Bài 21. Điều chế kim loại

Giảng viên hướng dẫn :Hoàng Thị Chiên.
Sinh viên thực hiện :Trần Thị Liên.
Lớp :Hóa 43b.
BÀI 21: ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI
Trong cuộc sống hàng ngày đi trên đường phố, chúng ta thường hay gặp các cửa hàng bán đồ trang sức vàng, bạc.

Nhiều đồ dùng được làm từ sắt như: cửa, hay các vật dụng khác như dao, cuốc, xẻng…

Nhưng trong tự nhiên chỉ có một số kim loại tồn tại ở dạng tự do như vàng, platin… còn hầu hết các kim loại khác tồn tại ở dạng hợp chất như oxit, muối…

Trong hợp chất kim loại thường tồn tại ở dạng ion dương Mn+.
Khoáng vật Florit (CaF2)
Quặng sắt trong tự nhiên
Pyrit sắt (FeS2)
Coridon (Al2O3+…)
I. Nguyên tắc
Nguyên tắc chung điều chế kim loại là khử ion kim loại thành nguyên tử.
Mn+ + ne → M
II. Các phương pháp điều chế kim loại
Phương pháp nhiệt luyện.
Phương pháp thủy luyện.
Phương pháp điện phân:
+ Điện phân nóng chảy.
+ Điện phân dung dịch.
1. Phương pháp nhiệt luyện
Điều chế kim loại có độ hoạt động trung bình và yếu (kim loại sau Al).
Dùng các chất khử mạnh như: CO, C, H2, Al, … khử các oxit kim loại ở nhiệt độ cao..
CO CO2
MXOY + C to M + CO(CO2)
H2 H2O
Al Al2O3
M kim loại sau Al
Ví dụ:
PbO + H2 Pb + H2O
Fe2O3 + 3CO Fe + 3CO2
Fe2O3 + 3C 2Fe + 3CO
Fe2O3 + 2Al 2Fe + Al2O3
2. Phương pháp thủy luyện
Dùng kim loại mạnh đẩy kim loại yếu ra khỏi dung dịch muối.
Thường dùng điều chế kim loại yếu (sau H).
Ví dụ 1:
Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu
Fe + Cu2+ Fe2+ + Cu
Ví dụ 2:
Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag
Cu + 2Ag+ Cu2+ + 2Ag
3. Phương pháp điện phân
Nguyên tắc: dùng dòng điện một chiều trên catot để khử các ion kim loại trong hợp chất ở trạng thái lỏng (dung dịch hay nóng chảy).
Sơ đồ quá trình điện phân:
+) Bước 1: viết quá trình phân li thành ion.
+) Bước 2: cho các ion phân li về các điện cực.
+) Bước 3: viết các quá trình cho, nhận electron của các chất với điện cực.
+) Bước 4: viết phương trình phản ứng dạng ion và dạng phân tử.
a. Điện phân nóng chảy
Điều chế kim loại có độ hoạt động hóa học mạnh như: Na, K, Ca, Mg, Al…
Điện phân nóng chảy muối clorua.
MCln dpnc M + n/2Cl2
Ví dụ: điện phân nóng chảy NaCl.
Bước 1: NaCl Na+ + Cl-
Bước 2: anot (cực dương) catot(cực âm)
Cl- Na+
Bước 3: 2Cl- + 2.1e Cl2 Na+ Na + 1e.
Bước 4: NaCl dpnc Na + 1/2Cl2
Na+ + Cl- Na + 1/2Cl2

b.Điện phân dung dịch.
Điều chế kim loại trung bình và yếu(kim loại sau Al).
Ví dụ: điện phân dung dịch AgNO3
Bước 1: AgNO3 đpdd Ag+ + NO3-
Bước 2: anot(cực dương) catot(cực âm)
NO3- ,H2O Ag+,H2O
Bước 3: H2O 4H+ + O2 +4.1e Ag+ + 1e Ag
Bước 4: 4AgNO3 +2H2O đpdd 4Ag + 4HNO3 + O2
c.Tính lượng chất thu được ở các điện cực
Dựa vào công thức định luật Faraday ta có:
A.I.t
m =
n.F
Với: m:khối lượng chất thu được ở điện cực(gam)
I:cường độ dòng điện(ampe)
t:thời gian điện phân(s)
n:số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận
F:hằng số Faraday F =96500
A:khối lượng mol nguyên tử chất thu được ở điện cực


Kim loại K Al H
Điện phân nóng chảy Điện phân dung dịch, phương pháp nhiệt
luyện.
Phương pháp thủy luyện.