Bài 21: Điều chế kim loại

Lý thuyết Điều chế kim loại

I. Nguyên tắc điều chế kim loại

Khử ion kim loại thành nguyên tử.

Mn+ + ne → M

II. Phương pháp điều chế kim loại

1. Phương pháp thuỷ luyện

Nguyên tắc: Dùng những dung dịch thích hợp như: H2SO4, NaOH, NaCN, … để hoà tan kim loại hoặc các hợp chất của kim loại và tách ra khỏi phần không tan có ở trong quặng. Sau đó khử những ion kim loại này trong dung dịch bằng những kim loại có tính khử mạnh như Fe, Zn, …

Phạm vi áp dụng: Thường sử dụng để điều chế các kim loại có tính khử yếu.

Ví dụ:

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu↓

Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu↓

2. Phương pháp nhiệt luyện

Nguyên tắc: Khử ion kim loại trong hợp chất ở nhiệt độ cao bằng các chất khử như C, CO, H2 hoặc các kim loại hoạt động.

Phạm vi áp dụng: Sản xuất các kim loại có tính khử trung bình (Zn, FE, Sn, Pb, …) trong công nghiệp.

Ví dụ:

3. Phương pháp điện phân

a. Điện phân hợp chất nóng chảy

Nguyên tắc: Khử các ion kim loại bằng dòng điện bằng cách điện phân nóng chảy hợp chất của kim loại.

Phạm vi áp dụng: Điều chế các kim loại hoạt động hoá học mạnh như K, Na, Ca, Mg, Al.

Ví dụ: Điện phân MgCl2 nóng chảy để điều chế Mg

Phương trình điện phân:

b. Điện phân dung dịch

Nguyên tắc: Điện phân dung dịch muối của kim loại.

Phạm vi áp dụng: Điều chế các kim loại có độ hoạt động hoá học trung bình hoặc yếu.

Ví dụ: Điện phân dung dịch CuCl2 để điều chế kim loại Cu.

Phương trình điện phân:

III. Định luật faraday

Tính lượng chất thu được ở các điện cực

Dựa vào công thức Farađây: trong đó:

m: Khối lượng chất thu được ở điện cực (g).

A: Khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực.

n: Số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận.

I: Cường độ dòng điện (ampe).

t: Thời gian điện phân (giấy).

F: Hằng số Farađây (F = 96.500).

Bài 1 (trang 98 SGK Hóa 12): Trình bày các cách có thể :

– Điều chế Ca từ CaCO3

– Điều chế Cu từ CuSO4

Viết phương trình hóa học của các phản ứng

Lời giải:

Phương pháp để điều chế Ca là điện phân nóng chảy muối halogenua khan

Từ CuSO4 điều chế Cu có thể dùng phương pháp : điện phân dung dịch , thủy luyện, nhiệt luyện.

– Thủy luyện : CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu

– Nhiệt luyện :

– Điện phân dung dịch :

Bài 2 (trang 98 SGK Hóa 12): 

Từ Cu(OH)2, MgO, Fe2O3 hãy điều chế các kim loại tương ứng bằng phương pháp thích hợp. Viết phương trình hóa học của phản ứng.

Lời giải:

Bài 3 (trang 98 SGK Hóa 12): 

Một loại quặng sắt chứa 80% Fe2O3 và 10% SiO2. Hàm lượng các nguyên tử Fe và Si trong quặng này là :

A. 56% Fe và 4,7% Si

B. 54% Fe và 3,7% Si

C. 53% Fe và 2,7% Si

D. 52% Fe và 4,7% Si

Lời giải:

Giả sử có 100 gam quặng sắt, khối lượng Fe2O3 là 80 gam và khối lượng SiO2 là 10 gam

Số mol Fe2O3 là nFe2O3 == 0,5(mol)

nFe = 2 x nFe2O3 = 0,5.2 = 1(mol)

→ mFe = 1.56 = 56(g)

Tương tự tính cho Si , %Si = 4,7%

Đáp án là A.

Bài 4 (trang 98 SGK Hóa 12): 

Để khử hoàn toàn 30 gam hỗn hợp gồm CuO, FeO, Fe3O4, Fe2O3,Fe, MgO cần dùng 5,6 lít khí CO (đktc). Khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng là :

A. 28g.

B. 26g.

C. 24g.

D. 22g.

Lời giải:

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có :

30 + mCO = m + mCO2 → m = 30 + 0,25 x 28 – 0,25 x 44 = 26 (g)

Đáp án B.

Bài 5 (trang 98 SGK Hóa 12): 

Điện phân (điện cực trơ) dung dịch muối sunfua của một kim loại hóa trị II với dòng điện cường độ 3A. Sau khi 1930 giây điện phân thấy khối lượng catot tăng 1,92 gam.

a. Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra tại mỗi điện cực và phương trình hóa học chung của sự điện phân.

b. Xác định tên kim loại.

Lời giải:

a)Phương trình hóa học:

b)Theo định luật Faraday ta có khối lượng chất thoát ra ở điện cực là :

Trong đó A là nguyên tử khối

A = 64 ⇒ A là Cu

Mục lục Giải bài tập Hóa 12

 

 

.

Xem thêm