Hóa học 12 Bài 21: Điều chế kim loại

1. Tóm tắt lý thuyết

1.1. Nguyên tắc điều chế kim loại

- Là sự khử ion kim loại thành kim loại: Mn+ + ne → M

1.2. Phương pháp điều chế kim loại

a. Phương pháp nhiệt luyện

- Dùng chất khử như C,CO,H2, hoặc kim loại hoạt động để khử ion kim loại ra khỏi hợp chất ở nhiệt độ cao.

PbO + H2 → Pb + H2O

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2

- Chú ý:

+ Phương pháp này thường được sử dụng trong công nghiệp

+ Dùng để điều chế các kim loại trung bình, yếu như: Zn, Fe, Sn, Pb,...

b. Phương pháp thủy luyện

- Dùng chất khử mạnh Zn, Fe,..để khử kim loại có tính khử yếu hơn trong dung dịch ra khỏi hợp chất. 

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

Fe + Cu2+ →  Fe2+ + Cu

- Chú ý:

+ Cơ sở phương pháp này là dùng những dung dịch thích hợp như H2SO4, NaOH, NaCN,..để hoà tan kim loại hoặc hợp chất kim loại và tách ra khỏi phần không tan.

+ Không dùng kim loại kiềm, kiềm thổ để khử.

c. Phương pháp điện phân

- Dùng dòng điện một chiều để khử các ion kim loại ở catot ra khỏi hợp chất.

- Điện phân hợp chất nóng chảy: Dùng để điều chế các kim loại mạnh như Na, K, Mg, Ca, ...

Ví dụ: Điều chế NaCl nóng chảy thu được Na theo pthh 2NaCl (đpnc) → 2Na + Cl2​

- Điện phân dung dịch: Dùng điều chế các kim loại trung bình, yếu bằng cách điện phân dung dịch muối của chúng.

Ví dụ: Điện phân dung dịch CuCl2 thu được Cu theo pthh CuCl2 → Cu + Cl2 ​

- Tính lượng chất thu được ở mỗi điện cực. Dựa vào định luật Faraday: 

$m=\frac{A.I.t}{n.F}$

m: Khối lượng chất thu được mỗi 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 kế (A)

t: Thời gian điện phân (giây)

F: hằng số Faraday (F = 96500)