BÀI 15: TÁCH KIM LOẠI VÀ TÁI CHẾ KIM LOẠI

MỞ ĐẦU

Người ta có thể thu được kim loại bằng cách tách kim loại từ các hợp chất của chúng, hoặc bằng quá trình tái chế kim loại.

a) Việc lựa chọn phương pháp phù hợp để tách kim loại từ hợp chất cần dựa vào cơ sở nào?

b) Vì sao cần phải tái chế kim loại?

Giải nhanh:

a) Cơ sở khử cation M⁺ thành kim loại.

b) Vì nhu cầu sử dụng kim loại ngày càng nhiều, tài nguyên cạn kiệt…

I. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN CỦA KIM LOẠI

Câu hỏi 1: Dựa vào độ hoạt động hóa học hoặc giá trị thế điện cực chuẩn, giải thích vì sao vàng, bạc có thể tồn tại ở dạng đơn chất trong tự nhiên. 

Giải nhanh:

Vì thế điện cực chuẩn của vàng và bạc lớn nên chúng hầu như không bị oxi hóa, ít bị ăn mòn bởi các tạp chất ở môi trường xung quanh.

Câu hỏi 2: Nước tự nhiên ở khu vực có khoáng vật calcite thường chứa cation kim loại nào?

Giải nhanh:

Cation Ca²⁺.

Vận dụng 1: Mỏ khoáng vật là nơi tập trung quặng tới mức có thể khai thác được, như mỏ vàng Bồng Miêu, Quảng Nam; mỏ sắt Thạch Khê, Hà Tĩnh.

Hãy tìm hiểu và cho biết một số mỏ kim loại quan trọng ở Việt Nam.

Giải nhanh:

Lào Cai (mỏ apatite); Lạng Sơn, Cao Bằng (mỏ đồng); Thái Nguyên (mỏ volfram)...

II. PHƯƠNG PHÁP TÁCH KIM LOẠI

Luyện tập 1: Chỉ ra chất khử được sử dụng trong các phản ứng ở Ví dụ 1.

Giải nhanh:

Phản ứng 1 có CO là chất khử. Phản ứng 2 có C là chất khử. 

Câu hỏi 3: Chỉ ra một số đặc điểm khác nhau giữa phương pháp nhiệt luyện và phương pháp thủy luyện.

Giải nhanh:

Luyện tập 2: Viết phương trình hóa học của phản ứng tách nhôm từ aluminium oxide bằng phương pháp điện phân nóng chảy.

Giải nhanh:

Luyện tập 3: Hãy đề xuất phương pháp tách kim loại sodium từ hợp chất sodium chloride. Giải thích.

Giải nhanh:

Phương pháp điện phân nóng chảy vì sodium là một kim loại mạnh có tính khử mạnh.

III. TÁI CHẾ KIM LOẠI

Câu hỏi 4: Cho biết một số phế liệu có thể dùng để tái chế nhôm.

Giải nhanh:

Vỏ lon nước ngọt, xác của nhiều loại xe, khung nhôm... 

Luyện tập 4: Hình dưới đây liên quan đến công đoạn nào trong quá trình tái chế kim loại?

Giải nhanh:

Công đoạn luyện kim.

Vận dụng 2: Hãy tìm hiểu về quy trình tái chế nhôm thủ công. Nêu và giải thích nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường từ quá trình tái chế nhôm thủ công.

Giải nhanh:

Quy trình:

- Bước 1: Thu thập nhôm phế liệu.

- Bước 2: Cắt nhôm thành mảnh nhỏ để giảm bớt thể tích.

- Bước 3: Làm sạch mảnh nhôm

- Bước 4: Nung nhôm ở nhiệt độ 750^oC tạo nhôm nóng chảy.

- Bước 5: Loại bỏ cặn bã, tạp chất rồi đổ vào khuôn tạo hình.

Nguyên nhân do quá trình tẩy rửa các sản phẩm nhôm không xử lí rác thải mà lượng rác thải, khí thải độc hại được thải trực tiếp ra môi trường.

BÀI TẬP

Bài 1: Đề xuất phương pháp tách kim loại magnesium từ magnesium carbonate và viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra.

Giải nhanh:

Cho MgCO₃ cho phản ứng với acid HCl. Sau đó, điện phân nóng chảy dung dịch thu được sau phản ứng. PTHH:

Bài 2: Kim loại kẽm được tách từ hợp chất zinc sulfide trong khoáng vật sphalerite. Trước tiên, đốt zinc sulfide trong khí oxygen dư để tạo zinc oxide và sulfur dioxide. Để thu được zinc, có thể khử zinc oxide bằng carbon. Viết các phương trình hóa học của phản ứng xảy ra.

Giải nhanh:

Bài 3: Để tái chế nhôm, người ta có thể sử dụng phế liệu kim loại như vỏ của các lon, hộp chứa nước giải khát hay thực phẩm. Phế liệu này còn lẫn các tạp chất là các hợp chất hữu cơ và vô cơ (có trong nhãn, mác in hoặc sơn trên vỏ lon, hộp). Phế liệu được cắt, băm nhỏ rồi cho vào lò nung đến khi chảy lỏng. Phần lớn các tạp chất biến thành xỉ lỏng, nổi lên trên, được vớt ra khỏi lò. Phần còn lại trong lò là nhôm tái chế ở trạng thái nóng chảy.

a) Nêu lợi ích của việc cắt, băm nhỏ phế liệu nhôm trước khi nung chảy.

b) Theo em, có nên dùng nhôm tái chế theo mô tả trên để chế tạo dụng cụ nhà bếp (xoong, chảo, thau,...), dụng cụ y tế không? Vì sao?

Giải nhanh:

a) Giảm bớt thể tích của phế liệu và dễ dàng phân loại tái chế.

b) Không vì các đồ vật trên đều đỏi hỏi một quy chuẩn nhất định về vệ sinh và chất lượng, quy trình tái chế nhôm trên là quy trình thô sơ, không thể đảm bảo quy chuẩn chất lượng mà các dụng cụ kia yêu cầu.