Bài giảng Hóa học Lớp 12 - Bài 21: Điều chế kim loại

BÀI 21: ĐIỀU CHẾ KIM LOẠII. NGUYÊN TẮCTrong tự nhiên, chỉ có một số ít kim loại như vàng, platin, tồn tại ở dạng tự do, hầu hết các kim loại đều tồn tại ở dạng hợp chất. Trong hợp chất kim loại tồn tại ở trạng thái ion dương Mn+=>Nguyên tắc điều chế kim loại là khử ion kim loại thành nguyên tử 	 Mn+ + ne → M	VD: Cu2+ + 2e → Cu 	 Al3+ +3e → AlII. PHƯƠNG PHÁPPHƯƠNG PHÁP NHIỆT LUYỆNPHƯƠNG PHÁP THỦY LUYỆNPHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN1. Phương pháp nhiệt luyệnDùng các chất khử như C, CO, H2 hoặc kim loại hoạt động mạnh khử các ion kim loại ở nhiệt độ caoÁp dụng để điều chế các kim loại hoạt động trung bình như Zn, Fe, Sn, Pb 	K, Na, Ca, Ba, Mg, Al Zn, Fe, Ni, Pb H Cu, Hg, Ag, Pt, Au Hoạt động mạnh	 hoạt động TB	 Hoạt động yếuVD: Điều chế Zn từ quặng kẽm sunfua chứa ZnS	 ZnS ZnO ZnNung quặng với lượng dư O2 	2 ZnS + 3O2 2 ZnO + 2SO2	2. Phương pháp thủy luyện Là phương pháp theo dãy điện hóa kim loại: Kim loại mạnh đẩy kim loại yếu ra khỏi muốiHòa tan kim loại hoặc hợp chất của kim loại có trong các loại quặng bằng dung môi thích hợp như: HCl, NaOH, NaCN, H2SO4 - Dùng để điều chế các kim loại yếu như Cu, Ag, Hg, Au, VD: Điều chế Ag từ quặng bạc sunfua Ag2S Dùng dung dịch NaCN để hòa tan Ag2S Ag2S + 4 CN- → 2[Ag(CN)2]- + S2- Ag2S + 4 NaCN → 2[Ag(CN)2]Na + Na2S Dùng Zn khử ion Ag+ 2[Ag(CN)2]- + Zn → [Zn(CN)4]2- + 2AgVD: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu / Fe + Cu2+ → Fe2+ + CuZn + AgNO3 → Zn(NO3)2 + Ag / Zn + 2Ag+ → Zn2+ + 2Ag 3. Phương pháp điện phânDùng dòng điện một chiều để khử các ion kim loạia)Điện phân hợp chất nóng chảy 2 NaCl 2Na + Cl2	NaCl → Na+ + Cl- PT điện phân: 2 NaCl 2Na + Cl2VD: 2Al2O3 4 Al + 3O2 Catot Al	 Anot O 2=> Các kim loại có tính khử mạnh được điều chế bằng cách điện phân nóng chảy những hợp chất như muối, oxit, bazơCatot (Na+): Quá trình khửNa+ +1e → NaAnot (Cl-): Quá trình oxi – hóa 2 Cl- →Cl2 + 2eb) Điện phân dung dịchVD: Điện phân dung dịch	CuCl2 → Cu2+ + 2Cl-Phương trình điện phân dung dịch CuCl2 : CuCl2 → Cu+ 2Cl2Vd2: Điên phân dung dịch:	 Fe(NO3)2 → Fe + 2NO3- Phương trình điện phân dung dịch Fe(NO3)2 	 2Fe(NO3)2 + H2O Fe + 4HNO3 + O2=> Điều chế các kim loại có tính khử trung bình và yếu như Zn, Fe, Cu bằng cách điện phân dung dịch muối của chúng Catot ( Cu2+, H2O) Cu2+ + 2e → CuAnot ( Cl-, H2O)2Cl- → Cl2 + 2eCatot (Fe2+, H2O) Fe2+ + 2e → FeAnot ( NO3-, H2O)2H2O → 4H+ + O2c)Tính lượng chất thu được ở mỗi điện cựcĐịnh luật faraday: 	m = hoặc nETD=Trong đó: m là khối lượng chất thu được ở điện cực (g)A là khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cựcn là số e mà nguyên tử hoặc ion nguyên tử đã cho hoặc nhậnI là cường độ dòng điện (A)T là thời gian điện phân (s)F là hằng số Faraday (F = 96500culong/mol)VD: Điện phân điện cực trơ dung dich muối clorua của kim loại hóa trị II với cường độ dòng điện là 3A. Sau 1930(s) thấy catot tang 1,92(g). Kim loại trong muối đã dung là?	 	GiảiC1: Áp dung công thức: nETD= = = 0.06 (mol)Công thức phân tử là: ACl2mA= 1,92 => MA= = 64(g)A là CuC2: Áp dung công thức: m =  1.92 = => A là Cu Catot: A2+ +2e → A 0,06 → 0,03Anot: 2Cl- → Cl2 + 2e