Câu hỏi:
Phản ứng nào sau đây thể hiện cách điều chế kim loại Cu theo phương pháp thuỷ luyện?
- A Zn + CuSO4 → Cu + ZnSO4.
- B CO + CuO \[\xrightarrow{{{t^o}}}\] Cu + CO2.
- C H2 + CuO \[\xrightarrow{{{t^o}}}\] Cu + H2O.
- D 2CuSO4 + 2H2O \[\xrightarrow{{dp{\text{dd}}}}\] 2Cu + 2H2SO4 + O2.
Phương pháp giải:
Phương pháp thủy luyện:
- Nguyên tắc: Dùng dung dịch thích hợp [HCl, HNO3, nước cường toan, CN-, …] hòa tan nguyên liệu sau đó lấy kim loại mạnh [không tan trong nước] đẩy kim loại yếu khỏi dung dịch của nó.
- Phạm vi sử dụng: Thường dùng trong phòng thí nghiệm để điều chế các kim loại sau Mg [thường là kim loại yếu].
Lời giải chi tiết:
Phản ứng điều chế Cu theo thủy luyện là: Zn + CuSO4 → Cu + ZnSO4
Phản ứng B và C là theo nhiệt luyện
Phản ứng D là điện phân dung dịch
Đáp án A
Quảng cáo
Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Hóa lớp 12 - Xem ngay
>> Luyện thi TN THPT & ĐH năm 2022 trên trang trực tuyến Tuyensinh247.com. Học mọi lúc, mọi nơi với Thầy Cô giáo giỏi, đầy đủ các khoá: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng; Tổng ôn chọn lọc.
Phương pháp thủy luyện còn gọi là phương pháp Ướt, được dùng để điều chế những kim loại có độ hoạt động hóa học thấp như Au, Ag. Hg. Cu. 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.
Nói 1 cách đơn giản: Phương pháp thủy luyện dùng để điều chế các KL trung bình yếu.
=> Kim loại điều chế bằng phương pháp thủy luyện là Ag, Cu, Fe, Ni...
08:30:3902/11/2021
Trong tự nhiên chỉ có một số ít kim loại như vàng, palatin,... tồn tại ở dạng tự do, hầu hết các kim loại còn lại đều tồn tại ở dạng hợp chất. Trong kim loại kim loại tồn tại dưới dạng ion dương Mn+.
Vậy làm sao để điều chế kim loại, bài viết này sẽ giúp các em biết nguyên tắc điều chế kim loại? cách điều chế kim loại bằng phương pháp nhiệt luyện, thủy luyện và điện phân [điện phân nóng chảy và điện phân dung dịch].
I. Nguyên tắc điều chế kim loại
• Nguyên tắc để 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 chọn phương pháp điều chế phù hợp. Dưới đây là các phương pháp điều chế kim loại thường được sử dụng.
1. Điều chế kim loại bằng phương pháp nhiệt luyện
- Được sử dụng để điều chế các kim loại có mức hoạt động trung bình [Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb]
- Phương pháp này sẽ khử ion kim loại trong hợp chất ở nhiệt độ cao bằng các chất khử như C, CO, H2, Al hoặc các kim loại hoạt động.
* Ví dụ: Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
- Phương pháp này được dùng để sản xuất kim loại trong công nghiệp. Chất khử hay được sử dụng là cacbon.
2. Điều chế kim loại bằng phương pháp thủy luyện
- Được sử dụng để điều chế các kim loại có mức hoạt động trung bình và yếu [như: Cu, Hg, Ag, Pt, Au]
- 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 khử những ion kim loại này trong dung dịch bằng kim loại có tính khử mạnh như Fe, Zn,...
* Ví dụ: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
3. Điều chế kim loại bằng phương pháp điện phân
a] Điều chế kim loại bằng phương pháp điện phân nóng chảy
- Được sử dụng để điều chế các kim loại có mức độ hoạt động mạnh [K, Ba, Ca, Na, Mg, Al]
- Là phương pháp dùng dòng điện một chiều khử ion kim loại trong chất điện li nóng chảy [muối halogenua, oxit, hidroxit]
* Ví dụ: Điện phân MgCl2 nóng chảy để điều chế Mg
Ở catot [cực âm]: Mg2+ + 2e → Mg
Ở anot [cực dương]: 2Cl- → Cl2↑ + 2e
MgCl2 Mg + Cl2↑
b] Điều chế kim loại bằng phương pháp điện phân dung dịch
- Được sử dụng để điều chế các kim loại hoạt động trung bình hoặc yếu
- Là phương pháp dùng dòng điện một chiều để khử ion kim loại yếu trong dung dịch muối của nó.
* Ví dụ: Điện phân dung dịch CuCl2 để điều chế Cu
Ở catot [cực âm]: Cu2+ + 2e → Cu
Ở anot [cực dương]: 2Cl- → Cl2 + 2e
CuCl2 Cu + Cl2
c] Công thức tính lượng chất thu được ở các điện cực
- Dựa vào công thức biểu diễn định luật Farađây, có thể xác định được khối lượng các chất thu được ở điện cực:
, 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].
Trên đây KhoiA.Vn đã giới thiệu với các em về cách điều chế kim loại bằng phương pháp nhiệt luyện, thủy luyện và điện phân. Hy vọng bài viết giúp các em hiểu rõ hơn. Nếu có câu hỏi hay góp ý các em hãy để lại bình luận dưới bài viết, chúc các em thành công.
Câu hỏi: Phương pháp thuỷ luyện thường dùng để điều chế các kim loại thuộc nhóm:
A.Kim loại có tính khử yếu từ sau Fe trong dãy điện hoá .
B.Kim loại có tính khử yếu từ Cu về sau trong dãy điện hoá.
C.Kim loại có tính khử mạnh.
D.Kim loại trung bình và yếu từ sau Al trong dãy điện hóa.
Đáp án: B
- Phương pháp thuỷ luyện thường dùng để điều chế các kim loại thuộc nhóm:Kim loại có tính khử yếu từ Cu về sau trong dãy điện hoá
Lời giải chi tiết
Phương pháp thủy luyện:
-Phương pháp thủy luyện còn gọi là phương pháp ướt, được dùng để điều chế những kim loại có độ hoạt động hóa học thấp như Au, Ag, Hg, Cu,...
-Cơ sở của phương pháp này là dùng những dung dịch thích hợp, như dung dịchH2SO4,NaOH,NaCN...để hòa tan kim loại trong dung dịch được khử bằng kim loại có tính khử mạnh hơn như Fe, Zn, ...
=> Chọn kim loại có tính khử yếu từ Cu về sau trong dãy điện hóa.
Sau đây, mời bạn đọc cùng với Top lời giải tìm hiểu chi tiết về phương pháp thuỷ luyện kim loại và các phương pháp điều chế kim loại khác nhé!
1. Phương pháp thủy luyện
-Phương pháp thủy luyện còn gọi là phương pháp ướt, được dùng để điều chế những kim loại có độ hoạt động hóa học thấp như Au, Ag, Hg, Cu…
-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…
-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:
Cu + 2AgNO3→ Cu[NO3]2+ 2Ag
Cu + 2Ag+→ Cu2++ 2Ag
Ví dụ 2:
Fe + CuSO4→ FeSO4+ Cu
Fe +Cu2+→ Fe2++ Cu
* Lưu ý:Không dùng các kim loại mạnh như Li, Na, k, Ba, Ca để đẩy các ion kim loại yếu hơn.
2. Phương pháp nhiệt luyện
-Phương pháp nhiệt luyện được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp để điều chế những kim loại có độ hoạt động hóa học trung bình như Zn, Cr, Fe, Sn, Pb,…
-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
-Phương pháp điện phân là phương pháp vạn năng, được dùng để điều chế hầu hết các kim loại, từ những kim loại có độ hoạt động hóa học cao đến trung bình và thấp
-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
Ví dụ 1:Viết sơ đồ điện phânnóng chảyNaCl
Phương trình điện phân là:
2NaCl→2Na + Cl2
Ví dụ 2:Viết sơ đồ điện phânnóng chảyNaOH
Phương trình điện phân là:
4NaOH→4Na + O2+ 2H2O
Ví dụ 3:Điện phân Al2O3nóng chảy pha thêm criolit [Na3AlF6] có thể biểu diễn bằng sơ đồ:
Phương trình điện phân là:
2Al2O3→4Al + 3O2
Ví dụ 4: Viết sơ đồ điện phân dung dịch CuCl2
Phương trình điện phân là:
CuCl2→Cu + Cl2
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]