Đáp án Hoá học 12 kết nối Bài 20: Kim loại trong tự nhiên và phương pháp tách kim loại

BÀI 20. PHƯƠNG PHÁP TRONG TỰ NHIÊN VÀ PHƯƠNG PHÁP TÁCH KIM LOẠI

MỞ ĐẦU

Trong tự nhiên, các kim loại (trừ vàng, bạc và platinum) thường tồn tại dưới dạng hợp chất trong quặng. Làm thế nào để tách kim loại ra khỏi quặng?

Hướng dẫn chi tiết:

Để có thể tách kim loại ra khỏi quặng, người ta thường sử dụng các phương pháp như:

- Phương pháp điện phân nóng chảy: điện phân nóng chảy các hợp chất của những nguyên tố hoá học mạnh.

- Phương pháp nhiệt luyện hoặc điện phân dung dịch: nhiệt luyện hoặc điện phân dung dịch muối của những kim loại hoạt động trung bình, yếu.

I. KIM LOẠI TRONG TỰ NHIÊN

Câu hỏi 1: a) Hãy cho biết những kim loại nào tồn tại ở dạng đơn chất trong tự nhiên.

b) Hãy tìm hiểu và cho biết một số mỏ quặng kim loại quan trọng ở Việt Nam.

Hướng dẫn chi tiết:

a) Những kim loại tồn tại ở dạng đơn chất trong tự nhiên có thể kể đến như: vàng, bạc, platinum,…

b) Việt Nam là quốc gia có nhiều tài nguyên khoáng sản cũng như mỏ quặng. Một số mỏ quặng kim loại quan trọng ở Việt Nam là:

- Quặng bauxite: tập trung nhiều ở Tây Nguyên, Lâm Đồng, Đắk Nông,…

- Quặng kẽm: tập trung nhiều ở Lào Cai, Yên Bái, Hà Giang,…

- Quặng sắt: tập trung nhiều ở Thái Nguyên, Lào Cai,…

- Quặng đồng: tập trung nhiểu ở Hà Giang, Lạng Sơn, Cao Bằng,…

II. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH KIM LOẠI

Hoạt động nghiên cứu: Hãy tìm hiểu quá trình điện phân Al₂O₃ nóng chảy và thực hiện các yêu cầu sau:

1. Nêu vai trò của cryolite trong quá trình điện phân.

2. Tại sao sau một thời gian, cần phải thay cực dương của bình điện phân. Viết các phương trình hóa học để giải thích.

Hướng dẫn chi tiết:

1. Vai trò của cryolite trong quá trình điện phân là:

- Làm giảm nhiệt độ nóng chảy của Al₂O₃.

- Giúp tăng khả năng dẫn điện của dung dịch điện phân.

- Giúp tạo lớp xỉ trên bề mặt và ngăn cản quá trình oxi hoá nhôm bởi không khí.

2. Sau một thời gian, cần phải thay cực dương của bình điện phân vì khí O₂ sinh ra ở cực dương đốt cháy dần dần than chì, tạo ra khí CO₂. Chính vì vậy cần phải thay cực dương của bình điện phân để bảo đảm hiệu suất của quá trình cao nhất có thể.

Câu hỏi 2: 

a) Hãy cho biết những kim loại nào được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy. Giải thích.

b) Hãy viết các phương trình xảy ra trên các điện cực và phương trình hóa học của phản ứng khi điện phân nóng chảy muối ăn.

Hướng dẫn chi tiết:

a) Những kim loại được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy là: Na, K, Ba, Ca, Mg, Al,…

Những kim loại như Na, K, Ba, Ca, Mg, Al,… được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy vì chúng là những kim loại mạnh trong dãy hoạt động hoá học, các kim loại này đều dễ mất electron ở lớp ngoài cùng để tạo thành kim loại.

b) - Ở cathode, xảy ra quá trình khử: Na⁺ + 1e → Na

- Ở anode, xảy ra quá trình oxi hoá: 2Cl^- → Cl₂ + 2e

Phương trình hoá học: NaCl Na + Cl₂

Câu hỏi 3: Hãy kể tên một số kim loại được điều chế bằng phương pháp nhiệt luyện.

Hướng dẫn chi tiết:

Kim loại được điều chế bằng phương pháp nhiệt luyện là những kim loại có hoạt động trung bình, yếu như kẽm (Zn), sắt (Fe), đồng (Cu), chì (Pb),…

Hoạt động nghiên cứu: Quan sát Hình 20.2 và thực hiện các yêu cầu sau:

1. Cho biết điện cực nào là điện cực dương, điện cực nào là điện cực âm.

2. Hãy viết các quá trình xảy ra trên các điện cực và phương trình hóa học của phản ứng điện phân dung dịch CuSO₄.

Hướng dẫn chi tiết:

1. Nhìn vào hình vẽ ta thấy: điện cực âm là điện cực bên phải (do phần thanh dưới nước có màu đỏ của Cu), điện cực dương là điện cực bên trái.

2. - Ở cathode, xảy ra quá trình khử: Cu²⁺ + 2e → Cu

- Ở anode xảy ra quá trình oxi hoá: 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e

Phương trình hoá học của phản ứng điện phân dung dịch CuSO₄ là: 

CuSO₄ + H₂O → Cu + H₂SO₄ + O₂

III. TÁI CHẾ KIM LOẠI

Hoạt động nghiên cứu: Em hãy tìm hiều, trình bày nhu cầu sử dụng và thực tiễn tái chế sắt, nhôm, đồng ở Việt Nam.

Hướng dẫn chi tiết: