Giáo án Hóa học 12 - Bài 21: Điều chế kim loại

TRƯỜNG THPT TRÀ NÓC BÀI 21 ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI I .MỤC TIÊU BÀI HỌC : 1.KIẾN THỨC: Hiểu được nguyên tắc chung và các phương pháp điều chế kim loại cùng với các quá trình, điều kiện phản ứng của các phương pháp đó. Biết được định luật Faraday và các biểu thức tính các chất tạo thành ở các điện cực. 2.KĨ NĂNG: - Lựa chọn được phương pháp thích hợp để điều chế kim loại phù hợp. - Quan sát thí nghiệm, để hiểu thêm về phương pháp điều chế kim loại - Viết phương trình phản ứng điều chế kim loại,giải các bài toán tính khối lương của kim loại hoặc các đại lượng đặc trưng có liên quan dựa vào định luật Faraday. II. CHUẨN BỊ Dụng cụ và hoá chất điều chế Cu từ CuCl2 tác dụng với Fe bằng phương pháp thủy luyện, chuẩn bị sẳn bình điện phân dung dịch CuCl2. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG 1.Ổn định lớp: 2.Kiểm tra bài cũ: 3.Giảng bài mới: HOẠT ĐỘNG THÀY TRÒ NỘI DUNG BÀI GHI Hoạt động 1 GV: Cho hs tìm một số kim loại trong tự nhiên ở trạng thái tự do: Au,Pt, Một số kim loại dạng hợp chất: NaCl, MgCl2, Al2O3, Fe2O3, xác định ion kim loại trong hợp chất : Na+, Mg2+, Al3+, GV kết luận các kim loại đa số đều ở dạng hợp chất Mn+.Để điều chế kim loại M từ Mn+,Mn+phải nhường hay nhận e , quá trình gọi là gì? . Từ đó cho học sinh tìm nguyên tắc điều chế kim loại. Hoạt động 2: GV:Tuỳ thuộc vào độ hoạt động kim loại mà người ta chọn phương pháp sao cho phù hợp, có 3 phương pháp cơ bản:, HS xem sgk 3 phương pháp điều chế. HS đọc SGK, GV nêu câu hỏi: -Người ta dùng chất nào để khử ? kim loại được điều chế có độ hoạt động như thế nào? HS trả lời theo sách giáo khoa. GV hệ thống những ý cơ bản của phương pháp, cho HS viết phương trình phản ứng. GV:-Chất khử có thể dùng Al, kim loại kiềm, kiềm thổ (trong chân không),hợp chất kim loại là ôxit, muối. 2CrCl3 + 3Mg t0 2Cr + 3MgCl2 -Nhấn mạnh những điểm cần chú ý Hoạt động 2 GV biểu diễn thí nghiệm phản ứng sắt tác dụng với dung dịch CuSO4,học sinh quan sát viết ptpư, pt ion rút gọn. GV nhấn mạnh một số vấn đề cần chú ý HS cho biết hiện tượng xảy ra khi cho Na vào dung dịch CuSO4? để giải thích trường hợp vừa nêu. Hoạt động 3 GV thông báo phương pháp điện phân HS nghiên cứu sách giáo khoa hai trường hợp điện phân. GV nêu đặc điểm của phương pháp này GV diễn giảng các quá trình xảy ra các điện cực GV cho HS trình bày tương tự sơ đồ điện phân NaCl nóng chảy GV cho HS quan sát bình điện phân điều chế Cu từ dung dịch CuCl2.Giải thích? HS các quá trình điện phân xảy ra các điện cực. HS cho biết vai trò H2O trong quá trình điện phân này GV:Tương tự điều chế Pb bằng điện phân dung dịch Pb(NO3)2. (-)← Pb(NO3)2 → (+) Pb2+ (H2O) NO3- Pb2++2e → Pb 2H2O →O2+4H++4e Pb(NO3)2+2H2O→Pb+O2+4HNO3 HS so sánh sự khác biệt ở anot của hai quá trình điện phân dung dịch CuCl2 và Pb(NO3)2 Hoạt động 4 GV yêu cầu HS nhắc lại định luật Farađây và viết công thức. Để tính được lượng kim loại sinh ra ở catot, áp dụng công thức của định luật Farađây. Từ công thức, có thể suy ra tính đại lương khác như thời gian nFm t = — AI I.NGUYÊN TẮC ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI Là sự khử ion kim loại thành kim loại tự do. Mn+ + ne M Với M là kim loại II.PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI 1-Phương pháp nhiệt luyện: Dùng chất khử như C,CO,H2, hoặc kim loại hoạt động để khử ion kim loại ra khỏi hợp chất ở nhiệt độ cao . PbO + H2 t0 Pb + H2O Fe2O3 + 3 CO t0 2Fe + 3CO2 §Chú ý: -Phương pháp này dùng trong công nghiệp, thường dùng chất khử là cacbon. -Dùng để điều chế kim loại trung bình, yếu. (Zn,Fe,Sn,Pb,) 2.Phương pháp thủy luyện: Dùng chất khử mạnh Zn, Fe,..để khử kim loại có tính khử yếu hơn trong dung dịch ra khỏi hợp chất. Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu Fe + Cu2+ Fe2+ + Cu § Chú ý: -Cơ sở phương pháp này là dùng những dung dịch thích hợp như H2SO4, NaOH, NaCN,..để hoà tan kim loại hoặc hợp chất kim loại và tách ra khỏi phần không tan. - Không dùng kim loại kiềm, kiềm thổ để khử. 3.Phương pháp điên phân: Dùng dòng điện một chiều để khử các ion kim loại ở catot ra khỏi hợp chất. Điện phân hợp chất nóng chảy Dùng điều chế các kim loại mạnh như K,Na,Mg.Ca,Al,.. ·Thí dụ 1: Điều chế Al bằng cách điện phân Al2O3 nóng chảy. Catot(-) Al2O3 (+)Anot (nóng chảy) Al3++3e Al 2O2- O2+4e (Quá trình khử) (Quá trình ôxihoá) Ptđp: 4Al2O3 đpnc 2Al +3O2­ ·Thí dụ 2: Điều chế Na bằng cách điện phân NaCl nóng chảy (-) NaCl (-) (nóng chảy) Na++e → Na 2Cl- -2e → Cl2­ 2 NaCl đpnc 2Na + Cl2 ­ b)Điện phân dung dịch Dùng điều chế kim loại hoạt động trung bình ,yếu bằng cách diên phân dung dịch muối. ·Thí dụ: Điện phân dung dịch CuCl2 để diều chế Cu Catot(-)← CuCl2 → (+)Anot (H2O) Cu2++2e→Cu 2Cl- →Cl2­+2e (quá trình khử) (quá trình ôxihóa) Ptđp: CuCl2 → Cu + Cl2­ c)Tính lượng chất thu được ở các điện cực AIt nF Dựa vào công thức biểu diễn định luật Farađây, có thể xác định khối lượng các chất thu được ở điện cực: m= m:Khối lượng chất thu được ở điện cực (g) A:Khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực. n:Số electron mà nguyên tử hay ion đã cho hoặc nhận I:Cường độ dòng diện (ampe) t:Thời gian điện phân (giây) F:Hằng số Farađây (F=96500) 4.Củng cố: GV phát phiếu học tập cho từng nhóm hs Phiếu học tập số 1: Từ Cu(OH)2, MgO, Fe2O3 hãy điều chế các kim loại tuơng ứng bằng một phương pháp thích hợp. Viết PTPƯ của phản ứng. Phiếu học tập số 2: Viết sơ đồ điện phân (điện cực trợ): a) KCl nóng chảy c) Dung dịch CuSO4 b) MgCl2 nóng chảy d) Dung dịch AgNO3 Phiếu học tập số 3: Điện phân (điện cực trợ) dung dịch chứa 0,02 mol NiSO4 với cường độ dòng điện 5A trong 6 phút 26 giây. Khối lượng catot tăng lên bằng: A.0,00 gam B.0,16 gam C.0,59 gam D.1,18 gam Phiếu học tập số 4: Khi điện phân dung dịch CuCl2 bằng điện cực trợ trong một giờ với cường độ dòng điện 5A. Lượng đồng giải phóng ở catot là: A.5,9 gam B.5,5 gam C.7,5 gam D.7,9 gam 5. Dặn dò: Bài tập số 1,2,3,4,5 Bài tập SGK tr 98. Chép bài những kiến thức cần nhớ bài 22 (luyện tập tính chất của kim loại). CÂU HỎI TRÁC NGHIỆM BÀI ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI Phương pháp điều chế nào sau đây có thể dùng để sản xuất kim loại Kali ? Phương pháp nhiệt luyện Phương pháp điện phân dung dịch muối của Kali Phương pháp điện phân muối KCl hoặc KOH nóng chảy Phương pháp thuỷ luyện Cho hỗn hợp Fe và Ag tác dụng với dung dịch gồm ZnSO4 và CuSO4, phản ứng hoàn toàn và vừa đủ. Chất rắn thu được gồm những gì ? Zn, Cu C. Zn, Cu, Ag Cu, Ag D. Zn, Ag Phản ứng không xảy ra là : Cu + 2Fe3+ → 2Fe2+ + Cu2+ C. Cu + Fe2+ → Cu2+ + Fe Zn + Pb2+ → Zn2+ + Pb D. Al + 3Ag+ → Al3+ + 3Ag Cho các phản ứng sau : 1) Ca2+ + 2e → Ca 2) Mg → Mg2+ +2e 3) Ca → Ca2++2e 4) Cu2++ 2e → Cu 5) Na → Na+ +1e 6) Fe → Fe2+ + 2e Phương trình nào sau đây biểu thị sự oxi hóa ? 1, 2, 3, 4. B. 2, 3, 4, 5 . C. 2, 3, 5, 6. D. 3, 4, 5, 6. Cho khí H2 dư đi qua ống nghiệm chứa hỗn hợp FeO, MgO, CuO nung nóng đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Chất rắn còn lại trong ống nghiệm gồm : FeO, MgO, Cu C. FeO, Mg, Cu Fe, Mg, CuO D. Fe, MgO, Cu Điện phân 200 ml dung dịch CuCl2 1M thu được 2,24 lit khí (đo ở O0C; 0,5atm). Ngâm một đinh sắt sạch vào dung dịch còn lại sau điện phân, khi phản ứng kết thúc, lấy đinh sắt ra. Khối lượng đinh sắt tăng thêm : 9,6g B. 1,2g C. 0,4g D. 3,2g Điện phân 500ml dung dịch CuSO4 1M trong 0,2giờ (điện cực trơ) với dòng điện 1,34A. Lượng Cu sinh ra ở catot là 0,23g B. 0,16g C. 1,6g D. 0,32g Điện phân nóng chảy 23,4g muối clorua của một kim loại kiềm thu được 4,48 lít khí (đktc) ở anot. Vậy muối của kim loại kiềm là LiCl B. KCl C. NaCl D. RbCl Điện phân (điện cực trơ dung dịch muối clorua kim loại hoá trị II với cường độ dòng điện 3A. Sau 1930 giây, thấy khối lượng điện cực catot tăng 1,92g. Kim loại đó là Cu B. Zn C. Ba D. Ca Trong quá trình điện phân, những ion âm di chuyển về : Cực dương, ở đây xảy ra sự oxi hóa C. Cực dương, ở đây xảy ra sự khử Cực âm, ở đây xảy ra sự oxi hóa D. Cực âm, ở đây xảy ra sự khử Trong quá trình điện phân, những ion dương di chuyển về : Cực dương, ở đây xảy ra sự oxi hóa C. Cực dương, ở đây xảy ra sự khử Cực âm, ở đây xảy ra sự oxi hóa D. Cực âm, ở đây xảy ra sự khử Trong quá trình điện phân dung dịch Cu(NO3)2 , ở cực âm xảy ra biến đổi : Cu + 2e → Cu2+ C. Cu2+ +2e → Cu 2H2O +2e → H2 +2OH – D. Cu2+ → Cu +2e Điện phân dung dịch muối nào thì điều chế được kim loại tương ứng ? NaCl B. AgNO3 C. CaCl2 D. Mg(NO3)2 Để tách Ag ra khỏi hỗn hợp với Cu mà không làm thay đổi khối lượng của nó, người ta dùng : Dung dịch Cu(NO3)2 C. Dung dịch AgNO3 Dung dịch Fe(NO3)3 D. Dung dịch Fe(NO3)2 Để tách riêng từng kim loại ra khỏi dung dịch chứa đồng thời AgNO3 và Pb(NO3)2 người ta dùng lần lượt các kim loại nào ? Cu, Fe B. Pb, Fe C. Ag, Pb D. Zn, Cu Điện phân dung dịch AgNO3 với dòng điện 0,5A thu được 0,108g Ag . Thời gian điện phân là : 96,5s B. 193s C. 386s D. 289,5s Trường hợp nào sau đây Ca 2+ bị khử thành Ca Cho Ca vào nước C Điện phân dd CaCl2 Cho Ca(OH)2 vào dung dịch HCl D. Điện phân CaCl2 nóng chảy Từ CaCO3, MgCO3 điều chế Ca, Mg theo sơ đồ: CaCO3 X Y Ca MgCO3 Z T Mg X,Y,Z,T lần lượt là; CaO,CaCl2,MgO,MgCl2 C. CaO,Ca(OH)2,MgO,MgOH)2 CaCl2,CaO,MgCl2,MgO D. Ca(OH)2,CaO,Mg(OH)2,MgO Để điều chế Cr từ Cr2O3 có thể dùng tác nhân nào sau đây để khử ? Al B. CO C. Mg D. Al và CO Phản ứng nào sau đây là phản ứng nhiệt nhôm ? 4Al + 3O2 2Al2O3 Al + 4HNO3 Al(NO3)3 + NO + 2H2O 2 Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe 2Al2O3 + 9C Al4C3 + 6CO