PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VỀ ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI MÔN HÓA 12 CÓ ĐÁP ÁN CHI TIẾT
A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI
1. Dạng 1: Điều chế kim loại bằng phương pháp nhiệt luyện
- Điều chế kim loại bằng phương pháp nhiệt luyện là điều chế kim loại bằng cách khử oxi kim loại bằng H2, CO, C, Al.
→ Đây là phương pháp điều chế kim loại trung bình (đứng từ Zn trong dãy hoạt động trở đi)
Để làmđược tốt dạng bài tập này, các em cần áp dụng linh loạt các định luật bảo toàn electron, bảo toàn điện tích và bảo toàn khối lượng.
2. Dạng 2: Điều chế kim loại bằng phương pháp thủy luyện
Cơ sở của phương pháp này là dùng những dung môi thích hợp như dung dịch H2SO4, NaOH, NaCN,... để hoà 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 bằng kim loại có tính khử mạnh như Fe, Zn, ...
Ví dụ : Dùng Fe để khử ion Cu2+ trong dung dịch muối đồng.
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu¯
Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu¯
3. Dạng 3: Điều chế kim loại bằng phương pháp điện phân
* Một số lưu ý cần nhớ:
- Điện phân là quá trình sử dụng điện năng để tạo ra sự biến đổi hóa học
- Người ta dùng phương pháp điện phân nóng chảy để điều chế những kim loại mạnh (kim loại kiềm, kiềm thổ, ...)
VD1: 2NaCl \(\xrightarrow{\tilde{n}pnc}\) 2Na + Cl2
- Điện cực âm: Catot , nơi diễn ra quá trình khử: Na+ + 1e → Na
- Điện cưc dương: Anot, nơi diễn ra quá trình oxi hóa: 2Cl- → Cl2 + 2e
* Lưu ý: Dấu của cực trong quá trình điện phân, ngược với pin điện hóa.
VD2: Điện phân dung dịch CuSO4
( - ): Cực catot: Cu2+ +2e → Cu
( + ) Cực anot: 2H2O → 4H+ + O2 + 4e
→ Ta có phương trình điện phân:
CuSO4 + H2O → Cu + H2SO4 + ½ O2
* Lưu ý:
Trong dung dịch
- Ion kim loại từ Zn trở đi sẽ bị điện phân, các ion KL sẽ bị điện phân lần lượt từ Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > H+..
- Anion có khả năng bị điện phân trong dung dịch: S2- > I- > Br- > Cl- > OH-
(Các anion SO42-, NO3-, ClO4- không bị điện phân trong dung dịch)
- Công thức Faraday:\(m=\frac{AIt}{nF}\)
Trong đó:
m : Khối lượng chất thu được ở điện cực (gam)
A : Khối lượng mol của chất thu được ở điện cực
F : Hằng số Farađay có giá trị bằng 96500.
n : Số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận (số electron trao đổi)
I : Cường độ dòng điện (ampe)
t : Thời gian điện phân (giây)
B. VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ 1: Khử hoàn toàn m gam Fe2O3 cần vừa đủ 4,704 lít khí CO (đktc). Giá trị của m là
Hướng dẫn giải
Khi oxit bị khử bởi CO:
nO(oxit) = nCO = 4,704/22,4 = 0,21 mol
BTNT "O": 3nFe2O3 = nO(oxit) = 0,21
→ nFe2O3 = 0,07 mol
→ m = 160.0,07 = 11,2 gam
Ví dụ 2: Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam Fe2O3 nung nóng. Sau một thời gian thu được 10,44 gam chất rắn X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4. Hòa tan hết X trong dung dịch HNO3 đặc, nóng thu được 4,368 lít NO2 (sản phẩm khử duy nhất ở đktc). Giá trị của m là
Hướng dẫn giải
nNO2 = 0,195 mol
Xét toàn bộ quá trình chỉ có CO cho e (tạo CO2) và HNO3 nhận e (tạo NO2)
Bảo toàn e: 2.nCO = nNO2 → nCO = 0,0975 mol
→ nCO2= nCO = 0,0975 mol
Bảo toàn khối lượng: mCO + mFe2O3 = mCO2 + mhh oxit
→ mFe2O3 = 0,0975.44 + 10,44 – 0,0975.28 = 12 gam
Ví dụ 3: Cho thanh sắt Fe vào dung dịch X chứa 0,1 mol AgNO3 và 0,2 mol Cu(NO3)2. Khi thấy thanh kim loại tăng lên 8,8 gam thì dừng lại. Tính khối lượng kim loại bám vào thanh sắt
Hướng dẫn giải
nAg+ = 0,1 mol; nCu2+ = 0,2 mol
Nếu Ag+ phản ứng hết :
Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag
0,05 ← 0,1 → 0,1
→ mtăng = 0,1.108 – 0,05.56 = 8 < 8,8
→ Ag+ phản ứng hết; Cu2+ phản ứng 1 phần
Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu
x → x → x
→ mtăng = 64x – 56x = 8x
→ tổng khối lượng tăng ở 2 phản ứng là:
mtăng = 8 + 8x = 8,8 → x = 0,1 mol
→ mkim loại bám vào = mAg + mCu = 17,2 gam
Ví dụ 4: Cho 0,56 gam bột sắt vào 100 ml dung dịch gồm AgNO3 0,3M và Cu(NO3)2 0,5M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam chất rắn X. Giá trị của m là
Hướng dẫn giải
nFe = 0,01 mol; nAgNO3 = 0,03 mol; nCu(NO3)2 = 0,05 mol
Ta thấy : ne Fe cho tối đa = 0,01.3 = 0,03 mol = ne Ag+ nhận tối đa
→ Fe phản ứng hết với Ag, tạo thành Fe3+ và Ag
→ nAg = nAgNO3 = 0,03 mol → m = 0,03.108 = 3,24 gam
Ví dụ 5: Điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực trơ, cường độ dòng điện 10A. Khi ở anot có 4 gam khí oxi bay ra thì ngưng. Phát biểu nào sau đây là đúng ?
A. Khối lượng đồng thu được ở catot là 16 gam.
B. Thời gian điện phân là 9650 giây.
C. pH của dung dịch trong quá trình điện phân luôn giảm.
D. Không có khí thoát ra ở catot.
Hướng dẫn giải
nO2 = 0,125 mol
Catot: Cu2+ + 2e → Cu
Anot: 2H2O → O2 ↑ + 4H+ + 4e
→ ne trao đổi = 4.nO2 = 0,5 mol
→ nCu = 0,5 / 2 = 0,25 mol → m = 16 gam → A đúng
t = n.F / I = 4825s → B sai
+) pH của dung dịch ban đầu giảm, khi hết Cu2+ thì nước điện phân ở catot tạo OH-, ở anot tạo ra H+ và nOH- = nH+ nên pH không đổi → C sai
+) hết Cu2+, nước điện phân ở catot tạo khí H2 → D sai
C. LUYỆN TẬP
Câu 1: Để điều chế Ca từ CaCO3 cần thực hiện ít nhất mấy phản ứng ?
A. 2 B. 3 C. 4 D. 5
Câu 2: Những kim loại nào sau đây có thể được điều chế từ oxít bằng phương pháp nhiệt luyện nhờ chất khử CO?
A. Zn, Mg, Fe B. Ni, Cu, Ca C. Fe, Ni Zn D. Fe, Al, Cu
Câu 3: Khẳng định nào sau đây không đúng
A. Khí điện phân dung dịch Zn(NO3)3 sẽ thu được Zn ở catot.
B. Có thể điều chế Ag bằng cách nhiệt phân AgNO3 khan.
C. Cho một luồng H2 dư qua bột Al2O3 nung nóng sẽ thu được Al.
D. Có thể điều chế đồng bằng cách dùng kẽm để khử ion Cu2+ trong dung dịch muối,
Câu 4: Cho các kim loại: Li, Na, Cu, Al, Fe, Cu, Ag, Pt. Bằng phương pháp điện phân có thể điều chế được bao nhiêu kim loại trong số các kim loại trên ?
A. 3 B. 4 C. 6 D. 8
Câu 5: Điện phân một dung dịch chứa đồng thời các cation Mg2+, Fe3+, Zn2+ , Pb2+ , Ag+. Thứ tự các kim loại sinh ra ở catot lần lượt là
A. Ag, Fe, Pb, Zn, B. Ag, Pb, Fe, Zn.
C. Ag, Fe, Pb, Zn, Mg. D.Ag, Pb, Fe, Zn, Mg.
Câu 6: Điện phân (với cực điện trơ, mồng ngăn xốp) dung dịch gồm 0,2 mol Fe2(SO4)3, 0,2 mol CuSO4 và 0,4 mol NaCl. Biết rằng hiệu suất điện phân đạt 100%. Điều khẳng định nào sau đây là đúng ?
A. Khi khối lượng catot tăng 12,8 gam thì dung dịch hoàn toàn chỉ có màu nâu vàng.
B. Khi khối lượng calot tăng lên 6,4 gam thì đã có 19300 culong chạy qua bình diện phân.
C. Khi có 4,48 lít khi (đktc) thoát ra ở anot thì khối lượng catot không thay đổi.
D. Khi có khi bắt dầu thoát ra ở catot thì đã có 8,96 lít khí (đktc) thoát ra ở anot.
Câu 7: Cho hơi nước qua than nóng đỏ thu được 2,24 lít hồn hợp khí X gồm CO2, CO và 112 (đo ở đktc). Dẫn X qua hổn hợp gồm CuO và Al2O3 dư nung nóng thu dược m gam chất rắn và hỗn hợp khí và hơi Y. Dẫn Y qua dung dịch Ca(OH)2 dư, lọc bỏ kết tủa thấy khối lượng dung dịch giảm 1,16 gam. Khối lượng kim loại có trong m là
A. 5,12 gam. B. 1,44 gam. C. 6,4 gam. D. 2,7 gam.
Câu 8: Điện phân 1 lit dung dịch có chứa 18,8 gam Cu(NO3)2 và 29,8 gam KCl bằng điện cực trơ, có màng ngăn xốp. Sau 1 thời gian thấy khối lượng dung dịch giảm 34,3 gam so với ban đầu. Coi thẻ tích dung dịch không đổi trong quá trình điện phân, Nồng độ các chất trong dung dịch sau khi điện phân là
A. KCl 0,1M; KNO3 0,2M ; KOH 0,1M, B. KNO3 0,1 M ; KCl 0,2 M
---(Nội dung đầy đủ, chi tiết vui lòng xem tại online hoặc đang nhập để tải về máy)---
ĐÁP ÁN
| Câu | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| ĐA | A | C | C | D | C | C | A | D | C | D |
| Câu | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
| ĐA | B | A | C | C | D | A | C | B | C | A |
| Câu | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 |
| ĐA | D | D |
|
|
|
|
|
|
|
|
...
Trên đây là trích đoạn nội dung Phương pháp giải một số dạng bài tập về điều chế kim loại môn Hóa 12 năm 2020 có đáp án chi tiết. Để xem toàn nhiều tài liệu hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào website Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập. Chúc các em học tập tốt !
Ngoài ra các em có thể tham khảo thêm một số tư liệu cùng chuyên mục:
