Phương trình điều chế Fe bằng phương pháp nhiệt luyện
|
Nguyên tử của nguyên tố sắt có Cho Fe (Z = 26). Cấu hình electron đúng của ion Fe2+ là Tính chất vật lí nào sau đây của sắt khác với các đơn chất kim loại khác ? Phương trình hóa học nào sau đây viết không đúng ? Quặng sắt manhetit có thành phần chính là Dãy bao gồm các ion sắp xếp theo chiều giảm dần tính oxi hóa là Có thể đựng axit nào sau đây trong bình sắt ? Kim loại Fe không phản ứng với chất nào sau đây trong dung dịch Kim loại sắt tác dụng với dung dịch nào sau đây tạo muối sắt (II) Khi để trong không khí nhôm khó bị ăn mòn hơn sắt là do Trường hợp không xảy ra phản ứng hoá học là: Trong các kim loại quặng sắt, quặng có hàm lượng sắt cao nhất là: Ở nhiệt độ thường, kim loại Fe phản ứng được với dung dịch nào sau đây? 08:30:3902/11/2021 Trong tự nhiên chỉ có một số ít kim loại như vàng, palatin,... tồn tại ở dạng tự do, hầu hết các kim loại còn lại đều tồn tại ở dạng hợp chất. Trong kim loại kim loại tồn tại dưới dạng ion dương Mn+. Vậy làm sao để điều chế kim loại, bài viết này sẽ giúp các em biết nguyên tắc điều chế kim loại? cách điều chế kim loại bằng phương pháp nhiệt luyện, thủy luyện và điện phân (điện phân nóng chảy và điện phân dung dịch). I. Nguyên tắc điều chế kim loại • Nguyên tắc để điều chế kim loại là khử ion kim loại thành nguyên tử: Mn+ + ne → M II. Phương pháp điều chế kim loại Tùy thuộc vào độ hoạt động hóa học của kim loại mà người ta chọn phương pháp điều chế phù hợp. Dưới đây là các phương pháp điều chế kim loại thường được sử dụng. 1. Điều chế kim loại bằng phương pháp nhiệt luyện - Được sử dụng để điều chế các kim loại có mức hoạt động trung bình (Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb) - Phương pháp này sẽ khử ion kim loại trong hợp chất ở nhiệt độ cao bằng các chất khử như C, CO, H2, Al hoặc các kim loại hoạt động. * Ví dụ: Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 - Phương pháp này được dùng để sản xuất kim loại trong công nghiệp. Chất khử hay được sử dụng là cacbon. 2. Điều chế kim loại bằng phương pháp thủy luyện - Được sử dụng để điều chế các kim loại có mức hoạt động trung bình và yếu (như: Cu, Hg, Ag, Pt, Au) - Cơ sở của phương pháp này là dùng những dung dịch thích hợp như dung dịch H2SO4, NaOH, NaCN,... để hòa 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 trong dung dịch bằng kim loại có tính khử mạnh như Fe, Zn,... * Ví dụ: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu 3. Điều chế kim loại bằng phương pháp điện phân a) Điều chế kim loại bằng phương pháp điện phân nóng chảy - Được sử dụng để điều chế các kim loại có mức độ hoạt động mạnh (K, Ba, Ca, Na, Mg, Al) - Là phương pháp dùng dòng điện một chiều khử ion kim loại trong chất điện li nóng chảy (muối halogenua, oxit, hidroxit) * Ví dụ: Điện phân MgCl2 nóng chảy để điều chế Mg Ở catot (cực âm): Mg2+ + 2e → Mg Ở anot (cực dương): 2Cl- → Cl2↑ + 2e MgCl2 Mg + Cl2↑ b) Điều chế kim loại bằng phương pháp điện phân dung dịch - Được sử dụng để điều chế các kim loại hoạt động trung bình hoặc yếu - Là phương pháp dùng dòng điện một chiều để khử ion kim loại yếu trong dung dịch muối của nó. * Ví dụ: Điện phân dung dịch CuCl2 để điều chế Cu Ở catot (cực âm): Cu2+ + 2e → Cu Ở anot (cực dương): 2Cl- → Cl2 + 2e CuCl2 Cu + Cl2
c) Công thức tính lượng chất thu được ở các điện cực - Dựa vào công thức biểu diễn định luật Farađây, có thể xác định được khối lượng các chất thu được ở điện cực: , trong đó m: Khối lượng chất thu được ở điện cực (gam). A: Khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực. n: Số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận. I: Cường độ dòng điện (ampe). t: Thời gian điện phân (giây). F:Hằng số Farađây (F = 96500). Trên đây KhoiA.Vn đã giới thiệu với các em về cách điều chế kim loại bằng phương pháp nhiệt luyện, thủy luyện và điện phân. Hy vọng bài viết giúp các em hiểu rõ hơn. Nếu có câu hỏi hay góp ý các em hãy để lại bình luận dưới bài viết, chúc các em thành công.
I. NGUYÊN TẮC ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI Khử ion kim loại thành nguyên tử. Mn+ + ne → M I CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI 1. Phương pháp nhiệt luyện - Đối tượng KL: KL có mức độ hoạt động trung bình - Phương thức điều chế: khử ion kim loại trong hợp chất ở nhiệt độ cao bằng các chất khử thông thường như C, CO, H2, Al. VD: Fe2O3 + 3 CO \[\xrightarrow{{{t}^{o}}}\] 2Fe + 3CO2 2. Phương pháp thủy luyện - Đối tượng KL: KL có mức độ hoạt động trung bình và yếu - Phương thức điều chế: Khử những in kim loại cần điều chế bằng những kim loại có tính khử mạnh như Fe, Zn,.... VD: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu 3. Phương pháp điện phân a] Điện phân nóng chảy: - Đối tượng KL: KL có mức độ hoạt động mạnh - Phương thức điều chế: Dùng dòng điện một chiều khử ion kim loại trong chất điện li nóng chảy [muối halogenua, oxit, hidroxit]. Ví dụ: Điện phân MgCl2 nóng chảy để điều chế Mg. Phương trình điện phân b] Điện phân dung dịch: - Đối tượng KL: Dùng điều chế các kim loại yếu. - Phương thức điều chế: Dùng dòng điện một chiều khử ion kim loại yếu trong dung dịch muối của nó. Ví dụ: Điện phân dung dịch CuCl2 để điều chế kim loại Cu. Phương trình điện phân Video mô phỏng - Quá trình điện phân muối ăn NaCl c] Tính lượng chất thu được ở các điện cực - Dựa vào công thức Farađây: - Trong đó: m: Khối lượng chất thu được ở điện cực [g]. A: Khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực. n: Số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận. I: Cường độ dòng điện [ampe]. t: Thời gian điện phân [giây]. F: Hằng số Farađây [F = 96500]. Sơ đồ tư duy: Điều chế kim loại Loigiaihay.com Câu hỏi: Trong công nghiệp kim loại nào sau đây được điều chế bằng phương pháp nhiệt luyện? A. Mg. B. Fe. Bạn đang xem: Kim loại nào được điều chế bằng phương pháp nhiệt luyện? C. Na. D. Al. Lời giải: Đáp án: B. Fe Trong công nghiệp, kim loại được điều chế bằng phương pháp nhiệt luyện là Fe. Giải thích: Phạm vi sử dụng của phương pháp nhiệt luyện là: Thường dùng trong công nghiệp với kim loại có tính khử trung bình và yếu [sau Al]. → Chọn B. Fe Kiến thức mở rộng – Nguyên tắc của phương pháp nhiệt luyện là dùng chất khử C, CO, H2, Al, NH3 … khử oxit kim loại sau Al ở nhiệt độ cao thành kim loại đơn chất. – Phương pháp này thường dùng để điều chế các kim loại trung bình [với các kim loại yếu chỉ cần đun nóng oxit đã tự phân hủy thành kim loại và oxi]. Phương pháp nhiệt luyện là một trong các phương pháp điều chế kim loại. Ngoài ra, còn có nhiều phương pháp điều chế kim loại Có thể tham khảo như: – Phương pháp thủy luyện còn gọi là phương pháp ướt, được dùng để điều chế những kim loại có độ hoạt động hóa học thấp như Au, Ag, Hg, Cu… – Cơ sở của phương pháp này là dùng những dung dịch thích hợp, như dung dịch H2SO4, NaOH, NaCN…để hòa tan kim loại hoặc hợp chất của kim loại và tách ra khỏi phần không tan có trong quặng. Sau đó các ion kim loại trong dung dịch được khử bằng kim loại có tính khử mạnh hơn, như Fe, Zn… Ví dụ 1: Người ta điều chế Ag bằng cách nghiền nhỏ quặng bạc sunfua Ag2S, xử lí bằng dung dịch NaCN, rồi lọc để thu được dung dịch muối phức bạc: Ag2S + 4NaCN → 2Na[Ag[CN]2] + Na2S Sau đó, ion Ag+ trong phức được khử bằng kim loại Zn: Zn + 2Na[Ag[CN]2] → Na2[Zn[CN]4] + 2Ag Ví dụ 2: Vàng lẫn trong đất đá có thể hòa tan dần trong dung dịch NaCN cùng với oxi của không khí, được dung dịch muối phức của vàng: 4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O → 4Na[Au[CN]2] + 4NaOH Sau đó, ion Au3+ trong phức được khử bằng kim loại Zn: Zn + 2Na[Au[CN]2] → Na2[Zn[CN]4] + 2Au – Phương pháp nhiệt luyện được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp để điều chế những kim loại có độ hoạt động hóa học trung bình như Zn, Cr, Fe, Sn, Pb,… – Cơ sở của phương pháp này là khử những ion kim loại trong các hợp chất ở nhiệt độ cao bằng các chất khử mạnh như C, CO, H2 hoặc Al, kim loại kiềm hoặc kiềm thổ Ví dụ: PbO + C → Pb + CO Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 WO3 + 3H2→ W + 3H2O TiCl4 + 4Na → Ti + 4NaCl V2O5 + 5Ca → 2V + 5CaO Các phản ứng dùng kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ làm chất khử đều phải thực hiện trong môi trường khí trơ hoặc chân không – Trường hợp quặng là sunfua kim loại như Cu2S, ZnS, FeS2…thì phải chuyển sunfua kim loại thành oxit kim loại. Sau đó khử oxit kim loại bằng chất khử thích hợp Ví dụ với ZnS: 2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2 ZnO + C → Zn + CO – Đối với kim loại khó nóng chảy như Cr, người ta dùng Al làm chất khử [phản ứng nhiệt nhôm]. Phản ứng nhiệt nhôm tỏa nhiệt mạnh, lượng nhiệt tạo ra được sử dụng để đun nóng chảy Cr2O3, nhờ vậy giảm được chi phí cho nhiên liệu: Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3 – Đối với những kim loại kém hoạt động như Hg, Ag chỉ cần đốt cháy quặng cũng thu được kim loại mà không cần dùng chất khử HgS + O2 → Hg + SO2 – Phương pháp điện phân là phương pháp vạn năng, được dùng để điều chế hầu hết các kim loại, từ những kim loại có độ hoạt động hóa học cao đến trung bình và thấp – Cơ sở của phương pháp này là dùng dòng điện một chiều để khử các ion kim loại. Tác nhân khử là cực [ – ] mạnh hơn nhiều lần tác nhân khử là chất hóa học – Điều chế kim loại có tính khử mạnh như Li, Na, K, Al…bằng cách điện phân những hợp chất [muối, bazơ, oxit] nóng chảy của chúng Ví dụ: Sơ đồ thùng điện phân NaCl nóng chảy để điều chế Na – Nguyên liệu là NaCl tinh khiết – Cực dương làm bằng than chì, cực âm bằng thép – Điều chế kim loại có tính khử trung bình và yếu như Zn, Cu,..bằng cách điện phân dung dịch muối của chúng [xem thêm bài điện phân] Ví dụ: ZnBr2→ Zn + Br2 2CuSO4 + 2H2O → 2Cu + 2H2SO4 + O2 Đăng bởi: Đại Học Đông Đô Chuyên mục: Lớp 12, Hóa Học 12 Video liên quan |
