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

(AI giải đề cho tôi)
Điện phân dung dịch muối với điện cực trơ chỉ điều chế được các kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học (từ Zn trở đi, kể cả Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, Cu, Ag...). Các kim loại mạnh hơn Al như Ca, Li phải điện phân nóng chảy. Xét các đáp án: A. Ni, Cu, Ag: cả ba đều đứng sau Al → đều điện phân được dung dịch muối. B. Ca đứng trước Al → sai. C. Li đứng trước Al → sai. D. Al đứng trước Al → sai. Vậy đáp án A.

(AI giải đề cho tôi)
Tất cả 6 kim loại Na, Ca, Al, Fe, Cu, Ag đều điều chế được bằng điện phân: Na, Ca bằng điện phân nóng chảy muối (NaCl, CaCl2); Al bằng điện phân nóng chảy Al2O3 (cryolit); Fe, Cu, Ag bằng điện phân dung dịch muối tương ứng (FeSO4, CuSO4, AgNO3). Vậy chọn 6 kim loại.

(AI giải đề cho tôi)
Ca là kim loại kiềm thổ rất hoạt động, không thể điều chế bằng điện phân dung dịch (nước bị điện phân thay vì Ca²⁺), không thể dùng kim loại khác khử hay đẩy ra khỏi dung dịch. Cách điều chế phổ biến là điện phân CaCl₂ nóng chảy: tại catot $C{a}^{2+}+2e\to Ca$, tại anot $2C{l}^{-}\to C{l}_2+2e$. Phương pháp này khớp với đáp án B (khớp đáp án nguồn).

(AI giải đề cho tôi)
Phương pháp thủy luyện dùng dung dịch muối để khử ion kim loại thành kim loại bằng chất khử (thường là kim loại khác hoạt động hơn), áp dụng cho các kim loại trung bình/kém hoạt động như Fe, Cu, Ag, Au, Sn. Loại A và D vì chứa Al, Ca, Na, K, Li (kim loại mạnh, phải điện phân nóng chảy); loại B vì chứa Mg (điều chế bằng điện phân). Vậy đáp án C.

(AI giải đề cho tôi)
Ca là kim loại mạnh (đứng trước Al trong dãy hoạt động), không điều chế được bằng nhiệt luyện hay khử bằng kim loại khác. Điện phân dung dịch CaCl2 chỉ thu được H2 ở catot (do Ca phản ứng với nước), nên không dùng cách A. Cách thường dùng là điện phân CaCl2 nóng chảy: catot: Ca2+ + 2e → Ca; anot: 2Cl− → Cl2 + 2e. Ba không đẩy được Ca khỏi dung dịch vì cả hai đều phản ứng mạnh với nước; Al không khử được CaO vì Ca mạnh hơn Al. Vậy đáp án B.

(AI giải đề cho tôi)
CO là chất khử, ở nhiệt độ cao khử được các oxit của Cu và Fe (những kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động): CuO + CO → Cu + CO₂; FeO + CO → Fe + CO₂; Fe₃O₄ + 4CO → 3Fe + 4CO₂. Al₂O₃ và MgO là oxit của các kim loại rất mạnh (đứng trước Al trong dãy hoạt động), CO không khử được nên chúng giữ nguyên. Hỗn hợp rắn thu được: Cu, Fe, Al₂O₃ và MgO → đáp án A.

(AI giải đề cho tôi)
Ca là kim loại mạnh (đứng trước Al trong dãy hoạt động hóa học), không thể điều chế bằng nhiệt luyện hay nhiệt khử, trong công nghiệp chỉ được điều chế bằng điện phân nóng chảy CaCl2. Zn, Cu, Ag có thể điều chế bằng phương pháp nhiệt khử.

(AI giải đề cho tôi)
Bảo toàn O: CO2 bị hấp thụ cho 0,5/100 = 0,005 mol CO2; tổng khí 1,12/22,4 = 0,05 mol nên CO = 0,045 mol. O trong khí = 2(0,005) + 0,045 = 0,055 mol = mol oxit (x + y). Khối lượng: 80x + 72y = 4, với x + y = 0,055 → 72(0,055) + 8x = 4 → x = 0,005 mol CuO, y = 0,05 mol FeO (kiểm tra: 0,4 + 3,6 = 4 g ✓). Chất rắn Z = Cu + Fe = 64(0,005) + 56(0,05) = 0,32 + 2,8 = 3,12 g.

(AI giải đề cho tôi)
Để điều chế Cu có độ tinh khiết cao từ Cu(OH)2.CuCO3 (malachit), ta nung phân hủy: Cu(OH)2.CuCO3 → 2CuO + CO2 + H2O. Sau đó khử CuO bằng H2: CuO + H2 → Cu + H2O. Phương pháp khử bằng H2 cho kim loại tinh khiết cao vì H2 không để lại tạp chất rắn (khác khử bằng C để lẫn tạp C, hoặc khử bằng Zn trong dung dịch để lẫn Zn/Cu kết tủa lẫn nhau, hay điện phân dung dịch không cho độ tinh khiết cao như khử khí). Vậy đáp án D.

(AI giải đề cho tôi)
Xét từng thí nghiệm: (a) Mg vào Fe2(SO4)3 dư: Mg chỉ khử Fe3+ về Fe2+ (Mg + 2Fe3+ → Mg2+ + 2Fe2+), do Fe3+ dư nên không có Fe kim loại sinh ra → không thu được kim loại. (b) Cl2 + 2FeCl2 → 2FeCl3, chỉ tạo muối sắt (III) → không có kim loại. (c) H2 dư khử CuO nung nóng: CuO + H2 → Cu + H2O, thu được kim loại Cu. (d) Na vào dung dịch CuSO4 dư: Na phản ứng mạnh với nước (2Na + 2H2O → 2NaOH + H2), sau đó NaOH + CuSO4 tạo kết tủa Cu(OH)2, không tạo Cu → không có kim loại. (e) Nhiệt phân AgNO3: 2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2, thu được kim loại Ag. (f) Điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực trơ: tại catot Cu2+ + 2e → Cu, thu được kim loại Cu. Vậy số thí nghiệm thu được kim loại là 3 (c, e, f) → đáp án A.

(AI giải đề cho tôi)
Chỉ những kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học (Zn, Fe, Cu, Ag...) mới điện phân được từ dung dịch muối của chúng. Na, Mg, Al phải điện phân nóng chảy. Xét các phương án: A (Al, Mg) và D (Mg, Zn) chứa kim loại kiềm/kiềm thổ nên sai; B chứa Na nên sai; C gồm Cu và Ag, cả hai đều điện phân được từ dung dịch muối (ví dụ CuSO4, AgNO3). Vậy đáp án C.

(AI giải đề cho tôi)
Nhiệt luyện với chất khử CO dùng cho các kim loại có hoạt động hóa học trung bình (đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học), ví dụ Fe: $F{e}_2{O}_3+3CO\stackrel{t^o}{\to }2Fe+3C{O}_2$. Các kim loại mạnh như Mg, K, Ba phải điều chế bằng nhiệt phân muối nóng chảy hoặc điện phân nóng chảy, không khử được bằng CO. Vậy đáp án là Fe.

Phương trình phản ứng:
Fe${}_3$O${}_4$ + 4CO → 3Fe + 4CO${}_2$
Theo PTHH: 232 g Fe${}_3$O${}_4$ → 168 g Fe.
Khối lượng Fe cần thu được: 2 tấn = 2000 kg.
Khối lượng Fe${}_3$O${}_4$ theo lí thuyết:
$m=2000\times 232/168=2761,9$ kg
Do hiệu suất đạt 75\%:
$m_{thựct\acute{\hat{e}}}=2761,9/0,75=3682,5$ kg
$\Rightarrow$ Cần tối thiểu khoảng 3,68 tấn Fe${}_3$O${}_4$.
Đáp án: 3,68 tấn

(AI giải đề cho tôi)
Phương pháp nhiệt luyện dùng chất khử C, CO, H${}_2$ khử oxide kim loại ở nhiệt độ cao, áp dụng cho các kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học (Zn, Fe, Cu, ...). Ca, K, Al rất hoạt động, phải điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy. Ví dụ: $CuO+C\stackrel{t^o}{\to }Cu+CO$ hoặc $CuO+H_2\stackrel{t^o}{\to }Cu+H_{2}O$. Vậy kim loại điều chế được bằng nhiệt luyện là Cu → đáp án D, trùng với đáp án nguồn (đáp án nguồn gạch chân D. Cu, không có hướng dẫn giải chi tiết cho câu này).

(AI giải đề cho tôi)
Các phản ứng tạo Y: H₂O + C → CO + H₂ và CO₂ + C → 2CO. Gọi a, b là mol H₂O, CO₂ ban đầu (a + b = 0,08). Trong Y, gọi c là mol CO₂ dư. Khi đó n(H₂) = a, n(CO) = a + 2(b − c), nên tổng Y = a + a + 2b − 2c + c = 2(a + b) − c = 0,16 − c = 0,14 → c = 0,02 mol CO₂. Vậy tổng số mol chất khử (H₂ và CO) đi qua ống là n(H₂) + n(CO) = 0,14 − 0,02 = 0,12 mol. Mỗi mol H₂ hoặc CO lấy đi đúng 1 mol nguyên tử O từ oxide (H₂ + CuO → Cu + H₂O; CO + CuO → Cu + CO₂; tương tự với Fe₂O₃), nên khối lượng chất rắn giảm đi 0,12 × 16 = 1,92 gam. m = 40 − 1,92 = 38,08 gam, trùng đáp án D.

Chọn C.
Sơ đồ: $ZnS\stackrel{+O_2,t^{\circ }}{\to }ZnO\stackrel{+C,t^{\circ }}{\to }Zn$.
Quặng ZnS được nung trong không khí tạo ZnO, sau đó ZnO bị C khử ở nhiệt độ cao tạo Zn. Đây là phương pháp nhiệt luyện.

$n_{F{e}_2{O}_3}=4/160=0,025$ mol. Theo nguồn: $m_{Fe}=56\cdot 2\cdot 4/160=2,80$ gam (tức $56\times 2\times n_{F{e}_2{O}_3}$ với khối lượng $F{e}_2{O}_3$ là 4 gam).

Điện phân nóng chảy thường dùng điều chế các kim loại hoạt động trước Al trong dãy hoạt động hóa học.

(AI giải đề cho tôi)
Trong công nghiệp, sắt (iron) được điều chế bằng phương pháp nhiệt luyện: khử Fe2O3 trong quặng bằng CO trong lò cao, ví dụ $F{e}_2{O}_3+3COightarrow2Fe+3C{O}_2$. Các kim loại hoạt động mạnh như Na, Mg được điều chế bằng điện phân nóng chảy (NaCl, MgCl2), còn Al được điều chế bằng điện phân nhôm oxit nóng chảy (phương pháp điện phân - Halléroult). Vậy đáp án là D, trùng với đáp án nguồn.

mFe trong gang = 5,9.95\% = 80\%.60\%m.2.56/160
→ m = 16,7 tấn