Đề bài: A. Điện phân nóng chảy muối halogenua của kim loại kiềm. B. Điện phân dung dịch muối halogenua của kim loại kiềm giữa hai cực có màng ngăn xốp. C. Điện phân dung dịch muối halogenua của kim loại kiềm giữa hai cực không có màng ngăn xốp. A Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại sẽ giúp các bạn học sinh hiểu được bản chất để điều chế kim loại: Nguyên tắc, phương pháp để điều chế tùng vào mỗi kim loại. Mời các bạn cùng tham khảo nhé.! Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại
Ví dụ: Chú ý:
Ví dụ 1: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu Ví dụ 2: Vàng lẫn trong đất đá có thể hòa tan dần trong dung dịch NaCN cùng với oxi của không khí, được dung dịch muối phức của vàng: 4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O → 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH Sau đó, ion Au3+ trong phức được khử bằng kim loại Zn: Zn + 2Na[Au(CN)2] → Na2[Zn(CN)4] + 2Au Ví dụ 3: Người ta điều chế Ag bằng cách nghiền nhỏ quặng bạc sunfua Ag2S, xử lí bằng dung dịch NaCN, rồi lọc để thu được dung dịch muối phức bạc: Ag2S + 4NaCN → 2Na[Ag(CN)2] + Na2S Sau đó, ion Ag+ trong phức được khử bằng kim loại Zn: Zn + 2Na[Ag(CN)2] → Na2[Zn(CN)4] + 2Ag Chú ý: – 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… Phương pháp điện phân chia thành 2 phương pháp sau:
Ví dụ: Điện phân dung dịch NaCl
Ví dụ: Điện phân dung dịch CuCl2 CuCl2 → Cu + Cl2 Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại Các bài viết khác: Đề thi thử Tốt nghiệp THPT môn Hóa theo cấu trúc đề minh họa 2021 Đề thi HSG Hóa 10 tỉnh Hải Dương năm 2015-2016 Mưa axit là gì? nguyên nhân, quá trình và tác hại do mưa axit Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại Liên hệ: Facebook: Sinhh Quách Fanpage: PageHoahocthcs ♥Cảm ơn bạn đã xem: Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại hóa học, Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại chuyên đề ôn thi, Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại, Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại. Nguyên tắc chung được dùng để điều chế kim loại là Khi điều chế kim loại, các ion kim loại đóng vai trò là chất Dãy gồm 2 kim loại đều có thể điều chế bằng phương pháp thuỷ luyện là Dãy các ion kim loại nào sau đây đều bị Zn khử thành kim loại ? Kim loại nào sau đây khử được ion Fe2+ trong dung dịch ? Để tách lấy Ag ra khỏi hỗn hợp gồm Fe, Cu, Ag ta dùng lượng dư dung dịch Những kim loại nào có thể điều chế bằng phương pháp nhiệt luyện ? Phương pháp nhiệt nhôm dùng để điều chế kim loại: Dãy gồm các kim loại điều chế được bằng phương pháp nhiệt luyện là: Hiđro có thể khử các oxit kim loại trong dãy nào sau đây thành kim loại ? Phản ứng hóa học nào sau đây chỉ thực hiện được bằng phương pháp điện phân?
Bằng cách đăng ký, bạn đồng ý với Điều khoản sử dụng và Chính sách Bảo mật của chúng tôi. Câu hỏi: Kim loại kiềm thổ và nhôm có thể được điều chế bằng phương pháp nào sau đây: A. Thủy luyện. B. Nhiệt luyện. C. Điện phân nóng chảy. D. Điện phân dung dịch. Đáp án: C - Kim loại kiềm kiềm thổ và nhôm có thể được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy. Giải thích: - Các kim loại kiềm và kiềm thổ được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy muối halogen. Mời bạn đọc hãy cùng với Top lời giải tìm hiểu chi tiết về kim loại kiềm thổ và nhôm qua bài viết dưới đây. I. Kim loại kiềm thổ1. Định nghĩa - Kim loại kiềm thổ là những kim loại có tính khử mạnh (chỉ kém kim loại kiềm). Trong các phản ứng các kim loại kiềm thổ đều thể hiện hóa trị 2. Chúng tác dụng dễ dàng với các phi kim như oxi, clo, lưu huỳnh tạo thành oxit hoặc muối. Chúng cũng dễ dàng phản ứng với các dung dịch axit. Với nước Mg được coi là không phản ứng ở nhiệt độ thường còn Ca và Ba phản ứng mạnh tạo thành dung dịch kiềm và khí Hidro. Chính vì vậy khi cho vào dung dịch muối Mg đẩy các kim loại đứng sau còn Ca và Ba thì phản ứng tương tự như các kim loại kiềm. -Kim loại kiềm là những kim loại có tính khử mạnh nhất. Kim loại kiềm tác dụng mạnh với nước, với hầu hết các phi kim thường gặp: với oxi tạo oxit hoặc peoxit (tùy điều kiện), với phi kim khác tạo muối, với dung dịch axit thì phản ứng với axit trước - nước sau, với các dung dịch khác thì phản ứng với nước, ... 2. Điều chế -Trong tự nhiên,kim loại kiềm thổchỉ tồn tại dạng ion M2+trong các hợp chất. -Phương pháp cơ bản là điện phân muối nóng chảy của chúng. CaCl2đpnc→→đpncCa + Cl2↑ MgCl2đpnc→→đpncMg + Cl2↑ -Một số phương pháp khác: -Dùng than cốc khử MgO; CaO từ đolomit bằng febositic (hợp chất Si và Fe) ởnhiệt độ caovàtrong chân không. MgO + C → Mg + CO CaO + 2MgO + Si → 2Mg + CaO.SiO2 -Dùng nhôm hay magie khử muối của Ca, Sr, Ba trong chân không ở 11000C → 12000C. 2Al + 4CaO → CaO.Al2O3+ 3Ca 3. Ứng dụng -Kim loại Be: làm chất phụ gia để chế tạo hợp kim có tính đàn hồi cao, bền, chắc, không bị ăn mòn. -Kim loại Ca: dùng làm chất khử để tách oxi, lưu huỳnh ra khỏi thép, làm khô 1 số hợp chất hữu cơ. -Kim loại Mg có nhiều ứng dụng hơn cả: tạo hợp kim có tính cứng, nhẹ, bền để chế tạo máy bay, tên lửa, ôtô… Mg còn được dùng để tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ. Bột Mg trộn với chất oxi hóa dùng để chế tạo chất chiếu sáng ban đêm dùng trong pháo sáng, máy ảnh. II. Nhôm1. Định nghĩa -Nhôm (bắt nguồn từ tiếng Pháp:aluminium, phiên âm tiếng Việt:a-luy-mi-nhôm) là tên của một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Al và số nguyên tử bằng 13. -Nhôm thuộc kim loại, có màu sắc trắng ánh bạc, mềm và nhẹ. Nhôm có độ phản chiếu cao cũng như có tính dẫn nhiệt và dẫn điện lớn. Nhôm là kim loại không độc và có tính chống mài mòn. Nhôm cũng là kim loại có nhiều thành phần nhất. -Trong tự nhiên rất khó để tìm đượcnhôm nguyên chất, thông thường kim loại này được tìm thấy khi được kết hợp cùng oxygen cùng với những nguyên tố khác. Người ta vẫn thường gọi làhợp kim nhômtrong cuộc sống hàng ngày. 2. Đặc điểm của nhôm -Trong bảng tuần hoàn hóa học, nhôm ở vị trí số 13, chu kỳ 3 và thuộc nhóm IIIA. Đây là một chất thường thấy trong tự nhiên. Vậy ở trạng thái tự nhiên, nhôm thường ở những dạng nào và tính chất vật lý của nó ra sao? Trạng thái tự nhiên của nhôm -Nhôm là kim loạithường thấy phía bên trong vỏ trái đất (chiếm khoảng 8%). Trong tự nhiên, nhôm thường có trong các hợp chất như đất sét, boxit hay criolit. Cụ thể: -Trong đất sất sét, nhôm thuộc hợp chất:Al2O3.2Sio2.2H2O. -Trong mica:K2O.Al2O3.6Sio2.2H2O. -Trong Boxit:Al2O3.nH2O. -Trong criolit Criolit:3NaF.AlF3hay(Na3AlF6). Tính chất vật lý của nhôm -Đặc điểm của nhôm là có cấu trúc mạng lập phương tâm diện. Ngoài ra, khi nhắc tớitính chất của nhôm, và cụ thể là tính chất vật lý, ta không thể không nhắc tớitính dẫn điện của nhômhay dẫn nhiệt tốt của hợp chất này. Nhôm nóng chảy ở nhiệt độ 660oC. -Bằng mắt thường, ta có thể thấy nhôm có màu trắng bạc, cứng, bền và dai. Người ta có thể dễ dàng kéo sợi hay dát mỏng nhôm.Khối lượng riêng của nhômlà 2,7 g/cm3. Tính chất hóa học và hợp chất có trong nhôm -Nhữngtính chất hóa học của nhômcơ bản dưới đây sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn vềnhôm phản ứng được với chất nàovà trong nhôm có những hợp chất nào nhé. Tác dụng với các phi kim -Trên thực tế, các vật liệu được làm từ nhôm đều có một lớp oxit bảo vệ trên bề mặt.Nhôm phản ứng được vớioxi trên bề mặt. Vì khi phản ứng, nhôm sẽ tạo ra một lớp màng oxit bao phủ bề mặt. Qua đó bảo vệ và ngăn cản nhôm tác dụng với oxi để tạo ra oxit. 2Al + 3O2=>Al2O3 -Al2O3là một oxit lưỡng tính, vì thế tính chất hóa học của Al2O3 sẽ thuộc dạng một oxit lưỡng tính. Tức là nó có thể phản ứng với cả axit và bazơ. -Bên cạnh đó, nhôm còn phản ứng được với các phi kim khác để tạo ra muối. Ví dụ: 2Al + 3Cl2=>2AlCl3 2Al + 3S =>Al2S3 Tác dụng với nước -Trên thực tế, Al sẽ không phản ứng được với nước vì được bảo vệ bởi lớp oxit mỏng. Khi lớp oxit được phá bỏ,nguyên tố alphản ứng trực tiếp với nước. 2Al + 6H2O =>2Al(OH)3+ 3H2 Tác dụng với oxit của kim loại kém hoạt động hơn (phản ứng nhiệt nhôm) -Al có thể khử được oxit của các kim loại đứng sau nó trong dãy hoạt động hóa học: 2Al + 3FeO =>Al2O3+ 3Fe Tác dụng với dung dịch axit -Với các axit khác nhau, nhôm sẽ có phản ứng khác nhau. Cụ thể: -Với các axit HCl và H2SO4loãng, nhôm có thể dễ dàng phản ứng và tạo ra muối và hidro: 2Al + 6HCl =>2AlCl3+ 3H2 -Với H2SO4loãng: 2Al + 3H2SO4=>Al2(SO4)3+ 3H2 -Với các axit có tính oxi hóa mạnh như HNO3hoặc H2SO4đậm đặc: Al + 4HNO3 =>Al(NO3)3+ NO + 2H2O Al + 6HNO3 =>Al(NO3)3+ 3NO2+ 3H2O 2Al + 6H2SO4 =>Al2(SO4)3+ 3SO2+ 6H2O Tác dụng với dung dịch bazơ -Al có thể dễ dàng tham gia những phản ứng với các dung dịch kiềm: Al + NaOH + H2O =>NaAlO2+ 1,5 H2 -Trước tiên, Al tham gia phản ứng với nước sau đó sẽ sinh ra Al(OH)3. Đây là một hidroxit lưỡng tính có thể tan được trong dung dịch kiềm. Tác dụng với dung dịch muối -Al có thể đẩy được kim loại đứng sau trong dãy hoạt động kim loại ra khỏi dung dịch muối của chúng: 2Al + 3CuSO4=>Al2(SO4)3+ 3Cu Phản ứng nhiệt nhôm -Phản ứng nhiệt nhôm là phản ứng hóa học toả nhiệt trong đó nhôm là chất khử ở nhiệt độ cao. Ví dụ nổi bật nhất là phản ứng nhiệt nhôm giữa oxit sắt III và nhôm: Fe2O3+ 2Al → 2Fe + Al2O3 Một số phản ứng khác như: 3CuO+ 2Al → Al2O3+ 3Cu 8Al + 3Fe3O4→ 4Al2O3+ 9Fe 3Mn3O4+ 8 Al → 4Al2O3+ 9Mn Cr2O3+ 2Al→ Al2O3+ 2Cr -Phản ứng này lần đầu tiên được sử dụng để khử oxit kim loại mà không sử dụng cacbon. Phản ứng này toả nhiệt rất cao, nhưng nó có một năng lượng hoạt hóa cao do các liên kết giữa các nguyên tử trong chất rắn phải được phá vỡ trước. Oxit kim loại được đun nóng với nhôm trong một lò đun. Phản ứng này chỉ có thể sử dụng để sản xuất số lượng nhỏ vật liệu. -Phản ứng nhiệt nhôm còn được sử dụng để điều chế các kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao (như crôm hay Von farm). Do tính chất thụ động với H2SO4đặc nguội và HNO3đặc nguội, người ta sẽ sử dụng thùng nhôm để chuyên chở hai loại axit này. -Người ta thường sử dụng các phản ứng này để hàn đường sắt tại chỗ, hữu ích cho việc cài đặt phức tạp hoặc sửa chữa tại chỗ mà không thể được thực hiện bằng cách sử dụng cách hàn đường sắt liên. Phản ứng nhiệt nhôm cũng được sử dụng để sản xuất phần lớn hợp kim sắt, ví dụ như ferroniobium từ niobium pentoxit và ferrovanadium từ Vanadi oxit. Các kim loại khác cũng được sản xuất bằng phương pháp này. III. Điều chếĐể điều chế nhôm thường chỉ dùng phương pháp điện phân nóng chảy. Do trong tự nhiên nhôm tồn tại chủ yếu ở dạng nhôm oxit nên điện phân nóng chảy nhôm oxit là cách hiệu quả nhất: -Nguyên liệu: Quặng boxit Al2O3(thường bị lẫn SiO2và Fe2O3). - Các giai đoạn điều chế: 1. Tinh chế quặng boxit (làm sạch nguyên liệu) -Đây là giai đoạn quan trọng vì nếu không làm sạch nguyên liệu nhôm điều chế ra có lẫn tạp chất sẽ dễ bị ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa. -Nguyên liệu được cho tác dụng với dung dịch xút nóng: 2NaOH + Al2O3→ 2NaAlO2+ H2O 2NaOH + SiO2→Na2SiO3+ H2O -Sau đó sục khí CO2dư vào dung dịch: NaAlO2+ CO2+ 2H2O→NaHCO3+ Al(OH)3 NaOH + CO2→NaHCO3 -Lọc lấy kết tủa nung ở 9000C sẽ thu được oxit nhôm tinh khiết 2Al(OH)3→Al2O3+ 3H2O 2. Điện phân Al2O3nóng chảy -Điện phân nóng chảy Al2O3có mặt criolit Na3AlF6(giúp hạ nhiệt độ nóng chảy của Al2O3 từ 20500C xuống 9000C; tăng độ dẫn điện do tạo thành nhiều ion hơn; tạo lớp bảo vệ không cho O2phản ứng với Al nóng chảy): 2Al2O3→4Al + 3O2 - Quá trình điện phân thường dùng điện cực bằng than chì nên có phản ứng phụ giữa điện cực và oxi ở cực dương (tạo khí CO và CO2) vì vậy trong quá trình điện phân phải thường xuyên hạ thấp điện cực. |
