I. TÓM TẮT LÍ THUYẾt
1. Nguyên tắc điều chế kim loại
- Là sự khử ion kim loại thành kim loại: \({M^{n + }} + ne \to M\)
2. Phương pháp điều chế kim loại
a. Phương pháp nhiệt luyện
- Dùng chất khử như C,CO,H2, hoặc kim loại hoạt động để khử ion kim loại ra khỏi hợp chất ở nhiệt độ cao.
PbO + H2 \[\overset{{{t}^{0}}}{\mathop{\to }}\,\]Pb + H2O
Fe2O3 + 3CO\[\overset{{{t}^{0}}}{\mathop{\to }}\,\]2Fe + 3CO2
- Chú ý:
- Phương pháp này thường được sử dụng trong công nghiệp
- Dùng để điều chế các kim loại trung bình, yếu như: Zn, Fe, Sn, Pb,...
b. Phương pháp thủy luyện
- Dùng chất khử mạnh Zn, Fe,..để khử kim loại có tính khử yếu hơn trong dung dịch ra khỏi hợp chất.
Fe + CuSO4\[\overset{{{t}^{0}}}{\mathop{\to }}\,\]FeSO4 + Cu
Fe + Cu2+\[\overset{{{t}^{0}}}{\mathop{\to }}\,\]Fe2+ + Cu
- Chú ý:
- Cơ sở phương pháp này là dùng những dung dịch thích hợp như H2SO4, NaOH, NaCN,..để hoà tan kim loại hoặc hợp chất kim loại và tách ra khỏi phần không tan.
- Không dùng kim loại kiềm, kiềm thổ để khử.
c. Phương pháp điện phân
Dùng dòng điện một chiều để khử các ion kim loại ở catot ra khỏi hợp chất.
- Điện phân hợp chất nóng chảy: Dùng để điều chế các kim loại mạnh như Na, K, Mg, Ca, ...
- Ví dụ: Điều chế NaCl nóng chảy thu được Na theo pthh
2NaCl \[\overset{\text{dpnc}}{\mathop{\to }}\,\] 2Na + Cl2\[\uparrow \]
- Điện phân dung dịch: Dùng điều chế các kim loại trung bình, yếu bằng cách điện phân dung dịch muối của chúng.
- Ví dụ: Điện phân dung dịch CuCl2 thu được Cu theo pthh
CuCl2 \[\to \] Cu + Cl2\[\uparrow \]
- Tính lượng chất thu được ở mỗi điện cực. Dựa vào định luật Faraday: \(m=\frac{A.I.t}{n.F}\)
- m: Khối lượng chất thu được mỗi 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 kế (A)
- t: Thời gian điện phân (giây)
- F: hằng số Faraday (F = 96500)
II. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Câu 1. (Trang 98 SGK) Trình bày cách để
- đều chế Ca từ CaCO3.
- điều chế Cu từ CuSO4
Viết phương trình hoá học của các phản ứng
Bài làm:
Các điều chế Ca từ CaCO3
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
CaCl2 →(đpnc) Ca + Cl2
Điều chế Cu từ CuSO4
CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4
Cu(OH)2 + 2HCl → CuCl2 + 2H2O
Câu 2. (Trang 98 SGK)
Từ Cu(OH)2, MgO, Fe2O3 hãy điều chế các kim loại tương ứng bằng phương pháp thích hợp. Viết phương trình hóa học của phản ứng.
Bài làm:
Từ Cu(OH)2 điều chế Cu
Cu(OH)2 →(to) CuO + H2O
CuO + H2 →(to) Cu + H2O
Từ MgO điều chế Mg
MgO + 2HCl → MgCl2 + H2O
MgCl2 →(đpnc) Mg + Cl2
Từ Fe2O3 điều chế Fe
Fe2O3 + 3H2 →(to) 2Fe + 3H2O
Câu 3. (Trang 98 SGK)
Một loại quặng sắt chứa 80% Fe2O3, 10% SiO2 và một số tạp chất khác không chứa Fe và Si. Hàm lượng các nguyên tố Fe và Si trong quặng này là
A. 56% Fe và 4,7% Si.
B. 54% Fe và 3,7% Si.
C. 53% Fe và 2,7% Si.
D. 52% Fe và 4,7% Si.
Bài làm:
Đáp án A
%Fe trong Fe2O3 là: (\[\frac{56.2}{160}\]) . 100% = 70%
=>%Fe trong quặng là: 70%.80% = 56%
%Si trong SiO2 là: (\[\frac{28}{60}\]) . 100% = 46,67%
=>%Si trong quặng là: 10%. 46,67% = 4,7%
Câu 4. (Trang 98 SGK)
Để khử hoàn toàn 30 gam hỗn hợp gồm CuO, FeO, Fe3O4, Fe2O3, Fe, MgO cần dùng 5,6 lít khí CO (đktc). Khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng là
A. 28 gam.
B. 26 gam.
C. 24 gam.
D. 22 gam.
Bài làm:
Đáp án B
Bảo toàn nguyên tố C ta có => nCO2 = nCO = \[\frac{5,6}{22,4}\] = 0,25 (mol)
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có:
=> mchất rắn = moxit + mCO – mCO2 = 26 (gam)
Câu 5. (Trang 98 SGK)
Điện phân (điện cực trơ) dung dịch muối sunfat của một kim loại hoá trị II với dòng điện cường độ 3A. Sau 1930 giây điện phân thấy khối lượng catot tăng 1,92 gam.
a) Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra tại mỗi điện cực và phương trình hoá học của sự điện phân.
b) Xác định tên kim loại.
Bài làm:
Catot: M2+ + 2e → M
Anot: 2H2O → 4H+ + O2 + 4e
PT điện phân: 2MSO4 + 2H2O →( đp) 2M +O2 + 2H2SO4
Theo định luật Faraday ta có: A = \[\frac{mlt}{nF}=\frac{1,92.2.96500}{3.1930}\] = 64
=> A là kim loại đồng ( Cu = 64)