Phương pháp điện phân dung để điều chế hầu hết các kim loại

Nguyên tắc điều chế kim loại là khử các ion kim loại trong hợp chất hóa học: Mn+ + ne → M

 

2. Phương pháp điều chế kim loại

 

2.1. Phương pháp thủy luyện

- Cơ sở của những phương pháp này là dùng những dung dịch thích hợp như dung dịch H2SO4, NaOH, NaCN,... để hòa tan kim loại hoặc hợp chất của kim loại và tách ra khỏi phần không tan trong quặng. Sau đó các ion kim loại trong dung dịch được khử bằng kim loại mạnh hơn (kim loại này không tác dụng với nước).

- Phương pháp này điều chế được những kim loại đứng sau Mg (điều chế những kim loại từ trung bình đến yếu)

3Mg + Al2(SO4)3 → 3MgSO4 + 2Al

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

2.2. Phương pháp nhiệt luyện

- Cơ sở của phương pháp này là khử những ion kim loại trong các hợp chất ở nhiệt độ cao bằng chất khử mạnh như C, CO, H2 hoặc kim loại Al, kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ.

- Vấn đề cơ bản trong luyện kim là khử quặng oxit của chúng bằng các chất khử hóa học thích hợp. Phương pháp này điều chế những kim loại đứng sau Al.

Ví dụ: Fe2O3 + 3CO  

  2Fe + 3CO2

SnO2 + 2C  

  Sn + 2CO

3CuO + 2Al  

  Al2O3 + 3Cu

PbO + H2  

 Pb + H2O

Lưu ý: Các chất khử như C, H2, CO không khử được các oxit kim loại hoạt động hoá học mạnh như Li2O, K2O, BaO, Na2O, MgO, Al2O3.

2.3. Phương pháp đỉện phân

Cơ sở của phương pháp này là dùng dòng điện một chiều để khử các ion kim loại trong hợp chất. Bằng phương pháp điện phân, người ta có thể điều chế được hầu hết các kim loại.

a. Với kim loại đứng trước Al:

Dùng phương pháp điện phân nóng chảy muối clorua hay bazơ

MgCl  

 Mg + Cl2

Riêng với Al: Al2O3 

 2Al + 3/2O2

b. Với kim loại đứng sau Al: (kim loại hoạt động hóa học trung bình và yếu)

Dùng phương pháp điện phân dung dịch muối của chúng:

2CuSO4 + 2H2O 

 2Cu + O2 + 2H2SO4

FeCl2 

 Fe + Cl2

Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại sẽ giúp các bạn học sinh hiểu được bản chất để điều chế kim loại: Nguyên tắc, phương pháp để điều chế tùng vào mỗi kim loại. Mời các bạn cùng tham khảo nhé.! Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại

• Nguyên tắc chung, là sự khử ion kim loại thành kim loại:

• Nguyên tắc của phương pháp nhiệt luyện: Là dùng các chất có tính khử, như: C, CO, H2 ,… hoặc dùng các kim loại có tính hoạt động như Al để khử các oxit kim loại khi ở nhiệt độ cao.
• Đối tượng áp dụng: Phương pháp này dùng để điều chế các kim loại trung bình, yếu và đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học, như: Zn, Fe, Sn, Pb,….

Ví dụ:

Chú ý:

• Khi sử dụng các kim loại kiềm, kiềm thổ để làm chất khử thì điều kiện thực hiện là môi trường khí trơ hoặc là môi trường chân không.
• Đối với các muối kim loại sunfua (=S) ví dụ: FeS2, PbS, ZnS,… thì phải đưa về oxit kim loại tương ứng sau đó mới điều chế được kim loại.
• Phương pháp này thường được sử dụng trong công nghiệp.

• Nguyên tắc của phương pháp thủy luyện: Dùng các kim loại có tính khử mạnh hơn đẩy các kim loại ra khỏi dung dịch muối.
• Đối tượng sử dụng: Dùng các kim loại đứng sau Mg, như Al, Fe, Pb, Zn, …. để điều chế các kim loại như Cu, Ag, Au, Hg,…

Ví dụ 1:  Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

Ví dụ 2: Vàng lẫn trong đất đá có thể hòa tan dần trong dung dịch NaCN cùng với oxi của không khí, được dung dịch muối phức của vàng:

4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O → 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH

Sau đó, ion Au3+ trong phức được khử bằng kim loại Zn:

Zn + 2Na[Au(CN)2] → Na2[Zn(CN)4] + 2Au

Ví dụ 3: Người ta điều chế Ag bằng cách nghiền nhỏ quặng bạc sunfua Ag2S, xử lí bằng dung dịch NaCN, rồi lọc để thu được dung dịch muối phức bạc:

Ag2S + 4NaCN → 2Na[Ag(CN)2] + Na2S

Sau đó, ion Ag+ trong phức được khử bằng kim loại Zn:

Zn + 2Na[Ag(CN)2] → Na2[Zn(CN)4] + 2Ag

Chú ý:

– Cơ sở của phương pháp này là dùng những dung dịch thích hợp, như dung dịch H2SO4, NaOH, NaCN…để hòa tan kim loại hoặc hợp chất của kim loại và tách ra khỏi phần không tan có trong quặng. Sau đó các ion kim loại trong dung dịch được khử bằng kim loại có tính khử mạnh hơn, như Fe, Zn…

Phương pháp điện phân chia thành 2 phương pháp sau:

• Nguyên tắc của phương pháp điện phân nóng chảy: là sử dụng dòng điện một chiều để khử các ion kim loại trong chất điện li nóng chảy.
• Đối tượng áp dụng: Phương pháp này áp dụng được cho tất cả các kim loại, nhưng thường dùng nhất là các kim loại mạnh như: Li, K, Na, Ca, Ba, Mg, Al

Ví dụ: Điện phân dung dịch NaCl

• Nguyên tắc của phương pháp điện phân dung dịch: là sử dụng dòng điện một chiều để điện phân các dung dịch của kim loại yếu.
• Đối tượng áp dụng: Phương pháp này áp dụng cho các kim loại trung bình, yếu

Ví dụ: Điện phân dung dịch CuCl2

CuCl2    →   Cu   +  Cl2

Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại

Các bài viết khác:

Đề thi thử Tốt nghiệp THPT môn Hóa theo cấu trúc đề minh họa 2021

Đề thi HSG Hóa 10 tỉnh Hải Dương năm 2015-2016

Mưa axit là gì? nguyên nhân, quá trình và tác hại do mưa axit

Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại

Liên hệ:  Facebook: Sinhh Quách

               Fanpage: PageHoahocthcs

♥Cảm ơn bạn đã xem: Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại hóa học, Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại chuyên đề ôn thi, Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại, Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại.

08:30:3902/11/2021

Trong tự nhiên chỉ có một số ít kim loại như vàng, palatin,... tồn tại ở dạng tự do, hầu hết các kim loại còn lại đều tồn tại ở dạng hợp chất. Trong kim loại kim loại tồn tại dưới dạng ion dương Mn+.

Vậy làm sao để điều chế kim loại, bài viết này sẽ giúp các em biết nguyên tắc điều chế kim loại? cách điều chế kim loại bằng phương pháp nhiệt luyện, thủy luyện và điện phân (điện phân nóng chảy và điện phân dung dịch).

I. Nguyên tắc điều chế kim loại

• Nguyên tắc để điều chế kim loại là khử ion kim loại thành nguyên tử:

 Mn+ + ne → M

II. Phương pháp điều chế kim loại

Tùy thuộc vào độ hoạt động hóa học của kim loại mà người ta chọn phương pháp điều chế phù hợp. Dưới đây là các phương pháp điều chế kim loại thường được sử dụng.

1. Điều chế kim loại bằng phương pháp nhiệt luyện

- Được sử dụng để điều chế các kim loại có mức hoạt động trung bình (Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb)

- Phương pháp này sẽ khử ion kim loại trong hợp chất ở nhiệt độ cao bằng các chất khử như C, CO, H2, Al hoặc các kim loại hoạt động.

* Ví dụ: Fe2O3 + 3CO  2Fe + 3CO2

- Phương pháp này được dùng để sản xuất kim loại trong công nghiệp. Chất khử hay được sử dụng là cacbon.

2. Điều chế kim loại bằng phương pháp thủy luyện

- Được sử dụng để điều chế các kim loại có mức hoạt động trung bình và yếu (như: Cu, Hg, Ag, Pt, Au)

- Cơ sở của phương pháp này là dùng những dung dịch thích hợp như dung dịch H2SO4, NaOH, NaCN,... để hòa tan kim loại hoặc hợp chất của kim loại và tách ra khỏi phần không tan có trong quặng. Sau đó khử những ion kim loại này trong dung dịch bằng kim loại có tính khử mạnh như Fe, Zn,...

* Ví dụ: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

3. Điều chế kim loại bằng phương pháp điện phân

a) Điều chế kim loại bằng phương pháp điện phân nóng chảy

- Được sử dụng để điều chế các kim loại có mức độ hoạt động mạnh (K, Ba, Ca, Na, Mg, Al)

- Là phương pháp dùng dòng điện một chiều khử ion kim loại trong chất điện li nóng chảy (muối halogenua, oxit, hidroxit)

* Ví dụ: Điện phân MgCl2 nóng chảy để điều chế Mg

 Ở catot (cực âm): Mg2+ + 2e → Mg

 Ở anot (cực dương): 2Cl- → Cl2↑ + 2e

    MgCl2  Mg + Cl2↑

b) Điều chế kim loại bằng phương pháp điện phân dung dịch

- Được sử dụng để điều chế các kim loại hoạt động trung bình hoặc yếu

- Là phương pháp dùng dòng điện một chiều để khử ion kim loại yếu trong dung dịch muối của nó.

* Ví dụ: Điện phân dung dịch CuCl2 để điều chế Cu

 Ở catot (cực âm): Cu2+ + 2e → Cu

 Ở anot (cực dương): 2Cl- → Cl2 + 2e

   CuCl2  Cu + Cl2

c) Công thức tính lượng chất thu được ở các điện cực

- Dựa vào công thức biểu diễn định luật Farađây, có thể xác định được khối lượng các chất thu được ở điện cực:

  , trong đó

 m: Khối lượng chất thu được ở điện cực (gam).

 A: Khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực.

 n: Số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận.

 I: Cường độ dòng điện (ampe).

 t: Thời gian điện phân (giây).

 F:Hằng số Farađây (F = 96500).

Trên đây KhoiA.Vn đã giới thiệu với các em về cách điều chế kim loại bằng phương pháp nhiệt luyện, thủy luyện và điện phân. Hy vọng bài viết giúp các em hiểu rõ hơn. Nếu có câu hỏi hay góp ý các em hãy để lại bình luận dưới bài viết, chúc các em thành công.