Giải chi tiết Hóa học 12 CTST bài 15 Các phương pháp tách kim loại

MỞ ĐẦU

Sau khi khai thác quặng, cần thực hiện quá trình tách kim loại để thu được kim loại tinh khiết. Có những phương pháp nào để tách kim loại?

Bài làm chi tiết:

Các phương pháp có thể tách kim loại là: phương pháp nhiệt luyện, phương pháp thuỷ luyện và phương pháp điện phân.

1. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN CỦA KIM LOẠI VÀ QUẶNG, MỎ KIM LOẠI

Thảo luận 1: Tìm hiểu và nêu trạng thái tự nhiên của một số kim loại.

Bài làm chi tiết:

Trong tự nhiên, chỉ có một số ít kim loại tồn tại ở dạng đơn chất (như vàng, bạc, platinum,…), hầu hết các kim loại tồn tại ở dạng hợp chất trong các quặng, mỏ.

2. PHƯƠNG PHÁP TÁCH KIM LOẠI

Thảo luận 2: Xác định chất oxi hoá, chất khử trong các phản ứng ở Ví dụ 1.

Bài làm chi tiết:

- Phản ứng 1: chất oxi hoá là ZnO, chất khử là C.

- Phản ứng 2: chất oxi hoá Fe₂O₃, chất khử là CO.

Luyện tập: Trình bày cách tách Cu từ Cu(OH)₂ bằng phương pháp nhiệt luyện. Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra.

Bài làm chi tiết:

PTHH: Cu(OH)₂  t°→  CuO + H₂O

2CuO + C  t°→   2Cu + CO₂

Thảo luận 3: Hãy so sánh phương pháp nhiệt luyện và phương pháp thuỷ luyện. Phương pháp nào thường dùng trong phòng thí nghiệm để tách kim loại? Giải thích.

Bài làm chi tiết:

* So sánh phương pháp nhiệt luyện và phương pháp thuỷ luyện:

- Giống nhau: cả hai phương pháp đều dùng để tách kim loại và đều thực hiện bằng cách khử những ion của kim loại hoạt động yếu.

- Khác nhau:

* Phương pháp thường được dùng trong phòng thí nghiệm là phương pháp thuỷ luyện vì phương pháp này dễ xảy ra trong dung dịch thích hợp, an toàn và không đòi hỏi nhiệt độ cao như phương pháp nhiệt luyện.

Thảo luận 4: Có thể điện phân dung dịch muối của bạc để tách kim loại này được không? Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra (nếu có).

Bài làm chi tiết:

Có thể điện phân dung dịch muối của bạc, sản phẩm tạo thành là kim loại Ag, O₂ và H⁺.

PTHH: Ví dụ muối AgNO₃

2AgNO₃ + H₂O → 2Ag + 12O₂ + 2HNO₃

3. NHU CẦU VÀ THỰC TIỄN TÁI CHẾ KIM LOẠI

Thảo luận 5: Tìm hiểu về một số làng nghề tái chế kim loại phổ biến Al, Fe, Cu ở Việt Nam. Nêu thực trạng về môi trường tại làng nghề đó.

Bài làm chi tiết:

Thực trạng về môi trường tại các làng nghề tái chế kim loại: đa số các cơ sở sản xuất đều không có biện pháp kiểm soát ô nhiễm, xử lí chất thải và bảo hộ lao động cần thiết. Do đó, các làng nghề tái chế, cơ sở tái chế đã và đang gây ra nhiều vấn đề môi trường nghiêm trọng.

- Quá trình tái chế, gia công, xử lí bề mặt, phun sơn, đánh bóng bề mặt sản phẩm, nung, sấy, tẩy trắng, khí thải lò rèn,… làm phát sinh bụi và các khí thải như SO₂, NO₂,… vượt quá mức cho phép, gây ảnh hưởng đến sức khỏe người dân trong làng và khu vực lân cận.

- Trong môi trường nước, nước thải phát sinh từ quá trình sản xuất không được thu gom, xử lý mà được xả trực tiếp ra ao, hồ, kênh mương làm cho hệ thống thoát nước bị xuống cấp nghiêm trọng, không còn khả năng thoát nước dẫn đến nước thải ứ đọng lâu ngày, phát sinh mùi.

- Về chất thải rắn, trung bình mỗi ngày, lượng chất thải rắn phát sinh từ hoạt động sản xuất, kinh doanh của làng nghề rất lớn. Toàn bộ lượng chất thải rắn phát sinh không được các cơ sở sản xuất thu gom mà đổ bừa bãi ra môi trường xung quanh, đặc biệt tại các vùng đất trũng, ven đường giao thông, gây mất mỹ quan và ô nhiễm nghiêm trọng.

BÀI TẬP

Bài 1: Viết sơ đồ tách kim loại bằng một phương pháp hoá học thích hợp từ mỗi nguyên liệu MgO và Fe₂O₃. Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra (nếu có).

Bài làm chi tiết:

- Phương pháp điện phân nóng chảy: MgO  đpnc→  Mg + O₂

- Phương pháp nhiệt luyện: Fe₂O₃ + 3CO  t°→  2Fe + 3CO₂

Bài 2: Trình bày phương pháp hoá học thích hợp để tách kim loại ra khỏi hỗn hợp kim loại bạc và đồng. Viết phương trình hoá học của các phản ứng.

Bài làm chi tiết:

- Cho hỗn hợp vào dung dịch AgNO₃ vừa đủ, khi đó Cu tan ra còn Ag không tan, ta thu được Ag. PTHH: Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag.

- Để tách Cu ra, ta cho Fe tác dụng vào dung dịch Cu(NO₃)₂. PTHH: 

Fe + Cu(NO₃)₂ → Fe(NO₃)₂ + Cu

Bài 3: Đá vôi là loại đá trầm tích bao gồm các khoáng vật calcite và các dạng kết tinh khác nhau của calcium carbonate. Đá vôi (thành phần chính CaCO₃) có nhiều ứng dụng trong đời sống và sản xuất. Hãy lựa chọn và trình bày phương pháp hoá học thích hợp điều chế calcium từ CaCO₃. Viết phương trình hoá học của các phản ứng.

Bài làm chi tiết:

Phương pháp để điều chế calcium là: cho CaCO₃ tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ, sau đó điện phân nóng chảy muối sau phản ứng.

PTHH: CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

CaCl₂  đpnc→  Ca + Cl₂