金属的冶炼
[金属的冶炼]
(1)从矿石中提取金属的一般步骤有三步：①矿石的富集．除去杂质，提高矿石中有用成分的含量；②冶炼．利用氧化还原反应原理，在一定条件下，用还原剂将金属矿石中的金属离子还原成金属单质；⑧精炼．采用一定的方法，提炼纯金属．
(2)冶炼金属的实质：用还原的方法，使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子．
(3)金属冶炼的一般方法：
①加热法．适用于冶炼在金属活动顺序表中，位于氢之后的金属(如Hg、Ag等)．例如：
2HgO2Hg O2↑ HgS O2Hg SO2↑
2Ag2O4Ag O2↑ 2AgNO32Ag 2NO2↑ O2↑
②热还原法．适用于冶炼金属活动顺序表中Zn、Fe、Sn、Pb等中等活泼的金属．常用的还原剂有C、CO、H2、Al等．例如：
Fe2O3 3CO2Fe 3CO2(炼铁) ZnO CZn CO↑(伴生CO2)
WO3 3H2W 3H2O Cr2O3 2Al2Cr A12O3(制高熔点的金属)
⑧熔融电解法．适用于冶炼活动性强的金属如K、Ca、Na、Mg、A1等活泼的金属，通过电解其熔融盐或氧化物的方法来制得．例如：
2A12O3 4Al 3O2↑ 2NaCl 2Na C12↑
④湿法冶金(又叫水法冶金)．利用在溶液中发生的化学反应(如置换、氧化还原、中和、水解等)，对原料中的金属进行提取和分离的冶金过程．湿法冶金可用于提取Zn、U(铀)及稀土金属等．
[金属的回收] 地球上的金属矿产资源是有限的，而且是不能再生的．随着人们的不断开发利用，矿产资源将会日渐减少．金属制品在使用过程中会被腐蚀或损坏，同时由于生产的发展，新的产品要不断替代旧的产品，因而每年就有大量废旧金属产生．废
旧金属是一种固体废弃物，会污染环境．要解决以上两个问题，最好的方法是把废旧金属作为一种资源，加以回收利用．这样做，既减少了垃圾量，防止污染环境，又缓解了资源短缺的矛盾．回收的废旧金属，大部分可以重新制成金属或它们的化合物再用．
*[金属陶瓷和超导材料]
(1)金属陶瓷．金属陶瓷是由陶瓷和粘结金属组成的非均质的复合材料．陶瓷主要是Al2O3、ZrO2等耐高温氧化物等，粘结金属主要是Cr、Mo、W、Ti等高熔点金属．将陶瓷和粘结金属研磨，混合均匀，成型后在不活泼气氛中烧结，就可制得金属陶瓷．
金属陶瓷兼有金属和陶瓷的优点，其密度小，硬度大，耐磨，导热性好，不会因为骤冷或骤热而脆裂．另外，在金属表面涂一层气密性好、熔点高、传热性很差的陶瓷涂层，能够防止金属或合金在高温下被氧化或腐蚀．
金属陶瓷广泛地应用于火箭、导弹、超音速飞机的外壳、燃烧室的火焰喷口等处．
(2)超导材料．当电流通过金属(或合金)时，金属会发热，这是由于金属内部存在电阻，它阻碍电流通过．用金属导线输送电流时，由于有电阻存在，会白白消耗大量电能．金属材料的电阻通常随温度的降低而减小．
科学研究发现，当汞冷却到低于4.2 K时，电阻突然消失，导电性几乎是无限大的，当外加磁场接近固态汞随之又撤去后，电磁感应产生的电流会在金属汞内部长久地流动而不会衰减，这种现象称为超导现象．具有超导性质的物质称为超导体．超导体电阻突然消失的温度称为临界温度(Tc)．在临界温度以下时，超导体的电阻为0，也就是电流在超导体中通过时没有任何损失．
超导材料大致分为纯金属、合金和化合物三类．具有最高临界温度的纯金属是镧，Tc＝12.5 K．合金型目前主要有铌—钛合金，Tc＝9.5 K．化合物型主要有铌三锡(Nb3Sn)，Tc＝18.3K；钒三镓(V3Ga)，Tc＝16.5 K等．
超导材料可制成大功率发电机、磁流发电机、超导储能器、超导电缆、超导磁悬浮列车等．用超导材料制成的装置，具有体积小、使用性能高、成本低等优点．
5．原电池的原理及其应用
[原电池]
(1)原电池的概念：把化学能转变为电能的装置叫做原电池．
(2)构成原电池的条件：
①有相互连接或，接触的两个电极．在两个电极中，其中一个电极的材料为较活泼的金属；另一个电极的材料为较不活泼的金属或金属氧化物导体或石墨．
②两个电极要同时与电解质溶液相接触并形成回路．
③作负极的较活泼金属能与电解质溶液发生氧化还原反应，而较不活泼的金属不能与电解质溶液反应．
(3)原电池原理：
较活泼金属：作负极电子流出发生氧化反应(电极本身失电子后而溶解)
较不活泼金属、金属氧化物或石墨：作正极电子流入发生还原反应(溶液中的阳离子得电子后析出)
电流方向：正极导线负极
(4)原电池原理的应用：制作各种电池，如干电池、蓄电池、充电电池、高能电池等．
[化学电源]
(1)实用电源一般应具有的特点：能产生稳定而具有较高电压的电流；安全、耐用且便于携带；能够适用于特殊用途；便于回收处理，不污染环境或对环境产生影响较小．
(2)几种常见的电池和新型电池：
构 造 性 能 主要用途
干
电
池 锌—锰干电池 插在电池中央的石墨作正极，顶端有一铜帽；在石墨棒的周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维作隔膜；隔膜外是调成糊状的氯化铵，作为电解质溶液；最外面是由锌筒制成的干电池外壳，作为负极；电池顶部用蜡和火漆封口 电量小，在放电过程中容易发生气涨或漏液 手电筒中用作照明
碱性锌—锰电池 电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极由锌片改为锌粉 反应面积成倍增长．容量和放电时间比普通锌—锰电池增加几倍
蓄
电
池 铅蓄电池 用含锑5％～8％的铅锑合金铸成格板，在格板上分别填充PbO2和Pb作正极和负极，二者交替排列而成．在电极之间充有密度为1.25 g·cm－3 ～1.28 g·cm－3的H2SO4溶液 电压稳定，使用方便，安全、可靠，可循环使用 用于汽车、摩托车等的动力
镍—镉可充电电池 用镉(Cd)为电池的负极，NiO(OH)为电池正极，碱性溶液为电解液 广泛用于电话机、收录机等
银—锌蓄电池 用锌为负极，氧化银(Ag2O)为正极 体积小、质量轻 用于人造地球卫星，宇宙火箭、空间电视转播站等
新型燃料电池 氢氧燃料电池 氢气、氧气、甲烷、煤气、空气、氯气等均可作为燃料电池的原料 能量转化率高、可持续使用；燃烧产物为水，不污染环境
铝—空气燃料电池 用铝为电池负极，以氯化钠等盐溶液为电解液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流 体积小，能量大，使用方便，耗能少 代替汽油作为汽车的动力，用于收音机、照明电源、野营炊具、野外作业工具等
锂电池 用密度最小的金属锂作电池的负极 质量轻、工作效率高、贮存寿命长 用于电脑、照相机、手表、心脏起搏器，以及作为火箭、导弹等的动力
[金属的电化学腐蚀]
(1)金属腐蚀的概念：金属腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程．
(2)金属腐蚀的本质：金属原子失去电子变成阳离子的过程．也就是说，金属在腐蚀过程中，发生了氧化还原反应．
(3)两种金属腐蚀的比较：
化学腐蚀 电化学腐蚀
产生原因 金属跟接触到的物质(如O2、Cl2、SO2等)直接发生化学反应 不纯金属或合金与电解质溶液接触
特 点 无电流产生．为原子之间的氧化还原反应 形成无数微小的原电池，有微弱电流产生．为原子与离子之间的氧化还原反应
结 果 金属失去电子被氧化而腐蚀 较活泼金属失去电子被氧化而腐蚀
举 例 铁跟氯气直接反应而腐蚀；钢管被原油中的含硫化合物腐蚀 钢铁的电化学腐蚀：
负极(Fe)：2Fe－4e－＝2Fe2＋
正极(C)：2H2O O2 4e－＝4OH－．
说 明 在化学腐蚀和电化学腐蚀中，电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因
(4)金属的防护方法：
①选用不同的金属或非金属制成合金(如不锈钢)．
②采用喷漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法使金属与介质隔离．
③电化学保护法．
