BÀI 21:
ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI
I. NGUYÊN TẮC
Trong tự nhiên, chỉ có một số ít kim loại như vàng, platin,… tồn tại ở dạng tự do, hầu hết các kim loại đều tồn tại ở dạng hợp chất. Trong hợp chất kim loại tồn tại ở trạng thái ion dương Mn+





=>Nguyên tắc điều chế kim loại là khử ion kim loại thành nguyên tử
Mn+ + ne → M
VD: Cu2+ + 2e → Cu
Al3+ +3e → Al
II. PHƯƠNG PHÁP

PHƯƠNG PHÁP NHIỆT LUYỆN
PHƯƠNG PHÁP THỦY LUYỆN
PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN
1. Phương pháp nhiệt luyện
Dùng các chất khử như C, CO, H2 hoặc kim loại hoạt động mạnh khử các ion kim loại ở nhiệt độ cao
Áp dụng để điều chế các kim loại hoạt động trung bình như Zn, Fe, Sn, Pb…
K, Na, Ca, Ba, Mg, Al Zn, Fe, Ni, Pb H Cu, Hg, Ag, Pt, Au
Hoạt động mạnh hoạt động TB Hoạt động yếu
VD: Điều chế Zn từ quặng kẽm sunfua chứa ZnS
ZnS ZnO Zn
Nung quặng với lượng dư O2
2 ZnS + 3O2 2 ZnO + 2SO2

2. Phương pháp thủy luyện
Là phương pháp theo dãy điện hóa kim loại: Kim loại mạnh đẩy kim loại yếu ra khỏi muối
Hòa tan kim loại hoặc hợp chất của kim loại có trong các loại quặng bằng dung môi thích hợp như: HCl, NaOH, NaCN, H2SO4








- Dùng để điều chế các kim loại yếu như Cu, Ag, Hg, Au,…
VD: Điều chế Ag từ quặng bạc sunfua Ag2S
Dùng dung dịch NaCN để hòa tan Ag2S
Ag2S + 4 CN- → 2[Ag(CN)2]- + S2-
Ag2S + 4 NaCN → 2[Ag(CN)2]Na + Na2S
Dùng Zn khử ion Ag+
2[Ag(CN)2]- + Zn → [Zn(CN)4]2- + 2Ag
VD: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu / Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu
Zn + AgNO3 → Zn(NO3)2 + Ag / Zn + 2Ag+ → Zn2+ + 2Ag

3. Phương pháp điện phân
Dùng dòng điện một chiều để khử các ion kim loại
a)Điện phân hợp chất nóng chảy
2 NaCl 2Na + Cl2
NaCl → Na+ + Cl-



PT điện phân: 2 NaCl 2Na + Cl2
VD: 2Al2O3 4 Al + 3O2 Catot Al
Anot O 2
=> Các kim loại có tính khử mạnh được điều chế bằng cách điện phân nóng chảy những hợp chất như muối, oxit, bazơ
b) Điện phân dung dịch
VD: Điện phân dung dịch
CuCl2 → Cu2+ + 2Cl-





Phương trình điện phân dung dịch CuCl2 : CuCl2 → Cu+ 2Cl2
Vd2: Điên phân dung dịch:
Fe(NO3)2 → Fe + 2NO3-




Phương trình điện phân dung dịch Fe(NO3)2
2Fe(NO3)2 + H2O Fe + 4HNO3 + O2
=> Điều chế các kim loại có tính khử trung bình và yếu như Zn, Fe, Cu… bằng cách điện phân dung dịch muối của chúng

c)Tính lượng chất thu được ở mỗi điện cực
Định luật faraday:
m = hoặc nETD=
Trong đó: m là khối lượng chất thu được ở điện cực (g)
A là khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực
n là số e mà nguyên tử hoặc ion nguyên tử đã cho hoặc nhận
I là cường độ dòng điện (A)
T là thời gian điện phân (s)
F là hằng số Faraday (F = 96500culong/mol)
VD: Điện phân điện cực trơ dung dich muối clorua của kim loại hóa trị II với cường độ dòng điện là 3A. Sau 1930(s) thấy catot tang 1,92(g). Kim loại trong muối đã dung là?


Giải
C1: Áp dung công thức: nETD= = = 0.06 (mol)
Công thức phân tử là: ACl2




mA= 1,92 => MA= = 64(g)
A là Cu
C2: Áp dung công thức: m =  1.92 =
=> A là Cu