Giải bài tập môn Hóa Học lớp 12 Bài 21: Điều chế kim loại Hướng dẫn giải bài tập lớp 12 Bài 21: Điều chế kim loại kiến thức cơ BẢN



tải về 36.76 Kb.
Chuyển đổi dữ liệu31.03.2018
Kích36.76 Kb.
Giải bài tập môn Hóa Học lớp 12 Bài 21: Điều chế kim loại

Hướng dẫn giải bài tập lớp 12 Bài 21: Điều chế kim loại



KIẾN THỨC CƠ BẢN

I- NGUYÊN TẮC ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI

Trong tự nhiên chỉ có một số rất ít kim loại ở trạng thái tự do, hầu hết các kim loại tồn tại ở dạng ion trong các hợp chất hóa học. Muốn chuyển hóa những ion này thành kim loại ta thực hiện quá trình khử ion kim loại:

Mn++ne→MMn++ne→M

II- PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI

Để khử những ion kim loại trong hợp chất, có những phương pháp phổ biến sau:
1. Phương pháp thủy luyện

Cơ sở của phương pháp này là dùng những dung dịch thích hợp, như dung dịch H2SO4,NaOH,NaCN,...H2SO4,NaOH,NaCN,... để hòa tan kim loại hoặc hợp chất của kim loại và tách ra khỏi phần không tan có trong quặng. Sau đó các ion kim loại trong dung dịch được khử bằng kim loại có tính khử mạnh hơn, như Fe,Zn,...Fe,Zn,...


Thí dụ:

Người ta điều chế bạc bằng cách nghiền nhỏ quặng bạc sunfua Ag2SAg2S, xử lí bằng dung dịch natri xianua NaCNNaCN, rồi lọc để thu được dung dịch muối phức bạc:

Ag2S+4NaCN→2Na[Ag(CN)2]+Na2SAg2S+4NaCN→2Na[Ag(CN)2]+Na2S
Ag2S+4CN−→2[Ag(CN)2]−+S2−Ag2S+4CN−→2[Ag(CN)2]−+S2−

Sau đó, ion Ag+Ag+ trong phức được khử bằng kim loại ZnZn:

2Na[Ag(CN)2]+Zn→Na2[Zn(CN)4]+2Ag2Na[Ag(CN)2]+Zn→Na2[Zn(CN)4]+2Ag
2[Ag(CN)2]−+Zn→[Zn(CN)4]2−+2Ag2[Ag(CN)2]−+Zn→[Zn(CN)4]2−+2Ag

Phương pháp thủy luyện (còn gọi là phương pháp ướt) được dùng điều chế những kim loại có tính khử yếu, như Cu,Hg,Ag,Au,...Cu,Hg,Ag,Au,...


2. Phương pháp nhiệt luyện

Cơ sở của phương pháp này là khử những ion kim loại trong các hợp chất ở nhiệt độ cao bằng các chất khử mạnh như C,CO,H2C,CO,H2 hoặc kim loại AlAl, kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ.


Thí dụ:

Fe2O3+3CO→t02Fe+3CO2Fe2O3+3CO→t02Fe+3CO2


Trường hợp là quặng sunfua kim loại, như Cu2S,ZnS,FeS2,...Cu2S,ZnS,FeS2,... thì phải chuyển sunfua kim loại thành oxit kim loại. Sau đó khử oxit kim loại bằng chất khử thích hợp. Thí dụ với ZnS:ZnS:


- Nung quặng ZnSZnS với khí O2O2 dư: 2ZnS+3O2→t02ZnO+2SO22ZnS+3O2→t02ZnO+2SO2
- Khử ZnOZnO bằng CC ở nhiệt độ cao: ZnO+C→t0CO+ZnZnO+C→t0CO+Zn
Đối với những kim loại khó nóng chảy như CrCr, người ta dùng AlAl làm chất khử (phương pháp nhiệt nhôm):

Cr2O3+2Al→t02Cr+Al2O3Cr2O3+2Al→t02Cr+Al2O3


Phương pháp nhiệt luyện được ứng dụng rỗng rãi trong công nghiệp để điều chế những kim loại có độ hoạt động trung bình như Zn,Fe,Sn,Pb,...Zn,Fe,Sn,Pb,...


Với những kim loại kém hoạt động như Hg,AgHg,Ag chỉ cần đốt cháy quặng cũng đã thu được kim loại mà không cần phải khử bằng các tác nhân khác: HgS+O2→t0Hg+SO2HgS+O2→t0Hg+SO2
3. Phương pháp điện phân

Cơ sở cả phương pháp này là dùng dòng điện một chiều để khử các ion kim loại. Bằng phương pháp điện phân, người ta có thể điều chế được hầu hết các kim loại.


- Điều chế kim loại có tính khử mạnh như Li,Na,k,Al,...Li,Na,k,Al,... bằng cách điện phân những hợp chất (muối, bazơ, oxit) nóng chảy của chúng.
Thí dụ: Điều chế kim loại natri bằng phương pháp điện phân muối NaClNaCl nóng chảy.
- Điều chế kim loại có tính khử trung bình và kim loại có tính khử yếu như Zn,Cu,...Zn,Cu,... bằng cách điện phân dung dịch muối của chúng.
Thí dụ: Điều chế kim loại kẽm bằng phương pháp điện phân dung dịch kẽm sunfat với điện cực trơ.
Sơ đồ điện phân dung dịch ZnSO4ZnSO4:

            Cực (−)←ZnSO4(dd)→(−)←ZnSO4(dd)→ Cực (+)(+)


              Zn2+,H2OZn2+,H2O                 SO2−4,H2OSO42−,H2O
Zn2++2e→ZnZn2++2e→Zn                     2H2O→4H++O2+4e2H2O→4H++O2+4e
Phương trình điện phân:
2ZnSO4+2H2O−→−−−−điệnphân2Zn+2H2SO4+O2↑2ZnSO4+2H2O→điệnphân2Zn+2H2SO4+O2↑

III- ĐỊNH LUẬT FARADAY


Dựa vào công thức biễu diễn định luật Faraday, ta có thể xác định được khối lượng các chất thu được ở các điện cực.

m=AItnFm=AItnF




Trong đó:
m:m: Khối lượng chất thu được ở điện cực, tính bằng gam.
A:A: Khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực.
n:n: Số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận
I:I: Cường độ dòng điện, tính bằng ampe (A)(A).
t:t: Thời gian điện phân, tính bằng giây (s)(s).
F:F: Hằng số Faraday (F=96500F=96500 culông/mol).
Thí dụ: Tính khối lượng của CuCu thu được ở cực (−)(−) (catot) sau 11 giờ điện phân dung dịch CuCl2CuCl2 với cường độ dòng điện là 55 ampe.
- Phương trình điện phân dung dịch CuCl2:CuCl2: 

CuCl2−→−−−−điệnphânCu+Cl2CuCl2→điệnphânCu+Cl2


- Khối lượng CuCu thu được ở catot:



mCu=63,5.5.5.360096500.2=5,92(g)

TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI

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

Hướng dẫn giải bài 2: 



Thư viện đề thi thử lớn nhất Việt Nam





Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2019
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương