Bài 23. Luyện tập: Điều chế kim loại và sự ăn mòn của kim loại

Câu 1: Viết phương trình phản ứng ( phân tử, ion thu gọn), xác định loại ăn mòm xảy ra khi cho :
KIỂM TRA BÀI CŨ
a. khi cho Fe tác dụng H2SO4 loãng
b. khi cho Fe tác dụng với hỗn hợp H2SO4 và CuSO4
Nếu không còn sắt
Nếu không còn Al
Nếu không còn Au, Ag
ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI

Bài
21
Tiết 33
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 ở dạng hợp chất hoặc quặng, chỉ một số rất ít kim loại như vàng, platin,…
1. Phương pháp thuỷ luyện
II. Phương pháp điều chế kim loại
TQ: 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.Phạm vi sử dụng: 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
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.Phạm vi sử dụng: 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
2. Phuong ph�p nhi?t luy?n
II. Phương pháp điều chế kim loại
CO CO2
MxOy + H2 M + H2O
C CO (CO2)
Al Al2O3
Thổi luồng khí CO 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
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.
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)

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.Phạm vi sử dụng: 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)
TQ: MXn ? M + X2
MxOy ? M + O2
Cl2
Na
sơ đồ điều chế natri bằng PP điện phân NaCl nóng chảy
Na nóng chảy
NaCl
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
3.2/ Điện phân dung dịch
H2O
Muối
Dòng điện
Catot (-)
Anot (+)
Khử Mn+ hoặc H2O
Oxi hoá gốc axit hoặc H2O
Li+? Al3+ : 2H2O + 2e ? 2OH- + H2
Sau Al3+ : Mn+ + ne ? M
Halogenua : 2X- ? X2 + 2e
Gốc có oxi : NO3-, SO42-..
2H2O ? O2 + 4H+ + 4e
Dùng để điều chế kim loại trung bình và yếu (sau Al)
+ -
K
Anot
Graphit
Dung dịch CuSO4
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
SO42-
SO42-
SO42-
SO42-
SO42-
SO42-
SO42-
Catot
Graphit
Ví dụ 1: Viết sơ đồ điện phân dung dich CuSO4
* Sơ đồ
Catot (-): Cu2+, H2O
Anot (+): SO42-, H2O
Cu2+ + 2e --> Cu
dp dd
* Phương trình
CuSO4 + H2O
H2O
Muối
Dòng điện
Catot (-)
Anot (+)
Khử Mn+ hoặc H2O
Li+? Al3+ : 2H2O + 2e ? 2OH- + H2
Sau Al3+ : Mn+ + ne ? M
Halogenua : 2X- ? X2 + 2e
Gốc có oxi : NO3-, SO42-..
2H2O ? O2 + 4H+ + 4e
Oxi hoá gốc axit hoặc H2O
2H2O ? O2 + 4H+ + 4e
Cu + � O2 + H2SO4
K
Phương pháp điều chế
ĐP nóng chảy
Nhiệt luyện
Điện phân
Nhiệt luyện
Điện phân
Thuỷ luyện
Mạnh
Trung bình
Yếu
KHÁI QUÁT
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 ịo 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
CỦNG CỐ
Nêu phương pháp, viết phương trình điều chế Ca từ CaCO3 ?