Lý thuyết Luyện tập điều chế kim loại và sự ăn mòn kim loại (mới 2024 + Bài Tập) - Hóa học 12

Lý thuyết Hoá 12 Bài 23: Luyện tập điều chế kim loại và sự ăn mòn kim loại

Bài giảng Hoá 12 Bài 23: Luyện tập điều chế kim loại và sự ăn mòn kim loại

Kiến thức cần nắm vững

I. Điều chế kim loại

1. Nguyên tắc: Khử ion kim loại thành nguyên tử kim loại.

2. Các phương pháp: Nhiệt luyện, thủy luyện, điện phân:

a. 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.

b. 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.

c. Phương pháp điện phân

- 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…

- 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 …

d) 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).

II. Sự ăn mòn kim loại

1. Khái niệm

- Sự ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim dưới tác dụng của môi trường xung quanh. Đó là một quá trình hóa học hoặc quá trình điện hóa trong đó kim loại bị oxi hóa thành ion dương:

M → Mⁿ⁺ + ne

2. Các dạng ăn mòn kim loại

a. Ăn mòn hóa học

Ăn mòn hóa học là quá trình oxi hóa – khử, trong đó các electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường.

b. Ăn mòn điện hóa học

- Ăn mòn điện hóa học là quá trình oxi hóa -khử, trong đó kim loại bị ăn mòn do tác dụng của dung dịch chất điện li và tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dương.

- Điều kiện xảy ra sự ăn mòn điện hóa học:

+ Các điện cực phải khác nhau về bản chất, có thể là 2 cặp kim loại khác nhau hoặc cặp kim loại với phi kim….

+ Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với nhau qua dây dẫn.

+ Các điện cực phải cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện li.

⇒ Thiếu một trong 3 điều kiện trên sẽ không xảy ra ăn mòn điện hóa học.

c. Chống ăn mòn kim loại

Sự ăn mòn kim loại gây tổn thất to lớn cho nền kinh tế quốc dân. Để bảo vệ kim loại khỏi sự ăn mòn có thể sử dụng các phương pháp sau:

- Phương pháp bảo vệ bề mặt

Dùng những chất bền vững với môi trường để phủ ngoài mặt những đồ vật bằng kim loại như bôi dầu, mỡ, sơn, mạ, tráng men…

Sơn chống gỉ

- Phương pháp điện hóa

Nối kim loại cần bảo vệ với một kim loại hoạt động hơn để tạo thành pin điện hóa và kim loại hoạt động hơn bị ăn mòn, kim loại kia được bảo vệ.

Trắc nghiệm Hóa học 12 Bài 23: Luyện tập điều chế kim loại và sự ăn mòn kim loại

Câu 1: Trong quá trình điện phân dung dịch KBr, phản ứng nào sau đây xảy ra ở cực dương (anot)?

A. Ion Br^- bị oxi hóa

B. Ion Br^- bị khử

C. Ion K⁺ bị oxi hóa

D. Ion K⁺ bị khử

Hướng dẫn giải

Đáp án A

Ở cực âm (catot):

2H₂O + 2e $\stackrel{}{\to }$ 2OH^- + H₂

Ở cực dương (anot):

2Br^- $\stackrel{}{\to }$ Br₂ + 2e

Câu 2: Một học sinh đã đưa ra các phương án điều chế kim loại Mg như sau:

(1) Kết tủa Mg(OH)₂ từ dung dịch MgCl₂, nhiệt phân lấy MgO rồi khử bằng H₂ ở nhiệt độ cao để điều chế Mg.

(2) Dùng kim loại mạnh đẩy Mg ra khỏi dung dịch MgCl₂.

(3) Điện phân dung dịch MgCl₂ để thu được Mg.

(4) Cô cạn dung dịch MgCl₂, điện phân nóng chảy để thu được Mg.

Trong các phương án trên có bao nhiêu phương án có thể áp dụng để điều chế Mg?

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Hướng dẫn giải

Đáp án A

Mg là kim loại hoạt động mạnh nên được điều chế bằng cách điện phân các hợp chất nóng chảy của kim loại.

→ Phương án (4) thỏa mãn.

Câu 3: Cho các hợp kim sau: Al–Zn (1); Fe–Zn (2); Zn–Cu (3); Mg–Zn (4). Khi tiếp xúc với dung dịch axit H₂SO₄ loãng thì các hợp kim mà trong đó Zn bị ăn mòn điện hóa là
A. 2, 3, 4.

B. 3, 4.

C. 1, 2, 3.

D. 2, 3.

Hướng dẫn giải

Đáp án D

Zn bị ăn mòn điện hóa

→ Zn có tính khử mạnh hơn

→ 2 hợp kim Fe–Zn (2); Zn–Cu (3) thỏa mãn

Câu 4: Một mẩu kim loại Ag dạng bột có lẫn Fe, Cu. Để loại bỏ tạp chất mà không làm thay đổi khối lượng Ag ban đầu, có thể ngâm mẩu Ag trên vào lượng dư dung dịch nào sau đây?

A. HNO₃

B. HC1

C. AgNO₃

D. Fe(NO₃)₃

Hướng dẫn giải

Đáp án D

Cho hỗn hợp kim loại phản ứng vơi Fe(NO₃)₃:

Fe + 2Fe(NO₃)₃ → 3Fe(NO₃)₂

Cu + 2Fe(NO₃)₃ → 2Fe(NO₃)₂ + Cu(NO₃)₂

→ Loại bỏ được tạp chất mà không làm ảnh hưởng đến khối lượng Ag.

Câu 5: Để chống ăn mòn cho các chân cột thu lôi bằng thép chôn dưới đất, người ta dùng phương pháp bảo vệ điện hoá. Trong thực tế, có thể dùng kim loại nào sau đây làm điện cực bảo vệ ?

A. Na

B. Zn

C. Sn

D. Cu

Hướng dẫn giải

Đáp án B

Dùng kim loại có tính khử mạnh hơn Fe để tạo thành một pin điện hóa. Khi đó kim loại này bị ăn mòn điện hóa, Fe được bảo vệ.

Dùng Zn làm điện cực bảo vệ. Na có tính khử quá mạnh nên không thể dùng làm điện cực bảo vệ.

Câu 6: Cho khí CO (dư) đi qua ống sứ nung nóng đựng hỗn hợp X gồm Al₂O₃, MgO, Fe₃O₄, CuO thu được chất rắn Y. Cho Y vào dung dịch NaOH (dư), khuấy kĩ, thấy còn lại phần không tan Z. Giả sử các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Phần không tan Z gồm

A. MgO, Fe, Cu

B. Mg, Fe, Cu

C. MgO, Fe₃O₄ Cu

D. Mg, FeO, Cu

Hướng dẫn giải

Đáp án A

Cho CO dư qua hỗn hợp X thu được chất rắn Y gồm: Al₂O₃; MgO; Fe; Cu (vì CO chỉ khử được những oxit của kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học).

Cho Y vào NaOH dư, Al₂O₃ tan hết, phần không tan Z gồm: MgO; Fe; Cu.

Câu 7: Quấn một sợi dây kẽm quanh một thanh thép (là hợp kim của sắt và cacbon) và để ngoài không khí. Hiện tượng quan sát được là

A. sợi dây kẽm bị ăn mòn.

B. kim loại sắt trong thanh thép bị ăn mòn,

C. sợi dây kẽm và sắt trong thanh thép bị ăn mòn.

D. hiện tượng ăn mòn không xảy ra.

Hướng dẫn giải

Đáp án A

Sợi dây kẽm tiếp xúc với thanh thép để ngoài không khí xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hóa. Trong đó kim loại kẽm có tính khử mạnh hơn bị ăn mòn.

Câu 8: Để bảo vệ vỏ tàu biển người ta thường dùng phương pháp nào sau đây?

A. Dùng hợp kim chống gỉ.

B. Dùng chất chống ăn mòn.

C. Mạ 1 lớp kim loại bền lên vỏ tàu.

D. Gắn các lá Zn lên vỏ tàu.

Hướng dẫn giải

Đáp án D

Phương pháp điện hóa: dùng kim loại mạnh hơn để bảo vệ kim loại yếu hơn.

Gắn các lá thép lên vỏ tàu vì Zn có tính khử mạnh hơn Fe (vỏ tàu) đóng vai trò là cực âm (kim loại bị ăn mòn thay sắt), nhưng tốc độ ăn mòn của kẽm tương đối nhỏ và giá thành không quá cao → vỏ tàu được bảo vệ trong thời gian dài.

Câu 9: Sơ đồ sau đây mô tả cách điều chế kim loại M :

Trong số các kim loại Mg, Al, Fe, Ni, Cu, Ag, có bao nhiêu kim loại có thể áp dụng sơ đồ điều chế trên ?

A. 6

B. 5

C. 4

D. 3

Hướng dẫn giải

Đáp án C

Kim loại có tính khử trung bình, yếu (đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học) có thể điều chế bằng phương pháp điện phân dung dịch.

Các kim loại thỏa mãn gồm: Fe, Ni, Cu, Ag

Câu 10: Khi điện phân một dung dịch chứa Na₂SO₄, Al₂(SO₄)₃ và H₂SO₄, quá trình đầu tiên xảy ra ở catot là:

A. 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH^-

B. Na⁺ + 1e → Na

C. Al³⁺ + 3e → Al

D. 2H⁺ + 2e → H₂

Hướng dẫn giải

Đáp án D

Na⁺ và Al³⁺ không bị khử, H⁺ bị khử

Quá trình đầu tiên xảy ra ở catot là khử H⁺

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

Lý thuyết Bài 18: Tính chất của kim loại. Dãy điện hóa của kim loại

Lý thuyết Bài 19: Hợp kim

Lý thuyết Bài 20: Sự ăn mòn kim loại

Lý thuyết Bài 21: Điều chế kim loại

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