BÀI 20. PHƯƠNG PHÁP TRONG TỰ NHIÊN VÀ PHƯƠNG PHÁP TÁCH KIM LOẠI

MỞ ĐẦU

Trong tự nhiên, các kim loại (trừ vàng, bạc và platinum) thường tồn tại dưới dạng hợp chất trong quặng. Làm thế nào để tách kim loại ra khỏi quặng?

Giải nhanh:

- Phương pháp điện phân nóng chảy

- Phương pháp nhiệt luyện hoặc điện phân dung dịch.

I. KIM LOẠI TRONG TỰ NHIÊN

Câu hỏi 1: a) Hãy cho biết những kim loại nào tồn tại ở dạng đơn chất trong tự nhiên.

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

Giải nhanh:

a) Vàng, bạc, platinum,…

b) - Quặng bauxite: Tây Nguyên, Lâm Đồng, Đắk Nông,…

- Quặng kẽm: Lào Cai, Yên Bái, Hà Giang,…

- Quặng sắt: Thái Nguyên, Lào Cai,…

- Quặng đồng: Hà Giang, Lạng Sơn, Cao Bằng,…

II. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH KIM LOẠI

Hoạt động nghiên cứu: Hãy tìm hiểu quá trình điện phân Al₂O₃ nóng chảy và thực hiện các yêu cầu sau:

1. Nêu vai trò của cryolite trong quá trình điện phân.

2. Tại sao sau một thời gian, cần phải thay cực dương của bình điện phân. Viết các phương trình hóa học để giải thích.

Giải nhanh:

1. - Làm giảm nhiệt độ nóng chảy của Al₂O₃.

- Tăng khả năng dẫn điện của dung dịch điện phân.

- Tạo lớp xỉ trên bề mặt và ngăn cản quá trình oxi hoá nhôm bởi không khí.

2. Vì khí O₂ sinh ra ở cực dương đốt cháy dần dần than chì, tạo ra khí CO₂.  

PTHH: C + O₂ → CO₂

Câu hỏi 2: 

a) Hãy cho biết những kim loại nào được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy. Giải thích.

b) Hãy viết các phương trình xảy ra trên các điện cực và phương trình hóa học của phản ứng khi điện phân nóng chảy muối ăn.

Giải nhanh:

a) Na, K, Ba, Ca, Mg, Al,…

Vì chúng là những kim loại mạnh trong dãy hoạt động hoá học, đều dễ mất electron ở lớp ngoài cùng để tạo thành kim loại.

b) - Ở cathode, quá trình khử: Na⁺ + 1e → Na

- Ở anode, quá trình oxi hoá: 2Cl^- → Cl₂ + 2e

PTHH: NaCl Na + Cl₂

Câu hỏi 3: Hãy kể tên một số kim loại được điều chế bằng phương pháp nhiệt luyện.

Giải nhanh:

Kẽm (Zn), sắt (Fe), đồng (Cu), chì (Pb),…

Hoạt động nghiên cứu: Quan sát Hình 20.2 và thực hiện các yêu cầu sau:

1. Cho biết điện cực nào là điện cực dương, điện cực nào là điện cực âm.

2. Hãy viết các quá trình xảy ra trên các điện cực và phương trình hóa học của phản ứng điện phân dung dịch CuSO₄.

Giải nhanh:

1. Điện cực âm là điện cực có phần thanh dưới nước có màu đỏ, điện cực dương là điện cực còn lịa.

2. - Ở cathode, quá trình khử: Cu²⁺ + 2e → Cu

- Ở anode, quá trình oxi hoá: 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e

PTHH: CuSO₄ + H₂O → Cu + H₂SO₄ + O₂

III. TÁI CHẾ KIM LOẠI

Hoạt động nghiên cứu: Em hãy tìm hiều, trình bày nhu cầu sử dụng và thực tiễn tái chế sắt, nhôm, đồng ở Việt Nam.

Giải nhanh:

Nhu cầu: nhu cầu ngày càng tăng.

- Tái chế sắt:

+ Sắt: tái chế từ các vật liệu phế liệu, các đồ dùng cũ,…

+ Dùng phương pháp nóng chảy hoặc điện phân dung dịch.

+ Ứng dụng trong ngành sản xuất thép, xây dựng, sản xuất ô tô,…

- Tái chế nhôm: 

+ Nhôm: tái chế từ các lon nước ngọt, lon bia, các đồ gia dụng bằng nhôm,…

+ Dùng phương pháp điện phân nóng chảy.

+ Ứng dụng: sản xuất ô tô, xe máy, xe đạp, xây dựng, trong thiết bị điện tử,…

- Tái chế đồng:

+ Đồng: tái chế từ cáp dây điện, đồ gia dụng bằng đồng, các sản phẩm điện tử,…

+ Dùng phương pháp thuỷ luyện, nhiệt luyện,…

+ Ứng dụng: vật liệu xây dựng, phương tiện giao thông, dụng cụ nấu ăn,…

Việc tái chế kim loại là công việc cần thiết, bảo đảm nguồn cung, giúp giảm lượng rác thải ra ngoài môi trường mà vẫn làm gia tăng giá trị kinh tế.