- Phương pháp điện phân là phương pháp vạn năng, được dùng để điều chế hầu hết các kim loại, từ những kim loại có độ hoạt động hóa học cao đến trung bình và thấp. - Cơ sở của phương phá[r]
(1)Điều chế kim loại
ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI I – NGUYÊN TẮC ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI
Trong tự nhiên có số kim loại trạng thái tự do, hầu hết kim loại tồn dạng ion hợp chất hóa học Muốn chuyển hóa ion thành kim loại ta thực trình khử ion kim loại:
Mn+ + ne → M
II – MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI 1 Phương pháp thủy luyện
- Phương pháp thủy luyện gọi phương pháp ướt, dùng để điều chế kim loại có độ hoạt động hóa học thấp Au, Ag, Hg, Cu…
- Cơ sở phương pháp dùng dung dịch thích hợp, dung dịch H2SO4, NaOH, NaCN…để
hịa tan kim loại hợp chất kim loại tách khỏi phần khơng tan có quặng Sau ion kim loại dung dịch khử kim loại có tính khử mạnh hơn, Fe, Zn…
Ví dụ 1:
Người ta điều chế Ag cách nghiền nhỏ quặng bạc sunfua Ag2S, xử lí dung dịch NaCN, lọc để
thu dung dịch muối phức bạc:
Ag2S + 4NaCN → 2Na[Ag(CN)2] + Na2S
Sau đó, ion Ag+ phức khử kim loại Zn:
Zn + 2Na[Ag(CN)2] → Na2[Zn(CN)4] + 2Ag
Ví dụ 2:
Vàng lẫn đất đá hịa tan dần dung dịch NaCN với oxi khơng khí, dung dịch muối phức vàng:
4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O → 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH
Sau đó, ion Au3+ phức khử kim loại Zn:
Zn + 2Na[Au(CN)2] → Na2[Zn(CN)4] + 2Au
2 Phương pháp nhiệt luyện
- Phương pháp nhiệt luyện ứng dụng rộng rãi công nghiệp để điều chế kim loại có độ hoạt động hóa học trung bình Zn, Cr, Fe, Sn, Pb,…
- Cơ sở phương pháp khử ion kim loại hợp chất nhiệt độ cao chất khử mạnh C, CO, H2 Al, kim loại kiềm kiềm thổ
Ví dụ:
PbO + C Pb + CO
(2)WO3 + 3H2 W + 3H2O
TiCl4 + 4Na Ti + 4NaCl
V2O5 + 5Ca 2V + 5CaO
Các phản ứng dùng kim loại kiềm kim loại kiềm thổ làm chất khử phải thực mơi trường khí trơ chân không
- Trường hợp quặng sunfua kim loại Cu2S, ZnS, FeS2…thì phải chuyển sunfua kim loại thành oxit
kim loại Sau khử oxit kim loại chất khử thích hợp Ví dụ với ZnS:
2ZnS + 3O2 2ZnO + 2SO2
ZnO + C Zn + CO
- Đối với kim loại khó nóng chảy Cr, người ta dùng Al làm chất khử (phản ứng nhiệt nhôm) Phản ứng nhiệt nhôm tỏa nhiệt mạnh, lượng nhiệt tạo sử dụng để đun nóng chảy Cr2O3, nhờ giảm
chi phí cho nhiên liệu:
Cr2O3 + 2Al 2Cr + Al2O3
- Đối với kim loại hoạt động Hg, Ag cần đốt cháy quặng thu kim loại mà không cần dùng chất khử
HgS + O2 Hg + SO2
3 Phương pháp điện phân
- Phương pháp điện phân phương pháp vạn năng, dùng để điều chế hầu hết kim loại, từ kim loại có độ hoạt động hóa học cao đến trung bình thấp
- Cơ sở phương pháp dùng dòng điện chiều để khử ion kim loại Tác nhân khử cực ( – ) mạnh nhiều lần tác nhân khử chất hóa học
- Điều chế kim loại có tính khử mạnh Li, Na, K, Al…bằng cách điện phân hợp chất (muối, bazơ, oxit) nóng chảy chúng
(3)- Nguyên liệu NaCl tinh khiết
- Cực dương làm than chì, cực âm thép
- Điều chế kim loại có tính khử trung bình yếu Zn, Cu, cách điện phân dung dịch muối chúng (xem thêm điện phân)
Ví dụ: ZnBr2 Zn + Br2