Trong công nghiệp, kim loại nào sau đây được điều chế bằng phương pháp dung dịch

Đáp án B Các kim loại có tính khử mạnh: kim loại kiềm, kiềm thổ và Al thì chỉ có 1 cách duy nhất điều chế là điện phân nóng chảy.

Thường hay điện phân nóng chảy muối clorua, riêng trường hợp AlCl3 có tính chất dễ thăng hoa (chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái hơi mà không qua trạng thái lỏng) nên không thể điện phân nóng chảy, thay vào đó người ta điện phân Al2O3

Cùng Top lời giải trả lời chính xác nhất cho câu hỏi trắc nghiệm: “Trong công nghiệp kim loại na được điều chế bằng phương pháp nào sau đây?” kết hợp với những kiến thức mở rộng về Kim loại là tài liệu môn Hóa học 12 hay dành cho các bạn học sinh trong quá trình luyện tập trắc nghiệm.

Trắc nghiệm: Trong công nghiệp kim loại na được điều chế bằng phương pháp nào sau đây?

A. Điện phân nóng chảy Na2CO3.

B. Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn.

C. Khử NaCI bằng K.

D. Điện phân nóng chảy NaCl.

Trả lời:

Đáp án: D. Điện phân nóng chảy NaCl.

Trong công nghiệp kim loại na được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy NaCl.

Cùng Top lời giải trang bị thêm nhiều kiến thức bổ ích cho mình thông qua bài tìm hiểu về lý thuyết về Kim loạidưới đây nhé!

Kiến thức tham khảo về Kim loại

1. Vị trí của kim loại trong bảng tuần hoàn

Hơn 80% các nguyên tố hóa học là kim loại. Trong bảng tuần hoàn, kim loại gồm:

- Các nguyên tố s thuộc nhóm IA và IIA (trừ H, He).

- Các nguyên tố p thuộc nhóm IIIA (trừ Bo), Sn, Pb (nhóm IVA), Bi (nhóm VA) và Po (nhóm VIA).

- Tất cả các nguyên tố d (thuộc các nhóm B).

- Tất cả các nguyên tố f (thuộc họ Lantan và họ Actini).

→Kim loại tập trung ở phía dưới và bên trái của bảng tuần hoàn.

2. Cấu tạo nguyên tử của kim loại

- Nguyên tử kim loại có ít e ở lớp ngoài cùng: thường từ 1 đến 3e.

- Bán kính nguyên tử lớn và điện tích hạt nhân nhỏ so với các phi kim trong cùng chu kì.

- Năng lượng ion hóa thấp và độ âm điện nhỏ so với các phi kim cùng chu kỳ.

3. Mạng tinh thể kim loại

a. Mạng tinh thể kim loại

- Phần lớn có cấu tạo đặc khít. Kim loại thường tồn tại dưới 3 kiểu mạng là: lập phương tâm diện (74%), lập phương tâm khối (68%) và mạng lục phương (74%).

- Nút mạng là các cation hoặc nguyên tử kim loại dao động xung quanh vị trí nhất định.

- Giữa các nút mạng là rất nhiều các e có thể chuyển động tương đối tự do.

b. Liên kết kim loại

Liên kết kim loại là liên kết sinh ra do các e tự do gắn các nút mạng với nhau.

4. Tính chất vật lý của kim loại

a. Các tính chất vật lí chung

- Kim loại có tính chất vật lí chung là dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt và có ánh kim.

- Các tính chất vật lí chung này là do các e tự do có trong mạng tinh thể kim loại gây ra.

b. Một số tính chất vật lí khác

- Tỉ khối: của các kim loại rất khác nhau nhưng thường dao động từ 0,5 (Li) đến 22,6 (Os). Thường thì:

+ d < 5: kim loại nhẹ (K, Na, Mg, Al).

+ d > 5: kim loại nặng (Zn, Fe...).

- Nhiệt độ nóng chảy: biến đổi từ -3900C (Hg) đến 34100C (W). Thường thì:

+ t < 10000C: kim loại dễ nóng chảy.

+ t > 15000C: kim loại khó nóng chảy (kim loại chịu nhiệt).

- Tính cứng: Biến đổi từ mềm đến rất cứng.

- Tỷ khối, nhiệt độ nóng chảy và tính cứng của kim loại phụ thuộc vào nhiều yếu tố như kiểu mạng tinh thể; mật độ e; khối lượng mol của kim loại...

5. Tính chất hóa học của kim loại:

- Tính chất hóa học đặc trưng của KL là Tính khử = Nhường e = Bị oxi hóa

- Nguyên nhân: Ít e lớp ngoài cùng + Bán kính lớn + Lực liên kết hạt nhân yếu.

a. Tác dụng với phi kim

* Với Oxi :

-Kim loại khác Ag, Au , Pt

-Phản ứng có thể xảy ra ở nhiệt độ thường hoặc đun nóng.

-VD. Mg + O2 → MgO

* Với halogen: Halogen phản ứng với nhiều kim loại tạo ra muối halogenua trong đó kim loại có hóatrị cao nhất trừ I2.

VD. Fe + Cl2→FeCl3

-Với lưu huỳnh: phản ứng được với nhiều kim loại.

-Phản ứng hầu hết phải ở nhiệt độ cao => muối sunfua ( trừ với Hg)

VD. Hg + S → HgS ( phản ứng này dùng để thu hoạch Hg khi rơi vãi ngoài môi trường)

b. Tác dụng với nước: Các kim loại có độ mạnh khác nhau thì có khản năng tương tấc với nướckhác nhau.

-Kim loại phản ứng với nước ở nhiệt độ thường: IA, Ca, Ba , Sr а.

R +x H2O → R(OH)x + x/2 H2O

-Với mọi x, nOH= 2 nH2

-Những kim loại này khi cho vào dung dịch bazo, dung dịch muối thì sẽ xảy ra phản ứng của những kimloại này với nước trước.

* Một số kim loại có tính khử trung bình phản ứng được với H2O ở nhiệt độ cao → oxit kim loại ( VD: ZnO, MgO...)

* Một số kim loại không phản ứng được với H2O ở mọi điều kiện : Be, Ag

c. Tác dụng với axit

- Dung dịch HCl, H2SO4 loãng (kim loại trước H2) → Muối (Số oxi hóa thấp) + H2

- Dung dịch HNO3, H2SO4 đặc (tất cả kim loai trừ Au, Pt) Muối (Số oxi hóa cao) + Sp khử + H2O

-Thường: KL + HNO3 loãng → muối nitrat + NO (không màu, dễ hóa nâu/KK) + H2O

Phương trình: 3M + 4n HNO3 loãng →3 M(NO3)n + n NO + 2n H2O

KL + HNO3 đặc → muối nitrat + NO2 (màu nâu) + H2O

Phương trình: M + 2 n HNO3 loãng → M(NO3)n + n NO2 + n H20

KL + H2SO4 đặc nóng → muối sunfat+SO2 (không màu mùi hắc) + H2O

Phương trình: 2 R + 2n H2SO4 đặc nóng R2(SO4)n + n SO2 +2n H2O

Chú ý:

- Al, Fe, Cr bị thụ động hóa trong dung dịch HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội, phản ứng bình thường vớiHNO3 loãng và HNO3 đặc nóng, H2SO4 loãng.

-Khi R là KL phản ứng với nước ở nhiệt độ thường thì sau phản ứng của R với axit sẽ có thể có thêm -phản ứng R với H2O.

-Khi KL tác dụng với HNO3 thì cần xác định đầy đủ các sản phẩm khử của HNO3 trong đó đặc biệtvừa có khí vừa có muối của NH¼NO3

-Dấu hiệu nhận biết : Trong hỗn hợp các chất phản ứng có mặt KL đứng trước H

+ Những bài toán cho KL muối thu được hoặc yêu cầu tính khối lượng muối thu được.

+ Không nói sản phẩm khử duy nhất.

- Khi các chất tham gia phản ứng có mặt Fe hoặc hỗn hợp gồm hợp chất của Fe và KL trước Ag tácdụng với H2SO4 đặc nóng, HNO3 đặc nóng, HNO3 loãng, HNO3 đặc nóng, muối NO; trong môitrường axit thì cần phải xác định xem sản phẩm muối sắt cuối cùng của bài toán là muối Fe nào.

- Nếu KL tác dụng với hỗn hợp axit (trong đó có HNO2) thì phải sử dụng pt phản ứng dưới dạng ionthu gọn hoặc viết các quá trình oxh khử nhưng cân bằng theo phương pháp ion electron.

d.Tác dụng với dung dịch muối

- Với Na, K, Ca và Ba phản ứng với nước trước sau đó dung dịch kiềm tạo thành sẽ phản ứng với muối.

- Với các kim loại không tan trong nước, kim loại hoạt động (đứng trước) đẩy được kim loại kém hoạt động (đứng sau) ra khỏi dung dịch muối của chúng theo quy tắc α.

Fe + CuSO4→FeSO4+ Cu

-Chú ý:

2Fe3++ Fe→3Fe2+

Cu + 2Fe3+ →Cu2++ 2Fe2+

Fe2++ Ag+→Ag + Fe3+

e. Phản ứng với dung dịch kiềm

- Các kim loại tan trong nước: Na, K, Ca và Ba tác dụng với nước có trong dung dịch.

- Một số kim loại có hiđroxit tương ứng là chất lưỡng tính + dung dịch bazơ→muối + H2.

Al + H2O + NaOH→NaAlO2+ 3/2H2

6. Điều chế kim loại

a. Phương pháp nhiệt luyện

- Nguyên tắc: dùng chất khử CO, C, Al, H2khử oxit kim loại ở nhiệt độ cao.

- Phạm vi sử dụng: thường dùng trong công nghiệp với kim loại sau Al.

b. Phương pháp thủy luyện

- Nguyên tắc: Dùng dung dịch thích hợp (HCl, HNO3, nước cường toan, CN-…) hòa tan nguyên liệu sau đó lấy kim loại mạnh (không tan trong nước) đẩy kim loại yếu khỏi dung dịch của nó.

- Phạm vi sử dụng: thường dùng trong phòng thí nghiệm để điều chế các kim loại sau Mg (thường là kim loại yếu).

c. Phương pháp điện phân

* Điện phân nóng chảy

- Nguyên tắc: Dùng dòng điện một chiều khử ion kim loại trong chất điện li nóng chảy (muối halogenua, oxit, hidroxit).

- Phạm vi sử dụng: có thể dùng để điều chế tất cả các kim loại nhưng thường dùng với kim loại mạnh: K, Na, Mg, Ca, Ba và Al.

* Điện phân dung dịch

- Nguyên tắc: Dùng dòng điện một chiều khử ion kim loại yếu trong dung dịch muối của nó.

- Phạm vi sử dụng: Dùng điều chế các kim loại yếu.

7.Ăn mòn kim loại

-Là sự phá hủy kim loại do tác dụng của các chất trong môi trường.

-Ăn mòn kim loại có 2 dạng chính: ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa.

a.Ăn mòn hóa học

-Là quá trình oxi hóa khử, trong đó các electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường.

-Ăn mòn hóa học thường xảy ra ở những bộ phận của thiết bị lò đốt hoặc những thiết bị thường xuyên phải tiếp xúc với hơi nước và khí oxi…

-Kinh nghiệm:nhận biết ăn mòn hóa học, ta thấy ăn mòn kim loại mà không thấy xuất hiện cặp kim loại hay cặp KL-C thì đó là ăn mòn kim loại.

b.Ăn mòn điện hóa

-Là quá trình oxi hóa khử, trong đó kim loại bị ăn mòn do tác dụng của dung dịch chất điện li và tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dương.

- Điều kiện để xảy ra ăn mòn điện hóa: phải thỏa mãn đồng thời 3 điều sau

-Các điện cực phải khác nhau về bản chất

-Các định cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với nhau qua dây dẫn

-Các điện cực cùng tiếp xúc với dung dịch chất điện li

- Ăn mòn điện hóa thường xảy ra khi cặp kim loại (hoặc hợp kim) để ngoài không khí ẩm, hoặc nhúng trong dung dịch axit, dung dịch muối, trong nước không nguyên chất…

c.Các biện pháp chống ăn mòn kim loại

*Phương pháp bảo vệ bề mặt

- Phủ lên bề mặt kim loại một lớp sơn, dầu mỡ, chất dẻo…

-Lau chùi, để nơi khô ráo thoáng

* Phương pháp điện hóa

- Dùng một kim loại là “vật hi sinh” để bảo vệ vật liệu kim loại.

VD:Để bảo vệ vỏ tàu biển bằng thép, người ta gắn các lá Zn vào phía ngoài vỏ tàu ở phần chìm trong nước biển (nước biển là dung dịch chất điện li). Kẽm bị ăn mòn, vỏ tàu được bảo vệ.

Kinh nghiệm: những trường hợp xuất hiện ăn mòn điện hóa thường gặp:

+ Kim loại – kim loại (Fe - Cu) kim loại mạnh bị ăn mòn (anot bị oxi hóa) kim loại yếu được bảo vệ

+ Kim loại – phi kim (Fe - C thép)

+ Kim loại đẩy kim loại ra khỏi muối (Fe tác dụng dung dịch CuSO4).

+ Kim loại + dung dịch axit và muối của kim loại đứng sau