Bài 21. Điều chế kim loại

Kiểm tra bài cũ.
1) Cho biết hiện tượng xảy ra khi ngâm một lá sắt vào dd axit HCl ? Minh họa bằng phương trình phản ứng.
Xảy ra sự ăn mòn hóa học. Bọt khí H2 thoát ra lúc đầu nhiều sau đó ít dần do các bọt khí này bọc kín lá sắt, cản trở sự tiếp cận của ion H+ với các nguyên tử sắt. Sắt bị ăn mòn chậm.
Fe + 2 HCl = FeCl2 + H2
2) Trong thí nghiệm trên nếu nhỏ thêm vài giọt dd CuSO4 vào dd axit thì có hiện tượng gì xảy ra ? Viết phương trình phản ứng minh họa ?
Đầu tiên sắt phản ứng với Cu2+ trong dd.
CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu

Cu sinh ra bám vào Fe .
Xảy ra sự ăn mòn điện hóa.
Fe là cực âm : Fe - 2e = Fe 2+
Cu là cực dương : 2H+ + 2e = H2
Sắt bị ăn mòn nhanh chóng, bọt khí
hydro thoát ra nhiều và nhanh.

KIM LOẠI TRONG TỰ NHIÊN
Đa số kim loại tồn tại trong tự nhiên ở dạng hợp chất, chỉ một số rất ít 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.
Khoáng vật Florit (CaF2)



Quặng sắt trong tự nhiên
CuFeS2
Pyrit sắt (FeS2)


Corindon (Al2O3 + .)
ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI.
ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI.

I-Nguyên tắc điều chế kim loại.
Khử ion dương kim loại thành kim loại tự do.
Mn+ + ne = M

ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI.


II-Các phương pháp điều chế kim loại.
1)Phương pháp thuỷ luyện.
2)Phương pháp nhiệt luyện.
3)Phương pháp điện phân.
ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI.


II.Các phương pháp điều chế kim loại:
1)Phương pháp thuỷ luyện:
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 trong phòng thí nghiệm.
TD: Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag

+2
0
+1
0
ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI.


II.Các phương pháp điều chế kim loại.
2)Phương pháp nhiệt luyện:
a.Nguyên tắc: dùng chất khử C, CO, H2 hoặc kim loại Al 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) trong công nghiệp.
TD: CuO + H2 = Cu + H2O

3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe

t0
to
+2
0
0
+ 8/3
ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI.


II-Các phương pháp điều chế kim loại.
3)Phương pháp điện phân:
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.


ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI.


II-Các phương pháp điều chế kim loại.
3)Phương pháp điện phân:
Điều chế kim loại có tính khử mạnh từ Li đến Al : điện phân hợp chất nóng chảy( oxit, hidroxit, muối) của chúng.
TD : điện phân NaCl nóng chảy để điều chế Na.

_
+
Ion Na+
Ion Cl-

_
+
Ion Na+
Ion Cl-
Chieàu doøng ñieän
Cl2
Na
ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI.


TD: ñieän phaân NaCl noùng chaûy ñeå ñieàu cheá Na.
NaCl = Na+ + Cl-
Catot Anot
Ion Na+ bò khöû Ion Cl- bò oxi hoùa
Na + + e = Na 2Cl - - 2e = Cl2


2NaCl = 2Na + Cl2
đp nc
+1
0
ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI.


II-Các phương pháp điều chế kim loại.
3)Phương pháp điện phân:
Điều chế kim loại có tính khử trung bình và yếu: điện phân dung dịch muối của chúng trong nước.


ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI.


TD: ñieän phaân dung dòch CuSO4 ñeå ñieàu cheá Cu.
CuSO4 = Cu 2+ + SO4 2 -
(H2O)
Catot Anot
(Cu2+ , H2O) (Cl- , H2O)
Ion Cu2+ bò khöû H2O bò oxi hoùa
Cu2+ + 2e = Cu 2H2O – 4e = 4H++ O2

2CuSO4 + 2H2O = 2Cu + O2 +2H2SO4


đp
+2
0
ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI.

I .Nguyên tắc điều chế kim loại.
M n+ + ne = M

II. Các phương pháp điều chế kim loại.
1)Phương pháp thuỷ luyện.
2)Phương pháp nhiệt luyện.
3)Phương pháp điện phân.






1)Phương pháp thuỷ luyện:
-Nguyên tắc: dùng kim loại tự do có tính khử mạnh hơn để khử ion dương kim loại khác trong dung dịch muối.
-Mục đích: điều chế các kim loại có tính khử yếu trong phòng thí nghiệm.

2)Phương pháp nhiệt luyện:
-Nguyên tắc: dùng chất khử C, CO, H2 hoặc kim loại Al để khử ion dương kim loại trong hợp chất oxit ở nhiệt độ cao.
-Mục đích:điều chế các kim loại có tính khử trung bình và yếu (kim loại sau Al) trong công nghiệp.

3)Phương pháp điện phân:
-Nguyên tắc: dùng dòng điện 1 chiều trên catot để khử ion dương kim loại trong hợp chất
-Mục đích: điều chế hầu hết các kim loại.

Bài tập
Từ dd CuCl2, có mấy cách để điều chế kim loại Cu ?
a. 1 cách.
b. 2 cách.
c. 3 cách.
Cách 1 : điện phân dd CuCl2.

.
Cách 2 : dùng kim loại có tính
khử mạnh hơn khử ion Cu2+ trong dd.

Cách 3 : chuyển
CuCl2 Cu(OH)2 CuO
sau đó dùng H2 để khử CuO ở nhiệt độ cao.