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 rút gọn:

Phương pháp nhiệt luyện, phương pháp thuỷ luyện và phương pháp 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 rút gọn:

Trong tự nhiên, chỉ có một số ít kim loại tồn tại ở dạng đơn chất, 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 rút gọn:

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

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

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 rút gọn:

Cu(OH)₂ CuO + H₂O

2CuO + C  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 rút gọn:

* So sánh phương pháp nhiệt luyện và phương pháp thuỷ luyện:

- Giống nhau: đều tách kim loại bằng cách khử ion của kim loại hoạt động yếu.

- Khác nhau:

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

+ Phương pháp thuỷ luyện thực hiện bằng cách hoà tan kim loại hoặc hợp chất của những kim loại hoạt động yếu trong dung dịch thích. Sau đó, các ion kim loại được khử bằng kim loại hoạt động mạnh hơn.

* Là phương pháp thuỷ luyện vì phương pháp này dễ xảy ra trong dung dịch thích hợp, 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 rút gọn:

Có thể. Ví dụ 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 rút gọn:

Thực trạng: đa số các cơ sở sản xuất đều không có biện pháp kiểm soát ô nhiễm, xử lí chất thải và bảo hộ lao động cần thiết. 

- Quá trình tái chế, gia công, xử lí bề mặt,… làm phát sinh bụi và các khí thải vượt quá mức cho phép, gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người.

- Trong môi trường nước, nước thải phát sinh từ quá trình sản xuất không được thu gom xử lý mà được xả trực tiếp ra ao, hồ, kênh mương làm cho hệ thống thoát nước bị xuống cấp dẫn đến nước thải ứ đọng lâu ngày, phát sinh mùi.

- Về chất thải rắn, trung bình mỗi ngày, lượng chất thải rắn phát sinh từ hoạt động sản xuất, kinh doanh của làng nghề rất lớn. Toàn bộ lượng chất thải rắn đổ bừa bãi ra môi trường xung quanh gây mất mỹ quan và ô nhiễm nghiêm trọng.

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 rút gọn:

- Phương pháp điện phân nóng chảy: MgO Mg + O₂

- Phương pháp nhiệt luyện: 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 rút gọn:

- Cho hỗn hợp vào dung dịch AgNO₃ vừa đủ, khi đó Cu tan ra còn Ag không tan, ta thu được Ag. PTHH: Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag.

- Để tách Cu ra, ta cho Fe tác dụng vào dung dịch Cu(NO₃)₂. PTHH: 

Fe + Cu(NO₃)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 rút gọn:

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

CaCl₂ Ca + Cl₂