Bài 23 Luyện tập Điều chế kim loại và sự ăn mòn kim loại

Tóm tắt lý thuyết

Bài tập minh họa



3.1. Bài tập Điều chế kim loại và Ăn mòn kim loại – Cơ bản

Bài 1:

Tiến hành các thí nghiệm sau:
(a) Cho Mg vào dung dịch Fe2(SO4)3 dư.
(b) Sục khí Cl2 vào dung dịch FeCl2.
(c) Dẫn khí H2 dư qua bột CuO nung nóng.
(d) Cho Na vào dung dịch CuSO4 dư.
(e) Nhiệt phân AgNO3.
(g) Đốt FeS2 trong không khí.
(h) Điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực trơ.
Sau khi kết thúc các phản ứng,thí nghiệm nào thu được kim loại?

Hướng dẫn:

(c) Dẫn khí H2 dư qua bột CuO nung nóng.
(e) Nhiệt phân AgNO3.
(h) Điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực trơ.

Bài 2:

Có 4 dung dịch riêng biệt: CuSO4, ZnCl2, FeCl3, AgNO3. Nhúng vào mỗi dung dịch một thanh Ni. Số trường hợp xuất hiện ăn mòn điện hoá là:

Hướng dẫn:

Xảy ra ăn mòn điện hóa phải thỏa mãn 3 điều kiện:
+) có 2 điện cực khác bản chất
+) 2 điện cực tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với nhau
+) 2 điện cực được nhúng trong cùng một dung dịch chất điện ly
Có 2 trường hợp thỏa mãn: CuSO4; AgNO3

Bài 3:

Nhúng một thanh nhôm nặng 45 gam vào 400 ml dung dịch CuSO4 0,5M. Sau một thời gian lấy thanh nhôm ra cân lại thấy nặng 46,38 gam. Khối lượng Cu thoát ra là:

Hướng dẫn:

\(\begin{matrix} 2Al & + & 3Cu^{2+} & \rightarrow & 2Al^{3+} & + & 3Cu\\ x & \rightarrow & 1,5x & & \rightarrow & & 1,5x \end{matrix}\)
⇒ msau – mtrước = 64 × 1,5x – 27x = 46,38 – 45
⇒ x = 0,02 mol ⇒ nCu pứ = 1,5 × 0,02 × 64 = 1,92 g

Bài 4:

Điện phân 1 dung dịch (với điện cực bằng than chì) có 0,2 mol NaCl và x mol Cu(NO3)2. Sau điện phân thu được 100 ml dung dịch có pH = 0,3. Giá trị gần nhất với x là:

Hướng dẫn:

Do sau phản ứng dung dịch có pH = 0,3 ⇒ H+: nH+ = 0,05 mol
Catot: Cu2+ + 2e → Cu
Anot:
2Cl – 2e → Cl2
2H2O – 4e → 4H+ + O2
⇒ bảo toàn e: ne = nCl + nH+ = 2nCu2+
⇒ x = 0,125 mol

3.2. Bài tập Điều chế kim loại và Ăn mòn kim loại – Nâng cao

Bài 1:

Cho khí CO đi qua ống chứa 0,04 mol X gồm FeO và Fe2O3 đốt nóng, ta nhận được 4,784 gam chất rắn Y ( gồm 4 chất), khí đi ra khỏi ống dẫn qua dung dịch Ba(OH)2 dư thì thu được 9,062 gam kết tủa. Phần trăm khối lượng FeO trong hỗn hợp X là:

Hướng dẫn:

\({n_{C{O_2}}} = {n_{BaC{O_3}}} = 0,046{\rm{ }}(mol)\)

Bảo toàn nguyên tố C ta có : \({n_{CO}} = {n_{C{O_2}}} = 0,046(mol)\)

Bảo toàn khối lượng :

\(\begin{array}{l} {\rm{ }}{m_{hh}} + {m_{CO}} = {m_Y} + {m_{C{O_2}}}\\ \Leftrightarrow {m_{hh}} = {m_Y} + {m_{C{O_2}}} – {m_{CO}}\\ \Leftrightarrow {m_{hh}} = 4,784 + 0,046.44 – 0,046.28 = 5,52(gam) \end{array}\)

Gọi số mol của FeO và Fe2O3 lần lượt là x và y :

\(\left\{ \begin{array}{l} x + y = 0,04\\ 72{\rm{x}} + 160y = 5,52 \end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l} x = 0,01{\rm{ }}(mol)\\ y = 0,03{\rm{ }}(mol) \end{array} \right.\)

\(\% {m_{FeO}} = \frac{{0,01.72}}{{5,52}}.100 = 13,04\)

Bài 2:

Điện phân 400 ml dung dịch NaCl 1M với điện cực trơ màng ngăn xốp đến khi ở cả hai điện cực tổng khí thu được là 6,72 lít (dktc) thì ngừng. Thêm 100 ml dung dịch AlCl3 0,85M vào dung dịch sau điện phân thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là:

Hướng dẫn:

nNaCl = 0,4 mol
Catot: 2H2O → 2OH + H2 – 2e
Anot: 2Cl → Cl2 + 2e
\(\Rightarrow n_e = 2n_{Cl_2} = 2n_{H_2}\) và \(n_{H_2} + n_{Cl_2} = 0,3\ mol\)
\(\Rightarrow n_{H_2} = n_{Cl_2} = 0,15\ mol\)
⇒ nOH =0,3 mol
Lại có\(n_{AlCl_3} = 0,085\ mol \Rightarrow 3n_{NaOH } < n_{OH} < 4n_{NaOH}\)
⇒ kết tủa tan 1 phần: \(n_{Al(OH)_3} = 4n_{Al^{3+}} – n_{OH} = 0,04\ mol\)
\(\Rightarrow m_{Al(OH)_3} = 3,12\ g\)