Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Điều chế và tách kim loại (Hóa học Lớp 12)

(AI giải đề cho tôi)
Các kim loại kiềm và kiềm thổ (Na, Ca, Ba) rất hoạt động nên khi điện phân dung dịch muối của chúng, tại catot $H_{2}O$ bị khử thay vì ion kim loại, sinh ra $H_2$; do đó không thể điều chế Na, Ca, Ba bằng điện phân dung dịch (phải điện phân nóng chảy, ví dụ $NaCl$ nóng chảy hoặc $CaC{l}_2$ nóng chảy). Đồng (Cu) kém hoạt động hơn hydrogen, ion $C{u}^{2+}$ dễ bị khử hơn $H_{2}O$: tại catot $C{u}^{2+}+2e\to Cu$. Ví dụ điện phân dung dịch $CuS{O}_4$ với điện cực trơ thu được đồng kim loại ở catot. Vậy kim loại điều chế được bằng điện phân dung dịch là Cu, khớp với đáp án nguồn D.

(AI giải đề cho tôi)
Phản ứng nhiệt nhôm: $C{r}_2{O}_3+2Al\stackrel{t^0}{\to }2Cr+A{l}_2{O}_3$ (cân bằng đúng về nguyên tử và electron: Cr(III) + 3e → Cr, Al − 3e → Al(III)).

Số mol crom thực tế thu được: $n_{Cr}=\frac{104}{52}=2$ mol.

Vì hiệu suất 80%, số mol Cr theo lý thuyết: $n_{Cr(l\acute{ı}thuy\acute{\hat{e}}t)}=\frac{2}{0,8}=2,5$ mol.

Theo phương trình, $n_{Al}=n_{Cr(l\acute{ı}thuy\acute{\hat{e}}t)}=2,5$ mol.

Khối lượng nhôm: $m_{Al}=2,5\times 27=67,5$ gam.

Kết quả trùng với đáp án D của đề (62-D trong bảng đáp án).

(AI giải đề cho tôi)
Kim loại kiềm (Na, K, ...) rất hoạt động, có khả năng khử mạnh, nên không thể điều chế bằng nhiệt luyện hay thủy luyện. Điện phân dung dịch muối kim loại kiềm chỉ cho ra kim loại ở catot không hiệu quả (thay vào đó sinh H2 do nước bị khử), vì vậy phương pháp điều chế kim loại kiềm là điện phân nóng chảy muối (ví dụ: 2NaCl –điện phân–> 2Na + Cl2). Đáp án khớp với đáp án nguồn 41-C.

(1) Zn + 2FeCl${}_3$ dư → ZnCl${}_2$ + 2FeCl${}_2$

(2) H${}_2$ dư + CuO $\stackrel{t^o}{\to }\to$ Cu + H${}_2$O

(3) 2AgNO${}_3$ $\stackrel{t^o}{\to }\to$ 2Ag + 2NO${}_2$ + O${}_2$

(4) HgS + O${}_2$ $\stackrel{t^o}{\to }\to$ Hg + SO${}_2$

(5) 2Na + CuSO${}_4$ + 2H${}_2$O → Na${}_2$SO${}_4$ + Cu(OH)${}_2$↓ + H${}_2$

(6) CuSO${}_4$ + H${}_2$O → Cu + H${}_2$SO${}_4$ + 1/2O${}_2$ (điện phân dung dịch)

(AI giải đề cho tôi)
Thủy luyện chỉ áp dụng cho các kim loại có độ hoạt động trung bình và yếu (đứng sau Mg trong dãy hoạt động hóa học) như Cu, Ag, Ni... vì chúng có thể bị khử khỏi dung dịch muối bằng kim loại mạnh hơn hoặc các chất khử khác. Nhôm là kim loại rất hoạt động (đứng trước Mg), chỉ điều chế được bằng phương pháp thủy điện phân (điện phân nóng chảy Al2O3 trong cryolit Na3AlF6), không thể điều chế bằng thủy luyện. Vậy đáp án là Al.

Đáp án C

Quá trình phản ứng:

CO + $\{\begin{array}{l}F{e}_2{O}_3\\ MgO\\ CuO\\ A{l}_2{O}_3\end{array}\to \{\begin{array}{l}Fe\\ MgO\\ Cu\\ A{l}_2{O}_3\end{array}+C{O}_2$

(Nguồn hiển thị 'A_2O_3' ở vế trái, giữ nguyên theo nguồn; theo ngữ cảnh là $A{l}_2{O}_3$.)

Phương pháp: Phương pháp thủy luyện thường dùng để điều chế các kim loại sau Mg (thường là kim loại yếu).
Hướng dẫn giải: Phương pháp thủy luyện thường dùng để điều chế các kim loại sau Mg (thường là kim loại yếu). Vậy kim loại Cu được điều chế bằng phương pháp thủy luyện.
Đáp án C

(AI giải đề cho tôi)
Sơ đồ sản xuất vàng: Au trong quặng được hòa tan bởi hỗn hợp O₂, KCN, H₂O tạo phức tan K[Au(CN)₂] trong dung dịch (quá trình cyanide hóa), sau đó Zn khử Au khỏi dung dịch phức. Đây là quá trình xử lý quặng bằng dung dịch (dung môi nước) để tách và thu hồi kim loại, tức phương pháp thủy luyện. Không dùng nhiệt luyện (không nung nóng quặng với chất khử), không dùng điện phân, và 'chiết' không phải tên phương pháp điều chế kim loại. Đáp án khớp với đáp án nguồn: C.

(AI giải đề cho tôi)
CO là chất khử, khử được các oxit của kim loại đứng sau Mg trong dãy hoạt động hóa học (Fe, Pb, Cu...) ở nhiệt độ cao: Fe${}_3$O${}_4$ + 4CO $o$ 3Fe + 4CO${}_2$; PbO + CO $o$ Pb + CO${}_2$; FeO + CO $o$ Fe + CO${}_2$. MgO là oxit của kim loại rất hoạt động (Mg đứng trước Al), CO không đủ mạnh để khử MgO (chỉ Al, Mg, Na... mới khử được). Vậy CO không khử được MgO.

- Phương pháp nhiệt luyện được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp để điều chế những kim loại có độ hoạt động hóa học trung bình như Zn, Cr, Fe, Sn, Pb…Cơ sở của phương pháp này là khử những ion kim loại trong các hợp chất ở nhiệt độ cao bằng các kim loại mạnh như C, CO, H₂ hoặc Al, kim loại kiềm, kiềm thổ. Phản ứng: $H_2+PbO\stackrel{t^0}{\to }Pb+H_{2}O$

- Quặng sắt quan trọng là : quặng hematit đỏ (Fe${}_2$O${}_3$ khan), quặng hematit nâu (Fe${}_2$O${}_3$.nH${}_2$O), quặng manhetit (Fe${}_3$O${}_4$), quặng xiderit (FeCO${}_3$), quặng pirit sắt (FeS${}_2$).

CO chỉ khử được oxit của kim loại đứng sau Al trong dãy điện hóa
$\Rightarrow$ Đáp án D

Ta có: $n_{Fe}=\frac{140\cdot 10^3\cdot 0,96}{56}=2400mol$ → $n_{F{e}_2{O}_3}=\frac{n_{Fe}}{2}\cdot \frac{1}{H\%}=\frac{1200}{0,8}=1500mol$ → $m_{hematit}=\frac{1500\cdot 160}{75\%}=320kg$. Vậy khối lượng quặng hematit là 320 kg.

Phân tích: Những kim loại có hoạt động trung bình như Zn, Fe, Sn, Pb,... thường được điều chế bằng phương pháp nhiệt luyện, nghĩa là khử ion kim loại trong hợp chất bằng các chất khử như C, CO, H₂ hoặc các kim loại hoạt động. Nên khi cho khí CO dư đi qua hỗn hợp gồm CuO, Al₂O₃, MgO (nung nóng), sau phản ứng xảy ra hoàn toàn chất rắn thu được gồm: Cu, Al₂O₃, MgO.

Chọn C. Ở nhiệt độ cao, khí CO, H${}_2$ có thể khử được các oxit kim loại đứng sau Al trong dãy điện hóa. Vậy oxit X là CuO.

Tác nhân khử CO có thể khử được các oxit kim loại đứng sau Al trong dãy điện hóa do vậy hỗn hợp rắn Y thu được là: Fe, Cu và MgO.

(AI giải đề cho tôi)
Hematit đỏ là quặng sắt có thành phần chính là $F{e}_2{O}_3$ (oxit sắt (III)). Các quặng sắt khác: manhetit $F{e}_3{O}_4$, siderit $FeC{O}_3$, pyrit $Fe{S}_2$. Đáp án khớp với đáp án nguồn (Câu 30: Chọn C).

Các tác nhân khử như $H_2$, CO chỉ khử được các oxit bazơ của các kim loại đứng sau nhóm trên dãy điện hóa. Vậy chất rắn thu được gồm Cu, Fe, $A{l}_2{O}_3$, MgO.

Dãy kim loại đều có thể điều chế bằng phương pháp điện phân dung dịch muối của chúng là những kim loại hoạt động mạnh như kim loại kiềm, kiềm thổ và nhôm.

Phản ứng:
$$Fe+CuS{O}_4\to FeS{O}_4+Cu$$
Sắt đẩy đồng ra khỏi dung dịch muối đồng. Đây là phương pháp tách kim loại từ dung dịch muối bằng kim loại mạnh hơn. Đó là thủy luyện.