Chuyên đề Phương pháp điều chế kim loại

 - Thư viện Bài giảng, ðề thi trắc nghiệm 
Phương pháp ðiều chế kim loại 
Biên soạn Hồ Chí Tuấn - ðH Y Hà Nội 
ðIỀU CHẾ KIM LOẠI 
I – NGUYÊN TẮC ðIỀU CHẾ KIM LOẠI 
Trong tự nhiên chỉ có một số rất ít kim loại ở trạng thái tự do, hầu hết các kim loại tồn tại ở dạng 
ion trong các hợp chất hóa học. Muốn chuyển hóa những ion này thành kim loại ta thực hiện quá 
trình khử ion kim loại: 
Mn+ + ne → M 
II – MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ðIỀU CHẾ KIM LOẠI 
1. Phương pháp thủy luyện 
- Phương pháp thủy luyện còn gọi là phương pháp ướt, ñược dùng ñể ñiều chế những kim loại có ñộ 
hoạt ñộng hóa học thấp như Au, Ag, Hg, Cu 
- Cơ sở của phương pháp này là dùng những dung dịch thích hợp, như dung dịch H2SO4, NaOH, 
NaCNñể hòa tan kim loại hoặc hợp chất của kim loại và tách ra khỏi phần không tan có trong 
quặng. Sau ñó các ion kim loại trong dung dịch ñược khử bằng kim loại có tính khử mạnh hơn, như 
Fe, Zn 
Ví dụ 1: 
Người ta ñiều chế Ag bằng cách nghiền nhỏ quặng bạc sunfua Ag2S, xử lí bằng dung dịch NaCN, 
rồi lọc ñể thu ñược dung dịch muối phức bạc: 
Ag2S + 4NaCN → 2Na[Ag(CN)2] + Na2S 
Sau ñó, ion Ag+ trong phức ñược khử bằng kim loại Zn: 
Zn + 2Na[Ag(CN)2] → Na2[Zn(CN)4] + 2Ag 
Ví dụ 2: 
Vàng lẫn trong ñất ñá có thể hòa tan dần trong dung dịch NaCN cùng với oxi của không khí, ñược 
dung dịch muối phức của vàng: 
4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O → 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH 
Sau ñó, ion Au3+ trong phức ñược khử bằng kim loại Zn: 
Zn + 2Na[Au(CN)2] → Na2[Zn(CN)4] + 2Au 
2. Phương pháp nhiệt luyện 
- Phương pháp nhiệt luyện ñược ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp ñể ñiều chế những kim loại 
có ñộ hoạt ñộng hóa học trung bình như Zn, Cr, Fe, Sn, Pb, 
- Cơ sở của phương pháp này là khử những ion kim loại trong các hợp chất ở nhiệt ñộ cao bằng các 
 - Thư viện Bài giảng, ðề thi trắc nghiệm 
chất khử mạnh như C, CO, H2 hoặc Al, kim loại kiềm hoặc kiềm thổ 
Ví dụ: 
PbO + C Pb + CO 
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 
WO3 + 3H2 W + 3H2O 
TiCl4 + 4Na Ti + 4NaCl 
V2O5 + 5Ca 2V + 5CaO 
Các phản ứng dùng kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ làm chất khử ñều phải thực hiện trong môi 
trường khí trơ hoặc chân không 
- Trường hợp quặng là sunfua kim loại như Cu2S, ZnS, FeS2thì phải chuyển sunfua kim loại 
thành oxit kim loại. Sau ñó khử oxit kim loại bằng chất khử thích hợp Ví dụ với ZnS: 
2ZnS + 3O2 2ZnO + 2SO2 
ZnO + C Zn + CO 
- ðối với kim loại khó nóng chảy như Cr, người ta dùng Al làm chất khử (phản ứng nhiệt nhôm). 
Phản ứng nhiệt nhôm tỏa nhiệt mạnh, lượng nhiệt tạo ra ñược sử dụng ñể ñun nóng chảy Cr2O3, nhờ 
vậy giảm ñược chi phí cho nhiên liệu: 
 Cr2O3 + 2Al 2Cr + Al2O3 
- ðối với những kim loại kém hoạt ñộng như Hg, Ag chỉ cần ñốt cháy quặng cũng thu ñược kim 
loại mà không cần dùng chất khử 
HgS + O2 Hg + SO2 
3. Phương pháp ñiện phân 
- Phương pháp ñiện phân là phương pháp vạn năng, ñược dùng ñể ñiều chế hầu hết các kim loại, từ 
những kim loại có ñộ hoạt ñộng hóa học cao ñến trung bình và thấp 
- Cơ sở của phương pháp này là dùng dòng ñiện một chiều ñể khử các ion kim loại. Tác nhân khử là 
cực ( – ) mạnh hơn nhiều lần tác nhân khử là chất hóa học 
- ðiều chế kim loại có tính khử mạnh như Li, Na, K, Albằng cách ñiện phân những hợp chất 
(muối, bazơ, oxit) nóng chảy của chúng 
Ví dụ: Sơ ñồ thùng ñiện phân NaCl nóng chảy ñể ñiều chế Na 
 - Thư viện Bài giảng, ðề thi trắc nghiệm 
- Nguyên liệu là NaCl tinh khiết 
- Cực dương làm bằng than chì, cực âm bằng thép 
- ðiều chế kim loại có tính khử trung bình và yếu như Zn, Cu,..bằng cách ñiện phân dung dịch muối 
của chúng (xem thêm bài ñiện phân) 
Ví dụ: ZnBr2 Zn + Br2 
 2CuSO4 + 2H2O 2Cu + 2H2SO4 + O2