Phương pháp nhiệt luyện
- Nguyên tắc: Khử ion kim loại trong hợp chất ở nhiệt độ cao bằng các chất khử mạnh như $C,\,CO,\,\,{{H}_{2}},\,\,Al..$
- Áp dụng điều chế kim loại đứng sau nhôm thường điều chế kim loại trung bình (Zn, Fe, Sn, Pb...)
- Ví dụ:
$ZnO+C\to Zn+C{{O}_{2}}$
$C{{r}_{2}}{{O}_{3}}+2Al\to 2Cr+A{{l}_{2}}{{O}_{3}}$
Chất rắn gồm $A{l_2}{O_3},{\rm{ }}Cu,{\rm{ }}MgO,Fe$
Quá trình phản ứng
\[CO + \left\{ \begin{gathered}
F{e_2}{O_3} \hfill \\
MgO \hfill \\
CuO \hfill \\
A{l_2}{O_3} \hfill \\
\end{gathered} \right. \to \left\{ \begin{gathered}
Fe \hfill \\
MgO \hfill \\
Cu \hfill \\
A{l_2}{O_3} \hfill \\
\end{gathered} \right. + C{O_2}\]
Ở nhiệt độ cao, khí CO khử được các oxit \[F{e_2}{O_3},\,CuO.\]
Phương trình hóa học:
\[\begin{gathered}
3CO + F{e_2}{O_3}\xrightarrow{{{t^o}}}3C{O_2} + 2Fe \hfill \\
CO + CuO\xrightarrow{{{t^o}}}Cu + C{O_2} \hfill \\
\end{gathered} \]
Cho khí CO dư đi qua hỗn hợp X gồm FeO, CuO và MgO nung nóng, các phản ứng xảy ra là:
$CO + FeO\xrightarrow{{{t^0}}}Fe + C{O_2}$
$CO + CuO\xrightarrow{{{t^0}}}Cu + C{O_2}$
Thành phần chất rắn Y gồm: $Fe,\,Cu,\,MgO$.
Phương trình xảy ra là
\[3CO + F{e_2}{O_3}\xrightarrow{{{t^o}}}2Fe + 3C{O_2}\]
Các kim loại trung bình yếu được điều chế bằng phương pháp nhiệt luyện \[ \to Zn,\,Fe,\,Pb,\,Cr.\]
\[C + \left\{ \begin{gathered}
PbO \hfill \\
MgO \hfill \\
CuO \hfill \\
A{l_2}{O_3} \hfill \\
\end{gathered} \right. \to \left\{ \begin{gathered}
Pb \hfill \\
MgO \hfill \\
Cu \hfill \\
A{l_2}{O_3} \hfill \\
\end{gathered} \right. + C{O_2}\]
Phương pháp nhiệt luyện dùng để điều chế các kim loại trung bình yếu \[ \to Fe,\,Mn,\,Ni.\]
Khí CO khử được CuO: \[CO + CuO\xrightarrow{{{t^o}}}Cu + C{O_2}.\]
Phát biểu đúng: nhôm chỉ có thể khử các oxit kim loại đứng sau nó trong dãy điện hóa. VD: \[CuO,\,F{e_2}{O_3},\,C{r_2}{O_3}...\]
\[CO + \left\{ \begin{gathered}
FeO \hfill \\
CuO \hfill \\
A{l_2}{O_3} \hfill \\
\end{gathered} \right. \to \left\{ \begin{gathered}
Fe \hfill \\
Cu \hfill \\
A{l_2}{O_3} \hfill \\
\end{gathered} \right. + C{O_2}\]
Dãy các oxit bị Al khử ở nhiệt độ cao là $FeO,{\rm{ }}CuO,{\rm{ }}C{r_2}{O_3}$
\[\begin{gathered}
3FeO + 2Al\xrightarrow{{{t^o}}}A{l_2}{O_3} + 3Fe \hfill \\
3CuO + 2Al\xrightarrow{{{t^o}}}A{l_2}{O_3} + 3Cu \hfill \\
C{r_2}{O_3} + 2Al\xrightarrow{{{t^o}}}A{l_2}{O_3} + 2Cr \hfill \\
\end{gathered} \]
Phương trình phản ứng \[CO + FeO\xrightarrow{{{t^o}}}Fe + C{O_2}\]
Còn \[Al,\,A{l_2}{O_3},\,MgO\] không phản ứng
\[ \to \] chọn \[Al,\,A{l_2}{O_3},\,MgO,\,Fe.\]
CO khử được các chất sau:
\[3CO + F{e_2}{O_3}\xrightarrow{{{t^0}}}2Fe + 3C{O_2}\]
\[CO + CuO\xrightarrow{{{t^0}}}Cu + C{O_2}\]
\[CO + SnO\xrightarrow{{{t^0}}}Sn + C{O_2}\]
\[CO + PbO\xrightarrow{{{t^0}}}Pb + C{O_2}\]
-> Chọn \[F{e_2}{O_3},\,CuO,\,SnO,\,PbO\]
Ta có: \[{H_2} + \left\{ \begin{gathered}
A{l_2}{O_3} \hfill \\
FeO \hfill \\
CuO \hfill \\
MgO \hfill \\
\end{gathered} \right. \to \left\{ \begin{gathered}
A{l_2}{O_3} \hfill \\
Fe \hfill \\
Cu \hfill \\
MgO \hfill \\
\end{gathered} \right. + {H_2}O\]
Chọn \[A{l_2}{O_3},\,Fe,Cu,\,MgO.\]
$ZnO + {H_2}\xrightarrow{{{t^0}}}Zn + {H_2}O$
$CuO + {H_2}\xrightarrow{{{t^0}}}Cu + {H_2}O$
$F{e_2}{O_3} + 3{H_2}\xrightarrow{{{t^0}}}2Fe + 3{H_2}O$
Sau phản ứng hỗn hợp rắn còn lại là: $Cu,\,Fe,\,Zn,\,MgO$.
\[CO + \left\{ \begin{gathered}
F{e_3}{O_4} \hfill \\
FeO \hfill \\
MgO \hfill \\
CuO \hfill \\
A{l_2}{O_3} \hfill \\
\end{gathered} \right. \to \left\{ \begin{gathered}
Fe \hfill \\
MgO \hfill \\
Cu \hfill \\
A{l_2}{O_3} \hfill \\
\end{gathered} \right. + C{O_2}\]
Khí CO khử được
$CO + \left\{ \begin{gathered} F{e_3}{O_4} \hfill \\ CdO \hfill \\ A{g_2}O \hfill \\ CuO \hfill \\ PbO \hfill \\ \end{gathered} \right. \to \left\{ \begin{gathered} Fe \hfill \\ Cd \hfill \\ Ag \hfill \\ Cu \hfill \\ Pb \hfill \\ \end{gathered} \right. + C{O_2}.$
Chọn $CuO,\,A{g_2}O,\,PbO,\,F{e_3}{O_4},\,CdO.$
Ngoài ra ta có thể dùng loại trừ
các đáp án có \[N{a_2}O,\,A{l_2}{O_3},\,SrO\] đều không bị khử bởi CO tạo thành kim loại.
\[CuO + CO\xrightarrow{{{t^o}}}Cu + C{O_2}\]
Hỗn hợp chất rắn gồm \[Cu,\,A{l_2}{O_3},\,MgO.\]
Ở nhiệt độ cao, khí CO khử được các oxit $F{e_2}{O_3}$ và CuO.
\[\begin{gathered}
3CO + F{e_2}{O_3}\xrightarrow{{{t^o}}}2Fe + 3C{O_2} \hfill \\
CO + CuO\xrightarrow{{{t^o}}}Cu + C{O_2}.\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \hfill \\
\end{gathered} \]
Dãy chất điều chế bằng phương pháp nhiệt luyện là những kim loại hoạt động trung bình hoặc yếu: Fe, Mn, Ni.