BÀI 17: TÁCH KIM LOẠI. SỬ DỤNG HỢP KIM

Bài tập 17.1 (trang 50): Phát biểu nào sau đây về quá trình tách kim loại là đúng?

A. Là quá trình biến đổi khoáng vật trong quặng thành một hợp chất của kim loại. Sau đó, dùng các phương pháp thích hợp để tách được kim loại từ hợp chất đó.

B. Là quá trình dùng các phản ứng hoá học để tách được kim loại từ hợp chất của kim loại.

C. Sử dụng quá trình biến đổi vật lí để thu được hợp chất của kim loại từ khoáng vật. Sau đó dùng các phản ứng hoá học để tách được kim loại từ hợp chất của kim loại.

D. Là quá trình sử dụng phương pháp điện phân hoặc phương pháp nhiệt luyện hay phương pháp thuỷ luyện để tách được kim loại từ hợp chất của kim loại.

Bài giải chi tiết: 

Đáp án đúng: A.

Bài tập 17.2 (trang 51): Phát biểu nào sau đây về các phương pháp tách kim loại từ hợp chất của kim loại là không đúng?

A. Phương pháp điện phân nóng chảy thường được dùng để tách các kim loại có mức độ hoạt động hoá học mạnh như Na, Mg, Al,...

B. Phương pháp nhiệt luyện thường được dùng để tách các kim loại có mức độ hoạt động hoá học trung bình như Zn, Fe, Pb,...

C. Phương pháp thuỷ luyện thường được dùng để tách các kim loại có mức độ hoạt động hoá học yếu như Cu, Ag, Au,...

D. Các kim loại có độ hoạt động hoá học khác nhau đáng kể thường được tách ra khỏi hợp chất của chúng bằng phương pháp khác nhau.

Bài giải chi tiết: 

Đáp án đúng: B.

Bài tập 17.3 (trang 51): Phát biểu nào sau đây là không đúng khi nói về sodium chloride (NaCl) và phương pháp tách natri ra khỏi sodium chloride?

A. Vì natri có độ hoạt động hoá học mạnh nên hợp chất sodium chloride rất bền.

B. Cần điện phân sodium chloride nóng chảy theo phương trình hoá học sau để thu được natri:

C. Có thể thực hiện phản ứng sau ở nhiệt độ cao để thu được Na:

D. Sau khi thu được natri từ hợp chất, cần bảo quản natri bằng cách lập tức ngâm nó trong dầu hoả khan.

Bài giải chi tiết: 

Đáp án đúng: C.

Bài tập 17.4 (trang 51): 

Phát biểu nào sau đây là không đúng khi nói về magnesium oxide (MgO), zinc oxide (ZnO), iron(III) oxide ( và phương pháp tách kim loại ra khỏi mỗi oxide.

A. Do Zn và Fe có độ hoạt động hoá học trung bình, Mg có độ hoạt động hoá học mạnh nên ZnO, là các oxide kém bền hơn so với MgO.

B. Trong công nghiệp, việc tách Zn và Fe ra khỏi oxide theo phương trình hoá học sau:

(1)

(2)

C. Nếu thực hiện phản ứng: (3)

thì dự đoán rằng phản ứng (3) sẽ tốn ít năng lượng hơn so với phản ứng (2).

D. (1) và (2) là phản ứng tách kim loại theo phương pháp nhiệt luyện.

Bài giải chi tiết: 

Đáp án đúng: C.

Do Zn và Fe có độ hoạt động hoá học trung bình, Mg có độ hoạt động hoá học mạnh nên ZnO, là các oxide kém bền hơn so với MgO. Do đó, thực hiện phản ứng (3) sẽ tốn nhiều năng lượng hơn so với phản ứng (2).

Bài tập 17.5 (trang 52):

Phát biểu nào sau đây là không đúng về gang và thép?

A. Gang và thép đều là vật liệu kim loại tạo bởi kim loại cơ bản là sắt.

B. Gang được sử dụng phổ biến hơn thép.

C. Hàm lượng carbon trong thép nhỏ hơn hàm lượng carbon trong gang.

D. Gang và thép cứng hơn kim loại sắt.

Bài giải chi tiết: 

Đáp án đúng: B.

Bài tập 17.6 (trang 52): 

Ở Mĩ, người ta xử lí nước biển để thu được muối magnesium chloride . Dựa vào độ hoạt động hoá học của magnesium, đề xuất phương pháp tách Mg từ magnesium chloride. Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra.

Bài giải chi tiết: 

Magnesium có độ hoạt động hoá học mạnh nên thường được tách ra khỏi hợp chất bằng phương pháp điện phân nóng chảy.

Phương trình hoá học của phản ứng xảy ra:

Bài tập 17.7 (trang 52):

Thực hiện thí nghiệm theo mô tả hình bên.

Nung nóng ống nghiệm một thời gian, để nguội thu được chất rắn có màu đen và màu nâu đỏ xen lẫn.

a) Viết phương trình hoá học của phản ứng diễn ra.

b) Dự đoán thành phần của hỗn hợp rắn trong ống nghiệm sau khi để nguội.

c) Gọi tên của phương pháp tách kim loại trên.

Bài giải chi tiết: 

a) Phương trình hoá học của phản ứng diễn ra:

b) Dự đoán thành phần của hỗn hợp rắn sau khi để nguội gồm: CuO còn dư (màu đen) và Cu tạo thành (màu nâu đỏ).

c) Phương pháp tách kim loại này là phương pháp nhiệt luyện

Bài tập 17.8 (trang 52):

Hoà tan hoàn toàn 2,4 gam magnesium trong dung dịch hydrochloric acid dư.

a) Tính số mol khí hydrogen thu được.

b) Dẫn toàn bộ lượng khí hydrogen trên vào một ống thuỷ tinh nằm ngang chứa 8,0 gam bột CuO, đun nóng để thực hiện phản ứng điều chế Cu theo phương trình hoá học:

Thực tế, chỉ có 75% lượng khí hydrogen phản ứng với CuO. Sau khi dừng phản ứng:

- Thu được hỗn hợp chất rắn A gồm các chất nào?

- Khối lượng chất rắn A là bao nhiêu gam?

c) Cần cho chất rắn A trong lượng dư của chất nào sau đây để thu được kim loại đồng: nước, dung dịch hydrochloric acid, dung dịch sodium hydroxide? Giải thích.

Bài giải chi tiết: 

a) Phương trình hoá học:

→

Theo phương trình hoá học ta có:

b) 

Thực tế chỉ có 75% lượng khí hydrogen phản ứng nên số mol hydrogen phản ứng là:

Phương trình hoá học:

Theo phương trình hoá học ta có: 

- Vậy chất rắn A gồm: CuO dư và Cu sinh ra.

- Ta có:

; 

Vậy khối lượng chất rắn A là: 

c) Để thu được kim loại đồng cần cho hỗn hợp rắn A vào dung dịch hydrochloric acid (HCl). Khi đó, CuO phản ứng với HCl tạo thành muối tan, theo phương trình hoá học:

→

Cu không phản ứng với HCl, lọc lấy phần chất rắn ta thu được kim loại đồng.

Bài tập 17.9 (trang 52):

Vật trang trí bằng đồng thường bị đen do lớp đồng bên ngoài phản ứng với oxygen không khí.

a) Người ta có thể dùng bông thấm dung dịch hydrochloric acid loãng chà lên các vết đen ấy. Vì sao? Viết các phương trình hoá học của phản ứng xảy ra.

b) Có thể thay dung dịch hydrochloric acid bằng giấm hoặc nước cốt chanh được không? Vì sao?

Bài giải chi tiết: 

Vật trang trí bằng đồng thường bị đen do lớp đồng bên ngoài phản ứng với oxygen không khí tạo thành oxide, theo phương trình hoá học:

a)  Người ta có thể dùng bông thấm dung dịch hydrochloric acid loãng (HCl) chà lên các vết đen ấy. Do CuO phản ứng với HCl tạo thành muối tan nên dễ bị rửa trôi, Cu không phản ứng với HCl nên không ảnh hưởng nhiều đến vật trang trí.

Phương trình hoá học:

→

b) Có thể thay dung dịch hydrochloric acid bằng giấm hoặc nước cốt chanh. Do trong giấm ăn hoặc chanh đều có chứa acid, có thể phản ứng với CuO tạo thành muối tan dễ rửa trôi.

Bài tập 17.10 (trang 53):

Kim loại kẽm được tách từ quặng chứa khoáng vật sphalerite có thành phần chính là zinc sulfide (ZnS).

a) Viết các phương trình hoá học của quá trình tách kẽm từ zinc sulfide.

b) Trong quá trình tách kẽm từ zinc sulfide người ta thu được khí sulfur dioxide, khí này có thể được dùng để sản xuất sulfuric acid theo sơ đồ:

Viết các phương trình hoá học minh hoạ sơ đồ trên.

c) Sulfuric acid được cho phản ứng với hợp chất phù hợp để tạo ra một số phân bón hoá học. Viết phương trình hoá học của phản ứng tạo ra một phân bón SA (phân bón có thành phần chính là ammonium sulfate từ phản ứng giữa sulfuric acid với ammonia ().

Bài giải chi tiết: 

a) Phương trình hoá học của quá trình tách kẽm từ zinc sulfide.

b) Các phương trình hoá học minh hoạ sơ đồ:

→

c) Phương trình hoá học tạo phân bón SA:

→

Bài tập 17.11 (trang 53):

Điền 10 thông tin phù hợp (từ (1) đến (10)) vào các chỗ trống trong đoạn mô tả gang và quá trình sản xuất gang dưới đây.

Gang là vật liệu kim loại tạo bởi kim loại cơ bản là ...(1)... cùng với khoảng ...(2)... % carbon theo khối lượng.

Nguyên liệu chính để sản xuất gang là quặng sắt, ...(3)... và đá vôi. Các nguyên liệu này được xếp thành từng lớp xen kẽ và được cho di chuyển chậm từ ...(4)... xuống đáy lò, tiếp xúc với luồng không khí nóng đi ngược từ phía đáy lò lên. Các phản ứng hoá học chính diễn ra trong quá trình nguyên liệu di chuyển từ đỉnh lò xuống đáy lò là:

→

→

→

Gần đáy lò, sắt ở trạng thái ...(9)... hoà tan một lượng nhỏ ...(10)... cùng một số nguyên tố khác như Mn, Si, P,... tạo thành gang lỏng, chảy xuống đáy lò và sau đó được dẫn ra ngoài qua cửa tháo gang.

Bài giải chi tiết: 

Gang là vật liệu kim loại tạo bởi kim loại cơ bản là (1) sắt cùng với khoảng (2) 2 - 5 % carbon theo khối lượng.

Nguyên liệu chính để sản xuất gang là quặng sắt, (3) than và đá vôi. Các nguyên liệu này được xếp thành từng lớp xen kẽ và được cho di chuyển chậm từ (4) đỉnh lò xuống đáy lò, tiếp xúc với luồng không khí nóng di ngược từ phía đáy lò lên. Các phản ứng hoá học chính diễn ra trong quá trình nguyên liệu di chuyển từ đỉnh lò xuống đáy lò là:

→

→

→

Gần đáy lò, sắt ở trạng thái (9) nóng chảy hoà tan một lượng nhỏ (10) carbon cùng một số nguyên tố khác như Mn, Si, P,... tạo thành gang lỏng, chảy xuống đáy lò và sau đó được dẫn ra ngoài qua cửa tháo gang.

Bài tập 17.12 (trang 53):

Điền 5 thông tin phù hợp (từ (1) đến (5)) vào các chỗ trống trong đoạn mô tả thép và quá trình sản xuất thép dưới đây.

Thép là hợp kim phổ biến của nguyên tố ...(1)... với khoảng dưới ...(2)...% carbon và lượng nhỏ của một số kim loại khác.

Nguyên liệu để sản xuất thép thường là gang, sắt phế liệu và khí ...(3).... Khí này được sục vào lò chứa hỗn hợp gang và sắt phế liệu nóng chảy, phản ứng với một phần nguyên tố ...(4)... tạo thành khí ...(5)... thoát ra khỏi lò. Nhờ quá trình này, đã biến nguyên liệu ban đầu thành thép nóng chảy.

Bài giải chi tiết: 

Thép là hợp kim phổ biến của nguyên tố (1) sắt với khoảng dưới (2) 2 % carbon và lượng nhỏ của một số kim loại khác.

Nguyên liệu để sản xuất thép thường là gang, sắt phế liệu và khí (3) oxygen. Khí này được sục vào lò chứa hỗn hợp gang và sắt phế liệu nóng chảy, phản ứng với một phần nguyên tố (4) carbon tạo thành khí (5) thoát ra khỏi lò. Nhờ quá trình này, đã biến nguyên liệu ban đầu thành thép nóng chảy.

Bài tập 17.13 (trang 53):

Hãy tìm hiểu và cho biết thành phần cơ bản và tính chất quan trọng của hợp kim dùng để chế tạo:

a) Vỏ máy bay (lớp phủ của thân và cánh máy bay).

b) Dụng cụ phẫu thuật.

c) Mỏ neo của tàu biển.

Bài giải chi tiết: