Tiêu đề Chuyên Đề 42- ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI - BÙI DUY ANH - ĐĂK NÔNG.docx ✅

Tên Giáo Viên Soạn: Bùi Duy Anh Nhóm Thầy: Nguyễn Quốc Dũng – Tel & Zalo: 0904.599.481 Page 1 Mẫu soạn thứ 2 giành cho các chuyên đề HSG hoặc ôn chuyên hóa Quy ước tên file: Chuyên Đề Số..... + Tên chuyên đề + Tên Tác Giả + Tên Địa Phương VD: Chuyên đề 33 – Nhận biết các chất vô cơ – Nguyễn Quốc Dũng – Gia Lai - Hạn nộp cuối là ngày 10/07/2024 (yêu cầu đúng hạn) ========================================= Tên Chuyên Đề: Điều chế kim loại ( Thủy luyện, nhiệt luyện, điện phân) Phần A: Lí Thuyết 1. Dãy điện hóa của kim loại 2. Các phương pháp điều chế kim loại 2.1 Điều chế kim loại bằng phương pháp thủy luyện. a. Khái niệm: thủy luyện là phương pháp dùng kim loại mạnh như Zn, Mg, … khử ion kim loại trong dung dịch muối. Ví dụ 1: Cho Fe vào dung dịch CuCl 2 thì phản ứng xảy ra như sau: Fe + CuCl 2  FeCl 2 + Cu  Các kim loại tan trong nước (K, Na, Ca, Ba) tác dụng gián tiếp với muối trong dung dịch vì chúng tác dụng được với nước. Ví dụ 2: Cho Na vào dung dịch CuSO 4 thì các phản ứng xảy ra như sau: 2Na + 2H 2 O  2NaOH + H 2  2NaOH + CuSO 4  Cu(OH) 2  + Na 2 SO 4 Ví dụ 3: Cho Ba vào dung dịch Fe 2 (SO 4 ) 3 thì các phản ứng xảy ra như sau: Ba + 2H 2 O  Ba(OH) 2 + H 2  3Ba(OH) 2 + Fe 2 (SO 4 ) 3  2Fe(OH) 3  + 3BaSO 4  Chú ý: phản ứng của Na với dung dịch muối tương tự K, phản ứng của Ca với dung dịch muối tương tự Ba.
Tên Giáo Viên Soạn: Bùi Duy Anh Nhóm Thầy: Nguyễn Quốc Dũng – Tel & Zalo: 0904.599.481 Page 2 b. Qui tắc  - dự đoán chiều phản ứng Khi cho các kim loại phản ứng với các dung dịch muối, để đơn giản ta nên dùng quy tắc  để dự đoán các phản ứng có xảy ra không và sản phẩm thu được cụ thể. Kim loại có tính khử mạnh hơn (thường đứng đầu dãy hoạt động hóa học) sẽ tác dụng với ion kim loại trong muối có tính oxi hóa mạnh hơn ( thường đứng cuối dãy hoạt động hóa học) TH 1: Một kim loại tác dụng với dung dịch chứa một muối. Ví dụ 4: Cho Fe vào dung dịch CuCl 2 ta sẽ dựa vào quy tắc  để dự đoán và viết phương trình hóa học (nếu có) : Bước 1: Liệt kê các cặp oxi hóa khử và sắp xếp theo thứ tự trong dãy hoạt động hóa học Thứ tự các cặp oxh – khử : Bước 2: Vẽ chữ  : ( Nếu phản ứng có chứa kim loại sắt hay ion kim loại sắt nên liệt kê cặp sắt (II), Sắt (III) như bước 1 ra rồi dùng quy tắc  dự đoán, ở đây cặp không liên quan đến phản ứng. Bước 3: Hoàn thành phương trình phản ứng Fe + CuCl 2  FeCl 2 + Cu  hoặc Fe + Cu 2+  Fe 2+ + Cu  Ví dụ 5: Cho bột kim loại Mg tác dụng hoàn toàn với dung dịch chứa FeSO 4 và CuSO 4 ta sẽ dựa vào quy tắc  để dự đoán và viết phương trình hóa học (nếu có) : Bước 1: Liệt kê các cặp oxi hóa khử và sắp xếp theo thứ tự trong dãy hoạt động hóa học Thứ tự các cặp oxh – khử : Bước 2: Vẽ các chữ  theo thứ tự Mg tác dụng với Fe 3+ ( Mg + 2Fe 3+  Mg 2+ + 2Fe 2+ (1) Nếu Fe 3+ dư, Mg hết thì chỉ xảy ra phản ứng như trên.
Tên Giáo Viên Soạn: Bùi Duy Anh Nhóm Thầy: Nguyễn Quốc Dũng – Tel & Zalo: 0904.599.481 Page 3 Nếu Fe 3+ hết, Mg dư thì Mg tác dụng với Cu 2+ ( Mg + Cu 2+  Mg 2+ + Cu (2) Nếu Cu 2+ dư, Mg hết thì phản ứng kết thúc. Nếu Cu 2+ hết, Mg dư thì Mg tác dụng với Fe 2+ ( Mg + Fe 2+  Mg 2+ + Fe (3) Bước 3: Hoàn thành phương trình phản ứng Mg + 2Fe 3+  Mg 2+ + 2Fe 2+ (1) Mg + Cu 2+  Mg 2+ + Cu (2) Mg + Fe 2+  Mg 2+ + Fe (3) Nếu đề nói sau phản ứng thu được dung dịch chứa 3 muối ( gồm Mg 2+ , Fe 2+ , Cu 2+ dư) và 1 kim loại (Cu) xảy ra phản ứng (1) và (2). Nếu đề nói sau phản ứng thu được dung dịch chứa 2 muối ( gồm Mg 2+ , Fe 2+ dư) và 2 kim loại ( Cu, Fe, Mg) xảy ra phản ứng (1), (2), (3). Nếu đề nói sau phản ứng thu được dung dịch chứa 1 muối ( gồm Mg 2+ ) và 3 kim loại ( Cu, Fe, Mg dư) xảy ra phản ứng (1), (2), (3). Chốt lại là tùy vào đề bài và dữ kiện đề cho ta kết hợp quy tắc  để dự đoán số lượng phản ứng xảy ra. TH 3: Nhiều kim loại tác dụng với dung dịch chứa một muối TH4: Nhiều kim loại tác dụng với dung dịch chứa nhiều muối. 2.2 Điều chế kim loại bằng phương pháp nhiệt luyện. - Ở nhiệt độ cao,CO,H 2,… khử các oxit của kim loại sau Al (từ Zn trở đi). a) Với CO: 0 t xy2MO + yCO xM + yCO  mol chất rắn giảm = m Opư; molOpư = molCOpư = mol CO 2 Ví dụ:ZnO + COZn + CO 2 b)Với H 2 : 0 t xy22MO + yH xM + yHO  mol chất rắn giảm = m Opư; molOpư = molH 2 pư = mol H 2 O Ví dụ:3H 2 + Fe 2 O 3 2Fe + 3H 2 O c)Với hỗn hợp CO,H 2 :  mol chất rắn giảm = m Opư; molOpư = mol(CO + H 2 )pư = mol (CO 2 + H 2 O) - Khi cho CO 2 vào dung dịch Ca(OH) 2 dư thì sản phẩm tạo muối trung hòa CO 2 + Ca(OH) 2 (dư) CaCO 3 ↓ + H 2 O 23BTNT.C COCaCOnn - Khi cho CO 2 vào dung dịch Ca(OH) 2 không cho dư, 2.3 Điều chế kim loại bằng phương pháp điện phân.
Tên Giáo Viên Soạn: Bùi Duy Anh Nhóm Thầy: Nguyễn Quốc Dũng – Tel & Zalo: 0904.599.481 Page 4 - Nguyên tắc khử ở catot (-): Xảy ra sự khử cation kim loại, H + , H 2 O.  22 2 22232222223 HO Kh«ngbÞkhöBÞkhötheothøtùtõph¶isangtr¸i:HOZnAg KBaCaNaMgAl|ZnFeNiSnPb(H)CuFeAg     - Nguyên tắc oxi hóa ở anot (+): Xảy ra sự oxi hóa anion gốc axit, OH - , H 2 O + Các gốc axit chứa oxi (CO 3 2- , SO 4 2- , NO 3 - , …) và F - không bị oxi hóa. + Các ion còn lại điện phân theo thứ tự: S 2- , I - , Br - , Cl - , OH - , H 2 O. - Quá trình oxi hóa và khử H 2 O: Catot (-) Anot (+) Sự khử: 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH - Sự oxi hóa: 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e - Khối lượng chất thoát ra ở điện cực: Phần B: Bài Tập Được Phân Dạng (mỗi dạng tối thiểu 10 câu) I. Bài tập điều chế kim loại bằng phương pháp thủy luyện. Dạng 1: Một kim loại tác dụng với dung dịch chứa một muối. - Phương pháp: Phương pháp đại số Phương pháp suy luận tăng giảm - Đặt x là số mol phần kim loại đã phản ứng - Viết PTHH, tính theo PTHH với ẩn x đã đặt. - Lập phương trình toán biểu diễn độ tăng hoặc giảm khối lượng. - Giải pt tìm số mol x và kết luận - Xác định m theo PTHH (theo hệ số cân bằng) - Xác định m theo đề bài - Áp dụng công thức: Mol A = - Tính toán theo yêu cầu của đề bài - Ví dụ minh họa (chỉ cần giải mẫu 1 hoặc 2 câu): Ví dụ 1: Để phủ một lớp bạc lên một vật bằng đồng có khối lượng 8,48 gam, người ta ngâm vật đó vào dung dịch AgNO 3 . Sau một thời gian lấy vật đó ra khỏi dung dịch, rửa nhẹ, làm khô, rồi đem cân được 10 gam. Viết phương trình phản ứng xảy ra và tính khối lượng bạc phủ lên trên bề mặt của vật. Hướng dẫn  Cách 1: Phương pháp đại số Cu + 2AgNO 3 → Cu(NO 3 ) 2 + 2Ag  x mol 2x mol Theo đề bài ta có: 8,48 – x.64 + 2x.108 = 10 → x = 0,01 mol Vậy khối lượng Ag phủ trên vật là: Ag(m sinh ra) 0,01.2.108 = 2,16 gam  Cách 2: Phương pháp tăng giảm khối lượng Cu + 2AgNO 3 → Cu(NO 3 ) 2 + 2Ag  Theo phản ứng: 1mol Cu  2mol Ag  tăng m = 216 – 64 = 152 gam Theo đề: m = 10 – 8,48 = 1,52 gam  Agn = 1,52 2 152 = 0,02 mol  Ag(sinhra)m0,02.1082,16(gam) Ví dụ 2: Một thanh kim loại M hoá trị II được nhúng vào 200ml dung dịch FeSO 4 thấy khối lượng tăng lên 3,2 gam. Nếu nhúng cùng thanh kim loại M đó vào 400ml dung dịch CuSO 4 thì khối lượng của thanh tăng lên 8,0 gam. Biết rằng các phản ứng nói trên đều hoàn toàn và sau phản ứng còn dư kim loại M.