Sự điện phân - Điều chế kim loại và phản ứng nhiệt luyện [ Thi THPT quốc gia ] - Kênh Điểm 10

Sự điện phân - Điều chế kim loại và phản ứng nhiệt luyện [ Thi THPT quốc gia ]

I.Sự điện phân

Điện phân là quá trình oxi hóa - khử xảy ra trên bề mặt các điện cực dưới tác dụng của dòng điện một chiều đi qua dung dịch điện ly hoặc chất điện ly nóng chảy.

Quá trình điện phân xảy ra qua bốn giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Các chất điện ly phân ly ra ion (trong dung dịch hoặc khi nóng chảy).

- Giai đoạn 2: Các ion di chuyển đến các điện cực trái dấu (do lực hút trái dấu của điện cực).

- Giai đoạn 3: Ở cực dương (anot) xảy ra quá trình oxi hóa, ở cực âm (catot) xảy ra quá trình khử. Các quá trình này tuân theo quy tắc của phản ứng oxi hóa khử (các chất khử mạnh bị oxi hóa trước, các chất oxi hóa mạnh bị khử trước).

- Giai đoạn 4: Các phản ứng phụ xảy ra giữa điện cực và sản phẩm hoặc giữa các sản phẩm với nhau.

Dựa vào các giai đoạn trên các bạn có thể viết sơ đồ điện phân và phương trình điện phân tổng quát cho từng trường hợp khác nhau. Về vấn đề này chúng tôi sẽ có một bài giảng cụ thể vào thời gian tới.

Để tính toán trong bài tập điện phân các bạn cần nhớ được công thức Faraday: m = AIt/nF nữa nhé. Trong hóa học thường thì chúng ta dùng biểu thức bảo toàn e suy ra từ công thức Faraday sẽ đơn giản hơn.

II. Điều chế kim loại và phản ứng nhiệt luyện

Do kim loại có rất nhiều tính chất vật lý quý báu, mặt khác trong tự nhiên rất hiếm kim loại có sẵn nên chúng ta phải điều chế kim loại. Nguyên tắc chung để điều chế kim loại là dùng chất khử, khử ion kim loại có trong kim loại thành kim loại đơn chất. Quá trình này còn gọi là hoàn nguyên kim loại.

Tùy theo chất khử sử dụng khác nhau mà chúng ta có các phương pháp điều chế sau:

1. Phương pháp thuỷ luyện

- Phương pháp thủy luyện có hai giai đoạn:

+ Thứ nhất là hòa tan quặng (nguyên liệu).

+ Thứ hai là dùng kim loại mạnh hơn đẩy kim loại cần điều chế ra khỏi dung dịch.

- Phương pháp này thường được dùng để điều chế các kim loại yếu (về nguyên tắc có thể điều chế các kim loại sau Mg).

2. Phương pháp nhiệt luyện

- Nguyên tắc của phương pháp nhiệt luyện là dùng chất khử C, CO, H2, Al, NH3 ... khử oxit kim loại sau Al ở nhiệt độ cao thành kim loại đơn chất.

- Phương pháp này thường dùng để điều chế các kim loại trung bình (với các kim loại yếu chỉ cần đun nóng oxit đã tự phân hủy thành kim loại và oxi).

3. Phương pháp điện phân

Về phương pháp điện phân thì chất khử chính là dòng điện ở catot. Điện phân có 2 loại là điện phân nóng chảy và điện phân dung dịch. Phương pháp điện phân nóng chảy thường dùng để điều chế các kim loại mạnh (từ đầu dãy điện hoá đến nhôm). Phương pháp điện phân dung dịch có thể dùng để điều chế kim loại nằm sau Mg nhưng thường được dùng để điều chế kim loại đứng sau H2. Nội dung này các bạn tham khảo ở chuyên mục Sự điện phân nhé.