Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại sẽ giúp các bạn học sinh hiểu được bản chất để điều chế kim loại: Nguyên tắc, phương pháp để điều chế tùng vào mỗi kim loại. Mời các bạn cùng tham khảo nhé.! Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại
- Nguyên tắc chung, là sự khử ion kim loại thành kim loại:
- Nguyên tắc của phương pháp nhiệt luyện: Là dùng các chất có tính khử, như: C, CO, H2 ,… hoặc dùng các kim loại có tính hoạt động như Al để khử các oxit kim loại khi ở nhiệt độ cao.
- Đối tượng áp dụng: Phương pháp này dùng để điều chế các kim loại trung bình, yếu và đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học, như: Zn, Fe, Sn, Pb,….
Ví dụ:
Chú ý:
- Khi sử dụng các kim loại kiềm, kiềm thổ để làm chất khử thì điều kiện thực hiện là môi trường khí trơ hoặc là môi trường chân không.
- Đối với các muối kim loại sunfua [=S] ví dụ: FeS2, PbS, ZnS,… thì phải đưa về oxit kim loại tương ứng sau đó mới điều chế được kim loại.
- Phương pháp này thường được sử dụng trong công nghiệp.
- Nguyên tắc của phương pháp thủy luyện: Dùng các kim loại có tính khử mạnh hơn đẩy các kim loại ra khỏi dung dịch muối.
- Đối tượng sử dụng: Dùng các kim loại đứng sau Mg, như Al, Fe, Pb, Zn, …. để điều chế các kim loại như Cu, Ag, Au, Hg,…
Ví dụ 1: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
Ví dụ 2: Vàng lẫn trong đất đá có thể hòa tan dần trong dung dịch NaCN cùng với oxi của không khí, được dung dịch muối phức của vàng:
4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O → 4Na[Au[CN]2] + 4NaOH
Sau đó, ion Au3+ trong phức được khử bằng kim loại Zn:
Zn + 2Na[Au[CN]2] → Na2[Zn[CN]4] + 2Au
Ví dụ 3: Người ta điều chế Ag bằng cách nghiền nhỏ quặng bạc sunfua Ag2S, xử lí bằng dung dịch NaCN, rồi lọc để thu được dung dịch muối phức bạc:
Ag2S + 4NaCN → 2Na[Ag[CN]2] + Na2S
Sau đó, ion Ag+ trong phức được khử bằng kim loại Zn:
Zn + 2Na[Ag[CN]2] → Na2[Zn[CN]4] + 2Ag
Chú ý:
– Cơ sở của phương pháp này là dùng những dung dịch thích hợp, như dung dịch 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…
Phương pháp điện phân chia thành 2 phương pháp sau:
- Nguyên tắc của phương pháp điện phân nóng chảy: là sử dụng dòng điện một chiều để khử các ion kim loại trong chất điện li nóng chảy.
- Đối tượng áp dụng: Phương pháp này áp dụng được cho tất cả các kim loại, nhưng thường dùng nhất là các kim loại mạnh như: Li, K, Na, Ca, Ba, Mg, Al
Ví dụ: Điện phân dung dịch NaCl
- Nguyên tắc của phương pháp điện phân dung dịch: là sử dụng dòng điện một chiều để điện phân các dung dịch của kim loại yếu.
- Đối tượng áp dụng: Phương pháp này áp dụng cho các kim loại trung bình, yếu
Ví dụ: Điện phân dung dịch CuCl2
CuCl2 → Cu + Cl2
Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại
Các bài viết khác:
Đề thi thử Tốt nghiệp THPT môn Hóa theo cấu trúc đề minh họa 2021
Đề thi HSG Hóa 10 tỉnh Hải Dương năm 2015-2016
Mưa axit là gì? nguyên nhân, quá trình và tác hại do mưa axit
Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại
Liên hệ: Facebook: Sinhh Quách
Fanpage: PageHoahocthcs
♥Cảm ơn bạn đã xem: Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại hóa học, Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại chuyên đề ôn thi, Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại, Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại.
Nguyên tắc chung được dùng để điều chế kim loại là
Khi điều chế kim loại, các ion kim loại đóng vai trò là chất
Dãy gồm 2 kim loại đều có thể điều chế bằng phương pháp thuỷ luyện là
Dãy các ion kim loại nào sau đây đều bị Zn khử thành kim loại ?
Kim loại nào sau đây khử được ion Fe2+ trong dung dịch ?
Để tách lấy Ag ra khỏi hỗn hợp gồm Fe, Cu, Ag ta dùng lượng dư dung dịch
Những kim loại nào có thể điều chế bằng phương pháp nhiệt luyện ?
Phương pháp nhiệt nhôm dùng để điều chế kim loại:
Dãy gồm các kim loại điều chế được bằng phương pháp nhiệt luyện là:
Hiđro có thể khử các oxit kim loại trong dãy nào sau đây thành kim loại ?
Phản ứng hóa học nào sau đây chỉ thực hiện được bằng phương pháp điện phân?
Câu hỏi:Các phương pháp điều chế kim loại?
Lời giải:
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 chấthóa học. Muốn chuyển hóa những ion này thành kim loại ta thực hiện quá trình khử ion kim loại:
Mn++ ne → M
Ví dụ: Na++ 1e→ Na
Cu2++ 2e→ Cu
MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI
1. Phương pháp thủy luyện
- Nguyên tắc: Dùng kim loại mạnh đẩy kim loại yếu khỏi dung dịch của nó.
- Phạm vi sử dụng: Thường dùng trong phòng thí nghiệm để điều chế kim loại yếu.
* Ví dụ 1:Người ta điều chế Ag bằng cách nghiền nhỏ quặng bạc sunfua Ag2S, xử lí bằng dung dịch NaCN, rồi lọc để thu được dung dịch muối phức bạc:
Ag2S+ 4NaCN → 2Na[Ag[CN]2] + Na2S
- Sau đó, ion Ag+ trong phức được khử bằng kim loại Zn:
Zn + 2Na[Ag[CN]2] → Na [Zn[CN]4] + 2Ag↓
* Ví dụ 2: Vàng lẫn trong đất đá có thể hòa tan dần trong dung dịch NaCN cùng với oxi của không khí, được dung dịch muối phức của vàng:
4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O → 4Na[Au[CN]2] + 4NaOH
- Sau đó, ion Au3+ trong phức được khử bằng kim loại Zn:
Zn + 2Na[Au[CN]2] → Na [Zn[CN]4] + 2Au↓
* Lưu ý:Không dùng các kim loại mạnh như Li, Na, k, Ba, Ca để đẩy các ion kim loại yếu hơn. Vì
2. Phương pháp nhiệt luyện
- Nguyên tắc: Dùng chất khử CO, C, Al, H2khử oxit kim loại ở nhiệt độ cao.
- Phạm vi sử dụng: Thường dùng trong công nghiệp với kim loại có tính khử trung bình và yếu [sau Al].
Ví dụ: 3Fe3O4 + 8Al →9Fe + 4Al2O3
Fe2O3+ 3CO→2Fe + 3CO2
* Lưu ý:
- Các phản ứng dùng kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ làm chất khử đều phải thực hiện trong môi trường khí trơ hoặc chân không
- Trường hợp quặng là sunfua kim loại như Cu2S, ZnS, FeS2…thì phải chuyển sunfua kim loại thành oxit kim loại. Sau đó khử oxit kim loại bằng chất khử thích hợp
Ví dụ với ZnS:
2ZnS + 3O2→ 2ZnO + 2SO2
ZnO + C→ Zn + CO
- Đối với những kim loại kém hoạt động như Hg, Ag chỉ cần đốt cháy quặng cũng thu được kim loại mà không cần dùng chất khử
HgS + O2→Hg + SO2
3. Phương pháp điện phân
- Sự điện phân là quá trình oxi hóa – khử xảy ra ở bề mặt các điện cực khi có dòng điện một chiều đi qua chất điện li nóng chảy hoặc dung dịch chất điện li.
* Lưu ý:Khác với phản ứng oxi hóa – khử thông thường, phản ứng điện phân do tác dụng của điện năng và các chất trong môi trường điện phân không trực tiếp cho nhau electron mà phải truyền qua dây dẫn.
- K Ca Na Mg Al Zn Fe ..... Pt Au
điện phân nóng chảy điện phân dung dịch
a. Điện phân chất điện li nóng chảy
- Điều chế được hầu hết các kim loại. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ dùng điều chế các kim loạinhư: Na, K, Mg, Ca, Ba, Al. Vì phương pháp này tốn kém hơn so với phương pháp điện phân dung dịch.
b. Điện phân dung dịch chất điện li trong nước
- Điều chế các kim loại trung bình, yếu [sau Al].
Mn+ + ne → M
* Lưu ý:
-Nếu điện phân dung dịch mà có các ion K+, Ca2+, Na+, Mg2+, Al3+thì nước sẽ tham gia điện phân.
2H2O + 2e → H2+ 2OH–
- Nếu trong dung dịch có nhiều cation thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị khử trước.
Ví dụ: Điện phân dung dịch mà catot có chứa các ion Na+, Fe2+, Cu2+, Ag+và Zn2+thì thứ tự điện phân sẽ là
Ag++ 1e → Ag
Cu2++ 2e→ Cu
Fe2++ 2e→ Fe
Zn2++ 2e→ Zn
2H2O + 2e → H2+ 2OH–
- Các ion H+của axit dễ bị khử hơn các ion H+của nước
c. Định luật Faraday
Khối lượng chất giải phóng ở mỗi điện cực tỉ lệ với điện lượng đi qua dung dịch và đương lượng của chất
Trong đó:
- m: khối lượng chất giải phóng ở điện cực [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 [A]
- t: thời gian điện phân [s]
- F: hằng số Faraday là điện tích của 1 mol electron hay điện lượng cần thiết để 1 mol electron chuyển dời trong mạch ở catot hoặc ở anot
[F = 1,602.10-19.6,022.1023≈ 96500 C.mol-1]