Hoá học 12 Bài 21 Điều chế kim loại


Nôi dung bài học giúp các em hiểu về nguyên tắc điều chế kim loại cũng như các phương pháp để điều chế như phương pháp nhiệt luyện, thủy luyện, điện phân.

Hãy đăng ký kênh Youtube HOC247 TV để theo dõi Video mới

Tóm tắt lý thuyết

2.1. Nguyên tắc điều chế kim loại

- Là sự khử ion kim loại thành kim loại: \({M^{n + }} + ne \to M\)

2.2. 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.

  • 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. 

  • 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
  • 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 
  • 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)

Bài tập minh họa

3.1. Bài tập Điều chế kim loại - Cơ bản

Bài 1: 

Tiến hành các thí nghiệm sau:

(a) Cho Mg vào dung dịch Fe2(SO4)3 dư

(b) Sục khí Cl2 vào dung dịch FeCl2

(c) Dẫn khí H2 dư qua bột CuO nung nóng

(d) Cho Na vào dung dịch CuSO4 dư

(e) Nhiệt phân AgNO3

(f) Điện phân nóng chảy Al2O3

Sau khi kết thúc các phản ứng, những thí nghiệm thu được kim loại?

Hướng dẫn:

(a) Cho Mg vào dung dịch Fe3+(dư) tạo Fe2+

(b) \(C{l_2} + 2FeC{l_2} \overset{t^{0}}{\rightarrow} 2FeC{l_3}\)

(c) \({H_2} + CuO\overset{t^{0}}{\rightarrow}Cu + {H_2}O\)

(d) \(2Na + 2{H_2}O \to 2NaOH + {H_2};2NaOH + CuS{O_4} \to Cu{\left( {OH} \right)_2} + N{a_2}S{O_4}\)

(e) \(2AgN{O_3}\overset{t^{0}}{\rightarrow}2Ag + 2N{O_2} + {O_2}\)

(f) \(2A{l_2}{O_3}\overset{dpnc}{\rightarrow}4Al + 3{O_2}\)

Vậy có 3 thí nghiệm thu được kim loại là: (c); (e); (f)

Bài 2:

Trong các kim loại Cu; Ag; Na; K và Ba, số kim loại điều chế được bằng phương pháp thủy luyện là:

Hướng dẫn:

Phương pháp thủy luyện dùng để điều chế nững kim loại yếu, đứng sau H trong dãy hoạt động hóa học. Như vậy ta có các kim loại: Cu; Ag

Bài 3:

Bốn kim loại K, Al, Fe và Ag được ấn định không theo thứ tự là X, Y, Z, và T. Biết rằng X và Y được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy; X đẩy được kim loại T ra khỏi dung dịch muối; và Z tác dụng được với dung dịch H2SO4 đặc nóng nhưng không tác dụng được với dung dịch H2SO4 đặc nguội. Các kim loại X, Y, Z và T theo thứ tự là:

Hướng dẫn:

Do X và Y điều chế bằng cách điện phân nóng chảy ⇒ đó là Al và K 
Mà X đẩy được T ra khỏi muối ⇒ X là Al ⇒ Y là K 
Z tác dụng được với dung dịch H2SO4 đặc nóng nhưng không tác dụng được với dung dịch H2SO4 đặc nguội ⇒ Z bị thụ động hóa trong H2SO4 đặc nguội.  
⇒ Z là Fe ⇒ T là Ag.

Bài 4:

Cho khí CO dư đi qua ống chứa 0,2 mol MgO và 0,2 mol CuO nung nóng, đến phản ứng hoàn toàn, thu được x gam chất rắn. Giá trị của x là:

Hướng dẫn:

Chất rắn gồm MgO và Cu (vì MgO không phản ứng với CO)
⇒ x = 20,8g

3.2. Bài tập Điều chế kim loại - Nâng cao

Bài 1:

Thổi rất chậm 2,24 lít (đktc) một hỗn hợp khí gồm CO và H2 qua một ống sứ đựng hỗn hợp Al2O3, CuO, Fe3O4, Fe2O3 có khối lượng là 24 gam dư đang được đun nóng. Sau khi kết thúc phản ứng khối lượng chất rắn còn lại trong ống sứ là:

Hướng dẫn:

\(n_{hh \ (CO + H_{2})} = \frac{2,24}{22,4} = 0,1 \ mol\)
Thực chất phản ứng khử các oxit là:
CO + O → CO2
H2 + O → H2O
Vậy: \(n_{O}=n_{CO}+n_{H_{2}} = 0,1 \ mol\)
Khối lượng chất rắn còn lại trong ống sứ là: 24 - 1,6 = 22,4 gam. 

Bài 2:

Điện phân 10 ml dung dịch AgNO3 0,4M ( điện cực trơ ) trong thời gian 10 phút 30 giây với dòng điện có cường độ I = 2A, thu được m gam Ag. Giả sử hiệu suất phản ứng điện phân đạt 100%.

Hướng dẫn:

Tại catot

Tại anot

        Ag+      +       e       →      Ag

       0,004  →    0,004   →    0,004

       2H2O    +   2e      →    H2     +   2OH-

   2H2O  →   4H+   +     O2     +   4e

               

Ta có: \({n_{e{\rm{ trao doi}}}} = \frac{{It}}{{96500}} = 0,013\,mol\)

Lớn hơn ne Ag nhường = 0,004 mol  

\(\Rightarrow {m_{Ag}} = 0,004.108 = 0,432gam\)

4. Luyện tập Bài 21 Hóa học 12

Sau bài học cần nắm:

  • Nguyên tắc điều chế kim loại
  • Các phương pháp để điều chế như phương pháp nhiệt luyện, thủy luyện, điện phân

4.1. Trắc nghiệm

Bài kiểm tra Trắc nghiệm Hóa học 12 Bài 21 có phương pháp và lời giải chi tiết giúp các em luyện tập và hiểu bài.

Câu 3- Câu 5: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

4.2. Bài tập SGK và Nâng cao 

Các em có thể hệ thống lại nội dung bài học thông qua phần hướng dẫn Giải bài tập Hóa học 12 Bài 21.

Bài tập 21.13 trang 48 SBT Hóa học 12

Bài tập 21.14 trang 48 SBT Hóa học 12

Bài tập 21.15 trang 48 SBT Hóa học 12

Bài tập 21.16 trang 48 SBT Hóa học 12

Bài tập 21.17 trang 48 SBT Hóa học 12

Bài tập 21.18 trang 48 SBT Hóa học 12

Bài tập 21.19 trang 48 SBT Hóa học 12

Bài tập 21.20 trang 49 SBT Hóa học 12

Bài tập 21.21 trang 49 SBT Hóa học 12

Bài tập 21.22 trang 49 SBT Hóa học 12

Bài tập 21.23 trang 49 SBT Hóa học 12

Bài tập 21.24 trang 49 SBT Hóa học 12

5. Hỏi đáp về Bài 21 Chương 5 Hoá học 12

Trong quá trình học tập nếu có bất kì thắc mắc gì, các em hãy để lại lời nhắn ở mục Hỏi đáp để cùng cộng đồng Hóa HOC247 thảo luận và trả lời nhé.

  • Cho hai bình điện phân, bình (I) đựng 20 ml dung dịch NaOH 1,73 M; bình (2) đựng dung dịch gồm 0,225 mol Cu(NO3)2 và 0,2 mol HCl. Mắc nối tiếp bình (1) và bình (2). Điện phân các dung dịch bằng dòng điện một chiều với cường độ dòng điện không đổi một thời gian. Khi dừng điện phân, tháo ngay catot ở các bình. Sau phản ứng thấy nồng độ NaOH ở bình (1) là 2M. Cho tiếp 14 gam bột Fe vào bình (2) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam chất rắn không tan. Biết NO là sản phẩm khử duy nhất của N+5 .Giá trị m là:

         A. 9,8.                           B. 9,4.                           C. 10,4.                         D. 8,3.

    giúp em vs ạ. em cảm ơn anh chị

    Theo dõi (0) 1 Trả lời
  • Bài tập này lạ quá mọi người. Cho dữ kiện ở dạng đồ thị, khó hiểu quá ạ. Mọi người hướng dẫn mình chút nhé. Cảm ơn ạ.

    Điện phân dung dịch chứa HCl, NaCl, FeCl3 (điện cực trơ, có màng ngăn). Đồ thị nào sau đây biểu diễn đúng sự biến thiên pH của dung dịch theo thời gian (bỏ qua sự thuỷ phân của muối)?

    A. 

    B. 

    C. 

    D. 

    Theo dõi (0) 5 Trả lời
  • Bài tập điện phân này làm như thế nào đây mọi người. Giúp mình với.

    Điện phân dung dịch hỗn hợp CuSO4 và KCl với điện cực trơ, có màng ngăn xốp. Khi ở cả hai điện cực đều có bọt khí thì dừng lại. Kết quả ở anot có 448ml khí thoát ra (đktc), khối lượng dung dịch sau điện phân giảm m gam và dung dịch sau điện phân có thể hòa tan tối đa 0,8 gam MgO. Giá trị của m là:

    Theo dõi (0) 3 Trả lời