Đáp án Hóa học 12 cánh diều Bài 15:Tách kim loại và tái chế kim loại

BÀI 15: TÁCH KIM LOẠI VÀ TÁI CHẾ KIM LOẠI

MỞ ĐẦU

Người ta có thể thu được kim loại bằng cách tách kim loại từ các hợp chất của chúng, hoặc bằng quá trình tái chế kim loại.

1. a) Việc lựa chọn phương pháp phù hợp để tách kim loại từ hợp chất cần dựa vào cơ sở nào?
2. b) Vì sao cần phải tái chế kim loại?

Hướng dẫn chi tiết:

1. a) Dựa trên cơ sở khử cation M⁺ thành kim loại, ta có thể lựa chọn các phương pháp phù hợp để tách kim loại từ hợp chất.
2. b) Cần phải tái chế kim loại vì ngày nay nhu cầu sử dụng kim loại ngày càng nhiều, tái chế giúp đáp ứng được nhu cầu sử dụng đó mà không gây lãng phí.

I. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN CỦA KIM LOẠI

Câu hỏi 1: Dựa vào độ hoạt động hóa học hoặc giá trị thế điện cực chuẩn, giải thích vì sao vàng, bạc có thể tồn tại ở dạng đơn chất trong tự nhiên.

Hướng dẫn chi tiết:

Vàng, bạc có thể tồn tại ở dạng đơn chất trong tự nhiên vì giá trị thế điện cực chuẩn của vàng và bạc lớn nên chúng hầu như không bị oxi hóa, ít bị ăn mòn bởi các tạp chất ở môi trường xung quanh và chúng không phản ứng với các acid ở nhiệt độ thường nên không nó không bị gỉ, có thể tồn tại ở dạng đơn chất trong tự nhiên.

Câu hỏi 2: Nước tự nhiên ở khu vực có khoáng vật calcite thường chứa cation kim loại nào?

Hướng dẫn chi tiết:

Ca²⁺ thường có trong nước tự nhiên ở khu vực có khoáng vật calcite.

Vận dụng 1: Mỏ khoáng vật là nơi tập trung quặng tới mức có thể khai thác được, như mỏ vàng Bồng Miêu, Quảng Nam; mỏ sắt Thạch Khê, Hà Tĩnh.

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

Hướng dẫn chi tiết:

Ví dụ: Lào Cai (mỏ apatite); Lạng Sơn, Cao Bằng (mỏ đồng); Thái Nguyên (mỏ volfram)...

II. PHƯƠNG PHÁP TÁCH KIM LOẠI

Luyện tập 1: Chỉ ra chất khử được sử dụng trong các phản ứng ở Ví dụ 1.

Hướng dẫn chi tiết:

Phản ứng thứ nhất có CO là chất khử.

Phản ứng thứ hai có C là chất khử.

Câu hỏi 3: Chỉ ra một số đặc điểm khác nhau giữa phương pháp nhiệt luyện và phương pháp thủy luyện.

Hướng dẫn chi tiết:

Phương pháp nhiệt luyện và phương pháp thuỷ luyện khác nhau ở chỗ:

Luyện tập 2: Viết phương trình hóa học của phản ứng tách nhôm từ aluminium oxide bằng phương pháp điện phân nóng chảy.

Hướng dẫn chi tiết:

Phương trình hóa học của phản ứng tách nhôm từ aluminium oxide bằng phương pháp điện phân nóng chảy là:

Luyện tập 3: Hãy đề xuất phương pháp tách kim loại sodium từ hợp chất sodium chloride. Giải thích.

Hướng dẫn chi tiết:

Dùng phương pháp điện phân nóng chảy để tách kim loại sodium từ hợp chất sodium chloride, vì sodium là một kim loại mạnh có tính khử mạnh, nó có thể phản ứng hoá học với nhiều dung dịch khác nhau, do đó không thể tách kim loại sodium bằng phương pháp điện phân dung dịch mà phải dùng phương pháp điện phân nóng chảy.

III. TÁI CHẾ KIM LOẠI

Câu hỏi 4: Cho biết một số phế liệu có thể dùng để tái chế nhôm.

Hướng dẫn chi tiết:

Nhôm có trong các phế liệu đem đi tái chế như: vỏ lon nước ngọt, xác của nhiều loại xe, khung nhôm...

Luyện tập 4: Hình dưới đây liên quan đến công đoạn nào trong quá trình tái chế kim loại?

Hướng dẫn chi tiết:

Hình trên mô tả công đoạn luyện kim.

Vận dụng 2: Hãy tìm hiểu về quy trình tái chế nhôm thủ công. Nêu và giải thích nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường từ quá trình tái chế nhôm thủ công.

Hướng dẫn chi tiết:

Quy trình gồm:

- Bước 1: Thu thập nhôm phế liệu từ các nguồn.

- Bước 2: Cắt nhôm thành mảnh nhỏ, ép, dập... để giảm bớt thể tích các phế liệu đó.

- Bước 3: Đem các mảnh nhôm trên đi làm sạch (bằng phương pháp hoá học hoặc cơ học).

- Bước 4: Cho nhôm vào lò nung (lên đến 750^oC) để tạo thành nhôm nóng chảy.

- Bước 5: Loại bỏ đi các cặn bã, tạp chất trong nhôm nóng chảy rồi đổ vào khuôn tạo hình sản phẩm.

Trong quá trình chế nhôm thủ công, nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường là quá trình tẩy rửa các sản phẩm nhôm không được đem qua xử lí rác thải mà lượng rác thải, khí thải độc hại như acid, hơi kim loại được thải trực tiếp ra môi trường.

BÀI TẬP

Bài 1: Đề xuất phương pháp tách kim loại magnesium từ magnesium carbonate và viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra.

Hướng dẫn chi tiết:

Để tách kim loại magnesium từ magnesium carbonate, trước hết ta cho MgCO₃ cho phản ứng với acid HCl. Sau đó, ta điện phân nóng chảy dung dịch thu được sau phản ứng sẽ thu được kim loại Mg. Phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra là:

Bài 2: Kim loại kẽm được tách từ hợp chất zinc sulfide trong khoáng vật sphalerite. Trước tiên, đốt zinc sulfide trong khí oxygen dư để tạo zinc oxide và sulfur dioxide. Để thu được zinc, có thể khử zinc oxide bằng carbon. Viết các phương trình hóa học của phản ứng xảy ra.

Hướng dẫn chi tiết:

Các phương trình hoá học của phản ứng xảy ra là:

Bài 3: Để tái chế nhôm, người ta có thể sử dụng phế liệu kim loại như vỏ của các lon, hộp chứa nước giải khát hay thực phẩm. Phế liệu này còn lẫn các tạp chất là các hợp chất hữu cơ và vô cơ (có trong nhãn, mác in hoặc sơn trên vỏ lon, hộp). Phế liệu được cắt, băm nhỏ rồi cho vào lò nung đến khi chảy lỏng. Phần lớn các tạp chất biến thành xỉ lỏng, nổi lên trên, được vớt ra khỏi lò. Phần còn lại trong lò là nhôm tái chế ở trạng thái nóng chảy.

1. a) Nêu lợi ích của việc cắt, băm nhỏ phế liệu nhôm trước khi nung chảy.
2. b) Theo em, có nên dùng nhôm tái chế theo mô tả trên để chế tạo dụng cụ nhà bếp (xoong, chảo, thau,...), dụng cụ y tế không? Vì sao?

Hướng dẫn chi tiết:

1. a) Lợi ích của việc cắt, băm nhỏ phế liệu nhôm trước khi nung chảy là giúp giảm bớt thể tích của phế liệu và người ta có thể dễ dàng phân loại tái chế các phế liệu đó.
2. b) Không nên dùng nhôm tái chế theo mô tả trên để chế tạo dụng cụ nhà bếp và dụng cụ y tế vì các đồ vật dụng cụ nhà bếp như xoong, chảo, thau hay dụng cụ y tế đều đòi hỏi một quy chuẩn nhất định về vệ sinh và chất lượng, các vật dụng được tái chế bằng nhôm này được tái chế theo hình thức thô sơ và các quy trình tái chế không thể đảm bảo quy chuẩn chất lượng mà các dụng cụ kia yêu cầu, nếu sử dụng để tạo dụng cụ nhà bếp hay dụng cụ y tế bằng nhôm tái chế sẽ gây ảnh hưởng đến sức khoẻ hoặc thậm chí là tính mạng con người.