Bài 21: Điều chế kim loại 

I. Nguyên tắc điều chế kim loại

    Khử ion kim loại thành nguyên tử.

Mn+ + ne → M

II. Phương pháp điều chế kim loại

1. Phương pháp thuỷ luyện

    Nguyên tắc: Dùng những dung dịch thích hợp như: H2SO4, NaOH, NaCN, … để hoà tan kim loại hoặc các hợp chất của kim loại và tách ra khỏi phần không tan có ở trong quặng. Sau đó khử những ion kim loại này trong dung dịch bằng những kim loại có tính khử mạnh như Fe, Zn, …

    Phạm vi áp dụng: Thường sử dụng để điều chế các kim loại có tính khử yếu.

    Ví dụ:

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu↓

Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu↓

2. Phương pháp nhiệt luyện

    Nguyên tắc: Khử ion kim loại trong hợp chất ở nhiệt độ cao bằng các chất khử như C, CO, H2 hoặc các kim loại hoạt động.

    Phạm vi áp dụng: Sản xuất các kim loại có tính khử trung bình (Zn, FE, Sn, Pb, …) trong công nghiệp.

    Ví dụ:

3. Phương pháp điện phân

    a. Điện phân hợp chất nóng chảy

    Nguyên tắc: Khử các ion kim loại bằng dòng điện bằng cách điện phân nóng chảy hợp chất của kim loại.

    Phạm vi áp dụng: Điều chế các kim loại hoạt động hoá học mạnh như K, Na, Ca, Mg, Al.

    Ví dụ: Điện phân MgCl2 nóng chảy để điều chế Mg.

    Phương trình điện phân:

    b. Điện phân dung dịch

    Nguyên tắc: Điện phân dung dịch muối của kim loại.

    Phạm vi áp dụng: Điều chế các kim loại có độ hoạt động hoá học trung bình hoặc yếu.

    Ví dụ: Điện phân dung dịch CuCl2 để điều chế kim loại Cu.

    Phương trình điện phân:

III. Định luật faraday

    Tính lượng chất thu được ở các điện cực

    Dựa vào công thức Farađây:  trong đó:

       m: Khối lượng chất thu được ở điện cực (g).

       A: Khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực.

       n: Số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận.

       I: Cường độ dòng điện (ampe).

       t: Thời gian điện phân (giấy).

       F: Hằng số Farađây (F = 96.500).

BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM :

Câu 1: Để điều chế Ca từ CaCO3 cần thực hiện ít nhất mấy phản ứng ?

A. 2    B, 3    C. 4    D. 5

Câu 2: Những kim loại nào sau đây có thể được điều chế từ oxít bằng phương pháp nhiệt luyện nhờ chất khử CO?

A, Zn, Mg, Fe

B, Ni, Cu, Ca

C. Fe, Ni Zn

D. Fe, Al, Cu

Câu 3: Khẳng định nào sau đây không đúng

A, Khí điện phân dung dịch Zn(NO3)3 sẽ thu được Zn ở catot.

B, Có thể điều chế Ag bằng cách nhiệt phân AgNO3 khan.

C, Cho một luồng H2 dư qua bột Al2O3 nung nóng sẽ thu được Al.

D, Có thể điều chế đồng bằng cách dùng kẽm để khử ion Cu2+ trong dung dịch muối.

Câu 4: Cho các kim loụl : Li, Na, Cu, Al, Fe, Cu, Ag, Pt. Bằng phương pháp điện phân có thể điều chế được bao nhiêu kim loại trong số các kim loại trên ?

A, 3    B 4    C. 6    D. 8

Câu 5: Điện phân một dung dịch chứa đồng thời các cation Mg2+, Fe3+, Zn2+ , Pb2+ , Ag+. Thứ tự các kim loại sinh ra ở catot lần lượt là

A. Ag, Fe, Pb, Zn,     B. Ag, Pb, Fe, Zn.

C Ag, Fe, Pb, Zn, Mg.     D.Ag, Pb, Fe, Zn, Mg.

Câu 6: Điện phân (với cực điện trơ, mồng ngăn xốp) dung dịch gồm 0,2 mol Fe2(SO)4, 0,2 mol CuSO4 và 0,4 mol NaCl. Biết rằng hiệu suất điện phân đạt 100%. Điều khẳng định nào sau đây là đúng ?

A. Khi khối lượng catot tăng 12,8 gam thì dung dịch hoàn toàn chỉ có màu nâu vàng.

B. Khi khối lượng calot tăng lên 6,4 gam thì đã có 19300 culong chạy qua bình diện phân.

C. Khi có 4,48 lít khi (đktc) thoát ra ở anot thì khối lượng catot không thay đổi.

D. Khi có khi bắt dầu thoát ra ở catot thì đã có 8,96 lít khí (đktc) thoát ra ở anot.

Câu 7: Cho hơi nước qua than nóng đỏ thu được 2,24 lít hồn hợp khí X gồm CO2, CO và 112 (đo ở đktc). Dẫn X qua hổn hợp gồm CuO và Al2O3 dư nung nóng thu dược m gam chất rắn và hỗn hợp khí và hơi Y. Dẫn Y qua dung dịch Ca(OH)2 dư, lọc bỏ kết tủa thấy khối lượng dung dịch giảm 1,16 gam. Khối lượng kim loại có trong m là

A. 5,12 gam.     B. 1,44 gam.    C. 6,4 gam.    D. 2,7 gam.

Câu 8: Điện phân 1 lit dung dịch có chứa 18,8 gam Cu(NO3)2 và 29,8 gam KCl bằng điện cực trơ, có màng ngăn xốp. Sau 1 thời gian thấy khối lượng dung dịch giảm 34,3 gam so với ban đầu. Coi thẻ tích dung dịch không đổi trong quá trình điện phân, Nồng độ các chất trong dung dịch sau khi điện phân là

A. KCl 0,1M; KNO3 0,2M ; KOH 0,1M,

B. KNO3 0,1 M ; KCl 0,2 M

C. KCl 0,05M ; KNO3 0,2M ; KOH 0,15M.

D. KNO3 0,2M , KOH 0,2M.

Câu 9: Một học sinh đã đưa ra các phương án để điều chế đồng như sau :

(1) Điện phân dung dịch CuSO4.

(2) Dùng kali cho vào dung dịch CuSO4.

(3) Dùng cacbon khử CuO ở nhiệt độ cao.

(4) Dùng nhôm khử CuO ở nhiệt độ cao.

Trong các phương án điều chế trên, có bao nhiêu phương án có thể áp dụng đề điều chế đồng ?

A, 1    B. 2    C. 3    D. 4

Câu 10: Một nhóm học sinh đã đề xuất các cách điều chế Ag từ AgNO3 như sau :

(1) Cho kẽm tác dụng với dung dịch AgNO3.

(2) Điện phân dung dịch AgNO3.

(3) Cho dung dịch AgNO3 tác dụng với dung dịch NaOH sau đó thu lấy kết tủa đem nhiệt phân.

(4) Nhiệt phân AgNO3.

Trong các cách điều chế trên, có bao nhiêu cách có thể áp dụng để điều chế Ag từ AgNO3 ?

A. 1    B. 2    C. 3    D. 4

Câu 12: Cho các chất sau đây : NaOH, Na2CO3, NaCl, NaNO3 và Na2SO4. Có bao nhiêu chất điều chế được Na chỉ băng 1 phản ứng ?

A. 1    B. 2    C. 3    D.

Câu 13: Trộn 0,54 gam bột nhôm với hỗn hợp gồm bột Fe2O3 và CuO rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm thu được hỗn hợp A. Hòa tan hoàn toàn A trong dung dịch HNO3 thu được hỗn hợp khí gồm NO và NO2 có tỉ lệ số mol tương ứng là 1 : 3. Thể tích khí NO (ở đktc) là

A. 0,224 lít;     B. 0,672 lít.     C. 0,075 lít.     D. 0,025 lít.

Câu 14: Để điều chế Al kim loại ta có thể dùng phương pháp nào trong các phương pháp sau đây ?

A. Dùng Zn đẩy AlCl3 ra khỏi muối

B. Dùng CO khử Al2O3

C. Điện phân nóng chảy Al2O3

D. Điện phân dung dịch AlCl3

Câu 15: Cho khí CO (dư) đi qua ống sứ nung nóng đựng hỗn hợp X gồm: Al2O3, MgO, Fe3O4, CuO thu được chất rắn Y. Cho Y vào dung dịch NaOH (dư), khuấy kĩ, thấy còn lại phần không tan Z. Giả sử các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Phần không tan Z gồm:

A. MgO, Fe, Cu.

B. Mg, Fe, Cu, Al.

C. MgO, Fe3O4, Cu, Al2O3.

D. Mg, FeO, Cu.

Câu 16: Trong quá trình điện phân dung dịch Pb(NO3)2 với các điện cực trơ, ion Pb2+ di chuyển về:

A. Catot và bị oxi hoá.

B. Anot và bị oxi hóa.

C. Catot và bị khử.

D. Anot và bị khử