Phương pháp giải một số dạng bài tập về điều chế kim loại
Lý thuyết:
Dạng 1: Điều chế kim loại bằng phương pháp nhiệt luyện
* Một số lưu ý cần nhớ
- 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 làm được 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.
* Một số ví dụ điển hình
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 chi tiết:
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: Hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3. Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m g hỗn hợp X nung nóng. Sau khi kết thúc thí nghiệm thu được 64 g chất rắn A và 11,2 lít khí B (đktc) có tỉ khối so với hiđro là 20,4. Giá trị của a là
Hướng dẫn giải chi tiết:
Giả sử: \({n_{CO}} = x(mol);{n_{C{O_2}}} = y(mol)\)
Ta có hệ phương trình:
\(\left\{ \begin{array}{l}{n_{hh}} = x + y = 0,5\\{m_{hh}} = 28{\rm{x}} + 44y = 0,5.(20,4.2)\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}x = 0,1\\y = 0,4\end{array} \right.\)
\(n_{CO \; pư}=n_{CO_2}=0,4 mol\)
BTKL: \(m_{CO\; pu}+ m_X= m_A +m_{CO_2}\)
→ \(m_X= 64-0.4(44-28)= 70,4g\)
Ví dụ 3: 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 chi tiết:
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
Dạng 2: Điều chế kim loại bằng phương pháp thủy luyện
* Một số lưu ý cần nhớ:
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¯
* Một số ví dụ điển hình:
Ví dụ 1: 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 chi tiết:
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 2: 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 chi tiết:
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 3: Cho m gam Zn vào dung dịch chứa 0,15 mol FeCl3. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 3,92 gam chất rắn. Giá trị của m là:
Hướng dẫn giải chi tiết:
nFeCl3 = 0,15mol => mFe tối đa sinh ra = 0,15 . 56 = 8,4 gam > 3,92 gam
=> chất rắn chỉ có Fe, còn Zn đã phản ứng hết
nFe = 3,92 / 56 = 0,07 mol
FeCl3 phản ứng với Zn tạo thành Fe (0,07 mol) và FeCl2 (0,15 – 0,07 = 0,08 mol)
Bảo toàn e: 2nZn = 3nFe + nFeCl2 => nZn = 0,145 mol
=> m = 9,425 gam
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)
* Một số ví dụ điển hình:
Ví dụ 1: Điện phân 400 ml dung dịch CuSO4 0,2M với cường độ dòng điện 10A trong một thời gian thu được 0,224 lít khí (đktc) ở anot. Biết điện cực đã dùng là điện cực trơ và hiệu suất điện phân là 100%. Khối lượng catot tăng là
Hướng dẫn giải chi tiết:
\(n_{CuSO_4}=0,4.0,2=0,08mol\)
Khí thu được ở anot là O2 → \({n_{{O_2}}} = \frac{{0,224}}{{22,4}} = 0,01(mol)\)
Tại anot (+): \(2{H_2}O \to 4{H^ + } + {O_2} + 4{\rm{e}}\)
\( \to {n_{e(an{\rm{o}}t)}} = 4{n_{{O_2}}} = 0,04(mol)\)
Ta thấy: \(2{n_{C{u^{2 + }}(ban\,dau)}} > 4{n_{{O_2}}}\) → Tại catot Cu2+ chưa bị điện phân hết
Tại catot (-): \(C{u^{2 + }} + 2{\rm{e}} \to Cu\)
0,04 → 0,02 (mol)
→ mcatot tăng = mCu = 0,02.64 = 1,28 gam
Ví dụ 2: 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 chi tiết:
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
Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm KCl và CuSO4 vào nước, thu được dung dịch Y. Điện phân dung dịch Y với điện cực trơ màng ngăn xốp, đến khi H2O bị điện phân tại cả 2 điện cực thì dừng điện phân. Số mol khí ở anot thoát ra bằng 4 lần số mol khí thoát ra tại catot. Phần trăm khối lượng của CuSO4 trong X là
Hướng dẫn giải chi tiết:
Tại A có 2Cl- → Cl2 + 2e
Tại K có Cu+2 +2e → Cu
2H2O + 2e → 2OH- +H2
Bảo toàn e có 2nCl2 = 2nCu + 2nH2
Vì nCl2 = 4nH2 nên 2nCl2 = 2nCu + ½ nCl2 → nCu = ¾ . nCl2
→ \(\frac{{{n_{CuS{O_4}}}}}{{{n_{KCl}}}} = \frac{3}{8}\)
→ \(\% CuS{O_4} = \frac{{3.160}}{{3.160 + 8.74,5}}.100\% = 44,61\% \)
Xemloigiai.com
Xem thêm Bài tập & Lời giải
Trong bài: Bài 21. Điều chế kim loại
Bài tập & Lời giải:
- 👉 Bài 1 trang 98 SGK Hoá học 12
- 👉 Bài 2 trang 98 SGK Hóa học 12
- 👉 Bài 3 trang 98 SGK Hoá học 12
- 👉 Bài 4 trang 98 SGK Hoá học 12
- 👉 Bài 5 trang 98 SGK Hoá học 12
Lý thuyết:
Xem thêm lời giải SGK Hóa lớp 12
CHƯƠNG 1. ESTE - LIPIT
- 👉 Bài 1. Este - Hóa học 12
- 👉 Bài 2. Lipit - Hóa học 12
- 👉 Bài 3. Khái niệm về xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp
- 👉 Bài 4. Luyện tập este và chất béo
- 👉 Đề kiểm tra 15 phút - Chương 1 – Hóa học 12
- 👉 Đề kiểm tra 45 phút - Chương 1 – Hóa học 12
CHƯƠNG 2. CACBOHIDRAT
- 👉 Bài 5. Glucozơ - Hóa học 12
- 👉 Bài 6. Saccarozơ, tinh bột và xenlulozơ
- 👉 Bài 7. Luyện tập: Cấu tạo và tính chất của Cacbohiđrat
- 👉 Bài 8. Thực hành: Điều chế, tính chất hóa học của este và cacbohiđrat
- 👉 Đề kiểm tra 15 phút - Chương 2 - Hoá học 12
- 👉 Đề kiểm tra 45 phút - Chương 2 – Hóa học 12
Đề kiểm tra giữa học kì - Hóa học 12
CHƯƠNG 3. AMIN, AMINO AXIT VÀ PROTEIN
- 👉 Bài 9. Amin
- 👉 Bài 10. Amino axit
- 👉 Bài 11. Peptit và protein
- 👉 Bài 12. Luyện tập: Cấu tạo và tính chất của amin, amino axit và protein
- 👉 Đề kiểm tra 15 phút - Chương 3 – Hóa học 12
- 👉 Đề kiểm tra 45 phút - Chương 3 – Hóa học 12
CHƯƠNG 4. POLIME VÀ VẬT LIỆU POLIME
- 👉 Bài 13. Đại cương về polime
- 👉 Bài 14. Vật liệu polime
- 👉 Bài 15. Luyện tập: Polime và vật liệu polime
- 👉 Bài 16. Thực hành: Một số tính chất của protein và vật liệu polime
- 👉 Đề kiểm tra 15 phút – Chương 4 – Hóa học 12
- 👉 Đề kiểm tra 45 phút - Chương 4 – Hóa học 12
CHƯƠNG 5. ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI
- 👉 Bài 17. Vị trí của kim loại trong bảng tuần hoàn và cấu tạo của kim loại
- 👉 Bài 18. Tính chất của kim loại. Dãy điện hoá của kim loại
- 👉 Bài 19. Hợp kim
- 👉 Bài 20. Sự ăn mòn kim loại
- 👉 Bài 21. Điều chế kim loại
- 👉 Bài 22. Luyện tập: Tính chất của kim loại
- 👉 Bài 23. Luyện tập: Điều chế kim loại và sự ăn mòn kim loại
- 👉 Bài 24. Thực hành: Tính chất, điều chế kim loại, sự ăn mòn kim loại
- 👉 Đề kiểm tra 15 phút - Chương 5 – Hóa học 12
- 👉 Đề kiểm tra 45 phút - Chương 5 – Hóa học 12
Đề thi học kì 1 mới nhất có lời giải
CHƯƠNG 6. KIM LOẠI KIỀM, KIM LOẠI KIỀM THỔ, NHÔM
- 👉 Bài 25. Kim loại kiềm và hợp chất quan trọng của kim loại kiềm
- 👉 Bài 26. Kim loại kiềm thổ và hợp chất quan trọng của kim loại kiềm thổ
- 👉 Bài 27. Nhôm và hợp chất của nhôm
- 👉 Bài 28. Luyện tập: Tính chất của kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ và hợp chất của chúng
- 👉 Bài 29. Luyện tập: Tính chất của nhôm và hợp chất của nhôm
- 👉 Bài 30. Thực hành: Tính chất của natri, magie, nhôm và hợp chất của chúng
- 👉 Đề kiểm tra 15 phút - Chương 6 – Hóa học 12
- 👉 Đề kiểm tra 45 phút (1 tiết ) – Chương 6 – Hóa học 12
CHƯƠNG 7. SẮT VÀ MỘT SỐ KIM LOẠI QUAN TRỌNG
- 👉 Bài 31. Sắt
- 👉 Bài 32. Hợp chất của sắt
- 👉 Bài 33. Hợp kim của sắt
- 👉 Bài 34. Crom và hợp chất của Crom
- 👉 Bài 35. Đồng và hợp chất của đồng
- 👉 Bài 36. Sơ lược về Niken, Kẽm, Chì, Thiếc
- 👉 Bài 37. Luyện tập: Tính chất hóa học của sắt và hợp chất của sắt
- 👉 Bài 38. Luyện tập: Tính chất hóa học của Crom, đồng và hợp chất của chúng
- 👉 Bài 39. Thực hành: Tính chất hóa học của sắt, đồng và nhưng hợp chất của sắt, crom
- 👉 Đề kiểm tra 15 phút - Chương 7 – Hóa học 12
- 👉 Đề kiểm tra 45 phút (1 tiết ) – Chương 7 – Hóa học 12
CHƯƠNG 8. PHÂN BIỆT MỘT SỐ CHẤT VÔ CƠ
- 👉 Bài 40. Nhận biết một số ion trong dung dịch
- 👉 Bài 41. Nhận biết một số chất khí
- 👉 Bài 42. Luyện tập: Nhận biết một số chất vô cơ
- 👉 Đề kiểm tra 15 phút - Chương 8 – Hóa học 12
- 👉 Đề kiểm tra 45 phút (1 tiết ) – Chương 8 – Hóa học 12
CHƯƠNG 9. HÓA HỌC VÀ VẤN ĐỀ PHÁT TRIỂN KINH TẾ, XÃ HỘI, MÔI TRƯỜNG - HÓA 12
- 👉 Bài 43. Hóa học và vấn để phát triển kinh tế
- 👉 Bài 44. Hóa học và vấn đề xã hội
- 👉 Bài 45. Hóa học và vấn đề môi trường
- 👉 Đề kiểm tra 15 phút - Chương 9 – Hóa học 12
ĐỀ KIỂM TRA HỌC KÌ 2 (ĐỀ THI HỌC KÌ 2) - HÓA HỌC 12
Xem Thêm
Lớp 12 | Các môn học Lớp 12 | Giải bài tập, đề kiểm tra, đề thi Lớp 12 chọn lọc
Danh sách các môn học Lớp 12 được biên soạn theo sách giáo khoa mới của bộ giáo dục đào tạo. Kèm theo lời giải sách bài tập, sách giáo khoa, đề kiểm tra 15 phút, 45 phút (1 tiết), đề thi học kì 1 và học kì 2 năm học 2024 ngắn gọn, chi tiết dễ hiểu.
Toán Học
- Đề thi, đề kiểm tra Toán lớp 12
- SBT Toán lớp 12 Nâng cao
- SBT Toán 12 Nâng cao
- SGK Toán 12 Nâng cao
- SBT Toán lớp 12
- SGK Toán lớp 12
Vật Lý
- SBT Vật lí 12 Nâng cao
- SGK Vật lí lớp 12 Nâng cao
- SBT Vật lí lớp 12
- SGK Vật lí lớp 12
- Giải môn Vật lí lớp 12
Hóa Học
- Đề thi, đề kiểm tra Hóa lớp 12
- SBT Hóa học 12 Nâng cao
- SGK Hóa học lớp 12 Nâng cao
- SBT Hóa lớp 12
- SGK Hóa lớp 12
Ngữ Văn
- Đề thi, đề kiểm tra Ngữ Văn 12 mới
- Soạn văn 12
- SBT Ngữ văn lớp 12
- Luyện dạng đọc hiểu
- Văn mẫu 12
- Soạn văn 12 chi tiết
- Soạn văn ngắn gọn lớp 12
- Soạn văn 12 siêu ngắn
- Bài soạn văn lớp 12 siêu ngắn
- Bài soạn văn 12
Lịch Sử
Địa Lý
Sinh Học
- Đề thi, đề kiểm tra Sinh lớp 12
- SGK Sinh lớp 12 Nâng cao
- SBT Sinh lớp 12
- SGK Sinh lớp 12
- Giải môn Sinh học lớp 12
GDCD
Tin Học
Tiếng Anh
- Đề thi, đề kiểm tra Tiếng Anh 12 mới
- SBT Tiếng Anh lớp 12
- Ngữ pháp Tiếng Anh
- SGK Tiếng Anh 12
- SBT Tiếng Anh lớp 12 mới
- SGK Tiếng Anh 12 Mới