Câu hỏi thảo luận:
Câu hỏi 1: Từ Cu(OH)2 hãy đề xuất các sơ đồ chuyển hoá (có giải thích ngắn gọn cách thực hiện) có thể điều chế được Cu?
Câu hỏi 2: Trong tự nhiên kim loại chủ yếu tồn tại ở dạng nào? Em hãy cho ví dụ về một số phương pháp được áp dụng trong thực tế để điều chế sắt, nhôm ?
Câu hỏi 3: Em hãy nêu nguyên tắc chung của các phương pháp điều chế kim loại ?
Bµi 24
®iÒu chÕ kim lo¹i
Tiết 40
I. Nguyên tắc điều chế kim loại
Thực hiện quá trình khử ion kim loại thành kim loại tự do:
Mn+ + ne ? M0
II. Phương pháp điều chế kim loại.
Thủy luyện
Nhiệt luyện
Điện phân
Hãy nêu cơ sở của phương pháp; Cách tiến hành, cho ví dụ minh họa,viết ptpứ và
cho biết phạm vi áp dụng của phương pháp này?
(Nhóm III)
(Nhóm I)
(Nhóm II)
II. Phương pháp điều chế kim loại.
1. Phương pháp thuỷ luyện
- Cơ sở: Dùng kim loại có tính khử mạnh (nhưng không phản ứng với nước ở đkt) để khử các ion kim loại ra khỏi dung dịch.
- Cách tiến hành: Dùng các hoá chất thích hợp (axit, kiềm, muối ...) để hoà tan kim loại hoặc hợp chất của kim loại trong quặng thành dung dịch.
- Phạm vi áp dụng: Thường dùng để điều chế các kim loại có tính khử yếu, điều chế với lượng nhỏ.
2. Phương pháp nhiệt luyện
- Cơ sở: Dùng các chất khử mạnh (H2, CO, C, Al) để khử các ôxit kim loại ở nhiệt độ cao thành kim loại.
- Cách tiến hành: Các quặng sunfua kim loại được nung với khí O2 dư để chuyển chúng thành ôxit kim loại.
- Phạm vi áp dụng: Thường dùng để điều chế các kim loại có tính khử trung bình (đứng sau Al trong dãy thế điện cực chuẩn). áp dụng điều chế với quy mô công nghhiệp.
3. Phương pháp điện phân
- Cơ sở: Dùng dòng điện một chiều để khử các ion kim loại trên Catot của bình điện phân thành kim loại .
- Cách tiến hành: Cách 1: Điện phân nóng chảy (muối, ôxit, hiđroxit tương ứng) để điều chế các kim loại có tính khử mạnh nhất: KL kiềm,... Al
Cách 2: Điện phân dung dịch muối tương ứng để điều chế các kim loại có tính khử trung bình và yếu: KL đứng sau Al trong dãy thế điện cực chuẩn
- Phạm vi áp dụng: Cho phép điều chế được hầu hết các kim loại với độ tinh khiết cao.
Li+ K+ Ba2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Mn2+ Zn2+ Cr3+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Fe3+ Ag+ Hg2+ Pt2+ Au3+
Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H2 Cu Fe2+ Ag Hg Pt Au
(E0) -3,04 -2,92 -2,9 - 2,84 -2,71 -2,35 -1,66 -1,19 -0,76 -0,74 -0,44 -0,26 -0,14 –0,13 0,00 +0,34 +0,77 +0,80 +0,85 +1,2 +1,5
Các phương pháp áp dụng điều chế các kim loại trong dãy thế điện cực chuẩn kim loại
+PP điện phân nóng chảy: Muối halogenua hoặc hidroxit kim loại kiềm
Điện phân nóng chảy oxit
+PP nhiệt luyện.
+ PP điện phân dung dịch muối.
+PP thủy luyện.
+PP nhiệt luyện.
+PP điện phân dung dịch muối.
IIi. định luật faraday
m =
Trong đó
m: Khối lượng chất thu được ở điện cực, tính bằng gam
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, tính bằng ampe (A)
t: Thời gian điện phân, tính bằng giây (s)
F: Hằng số Faraday (F=96500 culông/mol)
Bài tập 1:
Từ mỗi hợp chất sau : CuS, NaCl, FeS2, hãy lựa chọn những phương pháp thích hợp để điều chế kim loại tương ứng.Trình bày các phương pháp đó.
Trong tự nhiên Ca và Mg có trong quặng đôlômit: CaCO3.MgCO3 Từ quặng này hãy trình bày phương pháp hoá học để điều chế hai kim loại riêng biệt là Ca và Mg
Bài tập 2: Dẫn khí CO dư đi qua 30 gam hỗn hợp gồm CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4 , MgO, Al2O3 nung nóng sau pư thu được sản phẩm rắn A và hỗn hợp khí B. Hấp thụ B trong dung dịch Ba(OH)2 dư thu được 49,25 gam kết tủa. Xác định thành phần định tính và khối lượng chất rắn A?
Bài tập 3: Điện phân với điện cực trơ có màng ngăn 1 lit dung dịch X gồm AgNO3 0,1M và Cu(NO3)2 0,2M với thời gian 50 phút, cường độ dòng điện I = 9,65A.
Viết sơ đồ điện phân? Tính khối lượng kim loại thu được trên catot trong thời gian điện phân trên ?
Tính độ giảm khối lượng dung dịch sau điện phân?
Bài tập 4: Điện phân hết m gam dung dịch AgNO3 nồng độ 10%, sau điện phân khối lượng dung dịch giảm 23,2 gam.
Tính giá trị m?
Tính thời gian cần dùng để điện phân nếu cường độ dòng điện là 4,825A.