Giải bài tập SBT Hóa 12 Bài 21: Điều chế kim loại

Khi điện phân có màng ngăn dung dịch muối ăn bão hoà trong nước thì xảy ra hiện tượng nào trong số các hiện tượng cho dưới đây ?

A. Khí oxi thoát ra ở catot và khí clo thoát ra ở anot.

B. Khí hiđro thoát ra ở catot và khí clo thoát ra ở anot.

C. Kim loại natri thoát ra ở catot và khí clo thoát ra ở anot.

D. Nước Gia-ven được tạo thành trong bình điện phân.

Phương pháp giải

Cần xác định hiện tượng khi điện phân có màng ngăn dung dịch muối ăn bão hoà trong nước để chọn đáp án thích hợp.

Hướng dẫn giải

Catot: Na⁺, H₂O nước điện phân trước thu được khí hiđro

2H₂O + 2e → 2OH⁻ + H₂

Anot: Cl⁻, H₂O,ion Cl⁻ điện phân trước thu được khí clo

2Cl⁻→ Cl₂ + 2e

=> Chọn B.

Phương pháp điều chế kim loại bằng cách dùng đơn chất kim loại có tính khử mạnh hơn để khử ion kim loại khác trong dung dịch muối được gọi là

A. phương pháp nhiệt luyện.

B. phương pháp thuỷ luyện.

C. phương pháp điện phân.  

D. phương pháp thuỷ phân.

Phương pháp giải

Để chọn đáp án đúng cần ghi nhớ: Phương pháp điều chế kim loại bằng cách dùng đơn chất kim loại có tính khử mạnh hơn để khử ion kim loại khác trong dung dịch muối được gọi là phương pháp thuỷ luyện.

Hướng dẫn giải

Phương pháp thuỷ luyện: dùng dung dịch thích hợp để hòa tan kim loại hoặc hợp chất kim loại và tách phần không tan có trong quặng. Sau đó khử những ion kim loại trong dung dịch bằng kim loại có tính khử mạnh như Fe, Zn,...
=> Chọn B.

Điện phân bằng điện cực trơ dung dịch muối sunfat của kim loại hoá trị II với dòng điện có cường độ 6A. Sau 29 phút điện phân thấy khối lượng catot tăng 3,45 g. Kim loại đó là

A. Zn.                                   B. Cu

C. Ni.                                    D.  Sn.

Phương pháp giải

- Dựa vào công thức \(m = \frac{{AIt}}{{nF}}\)

- Tìm khối lượng mol của A => Tên kim loại

Hướng dẫn giải

Catot ion kim loại điện phân trước 

\(m = \frac{{AIt}}{{nF}}\) =( A.6.1740)/(2.96500) =3,45

=>A ≈ 64

=> Chọn B

Điện phân 200 ml dung dịch KOH 2M (D = 1,1 g/cm³) với điện cực trơ. Khi ở catot thoát ra 2,24 lít khí (đktc) thì ngừng điện phân. Biết rằng nước bay hơi không đáng kể. Dung dịch sau điện phân có nồng độ phần trăm là

A. 10,27%.                           B. 10,18%.

C. 10,9%.                             D. 38,09%.

Phương pháp giải

- Viết phương trình điện phân hai cực

- Tính khối lượng dd trước sau phản ứng và khối lượng KOH

Hướng dẫn giải

n_H2 = 0,1 mol

Ở catot: 2H₂O + 2e → 2OH^- + H₂

                          0,2        0,2      0,1

Ở anot: 4OH^- → O₂ + 4e + 2H₂O

               0,2       0,05  0,2

Ta thấy lượng OH⁻ không đổi

m_{dung dịch đầu} = 220.1,1 = 220 g.

m_sau = 220 - 0,2 - 1,6 = 218,2 (g)

C% = 22,4/218,2.100% = 10,27%

Chọn A.

Trong số những công việc sau, công việc nào không được thực hiện trong công nghiệp bằng phương pháp điện phân ?

A. Điều chế kim loại Zn.                

B. Điều chế kim loại Cu.

C. Điều chế kim loại Fe.                 

D. Mạ niken.

Phương pháp giải

Dựa vào lí thuyết bài điều chế kim loại để trả lời.

Hướng dẫn giải

Điều chế kim loại Fe không được thực hiện trong công nghiệp bằng phương pháp điện phân

=> Chọn C.

Có thể thu được kim loại nào trong số các kim loại sau: Cu, Na, Ca, Al bằng cả 3 phương pháp điều chế kim loại phổ biến (nhiệt luyện, thuỷ luyện, điện phân) ?

A.Na.                          B. Ca.   

C. Cu                          D. Al

Phương pháp giải

Cần nắm rõ các phương pháp điều chế các kim loại trên để xác định kim loại có thể thu được bằng cả 3 phương pháp điều chế kim loại phổ biến (nhiệt luyện, thuỷ luyện, điện phân).

Hướng dẫn giải

Cu được điều chế bằng ba phương pháp nhiệt luyện, thuỷ luyện, điện phân

=> Chọn C.

Dãy gồm các kim loại được điều chế trong công nghiệp bằng phương pháp điện phân hợp chất nóng chảy của chúng là

A.Na, Ca, Al.                        B. Na, Ca, Zn.

C. Na, Cu, Al.                       D. Fe, Ca, Al.

Phương pháp giải

Cần xác định các kim loại được điều chế bằng phương pháp phương pháp điện phân hợp chất nóng chảy để chọn đáp án thích hợp.

Hướng dẫn giải

Na, Ca, Al điều chế trong công nghiệp bằng phương pháp điện phân hợp chất nóng chảy của chúng.

=> Chọn A.

Cho luồng khí H₂ dư qua hỗn hợp các oxit sau: CuO, Fe₂O₃, ZnO, MgO nung ở nhiệt độ cao. Sau phản ứng hoàn toàn hỗn hợp rắn còn lại là

A. Cu, Fe, Zn, MgO.                      

B. Cu, Fe, ZnO, MgO.

C. Cu, Fe, Zn, Mg.                         

D. Cu, FeO, ZnO, MgO.

Phương pháp giải

Cần nắm rõ hỗn hợp chất rắn thu được khi cho luồng khí H₂ dư qua hỗn hợp các oxit CuO, Fe₂O₃, ZnO, MgO nung ở nhiệt độ cao để chọn đáp án đúng.

Hướng dẫn giải

Hiđro khử được các oxit sau nhôm=> hỗn hợp rắn sau phản ứng là Cu, Fe, Zn, MgO

=>Chọn A.

Từ mỗi chất Cu(OH)₂, NaCl, FeS₂, lựa chọn phương pháp thích hợp (các điều kiện khác có đủ) để điều chế ra các kim loại tương ứng. Khi đó, số phản ứng hoá học tối thiểu phải thực hiện để điều chế được 3 kim loại Cu, Na, Fe là

A. 3.                          B. 4.                     

C. 5.                          D. 6.

Phương pháp giải

Dựa vào phương pháp hóa học điều chế 3 kim loại Cu, Na, Fe từ Cu(OH)₂, NaCl, FeS₂ để xác định số phản ứng hoá học tối thiểu phải thực hiện.

Hướng dẫn giải

\(Cu{(OH)_2}\xrightarrow{{{t^o}}}CuO + {H_2}O\)

\(CuO + {H_2} \to Cu + {H_2}\)

\(NaCl\xrightarrow{{dpnc}}Na + 1/2C{l_2}\)

\(4Fe{S_2} + 11{O_2} \to 2F{e_2}{O_3} + 8S{O_2}\)

\(F{e_2}{O_3} + 3CO \to 2Fe + 3C{O_2}\)

Chọn C.

Từ các chất riêng biệt: CuSO₄, CaCO₃, FeS để điều chế được các kim loại Cu, Ca, Fe thì số phản ứng hoá học tối thiểu phải thực hiện là (các điều kiện khác có đủ)

A.4.                       B. 5.                    

C. 6                       D. 7.

Phương pháp giải

Dựa vào phương pháp hóa học điều chế 3 kim loại Cu, Ca, Fe từ CuSO₄, CaCO₃, FeS để xác định số phản ứng hoá học tối thiểu phải thực hiện.

Hướng dẫn giải

\(CuS{O_4} + {H_2}O\xrightarrow{{dp{\text{dd}}}}Cu + {H_2}S{O_4} + 1/2{O_2}\)

\(CaC{O_3} + 2HCl \to CaC{l_2} + C{O_2} + {H_2}O\)

\(CaC{l_2}\xrightarrow{{dpnc}}Ca + C{l_2}\)

\(FeS + 2HCl \to FeC{l_2} + {H_2}O\)

\(FeC{l_2}\xrightarrow{{dp{\text{dd}}}}Fe + C{l_2}\)

Chọn B.

Quá trình nào sau đây là quá trình khử ?

A. Cu →Cu²⁺+ 2e.                          

B. Cu²⁺ + 2e→ Cu.

C. Zn²⁺ + 1e→Zn .                            

D. Zn → Zn²⁺ + 2e.

Phương pháp giải

Cần nắm rõ bản chất của quá trình khử để chọn phản ứng phù hợp trong các phản ứng đã cho.

Hướng dẫn giải

Trong các phương pháp sau, phương pháp nào điều chế được Cu có độ tinh khiết cao từ Cu(OH)₂.CuCO₃ (X)?

\(A.X\xrightarrow{{HCl}}CuC{l_2}\xrightarrow{{Fedu}}Cu\)

\(B.X\xrightarrow{{{H_2}S{O_4}}}{\text{CuS}}{O_4}\xrightarrow{{dp{\text{dd}}}}Cu\)

\(C.X\xrightarrow{{HCl}}CuC{l_2}\xrightarrow{{cc}}CuC{l_2}(khan)\xrightarrow{{dpnc}}Cu\)

\(D.X\xrightarrow{{{t^o}}}CuO\xrightarrow{{ + C,{t^o}}}Cu\)

Phương pháp giải

Để chọn đáp án thích hợp cần ghi nhớ điện phân dung dịch thu được kim loại có độ tinh khiết cao hơn.

Hướng dẫn giải

Điều chế được Cu có độ tinh khiết cao từ Cu(OH)₂.CuCO₃ (X) từ phản ứng:

\(B.X\xrightarrow{{{H_2}S{O_4}}}{\text{CuS}}{O_4}\xrightarrow{{dp{\text{dd}}}}Cu\)

Điện phân dung dịch thu được kim loại có độ tinh khiết cao hơn

=> Chọn B.

Trong phương pháp thủy luyện dùng để điều chế Ag từ quặng có chứa Ag₂S, cần dùng

A. dung dịch HNO₃ đặc và Zn.

B. dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng và Zn.

C. dung dịch NaCN và Zn.

D.dung dịch HCl đặc và Zn

Phương pháp giải

Để chọn đáp án thích hợp cần ghi nhớ: Trong phương pháp thủy luyện dùng để điều chế Ag từ quặng có chứa Ag₂S, cần dùng dung dịch NaCN và Zn.

Hướng dẫn giải

Trong phương pháp thủy luyện dùng để điều chế Ag từ quặng có chứa Ag₂S, cần dùng dung dịch NaCN và Zn

=> Chọn C.

Trong quá trình điện phân, các anion di chuyển về

A. catot, ở đây chúng bị oxi hoá.

B. anot, ở đây chúng bị khử

C. anot, ở đây chúng bị oxi hoá.

D. catot, ở đây chúng bị khử.

Phương pháp giải

Để chọn đáp án thích hợp cần ghi nhớ: Trong quá trình điện phân, các anion di chuyển về anot, ở đây chúng bị oxi hóa

Hướng dẫn giải

Trong quá trình điện phân, các anion di chuyển về anot, ở đây chúng bị oxi hóa

=> Chọn C.

Trong quá trình điện phân dung dịch CuCl₂ bằng điện cực trơ :

A. ion Cu²⁺ nhường electron ở anot.

B. ion Cu²⁺ nhận electron ở catot.

C. ion Cl^- nhận electron ở anot.

D. ion Cl^- nhường electron ở catot.

Phương pháp giải

Cần nắm bản chất quả quá trình điện phân dung dịch CuCl₂ bằng điện cực trơ để chọn đáp án đúng.

Hướng dẫn giải

Trong quá trình điện phân dung dịch CuCl₂ bằng điện cực trơ ion Cu²⁺ nhận electron ở catot.

=> Chọn B.

Trong quá trình điện phân dung dịch NaCl bằng điện cực trơ có màng ngăn :

 A. cation Na⁺ bị khử ở catot.              

B. phân tử H₂O bị khử ở catot.

C. ion Cl^- bị khử ở anot.                       

D. phân tử H₂O bị oxi hoá ở anot.

Phương pháp giải

Cần nắm bản chất quả quá trình điện phân dung dịch NaCl bằng điện cực trơ có màng ngăn  để chọn đáp án đúng.

Hướng dẫn giải

Trong quá trình điện phân dung dịch NaCl bằng điện cực trơ có màng ngăn phân tử H₂O bị khử ở catot

=> Chọn B.

Trong quá trình điện phân dung dịch CuSO₄ với các điện cực bằng Cu, nhận thấy :

A. nồng độ ion Cu²⁺ trong dung dịch tăng dần.

B. nồng độ ion Cu²⁺ trong dung dịch giảm dần.

C.  nồng độ Cu²⁺ trong dung dịch không thay đổi.

D. chỉ có nồng độ ion SO₄^2- là thay đổi.

Phương pháp giải

Cần nắm bản chất quả quá trình điện phân dung dịch CuSO₄ với các điện cực bằng Cu để chọn đáp án đúng

Hướng dẫn giải

Trong quá trình điện phân dung dịch CuS0₄ với các điện cực bằng Cu, nhận thấy nồng độ ion Cu²⁺ trong dung dịch không đổi do ở cực âm quá trình khử ion đồng, cực dương quá trình oxi hóa  đồng.

=> Chọn C.

Trong quá trình điện phân dung dịch CuSO₄ với các điện cực bằng graphit, nhận thấy

A. nồng độ ion Cu²⁺ trong dung dịch tăng dần.

B. nồng độ ion Cu²⁺ trong dung dịch giảm dần.

C. nồng độ ion Cu²⁺ trong dung dịch không thay đổi.

D. chỉ có nồng độ ion SO₄^2- là thay đổi.

Phương pháp giải

Cần ghi nhớ: Trong quá trình điện phân dung dịch CuSO₄ với các điện cực bằng graphit, nhận thấy nồng độ ion Cu²⁺ trong dung dịch giảm dần.

Hướng dẫn giải

Trong quá trình điện phân dung dịch CuSO₄ với các điện cực bằng graphit, nhận thấy nồng độ ion Cu²⁺ trong dung dịch giảm dần do cực âm quá trình khử ion đồng còn cực dương quá trình oxi hóa nước.

=> Chọn B.

Hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe₂O₃. Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m g hỗn hợp X nung nóng. Sau khi kết thúc thí nghiệm thu được 64 g chất rắn A và 11,2 lít khí B( đktc) có tỉ khối so với hiđro là 20,4. Giá trị của a là

A. 105,6                 B. 35,2

C. 70,4                  C. 140,8

Phương pháp giải

- Tính số mol CO,CO₂

- Bảo toàn khối lượng để tìm khối lượng X

Hướng dẫn giải

Khí B gồm CO: x mol, CO₂: y mol

n_hh = 0,5 mol

x + y =0,5 (1)

\(\overline M  = \frac{{28x + 44y}}{{x + y}}\)

=>12,8x -3,2y =0 (2)

Từ (1), (2) ta có x = 0,1 mol; y= 0,4 mol

n_COpư=n_CO2 =0,4 mol

BTKL m_COpư + m_X = m_A + m_CO2

=> m_X = 64−0.4(44−28)=70,4 g.

=> Chọn C.

Từ những hợp chất riêng biệt : Cu(OH)₂, MgO, FeS₂, hãy nêu phương pháp thích hợp để điều chế Cu, Mg, Fe. Viết phương trình hoá học của các phản ứng.

Phương pháp giải

Đưa các hợp chất ban đầu về hợp chất mới

=>Chọn các phương pháp thủy luyện, nhiệt luyện, điện phân để điều chế các kim loại.

Hướng dẫn giải

\(Cu{(OH)_2} + HCl \to CuC{l_2} + {H_2}O\)

\(CuC{l_2}\xrightarrow{{dp{\text{dd}}}}Cu + C{l_2}\)

\(MgO + 2HCl \to MgC{l_2} + {H_2}O\)

\(MgC{l_2}\xrightarrow{{dp{\text{dd}}}}Mg + C{l_2}\)

\(4Fe{S_2} + 11{O_2} \to 2F{e_2}{O_3} + 8S{O_2}\)

\(F{e_2}{O_3} + 3CO \to 2Fe + 3C{O_2}\)

Bằng những phương pháp nào người ta có thể điều chế Cu từ dung dịch Cu(NO₃)₂, Ca từ dung dịch CaCl₂? Viết phương trình hoá học của các phản ứng.

Phương pháp giải

Dựa vào lí thuyết bài điều chế kim loại để viết phương trình hoá học của các phản ứng điều chế Cu từ dung dịch Cu(NO₃)₂, Ca từ dung dịch CaCl₂

Hướng dẫn giải

- Điều chế Cu từ Cu(NO₃)₂:

\(2Cu{(N{O_3})_2} + 2{H_2}O\xrightarrow{{dp{\text{dd}}}}2Cu + 4HN{O_3} + {O_2}\)

\(Fe + Cu{(N{O_3})_2} \to Cu + Fe{(N{O_3})_2}\)

\(2Cu{(N{O_3})_2}\xrightarrow{{{t^o}}}2CuO + 2N{O_2} + {O_2}\)

\(CuO + {H_2}\xrightarrow{{{t^o}}}Cu + {H_2}O\)

Điều chế Ca từ CaCl₂ : cô cạn dung dịch CaCl₂ rồi điện phân nóng chảy.

\(CaC{l_2}\xrightarrow{{dpnc}}Ca + C{l_2}\)

Trình bày phương pháp hoá học điều chế các kim loại Ca, Na, Cu từ những muối riêng biệt: CaCO₃, Na₂SO₄, Cu₂S.

Phương pháp giải

Dựa vào lý thuyết về điều chế kim loại để phương pháp hoá học điều chế các kim loại Ca, Na, Cu từ những muối riêng biệt: CaCO₃, Na₂SO₄, Cu₂S.

Hướng dẫn giải

\(CaC{O_3}\xrightarrow{{HCl}}CaC{l_2}\xrightarrow{{dpnc}}Ca\)

\(N{a_2}S{O_4}\xrightarrow{{BaC{l_2}}}NaCl\xrightarrow{{dpnc}}Na\)

\(C{u_2}S\xrightarrow{{{O_2}}}CuO\xrightarrow{{{H_2}}}Cu\)

Từ các chất riêng biệt : CuSO₄, CaCO₃, FeS cần điều chế được các kim loại Cu, Ca, Fe. Viết PTHH của các phản ứng xảy ra. (Các điều kiện khác có đủ).

Phương pháp giải

Dựa vào lý thuyết về điều chế kim loại để phương pháp hoá học điều chế các kim loại Ca, Na, Cu từ những muối riêng biệt: CuSO₄, CaCO₃, FeS

Hướng dẫn giải

Điều chế Cu:  

\(2CuS{O_4} + 2{H_2}O\xrightarrow{{dp{\text{dd}}}}2Cu + {O_2} + 2{H_2}S{O_4}\)

Điều chế Ca:

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂

\(CaC{l_2}\xrightarrow{{dpnc}}Ca + C{l_2}\)

Điều chế Fe:

FeS+ 2HCl → FeCl₂ + H₂S

\(FeC{l_2}\xrightarrow{{dp{\text{dd}}}}Fe + C{l_2}\)

Điện phân (điện cực trơ) dung dịch X chứa 0,2 mol CuSO₄ và 0,12 mol NaCl bằng dòng điện có cường độ 2A. Tính thể tích khí (đktc) thoát ra ở anot sau 9650 giây điện phân.

Phương pháp giải

- Xác định ion điện phân trước=>ghép các ion để viết phương trình phân tử

 - CuCl₂ điện phân trước=> thời gian điện phân  CuCl₂ và số mol khí ở anot

- Tính thời gian điện phân  CuSO₄ => Khối lượng khí oxi thu được anot 

=> Tổng số mol khí anot

Hướng dẫn giải

Trong quá trình điện phân cation nào có tính oxi hoá mạnh hơn sẽ thu e trước, anion nào có tính khử mạnh hơn sẽ nhường e trước. Trong dung dịch đã cho thứ tự như sau :

- Ở catot: Cu²⁺ > H⁺_(H2O) > Na⁺

- Ở anot: Cl^- > OH^-_(H2O) > SO₄^2-

Ghép các ion thành phân tử để viết pt điện phân. Các ion Cl^- và Cu²⁺  điện phân trước.

\(CuC{l_2}\xrightarrow{{dp{\text{dd}}}}Cu + C{l_2}\) (1)

\(2CuS{O_4} + 2{H_2}O\xrightarrow{{dp{\text{dd}}}}2Cu + {O_2} + 2{H_2}S{O_4}\) (2)

Thời gian cần thiết để điện phân ở (1):

\(m = \frac{{AIt}}{{nF}} \to t = \frac{{mnF}}{{AI}} = \frac{{71.0,06.2.96500}}{{2.71}} = 5790(s)\)

Thời gian còn lại để điện phân (2) là: 9650- 5790= 3860 (s)

Tính khối lượng O₂ thu được khi điện phân trong 3860 s:

\(m = \frac{{AIt}}{{nF}} = \frac{{32.2.3860}}{{4.96500}} = 0,64g\)

\({n_{{O_2}}} = \frac{{0,64}}{{32}} = 0,02mol\)

Tổng số mol khí thu được ở anot là: 0,06+0,02=0,08 mol

Thể tích khí thu được ở anot là: 0,08.22,4=1,792 (l)