Bài 20. Kim loại trong tự nhiên và phương pháp tách kim loại trang 69, 70 SBT Hóa 12 Kết nối tri thức

20.1

Chất nào dưới đây là thành phần chính của quặng hematite?

A. Iron(II) oxide. B. Iron(III) oxide. C. Iron. D. Iron(II) sulfide.

Phương pháp giải:

Dựa vào một số quặng trong tự nhiên.

Lời giải chi tiết:

Quặng hematite có chứa nhiều iron(III) oxide.

Đáp án B

20.2

Kim loại nào sau đây thường có ở dạng đơn chất trong tự nhiên?

A. Đồng. B. Kẽm. C. Vàng. D. Sắt.

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học của kim loại.

Lời giải chi tiết:

Vàng có ở dạng đơn chất trong tự nhiên do vàng trơ về mặt hóa học.

Đáp án C

20.3

Kim loại nào sau đây có thể được điều chế từ hợp chất của nó bằng cách chỉ dùng nhiệt (đun nóng)?

A. Bạc. B. Nhôm. C. Sắt. D. Kẽm.

Phương pháp giải:

Dựa vào các phương pháp điều chế kim loại.

Lời giải chi tiết:

Ag được điều chế bằng phương pháp nhiệt phân muối.

Đáp án A

20.4

Phương pháp thích hợp để điều chế Mg từ MgCl₂, là

A. dùng kali khử ion Mg²⁺ trong dung dịch. B. điện phân MgCl₂, nóng chảy.

C. điện phân dung dịch MgCl₂. D. nhiệt phân MgCl₂.

Phương pháp giải:

Mg là kim loại mạnh nên dùng phương pháp điện phân nóng chảy.

Lời giải chi tiết:

Đáp án B

20.5

Có thể thu được kim loại nào trong số các kim loại sau: Cu, Na, Ca, Al bằng cả ba phương pháp điều chế kim loại phổ biến?

A. Na. B. Ca. C. Cu. D. Al.

Phương pháp giải:

Dựa vào các phương pháp tách kim loại.

Lời giải chi tiết:

Có thể điều chế Cu bằng phương pháp điện phân nóng chảy, thủy luyện, nhiệt luyện.

Đáp án C

20.6

Phản ứng nào sau đây không điều chế được kim loại Cu?

A. Cho Fe tác dụng với dung dịch CuSO₄.

B. Cho Na tác dụng với dung dịch CuSO₄.

C. Điện phân dung dịch CuSO₄ (điện cực trơ).

D. Cho H₂ tác dụng với CuO, đun nóng.

Phương pháp giải:

Dựa vào phương pháp điều chế kim loại.

Lời giải chi tiết:

Không dùng Na tác dụng với dung dịch CuSO₄vì Na phản ứng mạnh với H₂O tạo NaOH sau đó mới tác dụng với CuSO₄ tạo Cu(OH)₂ nên không thu được kim loại Cu.

Đáp án B

20.7

Trong công nghiệp, nhôm được tách ra từ quặng bauxite bằng cách nào sau đây?

A. Nung nóng quặng bauxite. B. Nung nóng quặng bauxite với carbon.

C. Nung nóng quặng bauxite với hydrogen. D. Điện phân nóng chảy quặng bauxite.

Phương pháp giải:

Dựa vào phương pháp điều chế kim loại.

Lời giải chi tiết:

Nhôm là kim loại mạnh nên được điều chế bằng điện phân nóng chảy quặng bauxite.

Đáp án D

20.8

Phương pháp nào sau đây có thể tách được sodium kim loại?

A. Nung nóng mạnh quặng sodium trong không khí.

B. Nung nóng quặng sodium với carbon.

C. Điện phân nước muối.

D. Điện phân muối sodium chloride nóng chảy.

Phương pháp giải:

Dựa vào phương pháp điều chế kim loại.

Lời giải chi tiết:

Na là kim loại mạnh nên được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy.

Đáp án D

20.9

Cho ba kim loại được tách từ quặng của chúng theo các cách tương ứng sau.

Kim loại	Phương pháp tách thông dụng
X	Điện phân
Y	Nhiệt phân, nung nóng trực tiếp
Z	Nung nóng với carbon

Khả năng hoạt động hoá học của các kim loại giảm dần theo thứ tự nào sau đây?

A. X, Z, Y. B. Y, Z, X. C. X, Y, Z. D. Z, Y, X.

Phương pháp giải:

Dựa vào phương pháp điều chế kim loại.

Lời giải chi tiết:

X cần dùng phương pháp điện phân nóng chảy => X là kim loại mạnh như Na, K, Ba, Ca, Mg, Al.

Y nhiệt phân, nung nóng trực tiếp => Y là kim loại rất yếu như Ag, Hg.

Z nung nóng với carbon => Z là kim loại trung bình như Fe, Cu.

Vậy, khả năng hoạt động hóa học giảm dần theo thứ tự: X, Y, Z.

20.10

Cho các oxide kim loại sau: (1) Silver oxide; (2) Calcium oxide và (3) Mercury(II) oxide. Nung nóng oxide kim loại nào ở trên thu được kim loại?

A. (1). B. (2). C. (1); (3). D. (2); (3).

Phương pháp giải:

Dựa vào phương pháp nhiệt luyện.

Lời giải chi tiết:

Đáp án C

20.11

Cho các phát biểu về tách kim loại;

(1) Đồng có thể được tách từ copper(II) oxide bằng cách nung nóng.

(2) Trong phương pháp điện phân nóng chảy aluminium oxide, có thể thu được nhôm nóng chảy ở điện cực âm của bình điện phân.

(3) Kẽm có thể được tách từ zinc oxide bằng cách nung nóng zinc oxide với carbon.

Các phát biểu đúng là

A. (1) và (2). B. (1) và (3). C. (2) và (3). D. (1), (2) và (3).

Phương pháp giải:

Dựa vào phương pháp nhiệt luyện

Lời giải chi tiết:

(1) Sai do CuO không bị nhiệt phân.

(2) Đúng.

(3) Đúng.

Đáp án C

20.12

Để khử hoàn toàn một lượng oxide kim loại thành kim loại cần vừa đủ V lít khí H₂. Hoà tan lượng kim loại tạo thành bằng H₂SO₄ loãng, dư thu được V lít H₂ (các khí đo cùng điều kiện). Oxide kim loại đó là

A. MgO. B. Fe₂O₃. C. FeO. D. CuO.

Phương pháp giải:

Dựa vào phương pháp tách kim loại.

Lời giải chi tiết:

Nhận thấy kim loại Cu không phản ứng với H₂SO₄ loãng => loại D.

MgO không bị khử bởi H₂ => loại A.

Oxide kim loại phản ứng với H₂ và kim loại tương ứng phản ứng với H₂SO₄ loãng sinh ra lượng H₂ tương ứng (bằng nhau) thì kim loại phản ứng với H₂SO₄ phải có hóa trị bằng hóa trị của kim loại trong oxide.

Vậy đáp án C.

20.13

Cho khí CO (dư) đi qua ống sứ nung nóng đựng hỗn hợp X gồm Al₂O₃, MgO, Fe₃O₄ và CuO, thu được chất rắn Y. Cho Y vào dung dịch NaOH dư, khuấy kĩ, thấy còn lại phần không tan Z. Giả sử các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Phần không tan Z gồm

A. MgO, Fe, Cu. B. Mg, Fe, Cu. C. MgO, Fe₃O₄, Cu. D. Mg, Al, Fe, Cu

Phương pháp giải:

Dựa vào phương pháp nhiệt luyện.

Lời giải chi tiết:

=> Chất rắn Y: Al₂O₃, MgO, Fe và Cu tác dụng với NaOH dư.

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

=> Chất rắn Z: MgO, Fe và Cu.

Đáp án A

20.14

Hãy chọn đúng hoặc sai cho mỗi ý a, b, c, d

a) Các kim loại Fe, Al, Cu đều có thể điều chế bằng phương pháp dùng CO khử oxide kim loại tương ứng.

b) Trong công nghiệp, kim loại Al chỉ có thể điều chế được bằng phương pháp điện phân.

c) Để tách Ag khỏi các tạp chất Fe, Cu ta có thể cho hỗn hợp vào dung dịch AgNO₃ du.

d) Trong công nghiệp, kim loại Na được điều chế bằng cách điện phân dung dich NaCl.

Phương pháp giải:

Dựa vào phương pháp tách kim loại.

Lời giải chi tiết:

a) Sai. Al điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy.

b) Đúng.

c) Đúng.

d) Sai. Na được điều chế bằng cách điện phân nóng chảy NaCl.

20.15

Dẫn khí CO dư qua ống sử dụng 16 g Fe₂O₃ nung nóng, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam kim loại. Giá trị của m là bao nhiêu?

Phương pháp giải:

Dựa vào phương pháp nhiệt luyện.

Lời giải chi tiết:

n _Fe2O3 = 16 : 160 = 0,1 mol.

Bảo toàn nguyên tố: n _Fe = 2.n_Fe2O3 = 0,1.2 = 0,2 mol

$\to$ m _Fe= 0,2.56 = 11,2g

20.16

Cho 14 g bột Fe vào 400 mL dung dịch X gồm AgNO₃ 0,5 M và Cu(NO₃)₂ x M. Khuấy nhẹ cho tới khi phản ứng kết thúc thu được dung dịch Y và 30,4 g chất rắn Z. Giá trị của x là

A. 0,15. B. 0,125. C. 0,2. D. 0,1

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học của kim loại.

Lời giải chi tiết:

$n_{A g} = n_{A g N O_{3}} = 0, 2 m o l \Rightarrow m_{A g} = 108.0, 2 = 21, 6 g < 30, 4 g$ => Z chứa Ag và Cu (có thể có Fe dư)

Xét dung dịch ${\begin{cases} N O_{3}^{-} : (0, 2 + 0, 8 x) m o l \\ F e^{2 +} : 0, 25 m o l \\ C u^{2 +} : a m o l \end{cases}$

Bảo toàn điện tích ta có: $\Rightarrow 2 a + 2.0, 25 = 0, 2 + 0, 8 x \Rightarrow 0, 4 x - a = 0, 15$

$\Rightarrow$ m_Z = 108. 0,2 + 64. 0,15 = 31,2 g > 30,4 g(loại)

Vậy dung dịch ${\begin{cases} N O_{3}^{-} : (0, 2 + 0, 8 x) m o l \\ F e^{2 +} : b m o l \end{cases}$

$\Rightarrow {\begin{cases} 2 b = 0, 2 + 0, 8 x \\ 108.0, 2 + 64.0, 4 x + 56 (0, 25 - b) = 30, 4 \end{cases} \Rightarrow {\begin{cases} x = 0, 125 \\ b = 0, 15 \end{cases}$

Đáp án B

20.17

Hãy chọn đúng hoặc sai cho mỗi ý a, b, c, d

Điện phân 200 mL dung dịch chứa hai muối Cu(NO₃)₂ x M và AgNO₃ y M với cường độ dòng điện 0,804 A. Sau thời gian điện phân là 2 giờ, khối lượng cathode tăng thêm 3,44 g và bắt đầu thoát khí.

a) Kim loại nào có nồng độ cao hơn sẽ được tạo thành trước.

b) Giá trị của x và y đều bằng 0,1.

c) Sau 2 giờ trong bình điện phân chỉ còn 1 chất tan.

d) Số mol khí thoát ra ở anode sau 2 giờ điện phân là 0,2.

Phương pháp giải:

Dựa vào phương pháp điện phân dung dịch.

Lời giải chi tiết:

n _Cu(NO3)2= 0,2x mol; n _AgNO3 = 0,2y

Áp dụng định luật Faraday: I.t = n.F

$\to$ n_e= $\frac{0, 804.2.3600}{96500} 0, 06 m o l$

Vì tại cathode bắt đầu thoát ra khí nên Cu²⁺và Ag⁺ bị điện phân hết tạo thành kim loại.

Quá trình xảy ra ở bình điện phân

Điện cực cathode ( - )

Điện cực anode ( + )

Ag⁺ + 1e $\to$ Ag

0,2y $\to$ 0,2y 0,2y

2H₂O $\to$ O₂ + 4H⁺ + 4e

0,015 $\leftarrow$ 0,06

Cu²⁺+ 2e $\to$ Cu

0,2x $\to$ 0,4x 0,2x

Bảo toàn electron: 0,2y + 0,4x = 0,06 (1)

Khối lượng cathode tăng = m _Cu+ m _Ag = 0,2y.108 + 0,2x.64 = 3,44 (2)

Từ (1) và (2) ta có: x = y = 0,1 mol

a) Sai. Kim loại có tính khử yếu hơn sẽ tạo ra trước.

b) Đúng

c) Đúng

d) Sai, số mol khí thoát ra ở anode sau 2 giờ điện phân là 0,015 mol.

20.18

Hãy chọn đúng hoặc sai cho mỗi ý a, b, c, d

Cho 4,958 lít khí CO (ở đkc) từ từ đi qua ống sứ nung nóng đựng 8 g một oxide sắt đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khi thu được sau phản ứng có tỉ khối so với H₂ bằng 20.

a) Công thức của oxide sắt là Fe₂O₃.

b) Phần trăm thể tích CO₂ trong hỗn hợp khí sau phản ứng là 75%.

c) Hỗn hợp khí sau phản ứng có thể tích 4,958 lít (ở đkc).

d) Khối lượng chất rắn thu được là 5,6 g.

Phương pháp giải:

Dựa vào phương pháp nhiệt luyện.

Lời giải chi tiết:

n _CO= 4,958 : 24,79 = 0,2 mol

CO + Fe_xO_y $\to$ Fe + CO₂

Hỗn hợp khí sau phản ứng gồm: CO và CO₂

$d_{h h / H 2} = \frac{M_{h h}}{M_{H_{2}}} = 20 \to M_{h h} = 20.2 = 40$

$\begin{array}{l} M_{h h} = \frac{m_{C O} + m_{C O 2}}{n_{C O} + n_{C O 2}} = 40 \\ \to 28 a + 44 b = 40 a + 40 b \\ \to \frac{a}{b} = \frac{1}{3} \to {\begin{cases} n_{C O} = 0, 05 \\ n_{C O 2} = 0, 15 \end{cases} \end{array}$

=> %V_CO2 = $\frac{0, 15}{0, 05 + 0, 15} .100 % = 75 %$

Ta có: n _{O (oxide)}= n _CO2 = 0,15 $\to$ n _Fe= $\frac{8 - 16.0, 15}{56} = 0, 1 m o l$

$\to$ $\frac{n_{F e}}{n_{O}} = \frac{0, 1}{0, 15} = \frac{2}{3} \to C T H H : F e_{2} O_{3}$

a) Đúng.

b) Đúng.

c) Đúng.

d) Đúng