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

Từ một loại quặng hematite chứa 80\% $F{e}_2{O}_3$ (còn lại là tạp chất trơ không chứa sắt), người ta sản xuất gang (chứa 95\% sắt). Để sản xuất được 800 tấn gang nói trên với hiệu suất của toàn bộ quá trình là 90\% thì cần dùng bao nhiêu tấn quặng hematite? (Làm tròn kết quả đến hàng đơn vị).

Một nhà máy luyện kim sản xuất zinc (Zn) từ 60 tấn quặng zinc blende (chứa 80% ZnS về khối lượng, còn lại là tạp chất không chứa zinc) với hiệu suất cả quá trình đạt 95%. Phương trình hóa học được cho như sau:

$$2\text{ZnS}+3{\text{O}}_2\to 2\text{ZnO}+2{\text{SO}}_2$$

$$\text{ZnO}+\text{C}\to \text{Zn}+\text{CO}$$

Toàn bộ lượng Zn tạo ra được đúc thành n thanh Zn hình hộp chữ nhật: Chiều dài 120 cm, chiều rộng 25 cm và chiều cao 15 cm. Biết khối lượng riêng của kẽm là 7,14 g/cm${}^3$, hãy xác định giá trị của n. (Không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng đơn vị).

Quặng vàng tồn tại trong tự nhiên thường có hàm lượng vàng thấp. Phương pháp tách vàng phù hợp hiện nay là phương pháp Cyanide. Theo phương pháp này, để thu hồi vàng từ quặng, người ta thường nghiền nhỏ quặng rồi hòa tan trong dung dịch KCN (potassium cyanide, rất độc) cùng với dòng không khí liên tục được thổi vào. Khi đó, vàng bị hòa tan tạo thành phức chất (các chất khác trong quặng không phản ứng với KCN):
$$4Au(s)+8KCN(aq)+O_2(g)+2H_{2}O(l)\to 4K[Au(CN{)}_2](aq)+4KOH(aq)(1)$$
Tiếp theo cho bột kẽm dư vào dung dịch phức, thu được bột vàng (có lẫn một ít bột kẽm):
$$Zn(s)+2K[Au(CN{)}_2](aq)\to K_2[Zn(CN{)}_4](aq)+2Au(s)(2)$$

Cho các nhận định sau về sản xuất và ứng dụng của kẽm:
(1) Trong mạ kẽm chống ăn mòn thép, kẽm là lớp bảo vệ bề mặt, đồng thời bảo vệ điện hoá cho thép.
(2) Cả hai phản ứng xảy ra tại bước 2 và bước 3 trong sơ đồ đều là phản ứng oxi hoá - khử.
(3) Khí thải từ bước 2 và bước 3 đều là nguyên nhân trực tiếp gây mưa acid.
(4) Kẽm được thu hồi ở bước 4 ở dạng lỏng và dưới đáy lò nung (cửa số 1) do kẽm là kim loại nặng.
(5) Nhiệt độ của lò nung được cung cấp bởi đốt cháy carbon và đốt cháy khí CO.
Số phát biểu đúng là

Quặng sắt là các khoáng vật chứa các hợp chất của sắt mà chủ yếu ở dạng các oxide. Hematite là một loại quặng chứa hàm lượng sắt cao và được dùng để trực tiếp sản xuất gang bằng cách nạp thẳng vào lò cao. Giả thiết 90\% sắt trong quặng được chuyển vào gang. Từ 1000 tấn quặng hematite (có hàm lượng 69,9\% Fe) có thể sản xuất được bao nhiêu tấn gang loại 96\% Fe? (Làm tròn kết quả đến hàng đơn vị)

Trong công nghiệp, aluminium (nhôm) được sản xuất từ quặng bauxite (có thành phần chính là Al₂O₃.2H₂O) theo hai giai đoạn chính:
Giai đoạn 1: Tinh chế quặng bauxite.
Giai đoạn 2: Điện phân Al₂O₃ nóng chảy.



Trong quá trình sản xuất nhôm bằng phương pháp điện phân nóng chảy aluminium oxide, điện cực dương bằng than chì bị ăn mòn liên tục do phản ứng giữa carbon và oxygen tạo thành hỗn hợp khí O₂, CO, CO₂. Giả sử các khí trong hỗn hợp trên có tỉ lệ mol bằng nhau, các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Để sản xuất được 2,7 kg nhôm thì khối lượng than chì bị tiêu hao do phản ứng oxi hoá là x gam. Giá trị của x là bao nhiêu? (Kết quả các phép tính trung gian không được làm tròn, chỉ kết quả cuối cùng được làm tròn đến số nguyên).

Quặng argentite (sau khi đã tuyển quặng) có hàm lượng Ag${}_2$S là 86,8% (còn lại là tạp chất trơ). Từ loại quặng này người ta tách lấy kim loại Ag theo các bước sau:
- Bước 1: Xử lí quặng này với dung dịch NaCN bằng phương pháp nghiền ướt xảy ra phản ứng sau:
(1) Ag${}_2$S + 4NaCN → 2Na[Ag(CN)${}_2$] + Na${}_2$S
(2) 2NaCN + 2Na${}_2$S + 2H${}_2$O + O${}_2$ → 2NaSCN + 4NaOH
- Bước 2: Cho bột kẽm (Zn) vào dung dịch thu được xảy ra phản ứng
2Na[Ag(CN)${}_2$] + Zn → Na${}_2$[Zn(CN)${}_4$] + 2Ag
- Bước 3: Hòa tan hỗn hợp kim loại sau phản ứng trong H${}_2$SO${}_4$ loãng thu được kim loại Ag.
Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, lượng Zn dùng dư 3% so với lượng cần thiết. Khi xử lí 1 tấn quặng argentite ở trên thì cần dùng bao nhiêu kg Zn? (Không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng đơn vị).

Trong công nghiệp, kim loại magnesium (Mg) được sản xuất từ quặng carnalite (công thức hoá học là KCl·MgCl${}_2$·6H${}_2$O) bằng phương pháp điện phân nóng chảy. Trước khi điện phân, carnalite được nung nóng để loại bỏ bớt hơi nước. Khi điện phân nóng chảy, KCl có tác dụng hạ nhiệt độ nóng chảy của MgCl${}_2$ giúp giảm chi phí sản xuất. Sơ đồ thiết bị quá trình điện phân được mô tả như hình bên.

[Hình cần kiểm tra lại: p6_f2]

Cho các phát biểu sau:
(1) Tại cathode xảy ra quá trình: Mg${}^{2+}$ + 2e → Mg.
(2) Tại anode xảy ra quá trình: 2Cl${}^{-}$ → Cl${}_2$ + 2e.
(3) Khí trơ được sử dụng trong quá trình điện phân trên là khí nitrogen.
(4) Khối lượng riêng của kim loại Mg nóng chảy nhỏ hơn khối lượng riêng của hỗn hợp MgCl${}_2$ và KCl nóng chảy.
(5) Bằng phương pháp trên, nếu dùng 1 tấn quặng carnalite (chứa 43% KCl·MgCl${}_2$·6H${}_2$O về khối lượng, còn lại là tạp chất không chứa magnesium) với hiệu suất cả quá trình sản xuất là 75% thì thu được 27,9 kg magnesium. (Kết quả làm tròn đến hàng phần mười)
Các phát biểu đúng gồm những phát biểu nào? (Liệt kê theo thứ tự từ nhỏ đến lớn, ví dụ 123; 235;…).

Trong công nghiệp, magnesium (Mg) được sản xuất từ carnallite (KCl.MgCl${}_2$.6H${}_2$O) bằng phương pháp điện phân nóng chảy. Trước khi điện phân carnallite được nung nóng để loại bỏ bớt hơi nước. Khi điện phân nóng chảy, KCl có tác dụng hạ nhiệt độ nóng chảy giúp giảm chi phí sản xuất. Sơ đồ điện phân được mô tả như sau:

Để tách Zn từ quặng sphalerite (chứa chủ yếu ZnS) người ta thực hiện theo sơ đồ sau:

$$ZnS\stackrel{+O_2,t^0}{\to }ZnO\stackrel{+C,t^0}{\to }Zn$$

Tôn là một loại vật liệu được làm từ thép tấm mỏng, phủ thêm lớp kẽm bên ngoài thông qua quá trình nhúng nóng. Lượng kim loại Zn được tách ra từ 1 tấn quặng sphalerite (chứa 80\% ZnS, hiệu suất cả quá trình tách là 75\%) được sử dụng hết để sản xuất tôn. Biết tổng diện tích bề mặt thép là $2000m^2$, khối lượng riêng của Zn là $7,14g/c{m}^3$ và $1\mu m=10^{-6}m$. Độ dày của lớp mạ là $x\mu m$. Xác định giá trị của x. (Kết quả các phép tính trung gian không được làm tròn, chỉ kết quả cuối cùng được làm tròn đến hàng đơn vị.)

Một nhà máy luyện kim sản xuất Zn từ 40 tấn quặng blend (chứa 80\% ZnS về khối lượng, còn lại là tạp chất không chứa kẽm) với hiệu suất cả quá trình đạt 90\% theo sơ đồ:
$$ZnS+O_2\to ZnO+S{O}_2$$
$$ZnO+C\to Zn+CO$$
Toàn bộ lượng kẽm tạo ra được đúc thành k thanh kẽm hình hộp chữ nhật: chiều dài 120 cm, chiều rộng 20 cm và chiều cao 10 cm. Biết khối lượng riêng của kẽm là 7,14 g/cm${}^3$. Giá trị của k là bao nhiêu (kết quả làm tròn đến hàng đơn vị)

Zinc sulfate (ZnSO${}_4$) được dùng làm phân vi lượng bổ sung kẽm cho cây trồng, mạ kẽm, sản xuất dược phẩm, nhuộm – in vải, xử lí nước thải công nghiệp. Trong công nghiệp, zinc sulfate được sản xuất từ zinc(II) sulfide theo sơ đồ sau: ZnS(s) → ZnO(s) → ZnSO${}_4$(aq)
Từ 19,4 tấn quặng zinc blende (chứa 60\% zinc sulfide về khối lượng, còn lại là các chất không chứa zinc), với hiệu suất của toàn bộ quá trình là 65,25\% thu được x tấn dung dịch ZnSO${}_4$ 5\% (dùng làm thuốc sát trùng). Xác định giá trị của x. (Không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng đơn vị).

Một nhà máy luyện kim sản xuất zinc (Zn) từ 50 tấn quặng blend (chứa 80% ZnS về khối lượng, còn lại là tạp chất không chứa zinc) với hiệu suất cả quá trình đạt 95%. Phương trình phản ứng sản xuất như sau:
$$\text{ZnS}+{\text{O}}_2\stackrel{(t^o)}{\to }\text{ZnO}+{\text{SO}}_2$$
$$\text{ZnO}+\text{C}\stackrel{(t^o)}{\to }\text{Zn}+\text{CO}$$
Toàn bộ lượng Zn tạo ra được đúc thành x thanh Zn hình hộp chữ nhật: Chiều dài 180 cm, chiều rộng 10 cm và chiều cao 10 cm. Biết khối lượng riêng của kẽm là 7,14 g/cm${}^3$. Giá trị của x là bao nhiêu? (kết quả làm tròn đến hàng đơn vị).

Quặng argentite (sau khi đã tuyển quặng) có hàm lượng $A{g}_{2}S$ là 86,8\% (còn lại là tạp chất trơ). Từ loại quặng này người ta tách lấy kim loại Ag theo các bước sau:
• Bước 1: Xử lí quặng này với dung dịch NaCN bằng phương pháp nghiền ướt xảy ra phản ứng sau:
(1) $A{g}_{2}S+4NaCN\to 2Na[Ag(CN{)}_2]+N{a}_{2}S$
(2) $2NaCN+2N{a}_{2}S+2H_{2}O+O_2\to 2NaSCN+4NaOH$
• Bước 2: Cho bột kẽm (Zn) vào dung dịch thu được xảy ra phản ứng
$$2Na[Ag(CN{)}_2]+Zn\to N{a}_2[Zn(CN{)}_4]+2Ag$$
• Bước 3: Hòa tan hỗn hợp kim loại sau phản ứng trong H${}_2$SO${}_4$ loãng thu được kim loại Ag. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, lượng Zn dùng dư 2\% so với lượng cần thiết. Khi xử lí 1 tấn quặng argentite ở trên thì cần dùng bao nhiêu kg Zn? (kết quả làm tròn số đến hàng đơn vị)

Tiến hành tách kim loại Ag bằng phương pháp cyanide như sau: Nghiền nhỏ quặng silver sulfide (chứa Ag${}_2$S, Ag) rồi hoà tan bằng dung dịch NaCN, lọc lấy phần dung dịch chứa phức Na[Ag(CN)${}_2$]. Sau đó dùng Zn (dư) để khử ion Ag${}^{+}$ trong phức thu được dung dịch chứa Na${}_2$[Zn(CN)${}_4$] và chất rắn chứa Ag và Zn. Cuối cùng dùng dung dịch H${}_2$SO${}_4$ (loãng, dư) để hoà tan Zn dư và thu được Ag. Nếu sử dụng 1,50 kg Zn thì sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 4,52 kg chất rắn gồm Ag và Zn dư. Lượng Ag thu được trong quá trình này là bao nhiêu kg?

Copper (II) sulfate được dùng để diệt tảo, rong rêu trong nước bể bơi; dùng để pha chế Bordaux (trừ bệnh mốc sương trên cây cà chua, khoai tây; bệnh thối thân trên cây ăn quả, cây công nghiệp);... Trong công nghiệp, copper(II) sulfate thường được sản xuất bằng cách ngâm đồng phế liệu trong dung dịch sulfuric loãng và sục không khí theo sơ đồ phản ứng sau:

$$\mathrm{Cu}+{\mathrm{O}}_2+{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4\to \mathrm{CuS}{\mathrm{O}}_4+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(1)$$

Ngoài ra, copper(II) sulfate còn được điều chế bằng cách ngâm đồng phế liệu trong dung dịch sulfuric đặc, nóng theo sơ đồ phản ứng sau:

$$\mathrm{Cu}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4(\mathrm{đ}ặ\mathrm{c})\to \mathrm{CuS}{\mathrm{O}}_4+\mathrm{S}{\mathrm{O}}_2+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(2)$$