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

Gán phương pháp:
Nhiệt luyện: $F{e}_2{O}_3+CO\to Fe+C{O}_2$ là phản ứng (2).
Thủy luyện: $Fe+CuS{O}_4\to FeS{O}_4+Cu$ là phản ứng (3).
Điện phân nóng chảy: $NaCl\to Na+C{l}_2$ là phản ứng (1).
Điện phân dung dịch: $AgN{O}_3+H_{2}O\to Ag+O_2+HN{O}_3$ là phản ứng (4).
Sắp xếp theo thứ tự đề yêu cầu: nhiệt luyện, thủy luyện, điện phân nóng chảy, điện phân dung dịch.
⇒ Đáp án: 2314.
(Lưu ý: bản gốc lời giải có các khoảng trống do lỗi hiển thị nguồn sau tên từng phương pháp.)

Đáp số: 4,24
$$\{\begin{array}{l}{n}_{CO}=0,3x\\ n_{C{O}_2}=0,7x\end{array}\Rightarrow \sum n_O=0,3x+2.0,7x=1,7x;\sum n_C=x$$

Sơ đồ: $A{l}_2{O}_3\to 2Al+3O$

$$n_O=1,5n_{Al}=1,5.\frac{10,8}{27}.10^6=6.10^{5}mol\Rightarrow x=\frac{6.10^5}{1,7}\text{mol}$$
Suy ra
$$12.\frac{6.10^5}{1,7}=42,35.10^{5}gam\approx 4,24$$
Khối lượng carbon đã tiêu thụ tại anode: 12x = $$12.\frac{6.10^5}{1,7}=42,35.10^{5}gam\approx 4,24$$ tấn

(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)
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)
Nhôm là kim loại hoạt động mạnh, không khử được bằng phương pháp nhiệt (carbon khử không triệt để do tạo Al4C3, quá trình nhiệt nhôm chỉ dùng cho crôm...), nên trong công nghiệp Al được sản xuất bằng điện phân nóng chảy Al2O3 hòa tan trong cryolite Na3AlF6 (quá trình Hall–Héroult), với điện cực than chì: cathode Al3+ + 3e → Al; anode 2O2- → O2 + 4e. Các kim loại Fe, Ag, Cu được sản xuất bằng phương pháp nhiệt (lò cao khử Fe2O3 bằng CO, khử quặng Ag, Cu bằng nhiệt hoặc điện phân tinh chế). Đáp án khớp với đáp án nguồn: C.

Phương pháp thủy luyện thường dùng để điều chế kim loại kém hoạt động như Ag, Au, Cu.
Al, Na, K, Ca, Mg phải điều chế bằng điện phân nóng chảy.

(AI giải đề cho tôi)
Nhiệt luyện bằng CO dùng cho các kim loại có hoạt động hóa học trung bình (dãy giữa của dãy hoạt động hóa học) như Fe, Cu, Zn... Sắt được điều chế từ quặng sắt trong lò cao: $F{e}_2{O}_3+3CO\stackrel{t^o}{\to }2Fe+3C{O}_2$. Mg, Al quá hoạt động nên phải dùng phương pháp điện phân nóng chảy; Ag được điều chế bằng nhiệt luyện nhưng với chất khử H_2 hoặc phương pháp thủy luyện, không dùng CO. Đáp án khớp với đáp án nguồn (45-D).

(AI giải đề cho tôi)
Phương pháp thủy luyện dùng để điều chế các kim loại kém hoạt động (như Au, Ag, Cu) bằng cách dùng dung dịch để hòa tan chọn lọc kim loại khỏi quặng. Au (vàng) là kim loại kém hoạt động, điều chế được bằng thủy luyện (ví dụ hòa tan vàng trong dung dịch NaCN có sục không khí). Các kim loại Ca, Na, Mg rất hoạt động, phải điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy. Vậy đáp án là A, trùng với đáp án nguồn (8.A).

A. Điện phân dung dịch CuSO${}_4$ điện cực trơ: Cu${}^{2+}$ nhận electron tạo Cu ở cathode => Điều chế được Cu. B. Cho Na tác dụng với dung dịch CuSO${}_4$: Na là kim loại rất mạnh, phản ứng với nước trước, không trực tiếp đẩy Cu ra khỏi dung dịch => Không điều chế được Cu. C. Fe đẩy Cu ra khỏi muối: Fe + CuSO${}_4$ → FeSO${}_4$ + Cu => Điều chế được Cu. D. CuO + H${}_2$ → Cu + H${}_2$O => Điều chế được Cu.

(AI giải đề cho tôi)
Nguyên tắc điều chế kim loại là khử ion kim loại (trong hợp chất) thành nguyên tử kim loại, ví dụ $A{l}^{3+}+3e^{-}\to Al$. Quá trình này là quá trình khử (nhận electron), không phải oxi hóa. Đáp án trùng với bảng đáp án chính thức (Câu 3: A).

(AI giải đề cho tôi)
Kim loại Na, K, Mg đều được điều chế bằng phương pháp điện phân (Na, K điện phân nóng chảy muối; Mg điện phân nóng chảy MgCl2). Cu là kim loại hoạt động yếu, có trong dãy thế điện cực sau H, được điều chế bằng phương pháp thủy luyện, ví dụ: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu. Đáp án khớp với bảng đáp án nguồn (Câu 64: D).

(AI giải đề cho tôi)
Phương pháp nhiệt luyện (dùng C hoặc CO khử oxit kim loại ở nhiệt độ cao) áp dụng cho các kim loại trung gian như Fe, Cu, Zn, Pb... Al điều chế bằng điện phân nóng chảy Al2O3; Na và K điều chế bằng điện phân nóng chảy muối hoặc nhiệt phân. Ví dụ: CuO + C → Cu + CO2. Vậy kim loại điều chế được bằng nhiệt luyện là Cu, khớp đáp án B của đề.