Giải Câu hỏi trang 95 SGK Hoá học 12

Lời giải

Nguyên tắc chung của việc tách kim loại ra khỏi quặng

Trong tự nhiên, kim loại tồn tại chủ yếu ở dạng ion dương trong các hợp chất của quặng. Vì vậy, muốn tách kim loại ra khỏi quặng (ra khỏi hợp chất) thì nguyên tắc chung là khử ion kim loại thành nguyên tử kim loại:

$$M^{n+} + ne^- \rightarrow M$$

Tuỳ theo mức độ hoạt động hoá học của kim loại (dựa vào dãy hoạt động hoá học) mà người ta chọn phương pháp tách phù hợp. Có ba phương pháp chính:

a) Phương pháp nhiệt luyện

- Dùng để tách các kim loại có mức độ hoạt động trung bình (như $Zn,\ Fe,\ Sn,\ Pb,\ ...$).
- Nguyên tắc: dùng chất khử như $C,\ CO,\ H_2$ hoặc kim loại hoạt động hơn (như $Al$) để khử ion kim loại trong oxide ở nhiệt độ cao.
- Ví dụ, tách sắt từ quặng hematite:
$$Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t^o} 2Fe + 3CO_2$$

b) Phương pháp thuỷ luyện

- Dùng để tách các kim loại có mức độ hoạt động yếu (như $Cu,\ Ag,\ Au,\ ...$).
- Nguyên tắc: dùng dung dịch thích hợp (ví dụ dung dịch acid, dung dịch muối...) để hoà tan hợp chất chứa kim loại hoặc kim loại, sau đó dùng kim loại hoạt động hơn để khử (đẩy) ion kim loại cần tách ra khỏi dung dịch.
- Ví dụ, tách đồng từ dung dịch muối đồng:
$$Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu\downarrow$$

c) Phương pháp điện phân

- Dùng dòng điện một chiều để khử ion kim loại.
- *Điện phân hợp chất nóng chảy:* dùng để tách các kim loại có mức độ hoạt động mạnh (như $K,\ Na,\ Ca,\ Mg,\ Al,\ ...$) vì các ion của chúng rất khó bị khử.
- Ví dụ, tách nhôm bằng điện phân nóng chảy aluminium oxide:
$$2Al_2O_3 \xrightarrow{đpnc} 4Al + 3O_2$$
- Tách natri bằng điện phân nóng chảy sodium chloride:
$$2NaCl \xrightarrow{đpnc} 2Na + Cl_2$$
- *Điện phân dung dịch:* dùng để tách các kim loại có mức độ hoạt động trung bình hoặc yếu (như $Cu,\ Zn,\ ...$) từ dung dịch muối của chúng.

Kết luận: Để tách kim loại ra khỏi quặng, ta khử ion kim loại thành kim loại và lựa chọn một trong ba phương pháp — nhiệt luyện, thuỷ luyện hoặc điện phân — tuỳ theo mức độ hoạt động hoá học của kim loại.

Đáp số