Sự điện phân cĩ nhiều ứng dụng trong cơng nghiệp
1. Điều chế các kim loại (xem bài điều chế các kim loại) 2. Điều chế một số phi kim như H2, O2, F2, Cl2
3. Điều chế một số hợp chất như NaOH, H2O2, nước Gia – ven 4. Tinh chế một số kim loại như Cu, Pb, Zn. Fe. Ag, Au…
5. Mạ điện
Điện phân với anot tan cũng được dùng trong mạ điện, nhằm bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mịn và tạo vẻ đẹp cho vật mạ. Anot là kim loại dùng để mạ (như hình vẽ là vàng) cịn catot là vật cần mạ (cái thìa). Lớp mạ thường rất mỏng, cĩ độ dày từ 5.10-5÷ 1.10-3cm
ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI
1. Phương pháp nhiệt luyện
Phạm vi áp dụng: Sản xuất các kim loại cĩ cùng tính khối trung bình (Zn, Fe, Sn, Pb, …) trong cơng nghiệp.
PbO + H2 t0 Pb + H2O Fe3O4 + 4CO t0 3Fe + 4CO2
Fe2O3 + 2Al t0 2Fe + Al2O3
2. 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.
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.
Thí dụ: Điện phân Al2O3 nóng chảy để điều chế Al. K (-) Al2O3 A (+)
Al3+ O2-
Al3+ + 3e Al 2O2- O2 + 4e
2Al2O3 đpnc 4Al + 3O2
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.
KIM LOẠI KIỀM1. Tính chất vật lí 1. Tính chất vật lí
- Màu trắng bạc và có ánh kim, dẫn điện tốt, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp, khối lượng riêng nhỏ, độ cứng thấp.
- Nguyên nhân: Kim loại kiềm có cấu trúc mạng tinh thể lập phương tâm khối, cấu trúc tương đối rỗng. Mặt khác, trong tinh thể các nguyên tử và ion liên kết với nhau bằng liên kết kim loại yếu.
2. Tính chất hĩa học
Các nguyên tử kim loại kiềm có năng lượng ion hoá nhỏ, vì vậy kim loại kiềm có tính khử rất mạnh. Tính khử tăng dần từ Li → Cs.
M → M+ + 1e
Trong các hợp chất, các kim loại kiềm có số oxi hoá +1.
2.1. Tác dụng với phi kim
2.1.1. Tác dụng với oxi
2Na + O2 → Na2O2 (natri peoxit) 4Na + O2 → 2Na2O (natri oxit)
2.1.2. Tác dụng với clo2K + Cl2 → 2KCl 2K + Cl2 → 2KCl 2.2. Tác dụng với axit 2Na + 2HCl → 2NaCl + H2↑ 2.3. Tác dụng với nước 2K + 2H2O → 2KOH + H2↑
3. Ứng dụng, trạng thái tự nhiên và điều chế3.1. Ứng dụng: 3.1. Ứng dụng:
- Dùng chế tạo hợp kim có nhiệt độ ngoài cùng thấp.
Thí dụ: Hợp kim Na-K nóng chảy ở nhiệt độ 700C dùng làm chất trao đổi nhiệt trong các lò phản ứng hạt nhân.
- Hợp kim Li – Al siêu nhẹ, được dùng trong kĩ thuật hàng không.
- Cs được dùng làm tế bào quang điện.
3.2. Trạng thái thiên nhiên
Tồn tại ở dạng hợp chất: NaCl (nước biển), một số hợp chất của kim loại kiềm ở dạng silicat và aluminat có ở trong đất.
3.3. Điều chế: Khử ion của kim loại kiềm trong hợp chất bằng cách điện phân nóng chảy hợp chất của chúng. chảy hợp chất của chúng.
Thí dụ:
MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀMI – NATRI HIĐROXIT I – NATRI HIĐROXIT
1. Tính chất
a. Tính chất vật lí:
- Chất rắn, không màu, dễ nóng chảy (tnc = 3220C), hút ẩm mạnh (dễ chảy rữa), tan nhiều trong nước.
- Khi tan trong nước, NaOH phân li hoàn toàn thành ion: NaOH → Na+ + OH−
b. Tính chất hoá học
Tác dụng với axit
HCl + NaOH → NaCl + H2O H+ + OH−→ H2O
Tác dụng với oxit axit
NaOH + CO2→ NaHCO3 (nNaOH : nCO2≤ 1) 2NaOH + CO2→ Na2CO3 (nNaOH : nCO2≥ 2)
Tác dụng với dung dịch muối
CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + Na2SO4
Cu2+ + 2OH− → Cu(OH)2↓
2. Ứng dụng: Nấu xà phòng, chế phẩm nhuộm, tơ nhân tạo, tinh chế quặng nhôm trong công nghiệp luyện nhôm và dùng trong công nghiệp chế biến dầu mỏ. trong công nghiệp luyện nhôm và dùng trong công nghiệp chế biến dầu mỏ.
II – NATRI HIĐROCACBONAT
1. Tính chất vật lí: Chất rắn, màu trắng, ít tan trong nước.
2. Tính chất hoá học a. Phản ứng phân huỷ 2NaHCO3 t0 Na2CO3 + CO2 + H2O b. NaHCO3 là hợp chất lưỡng tính NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2↑ + H2O NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O
3. Ứng dụng: Dùng trong công nghiệp dược phẩm (chế thuốc đau dạ dày,…) và công nghiệp thực phẩm (làm bột nở,…) nghiệp thực phẩm (làm bột nở,…)