒng)計(jì),我國每年報(bào)廢的手機(jī)超過1億部,若不進(jìn)行有效回收利用,會造成巨大的浪費(fèi)和污染,同學(xué)們對廢舊手機(jī)中的金屬回收產(chǎn)生興趣。
【提出問題】從廢舊手機(jī)中可以回收到哪些有價(jià)值的金屬?如何回收?
【查閱資料】
ⅰ.手機(jī)電路板中的金屬及其價(jià)格如表所示:
種類 |
Fe |
Cu |
Al |
Ni |
Au |
Ag |
Pd(鈀) |
市場價(jià)格($/t) |
365 |
7175.5 |
1710.5 |
14235 |
4.7×107 |
7.6×103 |
2.7×107 |
礦石中含量 |
72.4 |
0.87 |
29.1 |
1.02 |
4 |
120 |
0.4 |
手機(jī)電路板中含量 |
5 |
13 |
1 |
0.1 |
350 |
1380 |
210 |
說明:Fe、Cu、Al、Ni的含量用質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)表示,Au、Ag、Pd的含量的單位為“g/t”。
ⅱ.Ni的金屬活動性位于氫前;Pd的金屬活動性位于氫后;Ni
2+溶液為綠色。
ⅲ.在通常情況下,銅不與稀硫酸反應(yīng),但在供給充足空氣(氧氣),并在加熱條件下,銅在稀硫酸中能緩慢的減少,生成兩種物質(zhì):一種能溶解于水的鹽;一種氧化物。
【實(shí)驗(yàn)方案】
第一步:選擇值得回收的金屬。
依據(jù)資料ⅰ中的數(shù)據(jù),廢舊手機(jī)中有回收價(jià)值的金屬有Au、Ag、Cu、Pd,原因是:
①它們的市場價(jià)格較高;②
。
第二步:設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分離、回收部分金屬。
序號 |
實(shí)驗(yàn)步驟 |
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 |
Ⅰ |
取一廢舊手機(jī)電路板,用電吹風(fēng)機(jī)靠近電路焊接點(diǎn)的焊錫吹熱風(fēng),一段時(shí)間后,用鑷子將金屬電路從塑料板中拽出 |
焊錫熔化 |
Ⅱ |
將金屬電路放入燒杯中,加入足量稀鹽酸浸泡 |
|
Ⅲ |
?、蛑形慈芙獾慕饘匐娐?,用蒸餾水洗凈后,放入如圖所示裝置中,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
|
溶液逐漸變成藍(lán)色,仍有微量金屬固體未溶解 |
Ⅳ |
過濾Ⅲ中燒杯中的物質(zhì),洗滌濾紙上的物質(zhì) |
濾紙上仍有微量金屬固體 |
Ⅴ |
|
得到紅色固體 |
【問題討論】
(1)由步驟Ⅰ中的現(xiàn)象,可推知的焊錫的物理性質(zhì)是
。焊錫與錫不同的物理性質(zhì)還有
(寫一條即可),請用簡單的方法證明:
。
(2)步驟Ⅱ?qū)?yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是
。
(3)步驟Ⅱ所得溶液中,一定含有的金屬元素是
。
(4)步驟Ⅲ中實(shí)驗(yàn)結(jié)束后溶液變藍(lán),請用化學(xué)方程式解釋:
。
(5)Ⅴ繼續(xù)對Ⅳ的溶液進(jìn)行處理,請寫出具體的操作
,并用化學(xué)方程式表示此反應(yīng):
。
【反思交流】
為了確認(rèn)步驟Ⅳ中濾紙上的金屬成分,應(yīng)進(jìn)一步查閱的資料為
。