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?

Giải nhanh:

Phương pháp nhiệt luyện, thuỷ luyện và 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.

Giải nhanh:

Một số ít tồn tại ở dạng đơn chất như vàng, bạc, platinum,…, còn lại 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.

Giải nhanh:

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

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

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.

Giải nhanh:

Tách Cu từ Cu(OH)₂ bằng cách đầu tiên nhiệt phân Cu(OH)₂, sau đó thổi khí carbon monoxide đi qua sản phẩm thu được Cu.

PTHH: Cu(OH)₂ CuO + H₂O

2CuO + CO 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.

Giải nhanh:

- Giống: đều dùng để tách kim loại bằng cách khử ion của kim loại yếu.

- Khác:

+ Phương pháp nhiệt luyện: khử ion của kim loại hoạt động yếu, kim loại hoạt động trung bình trong các oxide của chúng ở nhiệt độ cao bằng chất khử C, CO,…

+ Phương pháp thuỷ luyện: hoà tan kim loại hoặc hợp chất của những kim loại hoạt động yếu, sau đó được khử bằng kim loại hoạt động mạnh hơn.

- Phương pháp thuỷ luyện vì phản ứng dễ xảy ra, an toàn và không đòi hỏi nhiệt độ cao.

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).

Giải nhanh:

Có thể. PTHH của muối AgNO₃

2AgNO₃ + H₂O → 2Ag + O₂ + 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.

Giải nhanh:

- Nhóm làng tái chế kim loại: làng rèn sắt Vân Chàng, làng nghề đúc đầu Xuấn Tiến (Nam Định), làng nghề rèn Đa Sỹ (Hà Nội),…

- Thực trạng: không có biện pháp kiểm soát ô nhiễm, xử lí chất thải và bảo hộ lao động cần thiết. 

+ Phát sinh bụi và các khí thải như SO₂, NO₂,… vượt quá mức cho phép.

+ Nước thải không được thu gom xử lý mà được xả trực tiếp ra ao, hồ,…

+ Lượng chất thải rắn phát sinh từ hoạt động sản xuất, kinh doanh của làng nghề rất lớn.

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).

Giải nhanh:

- Sơ đồ: MgO → MgCl₂ → Mg 

MgO + 2HCl → MgCl₂ + H₂O

MgCl₂ Mg + Cl₂

- Sơ đồ: Fe₂O₃ → Fe

Fe₂O₃ + 3CO 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.

Giải nhanh:

- Cho hỗn hợp vào dung dịch AgNO₃ dư. 

PTHH: Cu + 2AgNO₃→ Cu(NO₃)₂ + 2Ag.

- Cho Fe tác dụng vào dung dịch Cu(NO₃)₂

PTHH: Fe + Cu(NO_3­)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.

Giải nhanh:

Cho CaCO₃ tác dụng với dung dịch HCl, sau đó điện phân nóng chảy muối sau phản ứng. PTHH: CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

CaCl₂ Ca + Cl₂