Phương pháp điều chế kim loại (Hồ Chí Tuấn - ĐH Y HN)

- 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:
M
n+
+ 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 H
2
SO
4
, NaOH,
NaCN…ñể 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 Ag
2
S, xử lí bằng dung dịch NaCN,
rồi lọc ñể thu ñược dung dịch muối phức bạc:
Ag
2

S + 4NaCN → 2Na[Ag(CN)
2
] + Na
2
S
Sau ñó, ion Ag+ trong phức ñược khử bằng kim loại Zn:
Zn + 2Na[Ag(CN)
2
] → Na
2
[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 + O
2
+ 2H
2
O → 4Na[Au(CN)
2
] + 4NaOH
Sau ñó, ion Au
3+
trong phức ñược khử bằng kim loại Zn:
Zn + 2Na[Au(CN)
2
] → Na

2
[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, H
2
hoặc Al, kim loại kiềm hoặc kiềm thổ
Ví dụ
:
PbO + C
Pb + CO
Fe
2
O
3
+ 3CO 2Fe + 3CO
2

WO
3
+ 3H
2
W + 3H
2
O

TiCl
4
+ 4Na Ti + 4NaCl
V
2
O
5
+ 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 Cu
2
S, ZnS, FeS
2
…thì 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 + 3O
2
2ZnO + 2SO
2

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 Cr
2
O
3
, nhờ
vậy giảm ñược chi phí cho nhiên liệu:

Cr
2
O
3
+ 2Al 2Cr + Al
2
O
3

- 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 + O
2
Hg + SO
2

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, Al…bằng 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
: ZnBr
2
Zn + Br
2

2CuSO
4
+ 2H
2
O 2Cu + 2H
2
SO
4
+ O
2