Bài 21. Điều chế kim loại
Chia sẻ bởi Nguyễn Văn Nhân |
Ngày 09/05/2019 |
46
Chia sẻ tài liệu: Bài 21. Điều chế kim loại thuộc Hóa học 12
Nội dung tài liệu:
Câu 1 Cho bi?t hi?n tu?ng x?y ra khi ng�m m?t l� s?t v�o dd axit HCl? Minh h?a b?ng phuong trình ph?n ?ng.
KIỂM TRA BÀI CŨ
Câu 2 Trong thí nghi?m tr�n n?u nh? th�m v�i gi?t dd CuSO4 v�o dd axit thì cĩ hi?n tu?ng gì x?y ra? Vi?t phuong trình ph?n ?ng minh h?a ?
Câu 1 X?y ra s? an mịn hĩa h?c. B?t khí H2 thốt ra l�c d?u nhi?u sau dĩ ít d?n do c�c b?t khí n�y b?c kín l� s?t, c?n tr? s? ti?p c?n c?a ion H+ v?i c�c nguy�n t? s?t. S?t b? an mịn ch?m.
Fe + 2 HCl ? FeCl2 + H2
TRẢ LỜI
Câu 2 D?u ti�n s?t ph?n ?ng v?i Cu2+ trong dung d?ch.
CuSO4 + Fe ? FeSO4 + Cu
Cu sinh ra b�m v�o Fe ? X?y ra s? an mịn di?n hĩa.
Fe l� c?c �m : Fe ? Fe2+ + 2e
Cu l� c?c duong : 2H+ + 2e ? H2
S?t b? an mịn nhanh chĩng, b?t khí
hydro thốt ra nhi?u v� nhanh.
TRẢ LỜI
ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI
Bài
21
Khoáng vật Florit (CaF2)
Quặng sắt trong tự nhiên
CuFeS2
Pyrit sắt (FeS2)
I. Nguyên tắc điều chế kim loại
Khử ion kim loại thành kim loại tự do.
Mn+ M
+ ne
Trong tự nhiên, đa số kim loại tồn tại trong tự nhiên ở dạng hợp chất, chỉ một số rất ít kim loại như vàng, platin,… tồn tại ở trạng thái tự do. Những khoáng vật và đất đá chứa hợp chất của kim loại gọi là quặng.
Nếu không còn sắt
Nếu không còn Al
1. Phương pháp thuỷ luyện
II. Phương pháp điều chế kim loại
bA + aBb+ --> bAa+ + aB
a.Nguyên tắc: dùng kim loại tự do có tính khử mạnh hơn để khử ion dương kim loại khác trong dung dịch muối.
b.Mục đích: điều chế các kim loại có tính khử yếu.
VD: Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu
Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag
1. Phương pháp thuỷ luyện
II. Phương pháp điều chế kim loại
Quặng,
Ch?t r?n
A
B
1. H2SO4
2. NaOH
3. NaCN..
A > B
A + H2O -->
1. Phương pháp thuỷ luyện
II. Phương pháp điều chế kim loại
Trường hợp nào sau đây kim loại được điều chế bằng phương pháp thuỷ luyện ?
Cu + FeCl3
Zn + AgNO3
Na + CuSO4
Cu + AgCl
2. Phuong ph�p nhi?t luy?n
II. Phương pháp điều chế kim loại
a.Nguyên tắc: dùng chất khử C, CO, H2 hoặc kim loại mạnh (Al,Na,…) để khử ion dương kim loại trong hợp chất oxit ở nhiệt độ cao.
b.Mục đích: điều chế các kim loại có tính khử trung bình và yếu (kim loại sau Al).
VD: CuO + H2 Cu + H2O
3Fe3O4 + 8Al 4Al2O3 + 9Fe
Phản ứng nhiệt nhôm
Thổi luồng khí CO dư qua ống sứ đựng CuO, MgO, Al2O3, FeO, Fe3O4 thu được chất rắn gồm :
Cu , Mg, Fe, Al
Cu, MgO, Al2O3, Fe
Cu, Mg, Al2O3, Fe
Cu, MgO, Al, Fe
2. Phương pháp nhiệt luyện
II. Phương pháp điều chế kim loại
3. Phương pháp điện phân
II. Phương pháp điều chế kim loại
a.Nguyên tắc: dùng dòng điện 1 chiều trên catot để khử ion dương kim loại trong hợp chất
b.Mục đích: điều chế hầu hết các kim loại.
3.1/ Điện phân nóng chảy
Điện phân nóng chảy muối halogen, riêng Al điện phân nóng chảy oxit
Dung d?ch di?n li
Dòng điện
Catot (-)
Anot (+)
Khử Mn+
Oxi hoá X- hoặc O2_
Mn+ + ne ? M
2X- ? X2 + 2e
Ho?c 2O2- ? O2 + 4e
Sơ đồ điện phân
Dùng để điều chế kim loại mạnh (từ Al trở về trước)
VD1: Điện phân nóng chảy NaCl
Na+, Cl-
Dòng điện
Catot (-)
Anot (+)
Khử Na+
Oxi hoá Cl-
2Na+ + 2.1e ? 2Na
2Cl- ? Cl2 + 2e
Sơ đồ điện phân
Phương trình: 2NaCl 2Na + Cl2
VD2: Điện phân nóng chảy Al2O3
Al3+, O2-
Dòng điện
Catot (-)
Anot (+)
Khử Al3+
Oxi hoá O2-
4Al3+ + 4.3e ? 4Al
3.2O2- ? 3O2 + 3.4e
Sơ đồ điện phân
Phương trình: 2Al2O3 4Al + 3O2
Muối, H2O
Dòng điện
Catot (-)
Anot (+)
Khử Mn+ hoặc H2O
Oxi hoá gốc axit hoặc H2O
T? Al3+v? tru?c : 2H2O + 2e ? 2OH- + H2
Sau Al3+ : Mn+ + ne ? M
Halogenua : 2X- ? X2 + 2e
Gốc có oxi : NO3-, SO42-..
2H2O ? O2 + 4H+ + 4e
3.2/ Điện phân dung dịch
Dùng để điều chế kim loại sau Al
Qui tắc điện phân dung dịch
dp dd
* Phương trình
2CuSO4 + 2H2O
H2O, Cu2+, SO42-
Dòng điện
Catot (-)
Anot (+)
Cu2+, H2O
Khử Cu2+
2Cu2+ + 2.2e ? 2Cu
2H2O ? O2 + 4H+ + 4e
SO42-, H2O
Oxi hoá H2O
2Cu + O2 + 2H2SO4
VD1: Điện phân dung dịch CuSO4
dp dd
* Phương trình
CuCl2
H2O, Cu2+, Cl-
Dòng điện
Catot (-)
Anot (+)
Cu2+, H2O
Khử Cu2+
Cu2+ + 2e ? Cu
2Cl- ? Cl2 + 2e
Cl-, H2O
Oxi hoá Cl-
Cu + Cl2
VD2: Điện phân dung dịch CuCl2
Biểu thức:
Trong đó: m : là khối lượng của chất thu được ở điện cực, tính bằng (g)
A : là khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực
n : là số electron mà nguyên tử hoặc ion nhường hoặc nhận
I : là cường độ dòng điện được tính bằng ampe (A)
t : là thời gian điện phân được tính bằng giây (s)
F : là hằng số faraday( = 96500 Culong/mol)
Bài toán ví dụ: Tính khối lượng của Cu thu được ở catot sau thời gian điện phân
48 phút 15 giây dung dịch CuCl2 với cường độ dòng điện là 5(A) .
(Biết nguyên tử khối của Cu là 64 )
III. Định luật Faraday
m = 4,8 gam
Câu 1: Để khử hoàn toàn 30 gam hỗn hợp (X) gồm CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, MgO cần dùng 5,6 lít khí CO (ở đktc). Khối lượng chất rắn (Y) sau phản ứng là:
A. 28 gam. B. 26 gam.
C. 22 gam. D. 24 gam.
Câu 1: Để khử hoàn toàn 30 gam hỗn hợp (X) gồm CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, MgO cần dùng 5,6 lít khí CO (ở đktc). Khối lượng chất rắn (Y) sau phản ứng là:
X + CO Y + CO2
Theo ptpư: nCO = nCO2 = 0,25(mol)
Áp dụng ĐLBTKL :
mX + mCO = mY + mCO2
m Y= 30 + 0,25.28 – 0,25.44 = 26(g)
Câu 2: Khử hoàn toàn 17,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 cần 2,24 lít H2 (ở đktc). Khối lượng sắt thu được là:
5,6 gam. B. 6,72 gam.
C. 16,0 gam. D. 8,0 gam.
Câu 2: Khử hoàn toàn 17,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 cần 2,24 lít H2 (ở đktc). Khối lượng sắt thu được là
X + H2 Y + H2O
Theo ptpư: nH2O = nH2 = 0,1(mol)
Áp dụng ĐLBTKL :
mX + mH2 = mY + mH2O
mY= 17,6 + 0,1.2 – 0,1.18 = 16(g)
Câu 3: Cho luồng khí CO (dư) đi qua 9,1 gam hỗn hợp gồm CuO và Al2O3 nung nóng đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 8,3 gam chất rắn. Khối lượng CuO có trong hỗn hợp ban đầu là
A. 0,8 gam. B. 8,3 gam. C. 2,0 gam. D. 4,0 gam.
Câu 4.Cho dòng khí CO dư đi qua hỗn hợp (X) chứa 31,9 gam gồm Al2O3, ZnO, FeO và CaO thì thu được 28,7 gam hỗn hợp chất rắn (Y). Cho toàn bộ hỗn hợp chất rắn (Y) tác dụng với dung dịch HCl dư thu được V lít H2 (đkc). Giá trị V là
A. 5,60 lít. B. 4,48 lít. C. 6,72 lít. D. 2,24 lít.
Câu 5. Để khử hoàn toàn 45 gam hỗn hợp gồm CuO, FeO, Fe3O4, Fe và MgO cần dùng vừa đủ 8,4 lít CO ở (đktc). Khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng là:
A. 39g B. 38g C. 24g D. 42g
Câu 3: Cho luồng khí CO (dư) đi qua 9,1 gam hỗn hợp gồm CuO và Al2O3 nung nóng đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 8,3 gam chất rắn. Khối lượng CuO có trong hỗn hợp ban đầu là
A. 0,8 gam. B. 8,3 gam. C. 2,0 gam. D. 4,0 gam.
Gọi số mol của CuO và Al2O3 lần lượt là x và y Ta có : 80 x + 102y = 9,1 (*)
64x + 10,2y = 8,3 (**)
Từ (*) và (**) => x= 0,05(mol) và y = 0,05(mol) => mCuO = 0,05*80 = 4(g)
Câu 4.Cho dòng khí CO dư đi qua hỗn hợp (X) chứa 31,9 gam gồm Al2O3, ZnO, FeO và CaO thì thu được 28,7 gam hỗn hợp chất rắn (Y). Cho toàn bộ hỗn hợp chất rắn (Y) tác dụng với dung dịch HCl dư thu được V lít H2 (đkc). Giá trị V là
A. 5,60 lít. B. 4,48 lít. C. 6,72 lít. D. 2,24 lít.
Khối lượng Oxi trong oxit = 31,9 – 28,7 = 3,2(g) => nO = 0,2(mol)
nO = nH2 = 0,2 .22,4 = 4,48 (l)
Câu 5. Để khử hoàn toàn 45 gam hỗn hợp gồm CuO, FeO, Fe3O4, Fe và MgO cần dùng vừa đủ 8,4 lít CO ở (đktc). Khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng là:
A. 39g B. 38g C. 24g D. 42g
Khói lượng chất rắn tạo thành sau phản ứng = 45 + 0,375.28 – 0,357.44= 39(g)
KIỂM TRA BÀI CŨ
Câu 2 Trong thí nghi?m tr�n n?u nh? th�m v�i gi?t dd CuSO4 v�o dd axit thì cĩ hi?n tu?ng gì x?y ra? Vi?t phuong trình ph?n ?ng minh h?a ?
Câu 1 X?y ra s? an mịn hĩa h?c. B?t khí H2 thốt ra l�c d?u nhi?u sau dĩ ít d?n do c�c b?t khí n�y b?c kín l� s?t, c?n tr? s? ti?p c?n c?a ion H+ v?i c�c nguy�n t? s?t. S?t b? an mịn ch?m.
Fe + 2 HCl ? FeCl2 + H2
TRẢ LỜI
Câu 2 D?u ti�n s?t ph?n ?ng v?i Cu2+ trong dung d?ch.
CuSO4 + Fe ? FeSO4 + Cu
Cu sinh ra b�m v�o Fe ? X?y ra s? an mịn di?n hĩa.
Fe l� c?c �m : Fe ? Fe2+ + 2e
Cu l� c?c duong : 2H+ + 2e ? H2
S?t b? an mịn nhanh chĩng, b?t khí
hydro thốt ra nhi?u v� nhanh.
TRẢ LỜI
ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI
Bài
21
Khoáng vật Florit (CaF2)
Quặng sắt trong tự nhiên
CuFeS2
Pyrit sắt (FeS2)
I. Nguyên tắc điều chế kim loại
Khử ion kim loại thành kim loại tự do.
Mn+ M
+ ne
Trong tự nhiên, đa số kim loại tồn tại trong tự nhiên ở dạng hợp chất, chỉ một số rất ít kim loại như vàng, platin,… tồn tại ở trạng thái tự do. Những khoáng vật và đất đá chứa hợp chất của kim loại gọi là quặng.
Nếu không còn sắt
Nếu không còn Al
1. Phương pháp thuỷ luyện
II. Phương pháp điều chế kim loại
bA + aBb+ --> bAa+ + aB
a.Nguyên tắc: dùng kim loại tự do có tính khử mạnh hơn để khử ion dương kim loại khác trong dung dịch muối.
b.Mục đích: điều chế các kim loại có tính khử yếu.
VD: Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu
Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag
1. Phương pháp thuỷ luyện
II. Phương pháp điều chế kim loại
Quặng,
Ch?t r?n
A
B
1. H2SO4
2. NaOH
3. NaCN..
A > B
A + H2O -->
1. Phương pháp thuỷ luyện
II. Phương pháp điều chế kim loại
Trường hợp nào sau đây kim loại được điều chế bằng phương pháp thuỷ luyện ?
Cu + FeCl3
Zn + AgNO3
Na + CuSO4
Cu + AgCl
2. Phuong ph�p nhi?t luy?n
II. Phương pháp điều chế kim loại
a.Nguyên tắc: dùng chất khử C, CO, H2 hoặc kim loại mạnh (Al,Na,…) để khử ion dương kim loại trong hợp chất oxit ở nhiệt độ cao.
b.Mục đích: điều chế các kim loại có tính khử trung bình và yếu (kim loại sau Al).
VD: CuO + H2 Cu + H2O
3Fe3O4 + 8Al 4Al2O3 + 9Fe
Phản ứng nhiệt nhôm
Thổi luồng khí CO dư qua ống sứ đựng CuO, MgO, Al2O3, FeO, Fe3O4 thu được chất rắn gồm :
Cu , Mg, Fe, Al
Cu, MgO, Al2O3, Fe
Cu, Mg, Al2O3, Fe
Cu, MgO, Al, Fe
2. Phương pháp nhiệt luyện
II. Phương pháp điều chế kim loại
3. Phương pháp điện phân
II. Phương pháp điều chế kim loại
a.Nguyên tắc: dùng dòng điện 1 chiều trên catot để khử ion dương kim loại trong hợp chất
b.Mục đích: điều chế hầu hết các kim loại.
3.1/ Điện phân nóng chảy
Điện phân nóng chảy muối halogen, riêng Al điện phân nóng chảy oxit
Dung d?ch di?n li
Dòng điện
Catot (-)
Anot (+)
Khử Mn+
Oxi hoá X- hoặc O2_
Mn+ + ne ? M
2X- ? X2 + 2e
Ho?c 2O2- ? O2 + 4e
Sơ đồ điện phân
Dùng để điều chế kim loại mạnh (từ Al trở về trước)
VD1: Điện phân nóng chảy NaCl
Na+, Cl-
Dòng điện
Catot (-)
Anot (+)
Khử Na+
Oxi hoá Cl-
2Na+ + 2.1e ? 2Na
2Cl- ? Cl2 + 2e
Sơ đồ điện phân
Phương trình: 2NaCl 2Na + Cl2
VD2: Điện phân nóng chảy Al2O3
Al3+, O2-
Dòng điện
Catot (-)
Anot (+)
Khử Al3+
Oxi hoá O2-
4Al3+ + 4.3e ? 4Al
3.2O2- ? 3O2 + 3.4e
Sơ đồ điện phân
Phương trình: 2Al2O3 4Al + 3O2
Muối, H2O
Dòng điện
Catot (-)
Anot (+)
Khử Mn+ hoặc H2O
Oxi hoá gốc axit hoặc H2O
T? Al3+v? tru?c : 2H2O + 2e ? 2OH- + H2
Sau Al3+ : Mn+ + ne ? M
Halogenua : 2X- ? X2 + 2e
Gốc có oxi : NO3-, SO42-..
2H2O ? O2 + 4H+ + 4e
3.2/ Điện phân dung dịch
Dùng để điều chế kim loại sau Al
Qui tắc điện phân dung dịch
dp dd
* Phương trình
2CuSO4 + 2H2O
H2O, Cu2+, SO42-
Dòng điện
Catot (-)
Anot (+)
Cu2+, H2O
Khử Cu2+
2Cu2+ + 2.2e ? 2Cu
2H2O ? O2 + 4H+ + 4e
SO42-, H2O
Oxi hoá H2O
2Cu + O2 + 2H2SO4
VD1: Điện phân dung dịch CuSO4
dp dd
* Phương trình
CuCl2
H2O, Cu2+, Cl-
Dòng điện
Catot (-)
Anot (+)
Cu2+, H2O
Khử Cu2+
Cu2+ + 2e ? Cu
2Cl- ? Cl2 + 2e
Cl-, H2O
Oxi hoá Cl-
Cu + Cl2
VD2: Điện phân dung dịch CuCl2
Biểu thức:
Trong đó: m : là khối lượng của chất thu được ở điện cực, tính bằng (g)
A : là khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực
n : là số electron mà nguyên tử hoặc ion nhường hoặc nhận
I : là cường độ dòng điện được tính bằng ampe (A)
t : là thời gian điện phân được tính bằng giây (s)
F : là hằng số faraday( = 96500 Culong/mol)
Bài toán ví dụ: Tính khối lượng của Cu thu được ở catot sau thời gian điện phân
48 phút 15 giây dung dịch CuCl2 với cường độ dòng điện là 5(A) .
(Biết nguyên tử khối của Cu là 64 )
III. Định luật Faraday
m = 4,8 gam
Câu 1: Để khử hoàn toàn 30 gam hỗn hợp (X) gồm CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, MgO cần dùng 5,6 lít khí CO (ở đktc). Khối lượng chất rắn (Y) sau phản ứng là:
A. 28 gam. B. 26 gam.
C. 22 gam. D. 24 gam.
Câu 1: Để khử hoàn toàn 30 gam hỗn hợp (X) gồm CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, MgO cần dùng 5,6 lít khí CO (ở đktc). Khối lượng chất rắn (Y) sau phản ứng là:
X + CO Y + CO2
Theo ptpư: nCO = nCO2 = 0,25(mol)
Áp dụng ĐLBTKL :
mX + mCO = mY + mCO2
m Y= 30 + 0,25.28 – 0,25.44 = 26(g)
Câu 2: Khử hoàn toàn 17,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 cần 2,24 lít H2 (ở đktc). Khối lượng sắt thu được là:
5,6 gam. B. 6,72 gam.
C. 16,0 gam. D. 8,0 gam.
Câu 2: Khử hoàn toàn 17,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 cần 2,24 lít H2 (ở đktc). Khối lượng sắt thu được là
X + H2 Y + H2O
Theo ptpư: nH2O = nH2 = 0,1(mol)
Áp dụng ĐLBTKL :
mX + mH2 = mY + mH2O
mY= 17,6 + 0,1.2 – 0,1.18 = 16(g)
Câu 3: Cho luồng khí CO (dư) đi qua 9,1 gam hỗn hợp gồm CuO và Al2O3 nung nóng đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 8,3 gam chất rắn. Khối lượng CuO có trong hỗn hợp ban đầu là
A. 0,8 gam. B. 8,3 gam. C. 2,0 gam. D. 4,0 gam.
Câu 4.Cho dòng khí CO dư đi qua hỗn hợp (X) chứa 31,9 gam gồm Al2O3, ZnO, FeO và CaO thì thu được 28,7 gam hỗn hợp chất rắn (Y). Cho toàn bộ hỗn hợp chất rắn (Y) tác dụng với dung dịch HCl dư thu được V lít H2 (đkc). Giá trị V là
A. 5,60 lít. B. 4,48 lít. C. 6,72 lít. D. 2,24 lít.
Câu 5. Để khử hoàn toàn 45 gam hỗn hợp gồm CuO, FeO, Fe3O4, Fe và MgO cần dùng vừa đủ 8,4 lít CO ở (đktc). Khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng là:
A. 39g B. 38g C. 24g D. 42g
Câu 3: Cho luồng khí CO (dư) đi qua 9,1 gam hỗn hợp gồm CuO và Al2O3 nung nóng đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 8,3 gam chất rắn. Khối lượng CuO có trong hỗn hợp ban đầu là
A. 0,8 gam. B. 8,3 gam. C. 2,0 gam. D. 4,0 gam.
Gọi số mol của CuO và Al2O3 lần lượt là x và y Ta có : 80 x + 102y = 9,1 (*)
64x + 10,2y = 8,3 (**)
Từ (*) và (**) => x= 0,05(mol) và y = 0,05(mol) => mCuO = 0,05*80 = 4(g)
Câu 4.Cho dòng khí CO dư đi qua hỗn hợp (X) chứa 31,9 gam gồm Al2O3, ZnO, FeO và CaO thì thu được 28,7 gam hỗn hợp chất rắn (Y). Cho toàn bộ hỗn hợp chất rắn (Y) tác dụng với dung dịch HCl dư thu được V lít H2 (đkc). Giá trị V là
A. 5,60 lít. B. 4,48 lít. C. 6,72 lít. D. 2,24 lít.
Khối lượng Oxi trong oxit = 31,9 – 28,7 = 3,2(g) => nO = 0,2(mol)
nO = nH2 = 0,2 .22,4 = 4,48 (l)
Câu 5. Để khử hoàn toàn 45 gam hỗn hợp gồm CuO, FeO, Fe3O4, Fe và MgO cần dùng vừa đủ 8,4 lít CO ở (đktc). Khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng là:
A. 39g B. 38g C. 24g D. 42g
Khói lượng chất rắn tạo thành sau phản ứng = 45 + 0,375.28 – 0,357.44= 39(g)
* Một số tài liệu cũ có thể bị lỗi font khi hiển thị do dùng bộ mã không phải Unikey ...
Người chia sẻ: Nguyễn Văn Nhân
Dung lượng: |
Lượt tài: 0
Loại file:
Nguồn : Chưa rõ
(Tài liệu chưa được thẩm định)