Lý thuyết Điều chế kim loại (mới 2024 + Bài Tập) - Hóa học 12

Lý thuyết Hoá 12 Bài 21: Điều chế kim loại

Bài giảng Hoá 12 Bài 21: Điều chế kim loại

I. Nguyên tắc điều chế kim loại

Nguyên tắc điều chế kim loại là khử ion kim loại thành nguyên tử.

Mⁿ⁺ + ne → M

II. Phương pháp điều chế kim loại

Tùy thuộc vào độ hoạt động hóa học của kim loại mà người ta lựa chọn phương pháp điều chế phù hợp.

1. Phương pháp nhiệt luyện

- Nguyên tắc: Khử ion kim loại trong hợp chất ở nhiệt độ cao bằng các chất khử như C, CO, H₂ hoặc các kim loại hoạt động (như Al).

- Phạm vi áp dụng: Sản xuất các kim loại có tính khử trung bình (Zn, Fe, Sn, Pb,…) trong công nghiệp.

- Ví dụ:

Fe₂O₃ + 3CO $\stackrel{t^o}{\to }$ 2Fe + 3CO₂

2. Phương pháp thuỷ luyện

- Nguyên tắc: Dùng những dung dịch thích hợp như: H₂SO₄, NaOH, NaCN,… để hoà tan kim loại hoặc các hợp chất của kim loại và tách ra khỏi phần không tan có ở trong quặng. Sau đó khử những ion kim loại này trong dung dịch bằng những kim loại có tính khử mạnh hơn như Fe, Zn,…

- Phạm vi áp dụng: Thường sử dụng để điều chế các kim loại có tính khử yếu.

- Ví dụ dùng Fe để khử ion Cu²⁺ trong dung dịch muối đồng.

Fe + CuSO₄→ FeSO₄ + Cu↓

Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu↓

3. Phương pháp điện phân

a. Điện phân hợp chất nóng chảy

- Nguyên tắc: Khử các ion kim loại bằng dòng điện bằng cách điện phân nóng chảy hợp chất của kim loại.

- Phạm vi áp dụng: Điều chế các kim loại hoạt động hoá học mạnh như K, Na, Ca, Mg, Al…

- Ví dụ điện phân Al₂O₃ nóng chảy là phương pháp sản xuất nhôm trong công nghiệp.

+ Ở catot (cực âm): Al³⁺ + 3e → Al

+ Ở anot (cực dương): 2O^2- → O₂ + 4e

Phương trình điện phân: 2Al₂O₃ 4Al + 3O₂

Sơ đồ thùng điện phân Al₂O₃ nóng chảy

b. Điện phân dung dịch

- Nguyên tắc: Khử các ion kim loại bằng dòng điện bằng cách điện phân dung dịch muối của kim loại.

- Phạm vi áp dụng: Điều chế các kim loại có độ hoạt động hoá học trung bình hoặc yếu như Zn, Cu …

- Ví dụ điện phân dung dịch CuCl₂ để điều chế Cu:

+ Ở catot: Cu²⁺ + 2e → Cu

+ Ở anot: 2Cl^- → Cl₂ + 2e

Phương trình điện phân: CuCl₂ $\stackrel{dpdd}{\to }$ Cu + Cl₂

c. Tính lượng chất thu được ở các điện cực

Dựa vào công thức Farađây, có thể tính được khối lượng các chất thu được ở điện cực:

$m=\frac{AIt}{nF}$ trong đó:

m: Khối lượng chất thu được 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 (ampe)

t: Thời gian điện phân (giây)

F: Hằng số Farađây (F = 96500).

Trắc nghiệm Hóa học 12 Bài 21: Điều chế kim loại

Câu 1: Trong công nghiệp, kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ được điều chế bằng phương pháp nào sau đây?

A. Điện phân dung dịch

B. Điện phân nóng chảy

C. Thủy luyện

D. Nhiệt luyện

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

Phương pháp điện phân nóng chảy dùng để điều chế kim loại có tính khử mạnh (kim loại nhóm IA, IIA và Al)

Câu 2: Khi điều chế kim loại, các ion kim loại đóng vai trò là chất

A. khử

B. cho proton

C. bị khử

D. nhận proton

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

Điều chế kim loại là quá trình khử ion kim loại thành kim loại

Rⁿ⁺ + ne → R

Ion kim loại Rⁿ⁺ đóng vai trò là chất oxi hóa (chất bị khử)

Câu 3: 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

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

Kim loại nhôm được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy oxit nhôm

2Al₂O₃ $\stackrel{\mathrm{dpnc}}{\to }$ 4Al + 3O₂

Câu 4: Hai kim loại có thể điều chế bằng phương pháp nhiệt luyện là

A. Ca và Fe

B. Mg và Zn

C. Na và Cu

D. Fe và Cu

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

Phương pháp nhiệt luyện là phương pháp điều chế kim loại bằng cách dùng chất khử mạnh như H₂, CO, C, NH₃, Al khử các oxit kim loại ở nhiệt độ cao.

Phương pháp nhiệt luyện dùng để điều chế kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học.

Câu 5: Cho các chất sau đây: NaOH, Na₂CO₃, NaCl, NaNO₃ và Na₂SO₄. Có bao nhiêu chất điều chế được Na chỉ bằng 1 phản ứng ?

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

Điện phân nóng chảy NaOH và NaCl

4NaOH $\stackrel{\mathrm{dpnc}}{\to }$ 4Na + O₂ + 2H₂O

2NaCl $\stackrel{\mathrm{dpnc}}{\to }$ 2Na + Cl₂

Câu 6: Tiến hành các thí nghiệm sau:

(a) Điện phân MgCl₂ nóng chảy

(b) Cho dung dịch Fe(NO₃)₂ vào dung dịch AgNO₃ dư

(c) Nhiệt phân hoàn toàn CaCO₃

(d) Cho kim loại Na vào dung dịch CuSO₄ dư.

(e) Dẫn khí H₂ dư đi qua bột CuO nung nóng.

Sau khi các phản ứng kết thúc, số thí nghiệm thu được kim loại là

A. 3

B. 4

C. 1

D. 2

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

→ Phản ứng (a), (b), (e) thu được kim loại

Câu 7: Để điều chế Ca từ CaCO₃ cần thực hiện ít nhất mấy phản ứng?

A. 2

B. 3

C. 4

D. 5

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

Phản ứng (1):

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Phản ứng (2): CaCl₂ $\stackrel{\mathrm{dpnc}}{\to }$ Ca + Cl₂

Câu 8: Trong công nghiệp, Mg được điều chế bằng cách nào dưới đây?

A. Điện phân nóng chảy MgCl₂

B. Điện phân dung dịch MgSO₄

C. Cho kim loại K vào dung dịch Mg(NO₃)₂

D. Cho kim loại Fe vào dung dịch MgCl₂

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

MgCl₂ $\stackrel{\mathrm{dpnc}}{\to }$ Mg + Cl₂

Câu 9: Những kim loại nào sau đây có thể được điều chế từ oxit bằng phương pháp nhiệt luyện nhờ chất khử CO?

A. Zn, Mg, Fe

B. Ni, Cu, Ca

C. Fe, Ni, Zn

D. Fe, Al, Cu

Hướng dẫn giải

Đáp án C

Phương pháp nhiệt luyện dùng để điều chế kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học

Câu 10: Khi điện phân dung dịch CuCl₂ để điều chế kim loại Cu, quá trình xảy ra ở catot (cực âm) là

A. Cu²⁺ + 2e → Cu

B. Cl₂ + 2e → 2Cl^-

C. Cu → Cu²⁺ + 2e

D. 2Cl^- → Cl₂ + 2e

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

Ở catot (cực âm) xảy ra quá trình khử ion kim loại hoặc nước.

Cu²⁺ +2e → Cu

Xem thêm các bài tổng hợp lý thuyết Hóa học lớp 12 đầy đủ, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 22: Luyện tập tính chất của kim loại

Lý thuyết Bài 23: Luyện tập Điều chế kim loại và sự ăn mòn kim loại

Lý thuyết Bài 1: Este

Lý thuyết Bài 2: Lipit

Lý thuyết Bài 3: Khái niệm về xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp