Luyện tập bài Luyện tập: Điều chế kim loại và sự ăn mòn kim loại (Tiếp)

 Điện phân dung dịch: 

• Catot: Các ion không bị điện phân như Li⁺; K⁺; Na⁺; Ba²⁺; Ca²⁺; Mg²⁺; Al³⁺.
• Anot: Các ion chứa O (SO₄^2-; CO₃^2-; NO₃^-;...) và F^- không bị điện phân.

Vậy các ion không bị điện phân là Na⁺ ; Ba²⁺ ; SO₄^2- ; NO₃^- ; F^-

Khối lượng chất rắn giảm chính là khối lượng của oxi:

Phần trăm CuO đã bị khử là:

• TH₁: Nếu Zn(OH)₂ bị OH^- hòa tan thì:

- Anot: 2Cl^- → Cl₂ + 2e

- Catot: Cu²⁺ + 2e → Cu

Phương trình điện phân:

      2H₂O + 2e → 2OH^- + H₂

n_OH- = 2n_Zn(OH)2 = 0,04.2 = 0,08 mol

n_{e trao đổi} = 0,2y = 0,4x + 0,08

Và m_giảm = 71. 0,1y + 64. 0,2x + 0,04.2 = 14 gam

x = 0,41; y = 1,22 (không có đáp án phù hợp)

• TH₂: Nếu Zn(OH)₂ bị H⁺ hòa tan thì:

- Anot: 2Cl^- → Cl₂ + 2e

2H₂O → O₂ + 4e + 4H⁺

- Catot: Cu²⁺ + 2e → Cu

n_H+ = 2n_Zn(OH)2 = 0,04.2 = 0,08 mol

n_{e trao đổi} = 0,4x = 0,2y + 0,08

Và m giảm = 71. 0,1y + 64. 0,2x + 0,02.32 = 14 gam

x = 0,6M; y = 0,8M

 n_khí = 5,6/22,4 = 0,25 mol

Phương trình điện phân:

2MCl_n → 2M + nCl₂

            0,5/n 0,25

M = 32 n

Với n = 2, M = 64 thõa mãn

• CuSO₄: Ăn mòn điện hóa vì hình thành hai điện cực Ni và Cu. Hai điện cực tiếp xúc với nhau và tiếp xúc với dung dịch điện ly là muối Ni²⁺ và Cu²⁺:

       Ni + Cu²⁺→ Ni²⁺ + Cu↓

• ZnCl₂: Không xảy ra ăn mòn do không có phản ứng.
• FeCl₃: Không xảy ra ăn mòn điện hóa vì không hình thành điện cực mới (không tạo ra Ni).

       Ni + 2Fe³⁺ → Ni²⁺ + 2Fe²⁺

• AgNO₃: Ăn mòn điện hóa vì hình thành điện cực Ni và Ag. Hai điện cực tiếp xúc với nhau và tiếp xúc với dung dịch điện ly là muối Ni²⁺ và Ag⁺

       Ni + 2Ag⁺ → Ni²⁺ + 2Ag↓

Một chiếc chìa khoá làm bằng hợp kim Cu - Fe bị rơi xuống đáy giếng thỏa mãn các điều điện để xảy ra ăn mòn điện hóa:

• Có 2 điện cực khác nhau bản chất hóa học (Cu-Fe).
• Tiếp xúc trực tiếp với nhau.
• Nhúng cùng trong dung dịch chất điện ly (trong nước giếng có hòa tan chất điện ly.)

Vậy sau một thời gian chiếc chìa khóa sẽ bị ăn mòn điện hóa.

 Khi nhúng thanh kẽm trong dung dịch CuSO₄ xảy ra phản ứng:

Zn + CuSO₄ ZnSO₄ + Cu

Hai kim loại Zn và Cu tạo thành hai điện cực xảy ra ăn mòn điện hóa

 Ag là kim loại hoạt động yếu, nguyên tắc là có thể dùng phương pháp thủy luyện như sau:

Ag₂S  4NaCN 2 Na[Ag(CN)₂] (phức tan) + Na₂S

Zn + 2Na[Ag(CN)₂] Na₂[Zn(CN)₄] + 2Ag

 Điều chế kim loại kiềm bằng phương pháp điện phân nóng chảy muối halogen của chúng.

 Ở nhiệt độ cao H₂ khử được các oxit của kim loại đứng sau Al trong dãy điện hóa. Do đó H₂ phản ứng được với CuO, Fe₂O₃ và ZnO.

Sau phản ứng hỗn hợp rắn còn lại là Cu, Fe, Zn, MgO

Các thí nghiệm xảy ra ăn mòn điện hóa:

(1) Để một miếng gang (Fe-C) ngoài không khí ẩm: Fe - C tạo thành hai điện cực tiếp xúc trực tiếp với nhau và cùng tiếp xúc với một chất điện li (không khí ẩm).

(4) Nhúng một thanh Fe vào dung dịch CuSO₄: Xảy ra phản ứng

     Fe + CuSO₄ FeSO₄ + Cu

Đồng sinh ra bám vào thanh Fe tạo thành hai điện cực tiếp xúc trực tiếp với nhau, và cùng tiếp xúc trong dung dịch chất điện li (dung dịch CuSO₄)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

30 + m_CO = m + m_CO2 

m = 30 + 0,25.44 = 26 gam

(a) đúng vì ở catot Na⁺ không bị điện phân, H₂O bị điện phân:

H₂O + 1e 0,5 H₂ + OH^-

(b) đúng:

CO + CuO  Cu + CO₂

(c) sai vì trong pin điện thì cực âm (kim loại có tính khử mạnh hơn) bị ăn mòn trước, vậy Fe bị ăn mòn điện hóa.

(d) đúng, ta cho hỗn hợp kim loại tác dụng với Fe₂(SO4)₃ dư:

Cu + Fe₂(SO₄)₃ CuSO₄ + 2 FeSO₄

Ag không phản ứng với Fe₂(SO₄)₃ nên sau phản ứng thu được Ag

(e) sai vì:

Fe dư + 2AgNO₃ Fe(NO₃)₂ + 2Ag 

Chỉ thu được 1 muối Fe(NO₃)₂

 Các kim loại có tính khử mạnh như K, Na, Ca, Ba, Mg, Al được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy.

 n_{AgNO3 bđ} = 0,15 mol

Ag⁺ + 1e Ag                                                    3Fe  +  8H⁺ + 2NO₃^- sp

x      x  x                                                     3x/8  x

2H₂O 4H⁺ + 4e + O₂                                     Fe + 2Ag⁺ Fe²⁺ + 2Ag

                 x   x                                              0,15 - x

m_sau - m_trước = m_Ag - m_{Fe phản ứng}

x = 0,1 

Ta có:

t = 3600s = 60 phút

 Hóa chất có khả năng gây ra ăn mòn kim loại là axit HCl vì HCl có khả năng phản ứng với kim loại.