DÃY ĐIỆN HÓA CỦA KIM LOẠI
5. ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI
Khử ion kim loại thành nguyên tử kim loại tự do M n + + n e ắắđ M
1. PHƯƠNG PHÁP THỦY LUYỆN dùng kim loại tự do có tính khử mạnh hơn khử ion kim loại khác trong dung dịch muối. Phương pháp này dùng trong phòng thí nghiệm để điều chế kim loại có tính khử trung bình yeáu (sau Al)
Zn + CuSO4 ắắđ ZnSO4 + Cu Zn + Cu2+ ắắđ Zn2+ + Cu
Cu + 2AgNO3 ắắđ Cu(NO3)2 + 2Ag Cu + 2Ag+ ắắđ Cu2+ + 2Ag
2. PHƯƠNG PHÁP NHIỆT LUYỆN dùng chất khử như CO, H2 , C, Al… để oxit kim loại thành kim loại.
Phương pháp này được áp dụng trong công nghiệp để điều chế những kim loại có tính khử trung bình yếu (sau Al)
CuO + H2 ắắđto Cu + H2O Fe2O3 + 3CO ắắđto 2Fe + 3CO2
Fe2O3 + 2Al ắắđto Al2O3 + 2Fe
3. PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN dùng dòng điện một chiều trên Catod ( cực âm) để khử ion kim loại trong hợp chất. Phương pháp này điều chế được hầu hết các kim loại.
ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI CÓ TÍNH KHỬ MẠNH (từ Li đến Al) Điện phân nóng chảy muối clorua, kieàm, oxit cuûa nhoâm
ẹieàu cheỏ NaCl
NaCl ắắđ Na+ + Cl-
Tại Cực õm ( Catot) Na+ + 1e ắắđ Na0 Tại cực dương ( Anot) 2Cl- - 2e ắắđ Cl2ư Phửụng trỡnh ủieọn phaõn: 2NaCl ủieọn phaõn > 2Na + Cl2ư ẹieàu cheỏ Al
2Al2O3 nóng chảy điện phân > 4Al + 3O2
ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI CÓ TÍNH KHỬ TRUNG BÌNH YẾU điện phân dung dịch muối của chúng (thường là muối clorua).
ẹieàu cheỏ Cu
CuCl2 ắắđ Cu2+ + 2 Cl-
Tại Cực õm ( Catot) Cu2+ + 2e ắắđ Cu Tại cực dương ( Anot) 2Cl- - 2e ắắđ Cl2 ư Phửụng trỡnh ủieọn phaõn CuCl2 ủieọn phaõn > Cu + Cl2ư
BÀI TẬP LUYỆN TẬP
1) Nguyên tắc và các phương pháp điếu chế kim loại? Các phương pháp đó có những đặc điểm gì chung và rieâng?
2) Một hỗn hợp kim loại bạc và đồng.Bằng phương pháp hóa học nào có thể tách riêng được kim loại Ag,Cu nguyên chất. Giải thích và viết phương trình phản ứng.
3) Nêu 3 phương pháp điều chế Ag từ dd CuSO4. Viết phương trình phản ứng.
4) Từ các hợp chất Cu(OH)2,MgO,FeS2. Hãy lựa chọn 1 phương pháp thích hợp để điều chế các kim loại tương ứng .
5) ẹieọn phaõn dd CuCl2
a) Viết phương trình phản ứng b) Cho biết vai trò của H2O trong dd.
c) Khi nào thì biết được rằng CuCl2 đã bị điện phân hết.
6) Viết sơ đồ và phương trình điện phân các dd muối sau (điện cực trơ,có màng ngăn):
a) dd Pb(NO3)2
b) dd Cu(NO3)2
c) dd CuBr2
7) Điện phân NaCl nóng chảy ta đượ chất rắn (A) và khí (B).
a) Viết sơ đồ và phương trình điện phân .
b) Cho(A) tác dụng nước được dd D và khí (C).Bỏ giấy quì tímvào dd (D) giấy quì tím có màu gì?Giải thích.
c) Cho khí (B) tác dụng khí (C),sao đó hòa tan vào nước ta đượ dd (E).Cho dd (E) vào dd(D) có sẳn giấy quì .Giấy quì sẽ đổi màu như thế nào,giải thích và viết phương trình phản ứng.
8) Hãy trình bày phương pháp hóa học để tách riêng từng kim loại ra khỏi dd hỗn hợp các muối sau : AgNO3,Cu(NO3)2 và Pb(NO3)2.
9) Một hợp kim có chứa Cu,Fe,Ag,Au.Hảy nêu phương pháp tách riêng Ag,Au từ hợp kim nói trên.Viết phương trình phản ứng.
10) Thiết lập sơ đồ điệ dung dịch hỗn hợp(H2SO4, CuSO, KBr) trong đó nồng độ mol của hai muố bằng nhau.Nếu thêm vài giọt quì vào dd thì màu của dd thay đổi như thế nào trong quá trình điện phân?
11) Điện phân dd CuSO4 với điện cực trơ với I =0,5A, t=30 phút.Hỏi độ tăng khối lượng của Catot và độ giảm khối lượng dd.
12) Sau 1 thời gian điện phân 200ml dd CuCl2ta thu được 1,12lít khí (đkc) ở anot.Ngâm 1 đinh sắt sạch trong dd còn lại sau điện phân, khi phản ứng xong thấy khối lượng cây đinh tăng thêm 1,2g.
13) Cho dòng điện 1 chiều có cường độ 5A đi qua 2 lít dd chứa Cu(NO3)2 và AgNO3 trong 32 phút 10 giây thì tất cả kim loại được giải phóng hết ở catot. Khối lượng kim loại là 4,72g.
Hiệu suất điện phân là 100%.Tính nồng độ mol từng muối trong dd trước khi điện phân.
ẹS: 0,01M , 0,02M.
14) Điện phân 200ml dung dịch CuSO4,điện cực trơ,sau khi điện phân khối lượng dd giảm đi 8g. Dung dịch sau khi điện phân tác dụng đủ 500ml dung dịch BaCl2 0,3M để tạo kết tủa trắng.Tính nồng độ mol/l và nồng độ % dd CuSO4 trước và sau khi điện phân. Cho biết khối lượng riêng dd CuSO4 là 1,25g/ml,sau điện phân lượng H2O bay hơi không đáng kể.
ĐS: Trước điện phân 0,75M ; 9,6%.
15) Điện phân với điện cực trơ 200ml dd A chứa Nitrat kim loại hóa trị 1,khi phản ứng hoàn toàn,khối lượng kim loại bám hết trên bề mặt catôt thì quá trình điện phân dừng lại.Để trung hòa dd thu được sau khi điện phân người ta phải dùng 250ml dung dịch KOH 0,8M.Mặt khác nhúng thanh Zn có khối lượng 50g vào 200ml dung dịch muối trên, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, kim loại bị đẩy ra hết và bám vào thanh Zn thì khối lượng thanh Zn tăng thêm 30,2% so với ban đầu.Xác định nồng độ phân tử gam của dd A trên và tên kim loại?
ẹS:AgNO3
16) Hòa tan a gam muối MX2 vào H2O(M=kim loại hóa trị 2,X halogen) chia dd ra làm 2 phần băng nhau.
Phần I tác dụng dd AgNO3 dư cho 5,74g kết tủa
Nhúng 1 thanh Fe vào phần II, sau khi phản ứng xong,muối tham gia hết,nhận thấy khối lượng thanh Fe nặng htêm 0,16g, giả sử kim loại sinh ra đều bám vào hết thanh Fe.
a) Xác định công thức của MX2. b) Tíng a gam.
ẹS: CuCl2, a=5,4g.
17) Một hợp chất Y thành phần gồm 1 kim loai A hóa trị chưa biết và 1 phi kim Xhóa trị 1. Khi lấy 100ml dd chứa 9,5g Y tác dụng dd AgNO3 dư được 28,7g kết tủa. Mặt khác ,đem điện phân nóng chảy y gam Y thì ở Catot thu được 4,8g kim loại và ở anot có 4,48lít khí(đkc).
a) Xác định tên Y?
b) Nồng độ mol dd Y?
c) Tính y gam Y ẹS:MgCl2
18) Trộn V1ml dd CuCl2 0,125M với V2ml dd KCl chứa 0,596g KCl ta đượ dd D:800ml.
a) Viết phương trình phản ứng xảy ra tại các điện cực khi điện phân có vách ngăn dd D trên (với điện cực trơ).
b) Điện phân dd D với cường độ dòng điện 5A trong thời gian 34phút 44 giây thì thấy anot không còn khí Clo thoát ra nữa. Tính
- pH cuỷa dd sau ủieọn phaõn
- Nồng độ mol/l của dd KCl ban đầy đã đem pha trộn.
Biết thể tích dd khi pha trộn, và trong quá trình điện phân không thay đổi.
ẹS: pH=12 , 0,02M