PHẦN 1: LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM

I. Phương pháp tách kim loại

Phần lớn kim loại trong tự nhiên không tồn tại ở dạng tự do mà nằm trong quặng dưới dạng hợp chất (oxide, muối…). Chỉ một số ít kim loại quý như vàng (Au) mới có thể gặp ở dạng đơn chất, phân tán thành các hạt nhỏ lẫn trong đất, cát.

Quy trình tách kim loại từ quặng gồm các bước cơ bản:

$$\text{Quặng} \xrightarrow{\text{Làm giàu}} \text{Hợp chất chứa kim loại} \xrightarrow{\text{Phương pháp hoá học}} \text{Kim loại}$$

Tuỳ theo mức độ hoạt động hoá học, người ta chọn phương pháp phù hợp:

• Điện phân nóng chảy: Dùng dòng điện phân huỷ hợp chất nóng chảy của kim loại mạnh, vì các kim loại này không thể bị khử bằng chất khử thông thường.
• Nhiệt luyện: Dùng các chất khử như $C$, $CO$, $H_2$, $Al$… tác dụng với oxide kim loại ở nhiệt độ cao để thu kim loại.
• Thuỷ luyện: Hoà tan hợp chất kim loại yếu thành dung dịch muối, sau đó dùng kim loại mạnh hơn đẩy kim loại yếu ra khỏi muối.

II. Quá trình tách một số kim loại có nhiều ứng dụng

1. Tách nhôm từ aluminium oxide bằng điện phân

• Nguyên liệu: Quặng bauxite (thành phần chính là $Al_2O_3$).
• Quá trình: $Al_2O_3$ được trộn với cryolite (có tác dụng hạ nhiệt độ nóng chảy của $Al_2O_3$), sau đó tiến hành điện phân nóng chảy.

$$2Al_2O_3 \xrightarrow[\text{Cryolite}]{\text{Điện phân nóng chảy}} 4Al + 3O_2 \uparrow$$

2. Tách sắt từ iron(III) oxide

Sắt được tách ra bằng cách dùng khí $CO$ khử $Fe_2O_3$ ở nhiệt độ cao:

$$Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t^o} 2Fe + 3CO_2 \uparrow$$

3. Tách kẽm từ zinc sulfide

Quá trình tách kẽm gồm hai giai đoạn:

• Giai đoạn 1: Đốt quặng chứa $ZnS$ trong không khí để chuyển thành $ZnO$:

$$2ZnS + 3O_2 \xrightarrow{t^o} 2ZnO + 2SO_2 \uparrow$$

• Giai đoạn 2: Dùng carbon khử $ZnO$ ở nhiệt độ cao:

$$ZnO + C \xrightarrow{t^o} Zn + CO \uparrow$$

III. Hợp kim

1. Khái niệm

Hợp kim là vật liệu kim loại được tạo thành từ ít nhất một kim loại cơ bản (chiếm thành phần chính) kết hợp với một số kim loại hoặc phi kim khác.

2. Ưu điểm so với kim loại nguyên chất

Hợp kim thường vượt trội hơn kim loại nguyên chất về: độ cứng, độ bền, khả năng chống ăn mòn và gỉ sét, nên được sử dụng rất phổ biến trong đời sống và công nghiệp.

3. Một số hợp kim phổ biến

IV. Sản xuất gang và thép

1. Sản xuất gang

Nguyên liệu: Quặng hematite ($Fe_2O_3$), than cốc, đá vôi ($CaCO_3$), chất tạo xỉ.

Các giai đoạn chính:

Giai đoạn 1 – Tạo khí CO:

$$C + O_2 \xrightarrow{t^o} CO_2$$

$$C + CO_2 \xrightarrow{t^o} 2CO$$

Giai đoạn 2 – Khử oxide sắt bằng CO:

$$3CO + Fe_2O_3 \xrightarrow{t^o} 2Fe + 3CO_2$$

Sắt nóng chảy hoà tan một lượng nhỏ carbon và một số nguyên tố khác → tạo thành gang lỏng.

Giai đoạn 3 – Tạo xỉ:

$$CaCO_3 \xrightarrow{t^o} CaO + CO_2$$

$$CaO + SiO_2 \xrightarrow{t^o} CaSiO_3 \text{ (xỉ)}$$

Xỉ nhẹ hơn gang lỏng nên nổi lên trên và được tháo ra ngoài qua cửa tháo xỉ.

2. Sản xuất thép

Nguyên liệu: Gang (hoặc thép phế liệu) và khí $O_2$.

Nguyên tắc: Thổi khí $O_2$ vào gang nóng chảy ở nhiệt độ cao để đốt cháy bớt các tạp chất (C, Si, Mn, S…).

• Các oxide dạng khí ($CO_2$, $SO_2$…) thoát ra theo khí thải.
• Các oxide dạng rắn ($SiO_2$, $MnO_2$…) tạo xỉ nhẹ, nổi lên trên thép lỏng và được tách ra.

Kết quả: hàm lượng carbon giảm xuống dưới 2% → thu được thép.

PHẦN 2: PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Khử oxide kim loại bằng $CO$, $H_2$, $C$ – Tính khối lượng kim loại hoặc thể tích khí

Phương pháp:

1. Viết phương trình hoá học (PTHH).
2. Tính số mol chất đã biết.
3. Dựa vào tỉ lệ mol trong PTHH để tìm số mol chất cần tính.
4. Đổi ra khối lượng hoặc thể tích theo yêu cầu.

Công thức cần nhớ:

• $n = \dfrac{m}{M}$
• $V = n \times 24{,}79$ (lít) ở điều kiện chuẩn (đkc: $25°C$, $1$ bar)
• Bảo toàn khối lượng: $m_{\text{chất tham gia}} = m_{\text{sản phẩm}}$

Ví dụ 1 (Câu 23 – Tự luận)

Khử hoàn toàn 23,2 gam $Fe_3O_4$ bằng khí $H_2$, tạo thành nước và sắt. a) Tính thể tích khí $H_2$ (ở $25°C$ và $1$ bar) cần dùng. b) Tính khối lượng sắt thu được.

Giải:

Bước 1: Viết PTHH:

$$Fe_3O_4 + 4H_2 \xrightarrow{t^o} 3Fe + 4H_2O$$

Bước 2: Tính số mol $Fe_3O_4$:

$$n_{Fe_3O_4} = \dfrac{23{,}2}{232} = 0{,}1 \text{ mol}$$

Bước 3: Theo PTHH, tỉ lệ mol:

$$n_{H_2} = 4 \times n_{Fe_3O_4} = 4 \times 0{,}1 = 0{,}4 \text{ mol}$$

$$n_{Fe} = 3 \times n_{Fe_3O_4} = 3 \times 0{,}1 = 0{,}3 \text{ mol}$$

Bước 4: Tính kết quả:

a) Thể tích $H_2$ ở đkc:

$$V_{H_2} = 0{,}4 \times 24{,}79 = 9{,}916 \text{ lít}$$

b) Khối lượng sắt:

$$m_{Fe} = 0{,}3 \times 56 = 16{,}8 \text{ gam}$$

Ví dụ 2 (Câu 25 – Tự luận)

Cho khí $H_2$ dư đi qua $CuO$ nóng (màu đen), thu được 0,32 g đồng (màu đỏ) và hơi nước ngưng tụ. a) Viết PTHH. b) Tính lượng $CuO$ tham gia phản ứng. c) Tính thể tích $H_2$ ở đkc đã phản ứng. d) Tính lượng nước ngưng tụ.

Giải:

a) PTHH:

$$CuO + H_2 \xrightarrow{t^o} Cu + H_2O$$

b) Tính $n_{Cu}$:

$$n_{Cu} = \dfrac{0{,}32}{64} = 0{,}005 \text{ mol}$$

Theo PTHH: $n_{CuO} = n_{Cu} = 0{,}005$ mol

$$m_{CuO} = 0{,}005 \times 80 = 0{,}4 \text{ gam}$$

c) $n_{H_2} = n_{Cu} = 0{,}005$ mol

$$V_{H_2} = 0{,}005 \times 24{,}79 = 0{,}124 \text{ lít}$$

d) $n_{H_2O} = n_{Cu} = 0{,}005$ mol

$$m_{H_2O} = 0{,}005 \times 18 = 0{,}09 \text{ gam}$$

Bài tương tự

Bài tương tự 1 (Câu 24):

Cho 160 gam $Fe_2O_3$ phản ứng vừa đủ với $x$ gam $H_2$ sinh ra 112 gam Fe và $y$ gam nước. Tính $x$, $y$.

Giải:

PTHH:

$$Fe_2O_3 + 3H_2 \xrightarrow{t^o} 2Fe + 3H_2O$$

$$n_{Fe_2O_3} = \dfrac{160}{160} = 1 \text{ mol}$$

Theo PTHH:

$$n_{H_2} = 3 \times 1 = 3 \text{ mol} \Rightarrow x = 3 \times 2 = 6 \text{ gam}$$

$$n_{H_2O} = 3 \times 1 = 3 \text{ mol} \Rightarrow y = 3 \times 18 = 54 \text{ gam}$$

Kiểm tra: $n_{Fe} = 2 \times 1 = 2$ mol $\Rightarrow m_{Fe} = 2 \times 56 = 112$ gam ✓

Bài tương tự 2 (Câu 22):

Khí $H_2$ tác dụng với $PbO$, chiếm oxygen tạo nước và kim loại $Pb$. a) Viết PTHH. b) Cho 3 gam $H_2$ tác dụng vừa đủ với $a$ gam $PbO$ tạo $b$ gam $Pb$. Tính $a$, $b$.

Giải:

a) PTHH:

$$PbO + H_2 \xrightarrow{t^o} Pb + H_2O$$

b) $n_{H_2} = \dfrac{3}{2} = 1{,}5$ mol

Theo PTHH: $n_{PbO} = n_{Pb} = n_{H_2} = 1{,}5$ mol

$$a = m_{PbO} = 1{,}5 \times 223 = 334{,}5 \text{ gam}$$

$$b = m_{Pb} = 1{,}5 \times 207 = 310{,}5 \text{ gam}$$

Dạng 2: Tính lượng quặng cần dùng để sản xuất kim loại (có % quặng và hiệu suất)

Phương pháp:

1. Xác định khối lượng kim loại thực tế cần thu được.
2. Từ PTHH, tính khối lượng oxide (hoặc hợp chất) cần dùng theo lý thuyết.
3. Vì hiệu suất $< 100\%$, lượng nguyên liệu thực tế cần nhiều hơn lý thuyết:

$$m_{\text{oxit (thực tế)}} = \dfrac{m_{\text{oxit (lý thuyết)}}}{H}$$

4. Tính khối lượng quặng:

$$m_{\text{quặng}} = \dfrac{m_{\text{oxit (thực tế)}}}{\% \text{ oxit trong quặng}}$$

Ví dụ 1 (Câu 21 – Tự luận)

Tính khối lượng quặng hematite chứa 60% $Fe_2O_3$ cần thiết để sản xuất được 1 tấn gang chứa 95% Fe. Biết hiệu suất quá trình là 80%.

Giải:

Bước 1: Khối lượng Fe cần có trong 1 tấn gang:

$$m_{Fe} = 1 \times 95\% = 0{,}95 \text{ tấn}$$

Bước 2: PTHH:

$$Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t^o} 2Fe + 3CO_2$$

Theo PTHH: $160$ gam $Fe_2O_3$ → $2 \times 56 = 112$ gam Fe

Khối lượng $Fe_2O_3$ lý thuyết cần:

$$m_{Fe_2O_3}^{LT} = \dfrac{0{,}95 \times 160}{112} = \dfrac{152}{112} \approx 1{,}357 \text{ tấn}$$

Bước 3: Tính lượng $Fe_2O_3$ thực tế (hiệu suất 80%):

$$m_{Fe_2O_3}^{TT} = \dfrac{1{,}357}{0{,}8} \approx 1{,}696 \text{ tấn}$$

Bước 4: Khối lượng quặng hematite (chứa 60% $Fe_2O_3$):

$$m_{\text{quặng}} = \dfrac{1{,}696}{0{,}6} \approx 2{,}827 \text{ tấn}$$

Ví dụ 2 (Câu 30 – Tự luận)

Quặng bauxite chứa 85% $Al_2O_3$. Tính khối lượng nhôm tạo thành từ 2 tấn quặng, biết hiệu suất 90%.

Giải:

Bước 1: Khối lượng $Al_2O_3$ trong 2 tấn quặng:

$$m_{Al_2O_3} = 2 \times 85\% = 1{,}7 \text{ tấn}$$

Bước 2: PTHH:

$$2Al_2O_3 \xrightarrow{\text{đpnc}} 4Al + 3O_2$$

Theo PTHH: $2 \times 102 = 204$ gam $Al_2O_3$ → $4 \times 27 = 108$ gam Al

Khối lượng Al lý thuyết:

$$m_{Al}^{LT} = \dfrac{1{,}7 \times 108}{204} = 0{,}9 \text{ tấn}$$

Bước 3: Tính lượng Al thực tế (hiệu suất 90%):

$$m_{Al}^{TT} = 0{,}9 \times 0{,}9 = 0{,}81 \text{ tấn} = 810 \text{ kg}$$

Bài tương tự

Bài tương tự 1 (Câu 31a):

Tính hiệu suất phản ứng khi điện phân 102 kg $Al_2O_3$, biết khối lượng nhôm thu được là 51,3 kg.

Giải:

PTHH: $2Al_2O_3 \xrightarrow{\text{đpnc}} 4Al + 3O_2$

$$n_{Al_2O_3} = \dfrac{102}{102} = 1 \text{ kmol}$$

Theo PTHH, lượng Al lý thuyết:

$$m_{Al}^{LT} = \dfrac{1 \times 108}{2} = 54 \text{ kg}$$

Hiệu suất:

$$H = \dfrac{m_{Al}^{TT}}{m_{Al}^{LT}} \times 100\% = \dfrac{51{,}3}{54} \times 100\% = 95\%$$

Bài tương tự 2 (Câu 35):

Từ 500 tấn quặng hematite chứa 85% $Fe_2O_3$ sản xuất được $x$ nghìn chiếc nồi gang (hàm lượng sắt 95%). Mỗi nồi nặng 5 kg, hiệu suất toàn bộ quá trình 80%. Tính $x$.

Giải:

Bước 1: $m_{Fe_2O_3} = 500 \times 0{,}85 = 425$ tấn

Bước 2: PTHH: $Fe_2O_3 + 3CO \to 2Fe + 3CO_2$

$$m_{Fe}^{LT} = \dfrac{425 \times 112}{160} = 297{,}5 \text{ tấn}$$

Bước 3: $m_{Fe}^{TT} = 297{,}5 \times 0{,}8 = 238$ tấn

Bước 4: Khối lượng gang:

$$m_{\text{gang}} = \dfrac{238}{0{,}95} = 250{,}526 \text{ tấn} \approx 250526 \text{ kg}$$

Bước 5: Số nồi gang:

$$\text{Số nồi} = \dfrac{250526}{5} \approx 50105 \text{ chiếc} \approx 50{,}105 \text{ nghìn chiếc}$$

Vậy $x \approx 50$.

Dạng 3: Xác định công thức oxide sắt ($Fe_xO_y$)

Phương pháp:

1. Đặt công thức tổng quát là $Fe_xO_y$ ($M = 56x + 16y$).
2. Viết PTHH khử bằng $CO$ hoặc $H_2$:

$$Fe_xO_y + yCO \xrightarrow{t^o} xFe + yCO_2$$

3. Từ dữ kiện bài cho, tính số mol Fe và số mol O trong oxide.
4. Lập tỉ lệ $x : y$ → suy ra công thức.

Ví dụ (Câu 40a – Tự luận)

Khử hoàn toàn 12 gam bột oxide $Fe_xO_y$ bằng $CO$ dư. Toàn bộ khí thoát ra dẫn vào nước vôi trong dư, thu được 22,5 gam kết tủa. Xác định công thức oxide.

Giải:

Bước 1: PTHH tổng quát:

$$Fe_xO_y + yCO \xrightarrow{t^o} xFe + yCO_2$$

Khí $CO_2$ tác dụng với nước vôi trong dư:

$$CO_2 + Ca(OH)_2 \to CaCO_3 \downarrow + H_2O$$

Bước 2: Tính $n_{CO_2}$:

Kết tủa là $CaCO_3$: $n_{CaCO_3} = \dfrac{22{,}5}{100} = 0{,}225$ mol

$$\Rightarrow n_{CO_2} = n_{CaCO_3} = 0{,}225 \text{ mol}$$

Bước 3: Trong PTHH khử, số mol O trong oxide = số mol $CO_2$:

$$n_O = n_{CO_2} = 0{,}225 \text{ mol}$$

$$m_O = 0{,}225 \times 16 = 3{,}6 \text{ gam}$$

Bước 4: Khối lượng Fe trong oxide:

$$m_{Fe} = 12 – 3{,}6 = 8{,}4 \text{ gam}$$

$$n_{Fe} = \dfrac{8{,}4}{56} = 0{,}15 \text{ mol}$$

Bước 5: Tỉ lệ:

$$x : y = n_{Fe} : n_O = 0{,}15 : 0{,}225 = 2 : 3$$

Vậy công thức oxide là $Fe_2O_3$.

Bài tương tự

Bài tương tự 1 (Câu 37a – Tự luận):

Khử hoàn toàn 16 gam oxide sắt bằng $CO$ ở nhiệt độ cao. Lượng $CO_2$ sinh ra vượt quá lượng $CO$ cần dùng là 4,8 gam. Xác định công thức oxide.

Giải:

Gọi công thức oxide là $Fe_xO_y$.

$$Fe_xO_y + yCO \to xFe + yCO_2$$

Gọi $n_{CO} = n_{CO_2} = a$ mol (theo PTHH, tỉ lệ mol CO : CO₂ = 1 : 1).

Khối lượng $CO_2$ vượt quá $CO$ là 4,8 gam:

$$44a – 28a = 4{,}8$$

$$16a = 4{,}8 \Rightarrow a = 0{,}3 \text{ mol}$$

Vậy $n_O = a = 0{,}3$ mol → $m_O = 0{,}3 \times 16 = 4{,}8$ gam

$$m_{Fe} = 16 – 4{,}8 = 11{,}2 \text{ gam} \Rightarrow n_{Fe} = \dfrac{11{,}2}{56} = 0{,}2 \text{ mol}$$

$$x : y = 0{,}2 : 0{,}3 = 2 : 3$$

Công thức oxide: $Fe_2O_3$.

Bài tương tự 2 (Câu 48 – Trắc nghiệm):

Nung $m$ gam hợp kim Fe–C trong không khí. Chất rắn sau phản ứng tăng 28,89% so với ban đầu. Xác định công thức hợp kim.

Giải:

Khi nung trong không khí:

$$2Fe + \dfrac{3}{2}O_2 \to Fe_2O_3$$

$$C + O_2 \to CO_2 \uparrow$$

Gọi hợp kim có $a$ mol Fe và $b$ mol C. Khối lượng ban đầu: $56a + 12b$.

Sau phản ứng, chất rắn chỉ còn $Fe_2O_3$: $m_{\text{rắn sau}} = \dfrac{a}{2} \times 160 = 80a$.

Chất rắn tăng 28,89%:

$$80a = (56a + 12b) \times 1{,}2889$$

$$80a = 72{,}18a + 15{,}47b$$

$$7{,}82a = 15{,}47b$$

$$\dfrac{a}{b} = \dfrac{15{,}47}{7{,}82} \approx \dfrac{3}{1{,}5} \approx \dfrac{3}{1} \approx 3$$

Vậy tỉ lệ Fe : C = 3 : 1 → Công thức: $Fe_3C$.

Đáp án: D

Dạng 4: Bài toán hỗn hợp oxide kim loại tác dụng với chất khử ($CO$, $H_2$)

Phương pháp:

Khi hỗn hợp gồm nhiều oxide, việc viết từng PTHH rồi giải hệ thường phức tạp. Ta dùng bảo toàn khối lượng:

$$m_{\text{hỗn hợp oxit}} + m_{\text{chất khử}} = m_{\text{rắn sau}} + m_{\text{sản phẩm khí}}$$

Hoặc đơn giản hơn, mỗi mol $CO$ (hoặc $H_2$) lấy đúng 1 mol O ra khỏi oxide:

$$m_{\text{oxit}} – m_{\text{rắn}} = m_O = 16 \times n_{CO} = 16 \times n_{H_2}$$

Lưu ý quan trọng: $CO$, $H_2$ không khử được $MgO$, $Al_2O_3$, $CaO$… (oxide của kim loại mạnh). Các oxide này vẫn còn nguyên trong chất rắn sau phản ứng.

Ví dụ (Câu 43 – Trắc nghiệm)

Để khử hoàn toàn 30 gam hỗn hợp $CuO$, $FeO$, $Fe_3O_4$, $Fe_2O_3$, $Fe$, $MgO$ cần 6,1975 lít $CO$ (đkc). Tính khối lượng chất rắn sau phản ứng.

Giải:

Tính $n_{CO}$:

$$n_{CO} = \dfrac{6{,}1975}{24{,}79} = 0{,}25 \text{ mol}$$

Áp dụng bảo toàn khối lượng:

$$m_{\text{rắn}} = m_{\text{hỗn hợp}} – m_O = 30 – 16 \times 0{,}25 = 30 – 4 = 26 \text{ gam}$$

Đáp án: B

Bài tương tự

Bài tương tự 1 (Câu 44):

Khử hoàn toàn 17,6 gam hỗn hợp $Fe$, $FeO$, $Fe_2O_3$ cần 4,958 lít $H_2$ (đkc). Tính khối lượng Fe thu được.

Giải:

$$n_{H_2} = \dfrac{4{,}958}{24{,}79} = 0{,}2 \text{ mol}$$

Khối lượng O bị lấy đi: $m_O = 16 \times 0{,}2 = 3{,}2$ gam

Sau phản ứng, chất rắn chỉ còn Fe:

$$m_{Fe} = 17{,}6 – 3{,}2 = 14{,}4 \text{ gam}$$

Đáp án: B

Bài tương tự 2 (Câu 27):

Cho $H_2$ qua 32 gam $CuO$ nung nóng, thu được 27,2 gam chất rắn X. a) Xác định thành phần % các chất trong X. b) Tính thể tích $H_2$ (đkc) đã phản ứng. c) Tính hiệu suất phản ứng.

Giải:

$$CuO + H_2 \xrightarrow{t^o} Cu + H_2O$$

Khối lượng O bị lấy đi:

$$m_O = 32 – 27{,}2 = 4{,}8 \text{ gam} \Rightarrow n_O = \dfrac{4{,}8}{16} = 0{,}3 \text{ mol}$$

Vậy $n_{CuO \text{ pư}} = n_{H_2} = 0{,}3$ mol; $n_{Cu} = 0{,}3$ mol.

a) Chất rắn X gồm Cu và CuO dư:

$$m_{Cu} = 0{,}3 \times 64 = 19{,}2 \text{ gam}$$

$$m_{CuO \text{ dư}} = 27{,}2 – 19{,}2 = 8 \text{ gam}$$

$$\%Cu = \dfrac{19{,}2}{27{,}2} \times 100\% \approx 70{,}59\%$$

$$\%CuO = 100\% – 70{,}59\% = 29{,}41\%$$

b) $V_{H_2} = 0{,}3 \times 24{,}79 = 7{,}437$ lít

c) $n_{CuO \text{ ban đầu}} = \dfrac{32}{80} = 0{,}4$ mol

$$H = \dfrac{0{,}3}{0{,}4} \times 100\% = 75\%$$

Dạng 5: Tính thành phần hợp kim / Xác định công thức hợp kim

Phương pháp:

1. Từ % khối lượng hoặc dữ kiện phản ứng, tính khối lượng từng nguyên tố.
2. Tính số mol mỗi nguyên tố.
3. Lập tỉ lệ mol đơn giản nhất → công thức hợp kim.

Ví dụ (Câu 49 – Trắc nghiệm)

Đồng thau chứa 59,63% Cu và 40,37% Zn. Cấu tạo tinh thể là hợp chất hoá học giữa Cu và Zn. Tìm công thức.

Giải:

Giả sử có 100 gam hợp kim:

$$n_{Cu} = \dfrac{59{,}63}{64} = 0{,}9317 \text{ mol}$$

$$n_{Zn} = \dfrac{40{,}37}{65} = 0{,}6211 \text{ mol}$$

Tỉ lệ:

$$\dfrac{n_{Cu}}{n_{Zn}} = \dfrac{0{,}9317}{0{,}6211} \approx \dfrac{3}{2}$$

Công thức: $Cu_3Zn_2$.

Đáp án: A

Bài tương tự

Bài tương tự 1 (Câu 50):

Hợp kim Al–Ni, cứ 10 mol Al thì có 1 mol Ni. Tính % khối lượng.

Giải:

$$m_{Al} = 10 \times 27 = 270 \text{ gam}$$

$$m_{Ni} = 1 \times 59 = 59 \text{ gam}$$

$$m_{\text{tổng}} = 270 + 59 = 329 \text{ gam}$$

$$\%Al = \dfrac{270}{329} \times 100\% \approx 82\%$$

$$\%Ni \approx 18\%$$

Đáp án: B

Bài tương tự 2 (Câu 51):

Hợp kim K–Na tác dụng nước dư, thu được dung dịch X và 3,7185 lít $H_2$ (đkc). Tính thể tích dung dịch HCl 2M cần để trung hoà X.

Giải:

$$n_{H_2} = \dfrac{3{,}7185}{24{,}79} = 0{,}15 \text{ mol}$$

Phản ứng của K và Na với nước đều sinh $H_2$ và tạo dung dịch kiềm (KOH, NaOH).

Tổng quát: Kim loại kiềm → $H_2$ theo tỉ lệ:

$$2M + 2H_2O \to 2MOH + H_2$$

$$\Rightarrow n_{MOH} = 2 \times n_{H_2} = 2 \times 0{,}15 = 0{,}3 \text{ mol}$$

Trung hoà: $MOH + HCl \to MCl + H_2O$

$$n_{HCl} = n_{MOH} = 0{,}3 \text{ mol}$$

$$V_{HCl} = \dfrac{0{,}3}{2} = 0{,}15 \text{ lít} = 150 \text{ mL}$$

Đáp án: A

SƠ ĐỒ TƯ DUY

1. Phương pháp tách kim loại

• 1.1. Điện phân nóng chảy → Kim loại mạnh: Na, K, Ca, Mg, Al
• 1.2. Nhiệt luyện → Kim loại trung bình: Fe, Zn, Cu (dùng $C$, $CO$, $H_2$)
• 1.3. Thuỷ luyện → Kim loại yếu: Ag, Au (dùng kim loại mạnh đẩy khỏi muối)

2. Tách một số kim loại quan trọng

• 2.1. Nhôm: $2Al_2O_3 \xrightarrow{\text{đpnc, cryolite}} 4Al + 3O_2$
• 2.2. Sắt: $Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t^o} 2Fe + 3CO_2$
• 2.3. Kẽm: $ZnS \xrightarrow{O_2} ZnO \xrightarrow{C} Zn$

3. Hợp kim

• 3.1. Khái niệm: Vật liệu kim loại = kim loại cơ bản + kim loại/phi kim khác
• 3.2. Ưu điểm: Cứng hơn, bền hơn, chống gỉ tốt hơn kim loại nguyên chất
• 3.3. Các hợp kim quan trọng:
  • Gang: Fe + C (2–5%) → cứng, giòn
  • Thép: Fe + C (<2%) → cứng, đàn hồi, chịu lực
  • Inox: Fe + C + Cr, Ni → khó gỉ
  • Đuy-ra: Al + Cu, Mn, Mg → nhẹ, bền

4. Sản xuất gang và thép

• 4.1. Gang: Quặng hematite + than cốc + đá vôi → Lò cao
  • Tạo $CO$ → Khử $Fe_2O_3$ → Tạo xỉ $CaSiO_3$
• 4.2. Thép: Gang + $O_2$ → Lò thổi
  • Đốt bớt tạp chất → Giảm C xuống dưới 2%

SAI LẦM THƯỜNG GẶP

Cô Trần Thị Thanh Thảo

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu