Điều chế kim loại

ĐIỀU CHẾ KIM LOẠIKhử ion dương kim loại thành kim loại tự do... 3 Phương pháp điện phân.. Điện phân nóng chảy Điện phân dung dịch... Điều chế nhôm trong công nghiệp... Điê

CHỦ ĐỀ: ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI

Nội dung: ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI

 Cho biết hiện tượng xảy ra khi ngâm một lá sắt vào dd axit HCl

Xảy ra sự ăn mòn hóa học Bọt khí H2 thoát ra lúc đầu nhiều sau đó ít dần do các bọt khí này bọc kín lá sắt, cản trở sự tiếp cận của ion H+ với các nguyên tử sắt Sắt bị ăn mòn chậm.

2) Trong thí nghiệm trên nếu nhỏ thêm vài

gì xảy ra Viết phương trình phản ứng minh họa xảy ra.

•

KIM LOA ̣I TRONG TỰ NHIÊN

 Đa số kim loại tồn tại trong tự nhiên ở dạng hợp chất, chỉ một số rất ít như vàng, platin tồn tại ở trạng thái tự do.

 Những khoáng vật và đất đá chứa hợp chất của kim loại gọi là quặng.

Khoáng vật Florit (CaF2)

Khoáng vật Florit (CaF2)

Quặng sắt trong tự nhiên

Pyrit sắt (FeS2)

CuFeS2

Corindon (Al2O3 + …)

Quặng boxite

ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI

Khử ion dương kim loại thành kim loại tự do.

Mn+ + ne = M0

1) Phương pháp thuỷ luyện.

2) Phương pháp nhiệt luyện.

3) Phương pháp điện phân.

ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI

+2 0

0

+2

3) Phương pháp điện phân:

 a Nguyên tắc: dùng dòng điện 1 chiều trên catot để khửion dương kim loại trong hợp chất

 b Mục đích: điều chế hầu hết các kim loại

Điện phân nóng chảy Điện phân dung dịch

3) Phương pháp điện phân:

Điện phân nóng chảy

 Điều chế kim loại có tính khử mạnh từ Li đến Al: điện phânhợp chất nóng chảy (oxit, hidroxit, muối) của chúng

 Ví dụ: điện phân NaCl nóng chảy để điều chế Na

_ +

Ion Na+ Ion Cl-

_ +

Ion Na+

Ion Chiều dòng điện

Cl-Cl2

Na

đpnc

Hình Điều chế nhôm trong công nghiệp

Hình Điều chế natri trong công nghiệp

Nạp NaCl

Cl2 (khí)

NaCl nóng chảy

Anot (+) Lưới thép

Catot (-)

Na (l)

3) Phương pháp điện phân:

Điện phân dung dịch

 Điều chế kim loại có tính khử trung bình và yếu: điện phândung dịch muối của chúng trong nước

đpdd

Điện phân dd Thủy luyện

Mạnh Trung bình Yếu

CỦNG CỐ

SƠ ĐỒ ĐIỆN PHÂN NÓNG CHẢY

H2O Muối

Dòng điện Anot (+)Catot (-)

2H2O  O2 + 4H + + 4e

SƠ ĐỒ ĐIỆN PHÂN DUNG DỊCH

THỨ TỰ ĐIỆN PHÂN Ở ̉ CATOT, ANOT

1) Ở điện cực catot (cực âm):

Ion kim loại và nước sẽ bị khử theo thứ tự:

2) Ở điện cực anot (cực dương):

 Ion âm hay điện cực kim loại bị oxi hóa

 Điện cực trơ (C, Pt): Xảy ra quá trình oxi hóa các anion và nước

S 2- > I - > Br - > Cl - > RCOO - > OH - > H2O > NO3- , SO42- , CO32- ,…

Ưu tiên

2H2O  4H + + O2 + 4e VD: 2Cl -  Cl2 + 2e

Cực âm (catot) xảy ra sự khử

Cực dương (anot) xảy ra sự oxi hóa

Ion Kl có tính oxi hóa mạnh khử trước, thứ tự

S 2- …I - …Br - …Cl - …OH - ….H 2 O

S 2- → S + 2e 2X - → X 2 + 2e ( X=Cl, Br, I) 4OH - + 4e → O 2 +2 H 2 O + Gốc axit có oxi : SO 4 2- , NO 3 - không bị oxi hóa

2H 2 O + 4e → O 2 + 4H + (pH<7)

ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI

Công thức biểu diễn định luật Farađây:

nF

AIt

m 

Trong đó:

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

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

n: Số e mà nguyên tử hoặc ion đã cho (hoặc nhận)

I: Cường độ dòng điện (ampe)

t: Thời gian điện phân (giây hoặc giờ )

F: Hằng số Farađây ( F = 96 500 nếu t tính bằng giây

F = 26,8 nếu t tính bằng giờ )

30 phút = 30 60 = 1800 (giây)

Pt điện phân dd CuCl2 :

Khối lượng Cu thu được ở catot :

Tính khối lượng của Cu thu được ở catot sau 30 phút điện phân một lượng dư dung dịch CuCl2 với cường độ

dòng điện là 5 ampe



 

đpdd

) (

98 ,

2 96500

2

1800

5

64

gam

m Cu  

CỦNG CỐ

Từ CaCO3, Cu(OH)2 hãy lựa chọn phương pháp thích hợp để điều chế kim loại Trình bày theo sơ đồ các phương pháp đó.

Ca CaCl

CaCO

* 3  HCl 2 đpnc 

Cu CuO

Cu(OH)

Cu CuCl

Cu(OH)

Cu CuCl

Cu(OH)

*

0 2

0

t H t

2

Fe 2

HCl 2

đpdd 2

HCl 2

Trường hợp nào dưới đây kim loại được điều chế bằng phương

pháp thủy luyện?

3

Thổi luồng khí CO qua hỗn hợp CuO, MgO, Al2O3

FeO, Fe3O4 thu được hỗn hợp rắn gồm:

Cu , Mg, Fe, Al Cu, MgO, Al2O3, Fe

Cu, Mg, Al2O3, Fe Cu, MgO, Al, Fe

Tính khối lượng Ag thu được ở catot sau 30 phút điện phân một lượng dư dung dịch AgNO3 với cường độ dòng điện là 5 ampe

PTĐP:

4AgNO3 + 2H2O 4 Ag + O2 + 4HNO3

) (

07 ,

10 96500

1800

5

Dãy gồm các kim loại có thể điều chế bằng

phương pháp thủy luyện:

D Sr, Ag, Au

C Mg, Zn, Cu

Dãy gồm các kim loại có thể điều chế bằng

phương pháp nhiệt luyện:

A Al, Fe, Cr

C Mg, Zn, Cu

B Sr, Ag, Au

D Zn, Cu, Sn

Câu 3: Để điều chế Ca từ CaCO3 cần ít nhất mấy phản ứng?

Câu 4: Khẳng định nào sau đây không đúng

A Khí đpdd Zn(NO3)3 sẽ thu được Zn ở catot

B Có thể điều chế Ag bằng cách nhiệt phân AgNO3 khan

C Cho một luồng H2 dư qua bột Al2O3 nung nóng sẽ thuđược Al

D Có thể điều chế đồng bằng cách dùng kẽm để khử ion

Cu2+ trong dung dịch muối

Câu 5: Một học sinh đã đưa ra các phương án để điều chế Cunhư sau:

(1) Điện phân dung dịch CuSO4

(2) Dùng kali cho vào dung dịch CuSO4

(3) Dùng cacbon khử CuO ở nhiệt độ cao

(4) Dùng nhôm khử CuO ở nhiệt độ cao

Trong các phương án điều chế trên, có bao nhiêu phương án

có thể áp dụng đề điều chế đồng?

Câu 6: Cho hơi nước qua than nóng đỏ thu được 2,24 lít hồnhợp khí X gồm CO2, CO và 112 (đo ở đktc) Dẫn X qua hổnhợp gồm CuO và Al2O3 dư nung nóng thu dược m gam chấtrắn và hỗn hợp khí và hơi Y Dẫn Y qua dung dịch Ca(OH)2 dư,lọc bỏ kết tủa thấy khối lượng dung dịch giảm 1,16 gam Khốilượng kim loại có trong m là

A 5,12 gam

B 1,44 gam

C 6,4 gam

D 2,7 gam

Câu 7: Điện phân 1 lit dung dịch có chứa 18,8 gam Cu(NO3)2 và29,8 gam KCl bằng điện cực trơ, có màng ngăn xốp Sau 1 thờigian thấy khối lượng dung dịch giảm 34,3 gam so với ban đầu.Coi thể tích dung dịch không đổi trong quá trình điện phân Nồng

độ các chất trong dung dịch sau khi điện phân là

A KCl 0,1M; KNO3 0,2M ; KOH 0,1M,

B KNO3 0,1 M ; KCl 0,2 M

C KCl 0,05M ; KNO3 0,2M ; KOH 0,15M

D KNO3 0,2M , KOH 0,2M

Câu 8: Để điều chế Al kim loại ta có thể dùng phương pháp nào trong các phương pháp sau đây ?

A Dùng Zn đẩy AlCl3 ra khỏi muối

B Dùng CO khử Al2O3

C Điện phân nóng chảy Al2O3

D Điện phân dung dịch AlCl3

Câu 9: Cho khí CO (dư) đi qua ống sứ nung nóng đựng hỗn hợp X gồm: Al2O3, MgO, Fe3O4, CuO thu được chất rắn Y Cho Y vào dung dịch NaOH (dư), khuấy kĩ, thấy còn lại phần không tan Z Giả sử các phản ứng xảy ra hoàn toàn Phần không tan Z gồm:

C MgO, Fe3O4, Cu, Al2O3 D Mg, FeO, Cu.

Câu 10: Trộn 0,54 gam bột nhôm với hỗn hợp gồm bột

Fe2O3 và CuO rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm thu đượchỗn hợp A Hòa tan hoàn toàn A trong dung dịch HNO3 thuđược hỗn hợp khí gồm NO và NO2 có tỉ lệ số mol tương ứng

CÁM ƠN CÁC EM ĐÃ

LẮNG NGHE

Trình bày: Phạm Hữu HiếuGmail: dr.phh2907@gmail.com