Tách-tinh Chế Kim Loại, Hợp Chất Của Kim Loại

 TÁCH -TINH CHẾ KIM LOẠI, HỢP CHẤT CỦA KIM LOẠI 

 I.Phương pháp

- Bước 1. Chọn chất X chỉ tác dụng với A (mà không tác dụng với B) để chuyển A thành dạng A1 kết tủa, bay hơi, hoặc hòa tan; tách ra khỏi B (bằng cách lọc hoặc tự tách).

- Bước 2. Điều chế lại chất A từ chất A1

Sơ đồ tách chất ra khỏi hỗn hợp:

         + X         B (,) : Thu trực tiếp B

      A, B        

                                                  + Y

                             AX (tan)                      A (tái tạo)

Nếu hỗn hợp A, B đều tác dụng được với X thì dùng chất X' chuyển cả A, B thành A', B' rồi tách A', B'  thành 2 chất nguyên chất. Sau đó tiến hành bước 2 (điều chế  lại A từ A')

*Chú ý:

-Đối với hỗn hợp rắn: X thường là dung dịch để hòa tan chất A.

-Đối với hỗn hợp lỏng ( hoặc dung dịch): X thường là dung dịch để tạo kết tủa hoặc khí

-Ta chỉ thu được chất tinh khiết nếu chất đó không lẫn chất khác cùng trạng thái

Ví dụ 1:  Nêu phương pháp tách hỗn hợp gồm MgO, Fe2O3, CuO ở thể rắn thành các chất nguyên chất.

Giải:

Trước tiên ta sẽ khử các oxit kim loại trên bằng hiđro ở nhiệt độ cao (chỉ có oxit kim loại đứng sau nhôm mới bị khử)

Ta có phản ứng khử như sau: CuO + H2 → Cu + H2O; Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O

Còn lại MgO không bị khử. Sau đó ta cho các chất thu được tác dụng với axit HCl thì Cu không phản ứng và bị oxi hóa ở ngoài không khí tạo thành CuO:

2Cu + O2 → 2CuO. Ta tách được CuO ra khỏi hỗn hợp.

MgO + 2HCl → MgCl2 + H2  ;    Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

Hai muối thu được là MgCl2 và FeCl2 ta cho điện phân dung dịch thì FeCl2 bị điện phân tạo thành Fe, sau đó Fe bị oxi hóa thành Fe2O3 ta tách được Fe2O3

Muối MgCl2 không bị điện phân dung dịch thì ta điện phân nóng chảy tạo thành Mg, sau đó đốt nóng thì Mg bốc cháy trong không khí tạo ra MgO:

MgCl2 → Mg + Cl2; 2Mg + O2 → 2MgO

Cuối cùng ta tách được cả ba chất trên ra khỏi hỗn hợp thành các chất nguyên chất.

Ví dụ 2: Bằng phương pháp hóa học hãy tách riêng từng kim loại sau ra khỏi hỗn hợp: Al, Fe, Cu?

Giải:

Cho hỗn hợp phản ứng với dung dịch kiềm chỉ có Al tan do phản ứng:

2Al + 2NaOH + H2O → 2NaAlO2 + 3H2

Lọc tách Fe và Cu. Phần nước lọc thu được cho phản ứng với dung dịch HCl vừa đủ sẽ sinh ra kết tủa keo trắng:

2NaAlO2 + HCl + H2O → Al(OH)3 + NaCl

Lọc kết tủa rồi nung với H2 trong điều kiện nung nóng ta sẽ thu được Al

Al(OH)3 + H2  Al + 3H2O

Hỗn hợp Fe và Cu cho phản ứng với dung dịch HCl chỉ có Fe phản ứng

Fe + HCl → FeCl2 + H2

Lọc thu được Cu. Phần nước lọc thu được cho phản ứng với dung dịch kiềm sẽ cho kết tủa trắng xanh

FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2 + 2NaCl

Lọc kết tủa nùng nóng ở nhiệt độ cao được FeO

Fe(OH)2  FeO + H2O

FeO + H2  Fe + H2O

II.Bài tập vận dụng

Bài 1:

Bằng phương pháp hóa học hãy tách riêng từng chất khỏi hỗn hợp gồm CuO, Al2O3, SiO2

Hướng dẫn:

Dễ thấy hỗn hợp gồm: 1 oxit bazo, 1 oxit lưỡng tính, một oxit axit. Vì vậy nên dùng dung dịch HCl để hòa tan, thu được SiO2

 

Bài 2:

a)Tinh chế SiO2 có lẫn FeO

b) Tinh chế Ag có lẫn Fe, Zn, Al

Hướng dẫn:

a) Hòa tan trong dung dịch HCl dư thì FeO tan hết, SiO2 không tan

=>thu được SiO2

b) Hòa tan trong dung dịch HCl dư hoặc AgNO3 dư thì Fe, Zn, Al tan hết, Ag không tan

=>thu được Ag

Bài 3:

Tách riêng từng chất ra khỏi hỗn hợp Cu, Al, Fe bằng phương pháp hóa học

Hướng dẫn:

Hòa tan hỗn hợp vào dung dịch NaOH đặc dư thì Al tan còn Fe, Cu không tan

Từ NaAlO2 tái tạo Al theo sơ đồ:

NaAlO2 → Al(OH)3 →Al2O3 → Al

Phần nước lọc tái tạo lấy Fe:

FeCl2 → Fe(OH)2 → FeO → Fe

(Nếu đề bài không yêu cầu giữ nguyên lượng ban đầu thì có thể dùng Al đẩy Fe khỏi muối FeCl2

Bài 4:

Tách riêng mỗi chất ra khỏi hỗn hợp sau:

a)Hỗn hợp Al2O3, CuO, FeS, K2SO4

b)Hỗn hợp AlCl3, FeCl3, BaCl2

c)Hỗn hợp Cu, Ag, S, Fe

Hướng dẫn:

a)

 

b)

Cho hỗn hợp tác dụng với dung dịch NH3 dư → dung dịch và 2 kết tủa.

Từ dung dịch (BaCl2 và NH4Cl) điều chế được BaCl2 bằng cách cô cạn và đun nóng (NH4Cl thăng hoa).

(Hoặc dùng Na2CO3 và HCl để thu được BaCl2)

Hòa tan 2 kết tủa vào NaOH dư → thu được 1 dung dịch và 1 kết tủa

Từ dung dịch tái tạo AlCl3

NaAlO2 → Al(OH)3 →Al2O3 → Al

Từ kết tủa tái tạo FeCl3

Fe(OH)3 → FeCl3

c)Sơ đồ tách:

 

Bài 5:

Quặng nhôm có Al2O3 lẫn với các tạp chất là Fe2O3 và SiO2. Hãy nêu phản ứng nhằm tách riêng từng oxit ra khỏi quặng nhôm. 

Hướng dẫn:

-Hòa tan hỗn hợp oxit bằng dung dịch kiềm, Al2O3 và SiO2 tan:

Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O

SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O

+Lọc thu được Fe2O3 không tan

-Sục CO2 dư vào nước lọc để tách được kết tủa Al(OH)3

NaAlO2 + CO2 + 2H2O → Al(OH)3 + NaHCO3

+Lọc kết tủa đem nung nóng thu được Al2O3

Al(OH)3  Al2O3 + 3H2O

-Dùng HCl tác dụng với nước lọc để tạo kết tủa H2SiO3

2HCl + Na2SiO3 → 2NaCl + H2SiO3

+Lọc kết tủa nung nóng H2SiO3 thu được SiO2

H2SiO3  SiO2 + H2O

Bài 6:

Hỗn hợp gồm FeCl2, NaCl, AlCl3, CuCl2.Tách riêng lấy từng chất?

Hướng dẫn:

Cho hh vào dd Ba(OH)2 dư + Có kết tủa lọc tách : Cu(OH)2 và Fe(OH)2 (nhóm 1) + dd : NaCl, Ba(AlO2)2, Ba(OH)2 dư( nhóm 2) nhóm 1 cho td dd HCl dư, bay hơi HCl thu đc 2 muối khan cho vào nc, đpdd đc : Cu, Fe, cho td dd HCl dư thu đc FeCl2 và Cu . Lọc kết tủa, cho Cu td Cl2 thu đc CuCl2 nhóm 2 cho td CO2 dư , lọc tách kết tủa thu đc: + Al(OH)3 td HCl --> AlCl3  + NaCl, Ba(HCO3)2 nung đc NaCl khan và BaCO3 cho vào nước lọc kết tủa thu đc NaCl Bài 7:

Tách riêng vụn bạc ra khỏi hỗn hợp vụn bạc, sắt, nhôm

Hướng dẫn:

Cho hỗn hợp tác dụng với dung dịch HCl. Sắt và nhôm sẽ tác dụng. Chất rắn không phản ứng là bạc.

Lọc dung dịch ta sẽ thu được bạc