Đang tải... (xem toàn văn)
Các kim loại trong dãy trên chỉ có thể được điều chế theo phương pháp điện phân nóng chảy các hợp chất là.. Có bao nhiêu kim loại chỉ điều chế được bằng phương pháp điện phân.[r]
(1)ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI A TÓM TẮT LÝ THUYẾT
I Điều chế kim loại
1 Nguyên tắc điều chế kim loại
Khử catiton kim loại thành nguyên tử kim loại : Mnne M
2 Phương pháp điều chế kim loại 2.1 Phương pháp nhiệt luyện
- Dùng chất khử mạnh H2, CO, Al để khử oxit kim loại Zn,
Fe,…, Cu nhiệt độ cao Ví dụ : o o o o t t
2
t
2 n
t
2 n
CO CuO Cu CO 3H Fe O 2Fe 3H O 2nCO 2M O 4M 2nCO 2nH 2M O 4M 2nH O
(M : Zn Cu)
o o o t
2 3
t
2 t
2 n
2Al Fe O Al O 2Fe 2Al 3CuO Al O 3Cu 2nAl 3M O 6M nAl O
(M : Zn Cu)
2.2 Phương pháp thủy luyện
- Dùng kim có tính khử mạnh để khử muối kim loại có tính khử yếu
2
2
2Al 3Fe 2Al 3Fe
Fe Cu Fe Cu
3 dö
Al Fe Al Fe
Cu 2Ag Cu 2Ag
2.3 Phương pháp điện phân
2.3.1 Những kiến thức điện phân
- Điện phân là q trình oxi hóa – khử xảy bề mặt điện cực khi cho dòng điện chiều qua dung dịch chất điện li chất điện li ở trạng thái nóng chảy.
Bản chất q trình điện phân dùng lượng điện để thực phản ứng hóa học
- Cấu tạo bình điện phân gồm : nguồn điện; điện cực; thùng điện phân 2.3.2 Các dạng điện phân
a Điện phân nóng chảy
Ứng dụng để điều chế kim loại có tính khử mạnh Al, kim loại kiềm thổ, kim loại kiềm
Ví dụ 1: Điều chế Na từ NaCl
nóng chảy
NaCl Na Cl
Taïi catot ( ) : Na e Na
2 Taïi anot ( ): Cl Cl e
2
(2)điện phân nóng chảy (đpnc)
2
Kết : NaCl Na Cl
2 ( ) ( )
Dưới sơ đồ thùng điện phân NaCl nóng chảy điều chế Na
Ví dụ : Điều chế Mg từ MgCl2
nóng chảy 2
MgCl Mg 2Cl
2
Taïi catot ( ): Mg 2e Mg
2 Taïi anot ( ): 2Cl Cl 2e đpnc
2
Kết : MgCl Mg Cl ( ) ( )
Ví dụ : Điều chế Al từ Al2O3
3
nóng chảy 2 criolit (AlF 3NaF)
Al O 2Al 3O
3
Taïi catot ( ): 2Al 6e 2Al
2
Taïi anot ( ) : 3O O 6e
đpnc
2 criolit Kết quaû : Al O 2Al O
2 ( ) ( )
●PS : Tác dụng criolit trình điều chế Al :
+ Hạ nhiệt độ nóng chảy Al2O3 từ 2050oC xuống cịn 900oC, tiết
kiệm lượng
+ Tạo lớp chất lỏng dẫn điện tốt Al2O3 nóng chảy
(3)b Điện phân dung dịch
● Quy tắc khử catot : Trên catot, ion có tính oxi hóa mạnh bị khử trước Cụ thể :
3 2 2 2
2
không bị khử dung dịch Ag Fe Cu H Pb Sn Ni Fe Zn H O Al Mg Na Ca Ba K
Nước bị khử catot sau : 2HOH 2e H2 2OH
Ví dụ 1: Nếu điện phân dung dịch chứa ion Ag+, Fe3+, Cu2+, Fe2+, NO3 thứ tự khử catot sau : Ag Fe3 Cu2 Fe2 H O2
.
Quá trình khử :
3
2
2
Ag e Ag
Fe e Fe
Cu 2e Cu
Fe 2e Fe
2H O 2e H 2OH
● Quy tắc oxi hóa anot : Trên anot, ion có tính khử mạnh bị oxi hóa trước Cụ thể sau :
2
2
không bị khử S I Br Cl OH H O F , NO , SO
Nước bị oxi hóa anot sau : 2HOH 4HO2 4e
Ví dụ : Nếu điện phân dung dịch có chứa ion Na , Cl , Br thứ tự oxi hóa anot sau : Br Cl H O2
.
Quá trình oxi hóa : 2
2
2Br Br 2e
2Cl Cl 2e
2H O 4H O 4e
Ví dụ : Viết phương trình điện phân đến nước bị điện phân hai điện cực : dd CuCl2; dd AgNO3; dd NaCl (có màng ngăn điện cực);
dd NaOH; dd H2SO4
- Quá trình điện phân dung dịch CuCl2 :
2
2
2 CuCl Cu 2Cl Thứ tự oxi hóa anot : Cl H O Thứ tự khử catot : Cu H O
2
(4)ñpdd
2
Kết : CuCl Cu Cl
- Quá trình điện phân dung dịch AgNO3 :
3
2
không bị oxi hóa
AgNO Ag NO
Thứ tự oxi hóa anot : H O NO Thứ tự khử catot : Ag H O
2
Taïi anot( ) : 2H O 4H O 4e
Taïi catot ( ) : 4Ag 4e 4Ag
ñpdd
2
đpdd
3 2
Kết : 4Ag 2H O 4Ag O 4H hay 4AgNO 2H O 4Ag O 4HNO
- Quá trình điện phân dung dịch NaCl :
2
khoâng bị oxi hóa NaCl Na Cl
Thứ tự oxi hóa anot : Cl H O Thứ tự khử catot : H O Na
Taïi anot( ) : 2Cl Cl 2e
2
Taïi catot ( ): 2H O 2e H 2OH
đpdd
2 có màng ngăn 2
đpdd
2 có màng ngăn 2
Kết : 2H O 2Cl 2OH Cl H hay 2H O 2NaCl 2NaOH Cl H
PS:Màng ngăn điện cực có tác dụng ngăn cản Cl2 phản ứng với
OH .
- Quá trình điện phân dung dịch NaOH :
2
không bị oxi hóa
NaOH Na OH
Thứ tự oxi hóa anot : OH H O Thứ tự khử catot : H O Na
Taïi anot( ): 2OH O 2H 4e
Taïi catot ( ) : 4H O 4e 2 2H24OH
đpdd
2 2
Kết quaû : 2H O O 2H
- Quá trình điện phân dung dịch H2SO4 :
2
2 4
2
2
không bị oxi hóa
H SO 2H SO
Thứ tự oxi hóa anot : H O SO Thứ tự khử catot : H H O
2
Taïi anot( ): 2H O O 4H 4e
Tại catot ( ): 4H 4e 2H2
đpdd
2 2
(5)Ví dụ :Viết phản ứng điện phân dung dịch chứa hỗn hợp CuSO4 (a mol),
NaCl (b mol) đến nước bị điện phân điện cực trường hợp sau : 2a =b; 2a > b; 2a < b
Từ giả thiết suy trình điện phân dừng lại ion dung dịch bị điện phân hết
2 4 a mol b mol 2
CuSO Cu SO
NaCl Na Cl
Thứ tự oxi hóa anot : Cl H O Thứ tự khử catot : Cu H O
Trường hợp a = 2b
b mol b mol
Taïi anot ( ): 2Cl 2e Cl
a mol 2a mol
Taïi catot ( ): Cu 2e Cu Vì a = 2b nên Cu , Cl2 bị điện phân hết nhau, kết :
ñpdd
2 Cu 2Cl Cu Cl
Trường hợp 2a > b Do
e nhận e nhường
n n
2a b
nên Cl
bị điện phân hết trước Cu2
Vì thế, anot ngồi q trình oxi hóa Cl cịn có q trình oxi hóa H2O
2 b mol b mol
2
(2a b) mol Taïi anot ( ): 2Cl 2e Cl
2H O 4H O 4e
a mol 2a mol
Taïi catot ( ): Cu 2e Cu
ñpdd
0,5b mol b mol
ñpdd
2
(a 0,5b) mol
Kết : Cu 2Cl Cu Cl
2Cu 2H O 2Cu O 4H
Trường hợp 2a < b Do
e nhận e nhường
n n
2a b
nên Cu2bị điện phân hết trước Cl Vì catot ngồi q trình khử Cu2 cịn có q trình khử H2O
b mol b mol
Taïi anot ( ): 2Cl 2e Cl
2 a mol 2a mol
2
b 2a
Taïi catot ( ): Cu 2e Cu 2H O 2e H 2OH
(6)
ñpdd
2 a mol 2a mol
ñpdd
2 2
(b 2a) mol
Keát quaû : Cu 2Cl Cu Cl
2Cl 2H O H Cl 2OH
B HỆ THỐNG CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM ● Mức độ nhận biết
Câu 1: Nguyên liệu để điều chế kim loại Na công nghiệp A Na2CO3.B NaOH C NaCl D NaNO3
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên Đại học Vinh, năm 2016)
Câu 2: Trong công nghiệp, Mg điều chế cách đây? A Điện phân nóng chảy MgCl2 B Cho kim loại Fe vào dung dịch
MgCl2
C Điện phân dung dịch MgSO4 D Cho kim loại K vào dung dịch
Mg(NO3)2
(Đề thi minh họa kỳ thi THPT Quốc Gia, năm 2017)
Câu 3: Quặng boxit dùng để sản xuất kim loại ?
A. Mg B. Na C. Cu D. Al
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên Lam Sơn – Thanh Hóa, năm 2016)
Câu 4: Thành phần quặng boxit
A. Fe3O4 B. Al2O3 C. FeCO3 D.
Cr2O3
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên Hà Giang, năm 2016)
Câu 5: Quặng boxit dùng để sản xuất kim loại sau đây? A. Al B. Na C. Mg.D. Cu
(Đề thi THPT Quốc Gia, năm 2015)
Câu 6: Để sản xuất nhôm công nghiệp người ta thường:
A Điện phân dung dịch AlCl3 B Cho Mg vào dung dịch Al2(SO4)3
C Cho CO dư qua Al2O3 nung nóng D Điện phân Al2O3 nóng chảy
có mặt criolit
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên Đại học Vinh, năm 2016)
Câu 7: Quặng manhetit dùng để sản xuất kim loại sau đây? A. Fe B. Ag C. Al D. Cu
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên Biên Hòa – Hà Nam, năm 2016)
(7)A. Cl2 B. NaOH C. Na D. HCl
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT Hùng Vương – Quảng Bình, năm 2016)
Câu 9: Để điều chế kim loại K người ta dùng phương pháp A. điện phân KCl nóng chảy
B. điện phân dung dịch KCl khơng có màng ngăn C. dùng khí CO khử ion K+ K
2O nhiệt độ cao
D. điện phân dung dịch KCl có màng ngăn
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT Lê Xoay – Vĩnh Phúc, năm 2016)
Câu 10: Để thu kim loại Cu từ dung dịch CuSO4 theo phương pháp
thuỷ luyện, dùng kim loại sau đây? A Na B Ag C Ca D Fe
(Đề thi minh họa kỳ thi THPT Quốc Gia, năm 2017)
● Mức độ thông hiểu
Câu 11: Nguyên tắc chung để điều chế kim loại là:
A. Khử cation kim loại B. Oxi hóa cation kim loại C. Oxi hóa kim loại D. Khử kim loại
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên Thái Bình, năm 2016)
Câu 12: Dãy gồm kim loại điều chế phương pháp nhiệt luyện:
A. Al; Na; Ba B. Ca; Ni; Zn C. Mg; Fe; Cu D. Fe; Cr; Cu
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên Thái Bình, năm 2016)
Câu 13: Ở nhiệt độ cao, khí H2 khử oxit sau ?
A. Al2O3 B. MgO C. CaO D. CuO
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên Hạ Long – Quảng Ninh, năm 2016)
Câu 14: Cho luồng khí H2 (dư) qua hỗn hợp oxit CuO, Fe2O3, ZnO,
MgO nung nhiệt độ cao Sau phản ứng hỗn hợp rắn lại là: A. Cu, FeO, ZnO, MgO B. Cu, Fe, Zn, Mg C. Cu, Fe, ZnO, MgO D. Cu, Fe, Zn, MgO
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT Nam Phú Cừ – Hưng Yên, năm 2016)
Câu 15: Hai oxit sau bị khử CO nhiệt độ cao ? A. Al2O3 ZnO B. ZnO K2O
(8)(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT Lương Thế Vinh – Hà Nội, năm 2016)
Câu 16: Cho khí CO dư qua hỗn hợp X gồm FeO, CuO MgO nung nóng, sau phản ứng hồn tồn thu chất rắn Y Thành phần chất rắn Y là:
A. Fe, CuO, Mg B. FeO, CuO, Mg C. FeO, Cu, Mg D. Fe, Cu, MgO
(Đề thi thử THPT Quốc Gia – Sở GD ĐT Bắc Giang, năm 2016)
Câu 17: Cho luồng khí CO dư qua hỗn hợp X gồm: Al2O3, ZnO, Fe2O3,
CuO nung nóng Sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu hỗn hợp rắn Y gồm:
A Al2O3, ZnO, Fe, Cu B Al, Zn, Fe, Cu
C Al2O3, ZnO, Fe2O3, Cu.D Al2O3, Zn, Fe, Cu
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên Đại học Vinh, năm 2016)
Câu 18: Cho kim loại: Al, Cu, Zn, Mg, Fe, Ca, Ni Số kim loại điều chế cách dùng CO khử oxit tương ứng nhiệt độ cao
A 2 B 4 C 3 D 5
Câu 19: Phương pháp thủy luyện thường dùng để điều chế A. kim loại mà ion dương có tính oxi hóa yếu
B. kim loại có tính khử yếu
C kim loại có cặp oxi hóa - khử đứng trước Zn2+/Zn.
D. kim loại hoạt động mạnh
Câu 20: Trong kim loại Cu; Ag; Na; K Ba, số kim loại điều chế phương pháp thủy luyện là:
A. B. C. D.
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên Biên Hòa – Hà Nam, năm 2016)
Câu 21: Để điều chế Cu từ dung dịch CuSO4 theo phương pháp thuỷ luyện
thì dùng kim loại sau làm chất khử?
A. Ca B. Fe C. Na D. Ag Câu 22: Trong công nghiệp, kim loại kiềm kim loại kiềm thổ điều chế phương pháp
A. thủy luyện B. điện phân nóng chảy
C. nhiệt luyện D. điện phân dung dịch
(9)Câu 23: Phương pháp chung để điều chế kim loại Na, Ca, Al công nghiệp
A. điện phân dung dịch B. nhiệt luyện C. thủy luyện D. điện phân nóng chảy
(Đề thi THPT Quốc Gia, năm 2015)
Câu 24: Khi điện phân CaCl2 nóng chảy (điện cực trơ), cực dương xảy
A. khử ion Cl
B. khử ion Ca2+. C. oxi hoá ion Ca2+ D. sự
oxi hoá ion Cl
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT Lục Ngạn – Bắc Giang, năm 2016)
Câu 25: Khi điện phân nóng chảy NaCl (điện cực trơ), catot xảy A. oxi hoá ion Cl B. oxi hoá ion Na+.
C. khử ion Cl D. khử ion Na+.
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT Yên Định – Thanh Hóa, năm 2016)
Câu 26: Trường hợp sau thu kim loại natri
A. cho Mg tác dụng với dung dịch NaCl B. nhiệt phân NaHCO3
C. điện phân nóng chảy NaCl D. điện phân dung dịch NaCl
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT Lý Thái Tổ – Bắc Ninh, năm 2016)
Câu 27: Trong công nghiệp, kim loại Al sản xuất phương pháp A. điện phân dung dịch AlCl3 B. điện phân Al2O3 nóng chảy
C. dùng CO khử Al2O3 D. điện phân AlCl3 nóng chảy
(Đề thi thử THPT Quốc Gia – Sở GD ĐT Đồng Tháp, năm 2016)
Câu 28: Criolit (còn gọi băng thạch) có cơng thức phân tử Na3AlF6,
thêm vào Al2O3 q trình điện phân Al2O3 nóng chảy để sản xuất
nhơm Criolit khơng có tác dụng sau đây?
A. Làm tăng độ dẫn điện Al2O3 nóng chảy B. Làm giảm nhiệt độ
nóng chảy Al2O3
C. Tạo lớp ngăn cách để bảo vệ Al nóng chảy D. Bảo vệ điện cực khỏi bị ăn mòn
(10)Câu 29: Cho dãy kim loại sau: Al, Na, Fe, Cu, Zn, Ag, Mg Các kim loại dãy điều chế theo phương pháp điện phân nóng chảy hợp chất
A. Al, Na, Cu B. Al, Na, Mg C. Fe, Cu, Zn, Ag D. Na, Fe, Zn
(Đề thi thử THPT Quốc Gia – Sở GD ĐT Nam Định, năm 2016)
Câu 30: Dãy kim loại điều chế phương pháp điện phân dung dịch
A. Mg, Zn, Cu B. Fe, Cu, Ag C. Al, Fe, Cr D. Ba, Ag, Au
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên Tuyên Quang, năm 2016)
Câu 31: Trong kim loại : Na; Fe; Cu; Ag; Al Có kim loại điều chế phương pháp điện phân ?
A. B. C. D.
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT Trực Ninh – Nam Định, năm 2016)
Câu 32: Ứng dụng không phải kim loại kiềm A. Dùng chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp B. Dùng làm chất xúc tác nhiều phản ứng hữu
C. Dùng làm chất trao đổi nhiệt lò phản ứng hạt nhân
D. Điều chế kim loại hoạt động yếu phương pháp nhiệt luyện
(Đề thi thử THPT Quốc Gia – Sở GD ĐT Quảng Ninh, năm 2016)
Câu 33: Phát biểu sau đúng?
A. Các kim loại: Natri, beri tác dụng với nước nhiệt độ thường B. Kim loại xesi dùng để chế tạo tế bào quang điện
C. Kim loại magie có kiểu mạng tinh thể lập phương tâm diện
D. Theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân, kim loại kiềm thổ (từ beri đến bari) có nhiệt độ nóng chảy giảm dần
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên Phan Bội Châu, năm 2016)
● Mức độ vận dụng
Câu 34: Khi điện phân dung dịch sau catot xảy trình khử nước?
A. Dung dịch ZnCl2 B. Dung dịch CuCl2 C. dung dịch AgNO3 D. Dung
dịch MgCl2
(11)Câu 35: Khi điện phân dung dịch hỗn hợp Cu(NO3)2; AgNO3, điều khẳng
định sau đúng?
A. Tại catot xảy trình khử Cu2+ trước
B. Khối lượng dung dịch giảm khối lượng kim loại thoát bám vào catot
C. Ngay từ đầu có khí catot D. Tại anot xảy q trình oxi hóa H2O
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên Lam Sơn – Thanh Hóa, năm 2016)
Câu 36: Kim loại M điều chế phương pháp thủy luyện, nhiệt điện, điện phân, M ?
A. Mg B. Cu C. Al D. Na
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên Bến Tre, năm 2016)
Câu 37: Kim loại M điều chế cách khử ion oxit khí hiđro nhiệt độ cao Mặt khác, kim loại M tác dụng với dung dịch H2SO4 lỗng giải phóng H2 Vậy kim loại M là:
A. Fe B. Al C. Cu D. Ag
(Đề thi thử THPT Quốc Gia – Sở GD ĐT Kiên Giang, năm 2016)
Câu 38: Phản ứng điện phân dung dịch CuCl2 (với điện cực trơ) phản
ứng ăn mịn điện hố xảy nhúng hợp kim Zn – Cu vào dung dịch HCl có đặc điểm giống là:
A. Phản ứng xảy ln kèm theo phát sinh dịng điện B. Phản ứng cực dương oxi hoá Cl
C. Ở cực dương tạo khí D. Catot cực dương
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên Lê Quý Đôn – Đà Nẵng, năm 2016)
Câu 39: Cách sau không điều chế NaOH? A. Điện phân dung dịch NaCl khơng có màng ngăn xốp B. Cho Na tác dụng với nước
C. Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn xốp, điện cực trơ D. Cho dung dịch Ca(OH)2 tác dụng với dung dịch Na2CO3
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT Hàn Thuyên – Bắc Ninh, năm 2016)
(12)A. Điện phân dung dịch NaCl
B. Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn xốp C. Nhiệt phân Na2CO3 hoà tan sản phẩm vào nước
D. Cho dung dịch Ca(OH)2 tác dụng Na2CO3
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên Nguyễn Huệ – Hà Nội, năm 2016)
Câu 41: Để điều chế Fe(OH)2 phòng thí nghiệm, người ta tiến hành
như sau: Đun sơi dung dịch NaOH sau cho nhanh dung dịch FeCl2 vào
dung dịch NaOH Mục đích việc đun sôi dung dịch NaOH là? A Phân hủy hết muối cacbonat, tránh việc tạo kết tủa FeCO3
B Đẩy hết oxi hòa tan, tránh việc oxi hịa tan oxi hóa Fe(II) lên Fe(III) C Để nước khử Fe(III) thành Fe(II)
D Đẩy nhanh tốc độ phản ứng
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT Quỳnh Lưu – Nghệ An, năm 2016)
C ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI
1C 2A 3D 4B 5A 6D 7A 8C 9A 10D
11A 12D 13D 14D 15D 16D 17D 18B 19B 20A
21B 22B 23D 24D 25D 26C 27B 28D 29B 30B
31A 32D 33C 34C 35D 36B 37A 38C 39A 40B