Chương 5 – Bài 24: Điều chế kim loại

Bài 3 (trang 140 sgk Hóa 12 nâng cao): Từ mỗi hợp chất sau: Cu(OH)₂, NaCl, Fe₂S₂. hãy lựa chọn những phương pháp thích hợp để điều chế kim loại tương ứng. Trình bày các phương pháp đó.

Lời giải:

Từ Cu(OH)₂ → Cu: Phương pháp nhiệt luyện

Nung Cu(OH)₂: Cu(OH)₂ t^o→ CuO + H₂O (1)

Khử CuO bằng H₂ : CuO + H₂ t^o→ Cu + H₂O (2)

* Từ NaCl → Na: Phương pháp điện phân

2NaCl (đpnc) → 2Na + Cl₂ (3)

*Từ Fe₂S₂ → Fe₂: Phương pháp nhiệt luyện

Đốt Fe₂S₂ trong oxi: 4Fe₂S₂ +11O₂ →2Fe₂2O₃ + 8SO₂ (4)

Khử Fe₂2O₃ bằng Co Fe₂2O₃ + Co → 2Fe₂ + CO₂ (5)

Bài 4 (trang 140 sgk Hóa 12 nâng cao): Điều chế Cu bằng cách điện phân dung dịch Cu(NO₃)₂.

a. Trình bày sơ đồ điện phân.

b. Viết phương trình điện phân.

c. Cho biết vai trò của nước trong quá trình điện phân.

Lời giải:

a, Sơ đồ Catot(-) ← Cu(NO₃)₂ dung dịch → Anot(+)

Cu²⁺,H₂O       NO₃^–\ H₂O

Cu²⁺ + 2e → Cu

2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e

b, Phương trình điện phân

2Cu(NO₃)₂ + 2H₂O → 2Cu + 4HNO₃ + O₂

c, H₂O là chất nhường e => Chất khử.

d, Nồng độ của Cu²⁺ giảm

Nồng độ của N03+ không thay đổi Nồng độ của H⁺ tăng.

Bài 5 (trang 140 sgk Hóa 12 nâng cao): Có hỗn hợp các bột kim loại Ag, Cu. Bằng những phương pháp hóa học nào ta có thể thu được Ag từ hỗn hợp? Giải thích và viết phương trình hóa học.

Lời giải:

Ngâm hỗn hợp bột Ag – Cu vào dung dịch AgNO₃ dư, lọc lấy chất rắn là Ag.

Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag

Bài 6 (trang 140 sgk Hóa 12 nâng cao): Điện phân 200ml một dung dịch có chứa hai muối là Cu(NO₃)₂ và AgNO₃ với cường độ dòng điện là 0,804 A, đến khi bọt khí bắt đầu thoát ra ở cực âm thì thời gian điện phân là 2 giờ, người ta nhận thấy khối lượng cực âm tăng thêm 3,44 g. Hãy xác định nồng độ mol của mỗi muối trong dung dịch ban đầu?

Lời giải:

2 giờ = 7200 s

Gọi thời gian điện phân muối bạc là t1

Gọi thời gian điện phân muối đồng là t2

=> t1 + t2 = 7200 (1)

Theo đinh luât Faraday: m_Ag = (108.0,804. t1) : (96500) = 9.10^-4. t1

m_Cu = (64.0,804. t2) : (2.96500) = 2,666.10^-4. t2

mà m_Ag + m_Cu = 3,44 (g) => (9 t1 + 2,666 t2 ). 10^-4 = 3,44 (2)

(1),(2) => t1 = 2400 (s) => m_Ag = 2,16 gam => n_Ag = 0,02

t2 = 4800 (s) => m_Cu = 1,28 gam => n_Cu = 0,02

C_MCu(NO3)2 = 0,02 : 0,2 = 0,1M ; C_MAgNO3 = 0,02 : 0,2 = 0,1 M

Bài 7 (trang 140 sgk Hóa 12 nâng cao): 7. Điện phân hoàn toàn 3,33 gam muối clorua của một kim loại nhóm IIA, người ta thu được 6,72 lít khí clo (đktc). Hãy xác định tên của muối clorua kim loại.

Lời giải:

Phương trình hóa học của phản ứng

MCl₂ ^đpnc → M + Cl₂

Số mol n_MCl2 = n_Cl2 = 6,72 : 22,4 = 0,3 (mol)

Khối lượng mol MCl₂ : M_MCl2 = 33,3 : 0,3 = 111 => M + 71 = 111 => M = 40 (Ca)

Muối đã dùng là CaCl₂ : canxi clorua

Bài 8 (trang 140 sgk Hóa 12 nâng cao): Điện phân một dung dịch AgNO₃ trong thời gian 15 phút với cường độ dòng điện là 5 ampe. Để làm kết tủa hết ion Ag+ còn lại trong dung dịch sau điện phân, cần dùng 25 ml dung dịch NaCl 0,4M.

a. Viết phương trình điện phân và phương trình hóa học của phản ứng xảy ra.

b. Tính khối lượng Ag thu được ở catot.

c. Tính khối lượng AgNO₃ có trong dung dịch ban đầu.

Lời giải:

a. Sơ đồ điện phân và các phương trình hóa học đã xảy ra :

Sơ đồ :

Catot(-)← Cu(NO₃)₂ dung dịch → Anot(+)

Ag⁺, H₂O        NO₃^–, H₂O

Ag⁺ + e → Ag

2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e

4AgNO₃ + 2H₂O → 4Ag + 4HNO₃ + O₂ (đpdd)

AgNO₃ + NaCl → AgCl ↓ + NaNO₃

b. m_Ag = (108 x 5 x 15 x 60) : 96500 = 5,04 gam

c. n_NaCl = 0,025 x 0,4 = 0,01 mol

n_Ag = 5,04 : 108 mol

Theo (1) n_AgNO3 = n_Ag ≈ 0,0466

Theo (2) n_AgNO3 = n_NaCl = 0,01

=> n_AgNO3 ban đầu ≈ 0,0566 => Khối lượng AgNO₃ ban đầu : 0,0566.170 ≈ 9,62 gam.