A.LÍ THUYẾT:
Khi sử dụng phương pháp hóa học để tách hoặc tinh chế hóa chất vô cơ cần lưu ý các điều kiện sau:
I. Phản ứng để tách riêng hóa chất ra khỏi hỗn hợp các chất phải có đủ 3 điều kiện:
- Chỉ tác dụng lên 1 chất trong hỗn hợp( Thường là chất muốn tách)
- Sản phẩm tạo thành có thể tách dễ dàng khỏi hỗn hợp như tạo kết tủa, tạo 2 dung dịch không tan vào nhau.
- Từ sản phẩm tạo thành dễ tái tạo lại được chất ban đầu II. Các dạng bài tập tách chất thường gặp:
1. Tách riêng 1 chất ra khỏi hỗn hợp( Tinh chế chất)
VD: Bằng phương pháp hóa học, tách Ag ra khỏi hỗn hợp Cu, Fe,Ag.
2. Tách riêng từng chất ra khỏi hỗn hợp.
VD: Bằng phương pháp hóa học, tách riêng từng chất ra khỏi hỗn hợp gồm: Cu, Fe, Ag.
III. Phương pháp làm bài tập tách chất:
1. Phương pháp loại bỏ: Phương pháp này dùng để tách 1chất ra khỏi hỗn hợp khi chất cần tách khó hoặc không tham gia phản ứng hóa học.
* Sơ đồ tổng quát: Có hỗn hợp A,B. Ta muốn tách A:
A A,B X
XB
(Sơ đồ trên cho thấy: Khi có hỗn hợp A,B. Muốn tách A ,ta cho hỗn hợp trên phản ứng với chất X, đảm bảo chỉ có X phản ứng với B tạo ra XB, còn lại thu được A)
VD1: Để tách N2 ra khỏi hỗn hợp A gồm: N2, CO2, H2, CO Ta dẫn hỗn hợp A qua bình 1 đựng CuO dư(to cao), bình 2 đựng dung dịch Ca(OH)2 dư, bình 3 đựng dung dịch H2SO4
đặc. Thu khí thoát ra khỏi bình là N2 tinh khiết.
(Trong VD trên, nhận thấy N2 là chất khí không tham gia phản ứng với CuO, Ca(OH)2, H2SO4 nên ta thu khí này bằng phương pháp loại bỏ).
2. Phương pháp tái tạo. Dùng để tách các chất dễ dàng tham gia các phản ứng hóa học với 1 chất trong khi các chất khác trong hỗn hợp không phản ứng
* Sơ đồ tổng quát: Có hỗn hợp X,Y. Ta muốn tách Y:
X X,Y A
YA ��tt�Y
(Sơ đồ trên cho thấy: Khi có hỗn hợp X,Y. Muốn tách Y ta cho hỗn hợp trên phản ứng với chất A, đảm bảo chỉ có Y phản ứng với A tạo ra YA, từ YA ta lại tái tạo lại được Y)
VD2: Để tách CO2 ra khỏi hỗn hợp A( Trong VD1) ta dẫn hỗn hợp A qua bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư, CO2 bị giữ lại do phản ứng:
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3� + H2O
Lọc lấy kết tủa, nung đến khối lượng không đổi được CO2. CaCO3
to
��� CaO + CO2
Như vậy ta đã chuyển CO2 thành 1 chất không tan là CaCO3 rồi từ đó tái tạo lại chúng nhờ phản ứng phân hủy.
B. BÀI TẬP.
Bài 1.
Có hỗn hợp A gồm các chất FeO, CuO, Cu, Fe, Ag. Hãy trình bày 2 phương pháp thu hồi Ag tinh khiết từ hỗn hợp trên.
Hướng dẫn
Oxi hóa hoàn toàn hỗn hợp A, lúc đó xảy ra phản ứng 3Fe + 2O2 ���to Fe3O4
2Cu + O2 ���to 2CuO 4FeO + O2 ���to 2Fe2O3
Ngâm hỗn hợp sau ôxi hóa trong dung dịc HCl dư, Fe3O4, Fe2O3, CuO tan hết, lọc lấy chất rắn không tan là Ag
Fe3O4 + 8HCl 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O Fe2O3 + 6HCl 2FeCl3 + 3H2O
CuO + 2HCl CuCl2 + H2O Bài 2.
Nêu phương pháp, viết phương trình phản ứng để làm sạch khí có lẫn các khí sau:
a. O2 có lẫn CO2
b. SO2 có lẫn SO3
c. CO2 lẫn CO d. CO2 lẫn SO2
Hướng dẫn
a. Dẫn hỗn hợp khí qua bình đựng dung dịch nước vôi trong dư, CO2 bị giữ lại. Thu khí thoát ra khỏi bình là O2 tinh khiết.
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3� + H2O b.Dẫn hỗn hợp qua bình đựng H2SO4 đặc, SO3 bị hấp thụ:
nSO3 + H2SO4 H2SO4.nSO3
( Hoặc dẫn hỗn hợp khí qua bình đựng dung dịch BaCl2 dư, SO3 bị giữ lại SO3 + H2O + BaCl2 BaSO4 �+ 2HCl )
c. Dẫn hỗn hợp qua bình đựng CuO dư (to cao), lúc đó CO chuyển hết thành CO2 thu khí thoát ra khỏi bình là CO2:
CO + CuO ��to� Cu + CO2
d. Dẫn hỗn hợp khí qua bình đựng dung dịch nước Br2 dư, SO2 bị giữ lại SO2 + H2O + Br2 H2SO4 + 2HBr
Thu khí thoát ra khỏi bình là CO2. Bài 3.
Cho hỗn hợp A gồm các dung dịch: NaCl, Na2SO4, MgSO4, MgCl2, CaCl2 và Ca(HCO3)2. Làm thế nào để thu được muối ăn tinh khiết từ hỗn hợp.
Hướng dẫn
Cho dung dịch BaCl2 dư vào hỗn hợp A dung dịch trên, lúc đó xảy ra phản ứng:
BaCl2 + Na2SO4 BaSO4� + 2NaCl BaCl2 + MgSO4 BaSO4 � + MgCl2
Lọc bỏ kết tủa, Sau phản ứng thu được hỗn hợp B gồm: NaCl, MgCl2, CaCl2, Ca(HCO3)2
và BaCl2.
Cho dung dịch Na2CO3 dư vào B
MgCl2 + Na2CO3 MgCO3� + 2NaCl
�
CaCl2 + Na2CO3 CaCO3� + 2NaCl
Loại bỏ kết tủa, dung dịch gồm NaCl, NaHCO3, Na2CO3dư. Cho dung dịch HCl dư vào hỗn hợp trên.
Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + CO2� + H2O NaHCO3 + HCl NaCl + CO2� + H2O
Cô cạn dung dịch sau phản ứng để nước và axit dư bay hơi hết ta thu được NaCl tinh khiết.
Bài 4.
Cho hỗn hợp chất rắn gồm: Cu, MgO, Ag. Bằng phương pháp hóa học, tách hỗn hợp trên thành từng chất riêng biệt
Hướng dẫn
Ngâm hỗn hợp trong dung dịch HCl dư, MgO tan hết tạo thành dung dịch. Lọc lấy chất rắn không tan là Cu, Ag
MgO + 2HCl MgCl2 + H2O
Cho NaOH dư vào phần nước lọc, lọc lấy kết tủa nung đến khối lượng không đổi được MgO
MgCl2 + 2NaOH 2NaCl + Mg(OH)2� Mg(OH)2
to
��� MgO + H2O
Cho Cu và Ag phản ứng với O2 dư, chỉ có Cu bị ôxi hóa 2Cu + O2
to
��� 2CuO
Ngâm hỗn hợp gồm CuO và Ag trong dung dịch HCl dư, CuO tan hết tạo thành dung dịch, lọc lấy chất rắn không tan là Ag
CuO + 2HCl CuCl2 + H2O Điện phân dung dịch CuCl2 thu được Cu
CuCl2 dpdd Cu + Cl2� Bài 5.
Có hỗn hợp bột của các kim loại: Al, Fe, Cu, Ag. Hãy dùng phương pháp thích hợp để tách riêng từng kim loại ra khỏi hỗn hợp.
Hướng dẫn
Tách Al bằng cách ngâm hỗn hợp trong dung dịch NaOH dư, Al tan hết tạo dung dịch . Lọc lấy chất rắn khôn tan là Fe, Cu, Ag.
2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2� Sục CO2 dư vào dung dịch thu được kết tủa Al(OH)3
NaAlO2 + CO2 + 2H2O Al(OH)3� + NaHCO3
Lọc lấy kết tủa, nung đến khối lượng không đổi rồi điện phân nóng chảy được Al.
2Al(OH)3 to
��� Al2O3 + 3H2O 2Al2O3 dpnc 4Al + 3O2�
Tách Fe bằng cách hòa tan hỗn hợp Fe, Cu, Ag trong dung dịch HCl dư, Fe tan hết tạo dung dịch. Lọc lấy chất rắn không tan là Cu, Ag.
Fe + 2HCl FeCl2 + H2� Điện phân dung dịch FeCl2 thu được Fe
FeCl2 dpdd Fe + Cl2�
Để tách Cu và Ag ta làm như bài 4.
Bài 6.
Có hỗn hợp A gồm: MgO, Al2O3, SiO2. Làm thế nào để thu được từng chất tinh khiết trong A.
Hướng dẫn
Ngâm hỗn hợp A trong dung dịch HCl dư, Al2O3 và MgO tan hết tạo thành dung dịch.
Lọc lấy chất rắn không tan là SiO2
MgO + 2HCl MgCl2 + H2O Al2O3 + 6HCl 2AlCl3 + 3H2O
Cho NaOH dư vào dung dịch sau phản ứng, thu được kết tủa B gồm Mg(OH)2 và dung dịch C gồm NaAlO2, NaOH dư
MgCl2 + 2NaOH Mg(OH)2� + 2NaCl AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3� + 3NaCl Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O Lọc lấy B, nung đến khối lượng không đổi được MgO
Mg(OH)2 to
��� MgO + H2O Sục CO2 dư vào C được kết tủa Al(OH)3
NaAlO2 + CO2 + 2H2O Al(OH)3� + NaHCO3
Lọc lấy kết tủa, nung đến khối lượng không đổi được Al2O3. 2Al(OH)3
to
��� Al2O3 + 3H2O
Nhận xét: MgO là oxit bazơ, Al2O3 là oxit lưỡng tính, SiO2 là oxit axit. Do vậy ta nên tách SiO2 trước.
Bài 7.
Hỗn hợp A gồm Na2CO3, BaCO3, MgCO3. Bằng cách nào có thể tách từ A ra các kim loại riêng biệt.
Hướng dẫn
Hòa tan A vào nước, Na2CO3 tan thành dung dịch, lọc lấy chất rắn không tan.
Lấy dung dịch cho tác dụng với dung dịch HCl dư, cô cạn dung dịch rồi điện phân nóng chảy được Na
Na2CO3 + 2HCl 2NaCl+ CO2� + H2O 2NaCl dpnc 2Na + Cl2�
Nhiệt phân hoàn toàn hỗn hợp chất rắn được MgO và BaO MgCO3
to
��� MgO + CO2 � BaCO3
to
��� BaO + CO2�
Hòa tan hỗn hợp MgO và BaO vào nước, BaO tan tạo thành dung dịch Ba(OH)2. Lọc lấy chất rắn MgO.
Cho dung dịch Ba(OH)2 tác dụng với dung dịch HCl, cô cạn dung dịch rồi điện phân nóng chảy được Ba
Ba(OH)2 + 2HCl BaCl2 + 2H2O BaCl2 dpnc Ba + Cl2�
Ngâm MgO trong dung dịch HCl dư, Cô cạn dung dịch sau phản ứng rồi điện phân nóng chảy được Mg
MgO + 2HCl MgCl2 + H2O MgCl2 dpnc Mg + Cl2� Bài 8.
Hướng dẫn
Hòa tan hỗn hợp vào nước, xảy ra phản ứng:
CaO + H2O Ca(OH)2
Sục CO2 vào dung dịch thu được gồm Ca(OH)2, CaCl2, NaCl để tách lấy kết tủa CaCO3
và dung dịch A gồm CaCl2 và NaCl.
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3� + H2O Nung CaCO3 đến khối lượng không đổi được CaO
CaCO3 to
��� CaO + CO2�
Cho Na2CO3 dư vào dung dịch A thu được kết tủa và dung dịch B:
Na2CO3 + CaCl2 CaCO3� + 2NaCl
Lọc lấy kết tủa, cho phản ứng với dung dịch HCl dư, cô cạn dung dịch được CaCl2
CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2� + H2O
Cho HCl dư vào dung dịch B, cô cạn dung dịch sau phản ứng được NaCl Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + CO2� + H2O
Bài 9.
Có dung dịch hỗn hợp gồm AgNO3, Cu(NO)2, Pb(NO3)2. Bằng cách nào có thể thu được từng kim loại riêng biệt từ dung dịch hỗn hợp trên.
Hướng dẫn
Cho Cu vào dung dịch hỗn hợp trên được Ag và dung dịch A Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag�.
Cho bột Pb vào dung dịch A thu được Cu và dung dịch Pb(NO3)2
Pb + Cu(NO3)2 Pb(NO3)2 + Cu� Ngâm Al vào dung dịch Pb(NO3)2 thu được Pb
2Al + 3Pb(NO3)2 2Al(NO3)3 + 3Pb� Bài 10.
Có hỗn hợp gồm các chất sau: N2, CO2, O2, CO, hơi H2O. Làm thế nào để tách riêng N2, CO2 ở dạng tinh khiết
Hướng dẫn
Cho hỗn hợp qua bình đựng CuO dư nung nóng CO + CuO ���to Cu + CO2 �
Hỗn hợp hơi, khí còn lại cho qua bình đựng P trắng dư, O2 bị giữ lại do phản ứng 4P + 5O2
to
��� 2P2O5
Hỗn hợp gồm N2, CO2, hơi H2O cho qua bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư, CO2 bị giữ lại.
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3� + H2O
Lọc kết tủa, nung đến khối lượng không đổi được CO2 tinh khiết.
CaCO3 to
��� CaO + CO2�
Hai khí còn lại cho qua bình đựng H2SO4 đặc(hút nước), thu khí thoát ra khỏi bình là N2
tinh khiết.
Bài 11.
Một gói muối ăn có lẫn tạp chất là MgCO3, MgSO4 ở dạng bột. Chỉ được dùng thêm không quá ba loại hợp chất vô cơ, hãy trình bày cách loại bỏ tạp chất để thu được muối ăn tinh khiết.
Hướng dẫn
Dùng 3 hoá chất là: HCl; BaCl2 ; Na2CO3
Ngâm hỗn hợp trong HCl dư, MgCO3 tan hết
MgCO3 + 2HCl MgCl2 + CO2� + H2O
Cho dung dịch sau phản ứng vào dung dịch BaCl2 dư, lọc bỏ kết tủa MgSO4 + BaCl2 BaSO4� + MgCl2
Cho Na2CO3 dư vào dung dịch sau p.ư. Lọc bỏ kết tủa, cho HCl dư, cô cạn được NaCl tinh khiết.
MgCl2 + Na2CO3 MgCO3� + 2NaCl BaCl2 + Na2CO3 BaCO3� + 2NaCl Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2O + CO2� Bài tập tự luyện
Bài 1. Có hỗn hợp A gồm : Fe, Cu, Ag. Bằng phương pháp hóa học, hãy : a. Thu Fe tinh khiết từ A
b. Thu Cu tinh khiết từ A
Bài 2. Bằng phương pháp hóa học, tách Fe ra khỏi hỗn hợp Al, Al2O3, Zn, ZnO, Fe.
Bài 3: Trình bày phương pháp điều chế CaSO4, FeCl3, H2SiO3 từ hỗn hợp CaCO3, Fe2O3, SiO2.
Bài 4: Trình bày phương pháp tinh chế khí CO từ hỗn hợp CO2. SO2, CO.
Bài 5: Không khí có thể bị nhiễm một số khí độc như Cl2, H2S, SO2. Dùng nước vôi trong dư có thể loại bỏ khí độc nào trong số các khí trên? Viết phương trình phản ứng.
---