Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Điều chế và tách kim loại (Hóa học Lớp 12)

Cryolite không có tác dụng bảo vệ điện cực khối bị ăn mòn.

(AI giải đề cho tôi)
Na tác dụng với dung dịch CuSO₄: Na phản ứng mạnh với nước trước, sinh ra NaOH và H₂ (2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂), sau đó Cu²⁺ kết tủa Cu(OH)₂ chứ không tạo ra kim loại Cu. Các phương án khác đều tách được Cu: A) Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu (thế kim loại); C) điện phân dung dịch CuSO₄ với điện cực trơ, cathode: Cu²⁺ + 2e → Cu; D) CO khử CuO: CuO + CO → Cu + CO₂ (t°). Vậy phản ứng không tách được Cu là cho Na tác dụng với dung dịch CuSO₄.

Đáp án: 3.

(AI giải đề cho tôi)
Fe2O3 bị khử bởi CO ở nhiệt độ cao (pyrometallurgy/nhiệt luyện): Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2. Đây là phương pháp nhiệt luyện dùng chất khử CO. Không dùng nước (thủy luyện) hay điện phân.

(AI giải đề cho tôi) Nhiệt luyện là dùng chất khử (C, CO, Al,...) khử oxide kim loại ở nhiệt độ cao. Tách sắt từ quặng hematite (Fe2O3) bằng CO ở nhiệt độ cao: Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 là quá trình nhiệt luyện. Các phương án B, C dùng điện phân nóng chảy, D dùng điện phân dung dịch, không phải nhiệt luyện.

(AI giải đề cho tôi)
Phương pháp nhiệt luyện dùng chất khử (C, CO, Al, H2,...) khử oxide kim loại ở nhiệt độ cao. Tách sắt từ hematite (Fe2O3) bằng CO ở nhiệt độ cao là nhiệt luyện: Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2. Các phương án B, C là điện phân nóng chảy, D là điện phân dung dịch, không phải nhiệt luyện. Kết quả khớp đáp án nguồn (A được tô sáng ở trang 158).

(AI giải đề cho tôi)
Ca là kim loại kiềm thổ rất hoạt động, không điều chế được bằng điện phân dung dịch (nước bị điện phân trước, thu được H2), không thể dùng CO khử CaO (Ca mạnh hơn C), và Na tác dụng với dung dịch Ca(NO3)2 chỉ tạo NaOH, không khử được Ca2+ trong nước. Do đó trong công nghiệp Ca được điều chế bằng điện phân nóng chảy CaCl2: cathode Ca2+ + 2e → Ca; anode 2Cl− → Cl2 + 2e.

(AI giải đề cho tôi)
(a) CaCO3 nhiệt phân cho CaO và CO2, không tạo kim loại. (b) Điện phân AgNO3 với điện cực trơ: cathode tạo Ag kim loại. (c) Na tác dụng với nước trước: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2, sau đó NaOH + CuSO4 tạo Cu(OH)2, không tạo kim loại. (d) Điện phân Al2O3 nóng chảy tạo Al kim loại ở cathode. (e) H2 khử CuO: CuO + H2 → Cu + H2O, tạo Cu kim loại. Vậy có 3 thí nghiệm tạo kim loại (b, d, e).

Số thí nghiệm tạo thành kim loại là (b) (d) (e)

$$4AgN{O}_3+2H_{2}O\stackrel{\text{đpdd}}{\to }4Ag+O_2+4HN{O}_3$$

$$2A{l}_2{O}_3\stackrel{\text{đpnc}}{\to }4Al+3O_2$$

$$CuO+H_2\to Cu+H_{2}O$$

Hướng dẫn giải (trang 167): Đáp số: 2314. Phản ứng (2) Fe${}_2$O${}_3$ + 3CO $⟶$ 2Fe + 3CO${}_2$ là nhiệt luyện; phản ứng (3) Fe + CuSO${}_4$ $⟶$ FeSO${}_4$ + Cu là thủy luyện; phản ứng (1) 2NaCl $⟶$ 2Na + Cl${}_2$ là điện phân nóng chảy; phản ứng (4) 4AgNO${}_3$ + 2H${}_2$O $⟶$ 4Ag + O${}_2$ + 4HNO${}_3$ là điện phân dung dịch.

(AI giải đề cho tôi) Số mol Au = 1000/197 ≈ 5,0761 kmol. Theo phương trình, n(Zn) = n(Au) = 5,0761 kmol. Khối lượng Zn cần thiết = 5,0761 × 65 ≈ 329,95 kg. Kẽm dùng dư 20%: m = 329,95 × 1,2 ≈ 395,94 ≈ 396 kg.

Ta có sơ đồ:
Zn → 2Au
65 g — 394 g
m ← 1000 kg
m = (1000 · 65) / 394 ≈ 164,97 kg
m Zn đã dùng = (164,97 / 100) × 120 ≈ 198 kg

a) Đúng. Đây là nguyên tắc cơ bản của thủy luyện.
b) Sai. Thủy luyện dùng cho kim loại yếu và trung bình (Cu, Ag, Au...). Các kim loại mạnh như Na, K, Ca phải dùng điện phân nóng chảy.
c) Đúng. Fe có tính khử mạnh hơn Cu ($E^0$ của $F{e}^{2+}$/Fe < $C{u}^{2+}$/CuS) và sắt phế liệu rất rẻ.
Phản ứng: $Fe+CuS{O}_4\to FeS{O}_4+Cu$.
d) Đúng. Nếu kim loại khử phản ứng với nước (như Na, K, Ca...), nó sẽ tạo ra kiềm và khí hydrogen, gây kết tủa hydroxide kim loại cần thu hồi chứ không thu được kim loại đơn chất, đồng thời gây nguy hiểm.
a) Đúng. Đây là nguyên tắc cơ bản của thủy luyện.
b) Sai. Thủy luyện dùng cho kim loại yếu và trung bình (Cu, Ag, Au...). Các kim loại mạnh như Na, K, Ca phải dùng điện phân nóng chảy.
c) Đúng. Fe có tính khử mạnh hơn Cu ($E^0$ của $F{e}^{2+}$/Fe < $C{u}^{2+}$/CuS) và sắt phế liệu rất rẻ.
Phản ứng: $Fe+CuS{O}_4\to FeS{O}_4+Cu$.
d) Đúng. Nếu kim loại khử phản ứng với nước (như Na, K, Ca...), nó sẽ tạo ra kiềm và khí hydrogen, gây kết tủa hydroxide kim loại cần thu hồi chứ không thu được kim loại đơn chất, đồng thời gây nguy hiểm.

Đáp số 500.
Đổi: 99,16 m³ = 99,16.10³ dm³ → Số mol của SO₂ là 99,16.10³/24,79 = 4000 mol.
Bảo toàn nguyên tố Zn ta có số mol của ZnS = Số mol của SO₂ = 4000 mol
Vậy m (kg) quặng zinc blende (chứa 77,6% khối lượng ZnS) là (4000 × 97) × 100/77,6 = 500 000 g = 500 kg.

Đáp án D.

(AI giải đề cho tôi)
Na là kim loại kiềm mạnh, ion Na⁺ trong dung dịch nước sẽ bị khử nước trước nên chỉ điều chế được bằng điện phân nóng chảy muối (thường là NaCl nóng chảy): 2NaCl →(đpnc) 2Na + Cl₂. Zn, Fe điều chế bằng khử bằng C/CO hoặc nhiệt luyện; Ag điều chế bằng khử hoặc điện phân dung dịch AgNO₃. Đáp án khớp với đáp án nguồn 54D.

(AI giải đề cho tôi)
CO khử được các oxit có kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học: CuO và Fe${}_3$O${}_4$ bị khử hoàn toàn thành Cu và Fe (CO dư, nung nóng). MgO và Al${}_2$O${}_3$ là oxit của kim loại mạnh (trước Al) nên không bị CO khử, giữ nguyên trong rắn Y. Vậy Y chứa 2 oxit kim loại: MgO và Al${}_2$O${}_3$. Khớp đáp án nguồn D.

(AI giải đề cho tôi)
Nhiệt luyện là khử oxit kim loại bằng chất khử (CO, C, H2...) ở nhiệt độ cao, áp dụng cho các kim loại trung bình như Fe: Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2. Na, Ca điều chế bằng điện phân nóng chảy muối; Al điều chế bằng điện phân nóng chảy Al2O3 (hoặc nhiệt nhôm). Vậy đáp án là Fe.