Bài 17: Dãy hoạt động hóa học của kim loại. Một số phương pháp tách kim loại

1. Xây dựng dãy hoạt động kim loại

Dãy hoạt động hóa học của một số kim loại là:

K, Na, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Pb, (H), Cu, Ag, Au

2. Ý nghĩa của dãy hoạt động hóa học của kim loại

Dựa vào dãy hoạt động hoá học của kim loại, ta biết:

- Mức độ hoạt động hoá học của các kim loại giảm dần từ trái sang phải.

- Kim loại đứng trước Mg phản ứng được với nước ở nhiệt độ thường tạo thành dung dịch base và giải phóng khí H2.

- Kim loại đứng trước H tác dụng được với dung dịch acid (HCI, H2SO4 loãng, ...) giải phóng khí H2.

- Các kim loại đứng trước (trừ Na, K, ...) có thể đẩy kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch muối.

3. Tách một số kim loại có nhiều ứng dụng

a. Phương pháp điện phân nóng chảy

Phương pháp điện phân nóng chảy được sử dụng để điều chế các kim loại hoạt động hoá học mạnh như Li, Na, K, Ca, ... từ những hợp chất của chúng (muối, oxide, ...).

Ví dụ: Trong công nghiệp, nhôm được tách từ quặng bauxite bằng phương pháp điện phân nóng chảy.

Nhôm được sản xuất từ quặng bauxite (thành phần chủ yếu là aluminium oxide). Phương pháp điện phân nóng chảy được sử dụng phổ biến để tách nhôm. Phương trình hoá học của phản ứng được viết như sau:

Nhôm nóng chảy lắng ở đáy của bể điện phân, sau đó được hút ra ngoài.

b. Phương pháp nhiệt luyện

- Trong ngành công nghiệp luyện kim, để tách những kim loại có độ hoạt động hoá học trung bình như Zn, Fe, ra khỏi hợp ... chất oxide, người ta thường sử dụng phương pháp nhiệt luyện. 

- Phương pháp này được thực hiện bằng cách sử dụng các chất như Al, C, CO,... phản ứng với oxide của kim loại cần tách.

Ví dụ 2: Để tách sắt ra khỏi hợp chất iron(III) oxide, người ta cho iron(III) oxide (Fe2O3) phản ứng với khí carbon monoxide (CO) ở nhiệt độ cao. Phương trình hoá học của phản ứng:

Fe2O3 + 3CO (t^o) → 2Fe + 3CO2 

Ví dụ 3: Kim loại kẽm cũng có thể được tách ra theo phương pháp nhiệt luyện. Nguồn nguyên liệu chính để sản xuất kẽm là quặng sphalerite (chứa zinc sulfile, ZnS). Nung nóng quặng sphalerite ở nhiệt độ cao với luồng không khí trong lò để chuyển thành zinc oxide theo phương trình hoá học:

2ZnS +3O2 (t^o) → 2ZnO + 2SO2↑

Cho ZnO phản ứng với C ở nhiệt độ cao thu được kẽm.

ZnO + C (t^o)→ Zn + CO↑