Bài 21: Điều chế kim loại - Hóa Học 12

I- Nguyên tắc điều chế kim loại

$M^{n+}+ne\rightarrow M$

II- Phương pháp điều chế kim loại

1. Thủy luyện

- Cơ sở : Dùng dung dịch thích hợp hòa tan kim loại hoặc hợp chất của kim loại và tách ra khỏi phần không tan trong quặng

+ Dùng kim loại có tính khử mạnh hơn khử ion kim loại trong dung dịch

- Áp dụng: điều chế kim loại có tính khử yếu: Cu, Hg, Ag, Au...

2. Nhiệt luyện

- Cơ sở : Dùng chất khử ( CO, C, $H_2$ , Al..) khử ion kim loại ở nhiệt độ cao

- Điều chế : Kim loại hoạt động trung bình : Zn, Fe, Sn, Pb..

$Fe_2O_3+3CO\rightarrow 2Fe+3CO_2$

3. Phương pháp điện phân

- Cơ sở :Dùng dòng điện 1 chiều để khử các ion kim loại

- Áp dụng : điều chế kim loại có tính khử mạnh Li, Na, K, Al...

Ví dụ điều chế Zn bằng phương pháp điện phân dd $ZnSO_4$ với điện cực trơ

dd : $Zn^{2+},SO_4^{2-}$

Cực (-): $Zn^{2+}$ , $H_2O$

$Zn^{2+}+2e\rightarrow Zn$

Cực (+): $H_2O$ ; $SO_4^{2-}$

$2H_2O\rightarrow 4H^++O_2+4e$

Phương trình điện phân:

$2ZnSO_4+2H_2O\rightarrow 2Zn+2H_2SO_4+O_2$

III- Định luật Faraday

$m=\frac{AIt}{nF}$

m : khối lượng chất thu được ở điện cực ( g)

A: Khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực 

I  : cường độ dòng điện (A)

t : Thời gian điện phân (s)

F: hằng số Faraday ( F = 96 500 C/ mol)

Công thức hệ quả :

Số mol e trao đổi ở điện cực : $n=\frac{It}{nF}$