金属元素通论和铬、锰、稀土元素
金属元素知识点总结
金属元素知识点总结一、金属元素的定义金属元素是指具有金属性质的元素，通常具有良好的导电性、导热性、延展性和弹性。
金属元素在周期表中主要位于左侧和中间位置，包括钠、铁、铜、铝等元素。
金属元素的性质主要受到其电子排布和原子结构的影响。
二、金属元素的分类1. 碱金属：包括锂、钠、钾等元素，它们具有低密度、低熔点和高反应性的特点。
2. 碱土金属：包括镁、钙、锶等元素，它们具有活泼的化学性质，在自然界中普遍存在。
3. 过渡金属：包括铁、铜、锌等元素，它们具有良好的导电性和导热性，通常用于制造工业材料。
4. 钪族元素：包括钪、钇、镧等元素，它们具有与过渡金属相似的性质。
5. 铀族元素：包括铀、钍、镤等元素，它们具有放射性特点，被广泛应用于核能领域。
6. 稀土金属：包括铈、镨、钕等元素，它们具有多样的化学性质和广泛的应用价值，是现代工业中重要的原材料。
三、金属元素的性质1. 导电性：金属元素中的自由电子能够在外加电场的作用下形成电流，因此具有良好的导电性能。
铜、铝等金属常用于制造电线、电路板等导电材料。
2. 导热性：金属元素的自由电子能够快速传递热量，因此具有良好的导热性能。
铝、银等金属常用于制造散热器、热交换器等导热材料。
3. 延展性：金属元素具有良好的延展性，可以在一定条件下被拉伸成细丝或薄片。
铜、铝等金属常用于制造金属丝、箔等材料。
4. 弹性：金属元素具有一定的弹性，可以在外力作用下产生形变并且恢复原状。
钢、弹簧钢等金属常用于制造弹簧、弹簧元件等。
5. 耐腐蚀性：金属元素中的一部分具有较强的耐腐蚀性，可以在不同环境条件下保持良好的性能。
不锈钢、镍基合金等金属常用于制造耐腐蚀部件。
6. 磁性：金属元素中的一部分具有一定的磁性，包括铁、镍、钴等元素。
它们在外加磁场的作用下能够产生磁性。
四、金属元素的应用金属元素广泛应用于工业、建筑、电子、航空航天等领域，具有重要的经济价值和社会意义。
1. 金属材料：金属元素作为重要的结构材料和功能材料，被广泛应用于制造汽车、飞机、船舶、建筑等领域。
金属元素稀土元素
金属元素稀土元素金属元素与稀土元素引言：金属元素和稀土元素是化学元素中的两个重要类别。
金属元素具有良好的导电性、导热性和延展性，广泛应用于工业、建筑和电子领域。
稀土元素是一组特殊的化学元素，具有独特的磁性、光学和电子性质，被广泛用于高科技领域。
本文将介绍金属元素和稀土元素的特点、应用以及对人类社会的影响。
一、金属元素金属元素是指具有金属性质的化学元素。
它们通常具有良好的导电性和导热性，能够在固态下形成金属结构。
金属元素在自然界中广泛存在，如铁、铜、铝等。
这些元素在工业生产中起着重要作用。
1. 铁（Fe）：铁是最常见的金属元素之一，具有良好的强度和延展性。
它被广泛用于建筑、制造和交通工具制造等领域。
2. 铜（Cu）：铜是一种优良的导电金属，被广泛应用于电子、通信和电力工业。
此外，铜还用于制作艺术品和硬币等。
3. 铝（Al）：铝是一种轻便且具有良好耐腐蚀性的金属，被广泛用于航空、汽车和包装行业。
二、稀土元素稀土元素是指化学元素周期表中的镧系元素和钇系元素。
它们具有独特的电子结构和化学性质，因此在许多高科技领域中具有重要应用。
1. 镧（La）：镧是稀土元素中最常见的元素之一，具有良好的磁性和光学性质。
它被广泛用于照明、电子显示和催化剂等领域。
2. 钇（Y）：钇是一种重要的稀土元素，具有良好的光学和电子性质。
它被广泛应用于激光技术、电视显示和医学成像等领域。
3. 铈（Ce）：铈是一种具有良好催化性能的稀土元素，被广泛用于汽车尾气净化和化工生产中。
三、金属元素与稀土元素的应用金属元素和稀土元素在各个领域中发挥着重要作用。
1. 工业领域：金属元素如铁、铜和铝被广泛用于制造机械设备、建筑结构和交通工具等。
稀土元素如镧、钇和铈在工业催化剂、磁性材料和光学玻璃等方面具有重要应用。
2. 电子领域：金属元素如铜和铝被广泛用于电线、电缆和电子元件的制造。
稀土元素如镧、钇和铈在电子显示器、激光器和磁存储器等方面具有重要应用。
19章 金属通论
19-4-2 金属固溶体(金属固态溶液) 19金属固溶体(金属固态溶液) 金属固溶体:一种均匀的组织,又称固态溶液.固溶体中被 溶解的金属(溶质)可以有限或无限地溶于基体金属(溶剂) 的晶格中.根据溶质原子在晶体中所处的位置分类:置换固 溶体,间隙固溶体和缺位固溶体.
19-4-3 金属化合物(金属互化物) 19金属化合物(金属互化物) 当两种金属元素的电负性, 当两种金属元素的电负性,电子构型和原子半径差别较大 时,则易形成金属化合物,又称金属互化物. 则易形成金属化合物,又称金属互化物. "正常价"化合物:如Mg2Pb,组成固定,化学键介于离 正常价"化合物:如Mg Pb,组成固定, 子键和共价键之间. 子键和共价键之间. 电子化合物:大多数的金属化合物,组成可变, 电子化合物:大多数的金属化合物,组成可变,以金属键 结合, 结合,特征是化合物中价电子数与原子数之比 有一定值. 有一定值. 合金材料与组成它的金属性质有较大差别. 合金材料与组成它的金属性质有较大差别.是重要的功能 材料和结构材料. 材料和结构材料.
三,区域熔炼
将要提纯的物质放进一个装有移动式加热线圈的套管内,强热 熔化一段小区域,形成熔融带.将线圈沿管路缓慢移动,熔融 带随之移动,由于混合物的熔点总比纯物质地,因此杂质缓慢 汇集在熔融带,随线圈移动转移到末端,即可除去,经多次区 域熔炼,可得到杂质含量低于10-12的超纯金属.
19-3 金属的物理性质和化学性质 1919-3-1 金属的物理性质 19-
19-2 金属的提炼 19金属提炼分三个过程:矿石的富集,冶炼,精炼 金属提炼分三个过程:矿石的富集,冶炼, 19-2-1 金属还原过程的热力学 19埃林汉姆图:氧化物自由能埃林汉姆图:氧化物自由能-温度图 ΔG=ΔHΔG=ΔH-TΔS 假定ΔH和ΔS为定值,ΔG对温度作 假定ΔH和ΔS为定值,ΔG对温度作 图便得一直线. 斜率发生变化,是由于一定温度下 发生的相变.
《金属元素通论》课件
维持生理功能
人体内的一些金属元素如铁、铜 、锌、钴等是维持正常生理功能 所必需的，缺乏或过量都会影响 人体健康。
治疗疾病
一些金属元素如铂、钯、铑等在 医学上用于治疗癌症等疾病，通 过与癌细胞结合或影响细胞代谢 等方式发挥抗癌作用。
PART 04
金属元素的提取与冶炼
金属元素的提取方法
物理提取法
利用金属元素与其他物质在物理 性质上的差异，如密度、导电性 等，进行分离。如浮选法、电磁
金属元素在古代医学中也有广泛 应用，如金、银、铜等元素被用 于制作医疗器械和药品，治疗各
种疾病。
金属元素在现代工业中的应用
金属元素在现代工业中发挥着至关重 要的作用，如钢铁、铝、铜等金属材 料被广泛应用于建筑、机械、电子等 领域。
金属元素在航空航天工业中也有广泛 应用，如钛、铝、钢等金属材料被用 于制造飞机和火箭等航空航天器。
金属元素在新能源领域的应用也将越来越广泛，如利用金属元素制备新型电池材料 、太阳能电池等，以提高能源利用效率和减少环境污染。
2023-2026
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金属元素性质
总结词
金属元素的性质包括物理性质和化学性质，其中物理性质包括颜色、光泽、硬度 、密度等，化学性质包括氧化还原性、配位性等。
详细描述
金属元素的物理性质是其最基本和直观的特性，如颜色、光泽、硬度、密度等。 而化学性质则是金属元素与其他物质相互作用时表现出的性质，如氧化还原性、 配位性等。这些性质决定了金属元素在生产和生活中的应用范围和价值。
金属元素在工业生产中的应用
制造合金
金属元素是许多合金的主要成分，如 钢铁、铝合金、铜合金等，用于制造 各种工业设备和产品。
第九章 主族金属元素(二)
第二节 铝
2-1 金属铝
1、铝的性质
1）物理性质： 纯铝是银白色的轻金属，无毒，富有延展性，具有 很高的导电、传热性和抗腐蚀性，无磁性。 在金属中，铝的导电、传热能力仅次于银和铜，延 性仅次于金。铝及其合金能被铸、辗、挤、锻、拉或用 机床加工，易于制成筒、管、棒、线、板或箔。
2）化学性质
铝的化学性质活泼,其标准电极电势E =-1.66V，在不
87 Fr 88 Ra 89-103 104Rf 105Db 106Sg 107Bh 108 Hs 109Mt 110 111 112
45 Rh 46 Pd 47 Ag 48 Cd 49 In 50 Sn 51 Sb 52 Te 53
Ac-Lr
钅 钅 钅 钅 钅 钅 Uun Uuu Uub 卢 杜 喜 波 黑 麦
1 氢
3
IA 1 H
p区
2
2 锂 铍 11 Na 12 Mg 3 钠 镁 IIIB
37 Rb 38 Sr 39
IIA Li 4 Be
IIIA IVA VA VIA VIIA 氦 5 B 6 C 7 N 8 O 9 F 10 Ne
He
硼 碳 氮 氧 氟 氖
13 Al 14 Si 15
4 钾 钙 钪 钛 钒 铬 锰 铁 钴 镍 铜 锌 镓 锗 砷 硒 溴 氪
铝 硅 磷 硫 氯 氩
I
54 Xe
P
16
S
17
Cl
18 Ar
31 Ga 32 Ge 33 As 34 Se 35 Br 36 Kr
5 铷 锶 钇 锆 铌 钼 锝 钌 铑 钯 银 镉 铟 锡 锑 碲 碘 氙 55 Cs 56 Ba 57-71 72 Hf 73 Ta 74 W 75Re 76 Os 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg 81 Tl 82 Pb 83 Bi 84 Po 85 At 86 Rn 6 铯 钡 LaLu 铪 钽 钨 铼 锇 铱 铂 金 汞 铊 铅 铋 钋 砹 氡 7 钫 镭
【冶金精品文档】金属通论
•19.2 金属的提 炼金属的提炼-从自然界索取金属单质的过程。
•金属的提炼过程-矿石的富集、冶炼和精炼。 •矿石富集方法-手选、水选、磁选和浮选。 •金属的冶炼方法-干法和湿法两大类。 •金属的精炼-粗金属根据纯度要求再进行的精制。
19.2.1 金属还原过程的热力学
从图中可以看出， 凡rG为负值区域内 的所有金属都能自动 被氧气氧化，凡在这 个区域以上的金属则 不能。由图可知约在 773K以上Hg就不被 氧所氧化，而HgO只 需稍微加热，超过773K 就可以分解得到金属。
✓ 贵金属：这类金属包括金、银和铂族元素，由 于它们稳定、含量少、开采和提取困难、价格 贵，因而得名贵金属。
✓ 准金属：半导体，一般指硅、硒、碲、砷、硼 。
✓ 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 、稀土元素和人造超铀元素等。
三、电解法 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。
电解法有水溶液电解和熔盐电解法两种。活泼的金 属如铝、镁、钙、钠等用熔融化合物电解法制备。
一种金属采用什么提炼方法与它们的化学性质、矿 石的类型和经济效果等有关。金属的提炼方法与它们 在周期表中的位置大致关系见表。
有色金属是指除去铁、铬、锰之外的所有金属 。有色金属大致上按其密度、价格、在地壳中 的储量和分布情况、被人们发现以及使用的早 晚等分为五大类：
✓ 轻有色金属：一般指密度在4.5g/cm3以下的 有色金属，如：铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡 。
✓ 重有色金属：一般指密度在4.5g/cm3以上的 有色金属，其中有铜、镍、铅、锌、钴、锡、 汞、锡等。
矿产地质学基本知识
矿产地质学基本知识一、矿产分类矿产根据其性质和主要工业用途可分为金属矿产、非金属矿产、可燃有机矿主和地下水资源四类。
（一）、金属矿产从中可提取某种金属元素的矿物资源，按工业用途分为：1、黑色金属：包括铁、锰、铬、钒、钛等。
2、有色金属：铜、铅、锌、镍、钴、钨、锡、钼、铋、锑、汞等。
3、轻金属：铝、镁等（可归入有色金属）。
4、贵金属：金、银、铂、钌、铑、钯、锇、铱等。
5、放射性金属：铀、钍、镭等。
6、稀有金属：钽、铌、锂、铍、锆、铯、铷、锶等。
7、分散金属：锗、镓、铟、铊、铪、铼、镉、钪、硒、碲等。
8、稀土金属：包括原子序数39和57～71的16个元素。
根据地球化学性质和共生关系，可分为二类：1）、轻稀土金属（铈族元素）：包括镧、铈、镨、钕、钷（人造元素）、钐、铕等。
2）、重稀土金属（钇族元素）：包括钇、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥等。
（二）、非金属矿产从中可提取某种非金属元素或可直接利用的矿物资源。
按工业用途可分为：1、冶金辅助原料：如萤石、菱镁矿、耐火粘土、白云岩、石灰岩等。
2、化工原料：如磷灰石、磷块岩、黄铁矿、钾盐、岩盐、明矾石等。
3、工业制造业原料：如石墨、金刚石、云母、石棉、重晶石、刚玉等。
4、压电及光学原料：如压电石英、光学石英、冰洲石和萤石等。
5、陶瓷及玻璃工业原料：如长石、石英砂、高岭土和粘土等。
6、建筑及水泥原料：如砂岩、砾岩、浮石、白垩、石灰岩、石膏、花岗岩、珍珠岩和松脂岩等。
7、宝石及工艺美术原料：如硬玉、软玉、玛瑙、水晶、蔷薇辉石、绿松石、琥珀、叶腊石、蛇纹石、孔雀石、电气石和绿柱石等。
（三）、可燃有机矿产是指能为工业和民用提供能源的地下资源。
按其产状可分为三类：1、固体的：如煤、油页岩、石煤、地蜡、地沥青等。
2、液体的：如石油。
3、气体的：如天然气。
（四）、地下水资源包括地下饮用水、技术用水、矿泉医疗水、地下热水、有用元素达到提取标准的各种盐卤水等。
二、矿床的基本知识矿产是自然界产出的有用矿物资源。
18种铸造合金元素作用详解
18种铸造合金元素作用详解为了改善和提高钢的某些性能和使之获得某些特殊性能而有意在冶炼过程中加入的元素称为合金元素。
常用的合金元素有铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钴、硅、锰、铝、铜、硼及稀土等。
磷、硫、氮等在某些情况下也起到合金的作用。
（1）Cr铬能增加钢的淬透性并有二次硬化的作用，可提高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆。
含量超过12%时，使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性腐蚀的作用，还增加钢的热强性。
铬为不锈钢耐酸钢及耐热钢的主要合金元素。
铬能提高碳素钢轧制状态的强度和硬度，降低伸长率和断面收缩率。
当铬含量超过15%时，强度和硬度将下降，伸长率和断面收缩率则相应地有所提高。
含铬钢的零件经研磨容易获得较高的表面加工质量。
铬在调质结构中的主要作用是提高淬透性，使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能，在渗碳钢中还可以形成含铬的碳化物，从而提高材料表面的耐磨性。
含铬的弹簧钢在热处理时不易脱碳。
铬能提高工具钢的耐磨性、硬度和红硬性，有良好的回火稳定性。
在电热合金中，铬能提高合金的抗氧化性、电阻和强度。
（2）Ni镍在钢中强化铁素体并细化珠光体，总的效果是提高强度，对塑性的影响不显著。
一般地讲，对不需调质处理而在轧钢、正火或退火状态使用的低碳钢，一定的含镍量能提高钢的强度而不显著降低其韧性。
据统计，每增加1%的镍约可提高强度29.4Pa。
随着镍含量的增加，钢的屈服程度比抗拉强度提高的快，因此含镍钢的比可较普通碳素钢高。
镍在提高钢强度的同时，对钢的韧性、塑性以及其他工艺的性能的损害较其他合金元素的影响小。
对于中碳钢，由于镍降低珠光体转变温度，使珠光体变细；又由于镍降低共析点的含碳量，因而和相同的碳含量的碳素钢比，其珠光体数量较多，使含镍的珠光体铁素体钢的强度较相同碳含量的碳素钢高。
反之，若使钢的强度相同，含镍钢的碳含量可以适当降低，因而能使钢的韧性和塑性有所提。
镍可以提高钢对疲劳的抗力和减小钢对缺口的敏感性。
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Pb(OH)2 + 2HNO3 Pb(NO3)2 +2H2O Pb(OH)2 +NaOH Na[Pb(OH)3]（或Na2PbO2）
13.1.2 主族金属元素
2. 氧化物和氢氧化物的酸碱性
Sb，Bi的氧化物和氢氧化物的酸碱性变化规 律与相邻的Sn，Pb相似。
Sb2O3+ 6HCl Sb2O3+ 6NaOH Bi2O3+ 6HNO3
2SbCl3 + 3H2O 2Na3SbO3+ 3H2O 2Bi(NO3)3 + 3H2O
13.1.2 主族金属元素
3. 金属元素及其化合物的氧化还原性
Sn4+ + 2e Sn2+
Eo 0.151V
Sn(OH)62- + 2e Sn(OH)42- + 2OH- E o 0.93V
实验室一般将SnCl2溶于盐酸溶液，并加入少量 金属锡粒。
戴维认为自己一生中最重要 的发现是发现并培养了法拉第。
13.1.2 主族金属元素
1. 主族金属元素的原子结构与化学性质 s区金属元素： 2Na + 2H2O 2NaOH + H2
2Na + O2 Na2O2 Na2O2 + 2H2O 2NaOH + H2O2 K + O2 KO2 2KO2 + 2H2O 2KOH + H2O2+O2
第13章 金属元素通论和铬、锰、稀 土元素
13.1 金属元素通论 13.2 铬及其化合物 13.3 锰及其化合物
13.4 稀土元素及其化合物
13.1 金属元素通论
13.1.1 从矿石中提取金属的一般方法
13.1.1 从矿石中提取金属的一般方法
1. 矿石的预处理
2ZnS + 3O2
2ZnO + 2SO2
Sn4+ + Sn 2Sn2+
13.1.2 主族金属元素
3. 金属元素及其化合物的氧化还原性 2Bi(OH)3 + 3Na2[Sn(OH)4] 2Bi↓+ 3Na2[Sn(OH)6]
SnCl2 + 2HgCl2 SnCl4 + Hg2Cl2↓（白色） SnCl2 + Hg2Cl2 SnCl4 + 2Hg↓（黑色）
Sn + O2 SnO2
Sn + 2Cl2 SnCl4
Sn + 2HCl SnCl2 + H2
3Sn + 4HNO3 + H2O 3H2SnO3 + 4NO
表13-1 Sb，Bi的某些化学性质
反应物 Sb
Bi
反应物 Sb
Bi
O2
Sb2O3
Bi2O3
S
Sb2S3
Bi2S3
Cl2
SbCl3 BiCl3
电极反应为：
阴极： 2Li++2e 2Li 阳极： 2Cl Cl2+2e
金属氧化物的艾林汉姆图
T/K
13.1.2 主族金属元素
大科学家 戴维
戴维的首次成名是发现氧化 亚氮(N2O)的麻醉作用。
真正使戴维成为一代名家的 是他在1807~1808年间用电解法 成功制备了S区元素钠、钾、镁、 钙、锶和钡，他是历史上发现化 学元素最多的一位化学家。在制 取碱金属时，金属和水剧烈反应 引起的爆炸使他右眼失明。
SnO + H2 2PbO + C
Sn + H2O GeO2 + 2H2 Ge + 2H2O 2Pb + CO2 FeO + CO Fe + CO2
13.1.1 从矿石中提取金属的一般方法
3）对于活泼金属，很难用 化学法制得，可采用电化
Gmo
学方法。如电解LiCl制备
Li时，可用KCl作助熔剂
来降低电解温度，电解时
Mg
Mg3Sb2 Mg3Bi2
13.1.2 主族金属元素
2. 氧化物和氢氧化物的酸碱性
Al(OH)3 + 3H+ Al3+ + 3H2O
Al(OH)3 + NaOH NaAl(OH)4
碱性: SnO PbO
酸性: SnO2 >PbO2
酸性增强
Sn(OH)4
Sn(OH)2
酸性增强
碱性增强
Pb(OH)4 碱性增强 Pb(OH)2
4KO2 + 2CO2 2K2CO3 + 3O2 Ca + H2 CaH2 CaH2 + 2H2O Ca(OH)2 + 2H2
3Mg + N2(g) Mg3N2
13.1.2 主族金属元素
p区金属元素： 2Al + 6HCl 2AlCl3+3H2
2Al + 2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2
13.1.2 主族金属元素
2. 氧化物和氢氧化物的酸碱性
Sn(OH)2 + 2HCl
SnCl2+ 2H2O
Sn(OH)4 + 4HCl
SnCl4+ 4H2O
Sn(OH)2+2NaOH Na2[Sn(OH)4]（或Na2SnO2，亚锡酸钠）
Sn(OH)4+2NaOH Na2[Sn(OH)6]（或Na2SnO3，锡酸钠）
13.1.1 从矿石中提取金属的一般方法
2. 金属的提取
化合态的金属在矿石中均呈正氧化值，从中提取金 属必须用还原的方法。
1）对于易还原的金属化合物（如HgO，Ag2O等），只 要加热即可完成金属的提取。
2HgS + 3O2 2HgO + 2SO2 2HgO 2Hg(g) + O2
2）对于中等活泼性的金属可用还原剂（如H2，C，CO， Na，Mg等）还原相应氧化物而得。
BaSO4 + 4C BaS + 4CO
BaSO4 + 4CO BaS + 4CO2
由可溶性的BaS 出发，可制备一系列钡的化合物。
2BaS + 2H2O Ba(SH)2 + Ba(OH)2
Ba(SH)2 + CO2 + H2O BaCO3 + 2H2S
BaCO3 + 2HCl BaCl2 + CO2 + H2O
显酸性的SnS2可溶于碱性的Na2S或(NH4)2S中， 生成硫代锡酸盐。
5PbO2 + 2Mn2+ + 4H+ 2MnO4- + 5Pb2+ + 2H2O
3NaBiO3 + 2Cr3+ + 4H+ Cr2O72－+ 3Bi3+ + 3Na+ + 2H2O
13.1.2 主族金属元素
4. 重要的盐类 1) 硫化物
SnS：棕色，碱性 PbS：黑色，碱性 Bi2S3：黑色，碱性
SnS2：黄色，两性偏酸性 Sb2S5：橙色，两性偏酸性 Sb2S3：橙色，两性
1) 硫化物 SnS2 + 6HCl（浓） H2[SnCl6] + 2H2S↑
3SnS2 + 6NaOH 2Na2SnS3 + Na2SnO3 + 3H2O 或写成：3SnS2 + 6NaOH 2Na2SnS3 + Na2[Sn(OH)6]