Cách điều chế kim loại bằng phương pháp nhiệt luyện, thủy luyện và điện phân - Hóa 12 bài 21

Vậy làm sao để điều chế kim loại, bài viết này sẽ giúp các em biết nguyên tắc điều chế kim loại? cách điều chế kim loại bằng phương pháp nhiệt luyện, thủy luyện và điện phân (điện phân nóng chảy và điện phân dung dịch).

I. Nguyên tắc điều chế kim loại

• Nguyên tắc để điều chế kim loại là khử ion kim loại thành nguyên tử:

 Mⁿ⁺ + ne → M

II. Phương pháp điều chế kim loại

Tùy thuộc vào độ hoạt động hóa học của kim loại mà người ta chọn phương pháp điều chế phù hợp. Dưới đây là các phương pháp điều chế kim loại thường được sử dụng.

1. Điều chế kim loại bằng phương pháp nhiệt luyện

- Được sử dụng để điều chế các kim loại có mức hoạt động trung bình (Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb)

- Phương pháp này sẽ khử ion kim loại trong hợp chất ở nhiệt độ cao bằng các chất khử như C, CO, H₂, Al hoặc các kim loại hoạt động.

* Ví dụ: Fe₂O₃ + 3CO  2Fe + 3CO₂

- Phương pháp này được dùng để sản xuất kim loại trong công nghiệp. Chất khử hay được sử dụng là cacbon.

2. Điều chế kim loại bằng phương pháp thủy luyện

- Được sử dụng để điều chế các kim loại có mức hoạt động trung bình và yếu (như: Cu, Hg, Ag, Pt, Au)

- Cơ sở của phương pháp này là dùng những dung dịch thích hợp như dung dịch H₂SO₄, NaOH, NaCN,... để hòa tan kim loại hoặc hợp chất của kim loại và tách ra khỏi phần không tan có trong quặng. Sau đó khử những ion kim loại này trong dung dịch bằng kim loại có tính khử mạnh như Fe, Zn,...

* Ví dụ: Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

3. Điều chế kim loại bằng phương pháp điện phân

a) Điều chế kim loại bằng phương pháp điện phân nóng chảy

- Được sử dụng để điều chế các kim loại có mức độ hoạt động mạnh (K, Ba, Ca, Na, Mg, Al)

- Là phương pháp dùng dòng điện một chiều khử ion kim loại trong chất điện li nóng chảy (muối halogenua, oxit, hidroxit)

* Ví dụ: Điện phân MgCl₂ nóng chảy để điều chế Mg

 Ở catot (cực âm): Mg²⁺ + 2e → Mg

 Ở anot (cực dương): 2Cl^- → Cl₂↑ + 2e

    MgCl₂  Mg + Cl₂↑

b) Điều chế kim loại bằng phương pháp điện phân dung dịch

- Được sử dụng để điều chế các kim loại hoạt động trung bình hoặc yếu

- Là phương pháp dùng dòng điện một chiều để khử ion kim loại yếu trong dung dịch muối của nó.

* Ví dụ: Điện phân dung dịch CuCl₂ để điều chế Cu

 Ở catot (cực âm): Cu²⁺ + 2e → Cu

 Ở anot (cực dương): 2Cl^- → Cl₂ + 2e

   CuCl₂  Cu + Cl₂