Trong tự nhiên chỉ có một số rất ít kim loại ở trạng thái tự do, hầu hết các kim loại tồn tại ở dạng ion trong các hợp chất hóa học. Muốn chuyển hóa những ion này thành kim loại ta thực hiện quá trình khử ion kim loại:
Mn+ + ne → M
II – MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI
1. Phương pháp thủy luyện
– 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
2. Phương pháp nhiệt luyện
– 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
Fe2O3 + 3CO
WO3 + 3H2
TiCl4 + 4Na
V2O5 + 5Ca
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
ZnO + C
– 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
– 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
3. Phương pháp điện phân
– 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
2CuSO4 + 2H2O
Biên soạn Hồ Chí Tuấn – ĐH Y Hà Nội
Nguồn Moon.vn
Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại sẽ giúp các bạn học sinh hiểu được bản chất để điều chế kim loại: Nguyên tắc, phương pháp để điều chế tùng vào mỗi kim loại. Mời các bạn cùng tham khảo nhé.! Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại
- Nguyên tắc chung, là sự khử ion kim loại thành kim loại:
- Nguyên tắc của phương pháp nhiệt luyện: Là dùng các chất có tính khử, như: C, CO, H2 ,… hoặc dùng các kim loại có tính hoạt động như Al để khử các oxit kim loại khi ở nhiệt độ cao.
- Đối tượng áp dụng: Phương pháp này dùng để điều chế các kim loại trung bình, yếu và đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học, như: Zn, Fe, Sn, Pb,….
Ví dụ:
Chú ý:
- Khi sử dụng các kim loại kiềm, kiềm thổ để làm chất khử thì điều kiện thực hiện là môi trường khí trơ hoặc là môi trường chân không.
- Đối với các muối kim loại sunfua [=S] ví dụ: FeS2, PbS, ZnS,… thì phải đưa về oxit kim loại tương ứng sau đó mới điều chế được kim loại.
- Phương pháp này thường được sử dụng trong công nghiệp.
- Nguyên tắc của phương pháp thủy luyện: Dùng các kim loại có tính khử mạnh hơn đẩy các kim loại ra khỏi dung dịch muối.
- Đối tượng sử dụng: Dùng các kim loại đứng sau Mg, như Al, Fe, Pb, Zn, …. để điều chế các kim loại như Cu, Ag, Au, Hg,…
Ví dụ 1: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
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
Ví dụ 3: 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
Chú ý:
– 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…
Phương pháp điện phân chia thành 2 phương pháp sau:
- Nguyên tắc của phương pháp điện phân nóng chảy: là sử dụng dòng điện một chiều để khử các ion kim loại trong chất điện li nóng chảy.
- Đối tượng áp dụng: Phương pháp này áp dụng được cho tất cả các kim loại, nhưng thường dùng nhất là các kim loại mạnh như: Li, K, Na, Ca, Ba, Mg, Al
Ví dụ: Điện phân dung dịch NaCl
- Nguyên tắc của phương pháp điện phân dung dịch: là sử dụng dòng điện một chiều để điện phân các dung dịch của kim loại yếu.
- Đối tượng áp dụng: Phương pháp này áp dụng cho các kim loại trung bình, yếu
Ví dụ: Điện phân dung dịch CuCl2
CuCl2 → Cu + Cl2
Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại
Các bài viết khác:
Đề thi thử Tốt nghiệp THPT môn Hóa theo cấu trúc đề minh họa 2021
Đề thi HSG Hóa 10 tỉnh Hải Dương năm 2015-2016
Mưa axit là gì? nguyên nhân, quá trình và tác hại do mưa axit
Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại
Liên hệ: Facebook: Sinhh Quách
Fanpage: PageHoahocthcs
♥Cảm ơn bạn đã xem: Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại hóa học, Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại chuyên đề ôn thi, Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại, Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại.