Co2 có lẫn hcl và h2o, co, h2, so2 làm thế nào để tách co2 ra khỏi hỗn hợp.
Ngày đăng:
27/01/2022
Trả lời:
0
Lượt xem:
190
Chuyên đề 9 tách chất và tin chất khỏi hỗn hợpBạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.05 MB, 50 trang ) ĐT liên hệ: 0988.275.228 0898375.488 không bò hấp thụ thu khí thu khí, lọc rắn, chiết lỏng , lọc rắn, chiết chất lỏng A B Lưu ý: X thường là dung dịch (hoặc chất lỏng) để hòa tan chất rắn hoặc hấp thụ khí. (Thường chọn chất X chỉ phản ứng được với một chất trong hỗn hợp) Y là chất tham gia phản ứng tái tạo lại chất A đã mất (bằng một phản ứng hoặc nhiều phản ứng). Ta chỉ thu được một chất tinh khiết khi chất đó có trạng thái khác với các chất còn lại trong cùng một hệ chất (như kết tủa, chất khí thốt ra, chất lỏng phân 2 lớp ) bằng các phương pháp vật lý (lọc, cơ cạn, chiết,chưng cất). 1.2- Phương pháp: Một số phương pháp vật lý thường sử dụng: Cơ cạn: Áp dụng để tách lấy chất tan (khơng bay hơi) ra khỏi dung dịch. Lọc: Áp dụng tách lấy chất kết tủa ra khỏi dung dịch. Kết tinh phân đoạn: Tách lấy chất có độ tan thay đổi nhiều theo nhiệt độ. Phương pháp từ tính: Tách chất bị nhiễm từ (như bột sắt, bột Fe3O4) ra khỏi hỗn hợp gồm chất bị nhiễm từ và chất khơng bị nhiễm từ . Chưng cất: Thường áp dụng để tách chất lỏng theo nhiệt nhiệt đội sơi. 0 (Hỗn hợp gồm chất bay hơi và chất khơng bay hơi, hoặc có t sơi khác nhau) Chiết: Áp dụng để tách hỗn hợp gồm các chất lỏng khơng tan vào nhau. Hình ảnh minh họa phương pháp chiết và chưng cất: Hình 1: Chưng cất Hình 2: Chiết 2 lớp chất lỏng 3 11 chuyờn mi, hay v khú BD HSG mụn Húa hc THCS - Nguyn ỡnh Hnh 1.3- Mt s s loi b v tỏi to li cht. a) S loi b v tỏi to mt s n cht, hp cht vụ c thng gp: S 1: Vi kim loi (R) trc Mg v oxit ca nú: R 2O x H 2O dư dd HCl dư cô cạn + O2 R R O dd R(OH)x dd RCl x 2 x đpnc to Hoặc R S 2: Vi kim loi (R) t Mg n trc hidro v oxit, hidroxit ca nú: R2Ox , R(OH)x dd HCl dư dd RCl x hoặc axit mạnh khác Hoặc R cô cạn + O2 (1) R R2Ox đpnc t0 dd NaOH dư t0 H2,CO (2) R(OH)x R2Ox R t0 * Nhỏnh (1): Nu R l kim loi mnh t Al tr v trc trong dóy kim loi. * Nhỏnh (2): Nu R l kim loi cú hidroxit khụng lng tớnh v yu hn Al. S 3: Vi oxit hoc hidroxit ca kim loi yu: CuO, Ag2O, Cu(OH)2. R2Ox R(OH)x dd HNO3 cô cạn dd R(NO ) Nhiệt phân 3x CuO Ag ddHCl đpdd CuCl Cu 2 Ag ddHCl NaOH t0 dd RCl R(OH)x R2Ox x AgOH không bền, tự phân hủy thành Ag O 2 H2 ,CO R to S 4: Vi kim loi Al, Zn v cỏc oxit lng tớnh (Al2O3, Cr2O3, ZnO) hoc hidroxit lng tớnh (Zn(OH)2, Al(OH)3, Cr(OH)3). R2Ox , H2 ,CO (1) R (Zn,Cr) dd NaOH Sục CO2 t0 t0 R(OH) Na RO R(OH) R O x 2 x (4x) 2 đpnc x Al (2) criolit Hoặc R S 5: Vi cỏc cht khớ vụ c thng gp (CO2, SO2, H2S, H2, NH3...): ddBr S 2 (HBr H SO ) +) Lu hunh ioxit (SO2): SO 2 SO 2 2 4 t0 CO 2 (1) loù c , nung +) Cacbon ioxit (CO2): CO2 3 dd H2SO4 CO 2 0 dd H SO + dd NaOH (t ) 2 4 +) Amoniac (NH3): NH3 (NH 4 ) 2 SO 4 NH3 dd Ca(OH) 2 CaCO CuO điện phân +) Khớ hidro (H2): H 2 H 2O H2 xút t0 (Thụng thng H2 s thoỏt ra sau khi dn hn hp qua cỏc dung dch hp th) dd NaOH + Axit mạnh +) Khớ hidro sunfua: H 2S Na 2S H 2S ( Hoặc kiềm khác) (HCl,H 2 SO 4 loãng ) (1) 4 Khớ SO2 vn thc hin c theo phng phỏp ny. ĐT liên hệ: 0988.275.228 0898375.488 b) Sơ đồ loại bỏ và tái tạo một số hợp chất hữu cơ thường gặp: Sơ đồ 6: Hấp thụ và tái tạo lại Anken, ankin. ddBr2 Zn * Anken: Cn H 2n Cn H 2n Br2 Cn H 2n (Ankin cũng tương tự). t0 * Ankin: C n H 2n 2 AgNO3 / NH3 H 2SO 4 loãng Cn H 2n x Ag x C n H 2n 2 t0 Cã nèi ba ®Çu m¹ch Sơ đồ 7: Loại bỏ và tái tạo lại dẫn xuất loại ancol (rượu) và axit cacboxylic. Na H2 O RONa ROH * Rượu (ancol): ROH làm khô(CaO),chưng cất, ngưng tụ NaOH HCl * Axit hữu cơ: RCOOH RCOONa RCOOH chưng cất, làm khô, ngưng tụ 1.4- Một số phản ứng hóa học cần lưu ý. a) Điều chế hidroclorua (HCl khơ). 0 250 C NaClrắn + H2SO4 đặc NaHSO4 + HClkhí 0 250 C 2NaClrắn + H2SO4 đặc Na2SO4 + 2HClkhí b) Nhiệt phân muối nitrat: Sản phẩm tùy thuộc vào mức độ hoạt động của các kim loại (xem dãy hoạt động hóa học của kim loại ở chun đề tốn kim loại tác dụng với muối khi phản ứng khơng hồn tồn). R(NO2 ) x O2 (R: kim lo¹i tríc Mg) t R(NO3 ) x R 2O x NO 2 O2 (R : kim lo¹i tõ Mg ®Õn Cu) (R : kim lo¹i tõ sau Cu) R NO2 O2 Ví dụ: 0 t0 2KNO2 + O2 2KNO3 t0 CuO + 2NO2 + ½ O2 Cu(NO3)2 t0 Ag + ½ O2 + NO2 AgNO3 (Khơng thu được Ag2O vì chất này khơng bền với nhiệt). t0 Fe2O3 + ½ O2 + 4NO2 2Fe(NO3)2 t0 Fe2O3 + 2Fe(NO3)3 (2) 3 O2 + 6NO2 2 c) Nhiệt phân muối cacbonat. * Muối cacbonat trong hòa: Chỉ xảy ra với các muối tan khơng tan trong nước. R 2O x CO2 (R: kim lo¹i tõ Cu vỊ tríc) t0 R 2 (CO3 )x R O 2 CO 2 (R: kim lo¹i sau Cu) kh«ng tan trong níc (2) Đáng lẽ tạo ra FeO, nhưng do sản phẩm có O2 nên nó oxi hóa FeO thành Fe2O3. 5 11 chuyờn mi, hay v khú BD HSG mụn Húa hc THCS - Nguyn ỡnh Hnh Vớ d: t0 CaO + CO2 CaCO3 t0 2Ag + ẵ O2 + CO2 Ag2CO3 * Mui cacbonat axit (hidro cacbonat): Tt c u b nhit phõn. t0 R (CO ) xH O xCO 2R(H CO3 ) x 2 3 x 2 2 Tất cả bị nhiệt phân Vớ d: t0 CaCO3 + H2O + CO2 (3) Ca(HCO3)2 t0 Na2CO3 + H2O + CO2 2NaHCO3 d) Mt s phn ng lm thay i húa tr ca st trong cỏc hp cht. 2Fe(OH)2 + ẵ O2 + H2O 2Fe(OH)3 (1) t0 Fe2O3 + 2H2O 2Fe(OH)2 + ẵ O2 Chất oxi hóa mạnh Cl ,Br ,HNO 2 2 3 ,H 2SO 4 đặc, KMnO 4 ... 2+ (2) Muối Fe 3+ Muối Fe (3) Kim loại từ Mg Cu Vớ d: 2FeCl3 (d) + Zn ZnCl2 + 2FeCl2 (mui st sinh ra cú ln tp cht) 2FeCl3 + Cu CuCl2 + 2FeCl2 (mui st sinh ra cú ln tp) 2FeCl3 + Fe 3FeCl2 2FeCl2 + Cl2 2FeCl3 2FeSO4 + 2H2SO4 c núng Fe2(SO4)3 + 2H2O + SO2 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 loóng 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O 3Fe(NO3)2 + 4HNO3 loóng 3Fe(NO3)3 + 2H2O + NO HNO3 spk(NO 2 , NO,SO 2 ) hoặc H SO 3+ Fe(OH) 2 , FeS2 ... 2 4 Muối Fe + H 2 O +... đặc nóng FeO,Fe3O 4 , (4) Vớ d: FeO + 4HNO3 c núng Fe(NO3)3 + 2H2O + NO2 2Fe3O4 + 10H2SO4 c núng 3Fe2(SO4)3 + 10H2O + SO2 2FeS2 + 14H2SO4 c núng Fe2(SO4)3 + 14H2O + 15SO2 3Fe(OH)2 + 10HNO3 loóng 3Fe(NO3)3 + 8H2O + NO FeCO3 + 4HNO3 c núng Fe(NO3)3 + 2H2O + CO2 + NO2 (Vai trũ ca H2SO4 c v HNO3: l cht oxi húa mnh, nõng mc húa tr ca Fe ban u lờn thnh húa tr cao nht trong mui sn phm) (3) 6 Nu nhit phõn hon ton (cht ban u dng rn) thỡ CaCO3 phõn hy thnh CO2, H2O T liờn h: 0988.275.228 0898375.488 e) in phõn mui clorua (cp THCS hu nh khụng gp cỏc loi mui khỏc) * in phõn dung dch, cú mng ngn xp ( in cc dng) điện phân 2RClx 2xH 2O 2 R(OH)x + xH 2 + xCl2 có màng ngăn bazơ tan điện cực âm điện cực dương (5) Vớ d: điện phân 2NaOH + H2 + Cl2 2NaCl + 2H2O có màng ngăn điện phân NaClO + H2 NaCl + H2O không màng ngăn * in phõn núng chy mui clorua ca kim loi mnh (in phõn mui rn). điện phân nóng chảy 2 RClx 2R + điện cực âm xCl2 R là kim loại mạnh điện cực dương (6) Vớ d: 2NaCl đpnc 2Na MgCl2 đpnc Mg + Cl2 + Cl2 * in dung dch mui clorua ca kim loi trung bỡnh, yu. điện phân dung dịch 2RCl x 2R + điện cực âm R là kim loại TB, yếu xCl2 điện cực dương (7) Vớ d: điện phân dung dịch CuCl2 Cu + Cl2 điện phân dung dịch FeCl2 Fe + Cl2 f) Phn ng ca cỏc oxit lng tớnh v hidroxit lng tớnh. (ZnO, Zn(OH)2, Al2O3, Al(OH)3, Cr2O3, Cr(OH)3) + Axit Muối + nước Gốc của axit (8) + Kiềm Muối + nước hidroxit LT Gốc RO 2 (RO2 l cỏc gc AlO2 (aluminat), =ZnO2 (zincat), CrO2 (cromit) Vớ d: Al2O3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2O Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O 2Al(OH)3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 6H2O Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O ZnO + H2SO4 ZnSO4 + H2O ZnO + 2NaOH Na2ZnO2 + H2O Oxit LT Hoặc: 7 11 chuyờn mi, hay v khú BD HSG mụn Húa hc THCS - Nguyn ỡnh Hnh Zn(OH)2 + H2SO4 ZnSO4 + 2H2O Zn(OH)2 + 2NaOH Na2ZnO2 + 2H2O Lu ý: Cỏc mui cha gc AlO2, =ZnO2, CrO2 tỏc dng vi cỏc axit to thnh hidroxit tng ng: CO2 + 2H2O + NaAlO2 NaHCO3 + Al(OH)3 HCl thiu + H2O + NaAlO2 NaCl + Al(OH)3 4HCl d + NaAlO2 NaCl + AlCl3 + 2H2O g) Mt s phn ng iu ch cỏc hp cht hu c quan trng. Loi cht Phn ng iu ch Metan Al4C3 + 12H2O 4Al(OH)3 + 3CH4 (1) 3000 C CH4 C + 2H2 CH4 (2) 0 250 C CO + 3H2 CH4 + H2O Ni (3) 0 t (CaO) CH3-COONa + NaOH CH4 + Na2CO3 (4) Ni CnH2n+2 CnH2n (anken) + H2 t0 (5) Ni CnH2n+2 CnH2n-2 + 2H2 t0 (6) Nhn xột: 1- Cỏc cht ng ng ca metan (Ankan: CnH2n+2) thng iu ch theo phng phỏp vụi tụi xỳt (phn ng 4) hoc cng H2 vo hidrocacbon khụng no cú cựng ch s cacbon trong phõn t (phn ng 5 hoc 6). 2- Trong cỏc bi tp tỏch hn hp khớ thỡ CH4 v cỏc Ankan thng cho thoỏt ra khi cỏc bỡnh nc vụi, dung dch brom, AgNO3/NH3 ... nờn khụng cn cỏc phn ng tỏi to li. Etilen C2H4 Pd / PbCO3 CH2 = CH2 CHCH + H2 t0 (1) H 2 SO 4 ủaởc CH2 = CH2 + H2O CH3-CH2OH 1800 C (2) 0 t CH2Br CH2Br + Zn CH2 = CH2 + ZnBr2 (3) 0 t (CaO) CH2=CH-COONa + NaOH CH2=CH2 + Na2CO3 (4) ( KOH/ rửụùu) C2H5Cl (5) C2H4 + HCl (s 5:phn ng tỏch HX khi dn xut halogen) Nhn xột: Cỏc ng ng ca etilen (anken: hidrocacbon mch h dng CnH2n) cú phng phỏp iu ch tng t nh etilen. Axetilen C2H2 8 15000 C C2H2 + 3H2 2CH4 Làm lạnh nhanh (1) CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca(OH)2 C2Ag2 + H2SO4 loóng C2H2 + Ag2SO4 (2) (3) ĐT liên hệ: 0988.275.228 0898375.488 röôï u C2H4Br2 + 2KOH C2H2 + 2H2O + 2KBr (4) 0 t CHBr = CHBr + Zn (5) C2H2 + ZnBr2 Nhận xét: Các đồng đẳng của axetilen (Ankin: hidrocacbon mạch hở dạng CnH2n-2) cũng có thể điều chế theo (3),(4),(5). Benzen C6H6 0 600 C 3C2H2 bét than (1) t 0 (CaO) COONa + NaOH 0 t ,xt (Pd) + Na2CO3 + 3H2 (đề hidro hóa) 0 t ,xt (Pd) C6H14 (n-hecxan) + 4H2 (2) (3) (4) (Phản ứng (4) gọi là phản ứng đóng vòng ankan) Nhận xét: 1- Các đồng đẳng của benzen chủ yếu được điều chế theo phản ứng (3),(4). 2- Trong các bài tập tách hỗn hợp lỏng thì thường tách benzen bằng phương pháp chiết. Rượu etylic C2H5OH H 2SO 4 lo·ng CH2=CH2 + H2O C2H5OH t0 C2H5OH + HCl C2H5Cl + NaOH (1) (2) (dẫn xuất monohalogen) t0 CH3COONa + C2H5OH CH3COOC2H5 + NaOH (3) H 2SO 4 lo·ng CH3COOC2H5 + H2O CH3COOH + C2H5OH (4) CH3CH2ONa + H2O C2H5OH + NaOH (5) men rîu 2C2H5OH + 2CO2 C6H12O6 300 C (6) 0 t (Ni) CH3CH2OH CH3CHO + H2 (7) Nhận xét: 1- Các đồng đẳng của rượu etylic (ankanol: CnH2n+1OH) cũng có phương pháp điều chế tương tự như rượu etylic 2- Trong các bài tập tách hỗn hợp lỏng thì rượu etylic thường thu được bằng phương pháp chưng cất. Axit axetic CH3COOH men giÊm CH3COOH + H2O C2H5OH + O2 (1) xt 2C4H10 + 5O2 4CH3COOH + 2H2O t0C (2) 2CH3COONa + H2SO4 loãng Na2SO4 + 2CH3COOH (3) 9 11 chuyên đề mới, hay và khó BD HSG môn Hóa học THCS - Nguyễn Đình Hành 2 Mn CH3CHO + ½ O2 CH3COOH t0 C (4) h) Một số phản ứng khó về chuyển hóa các hợp chất hữu cơ. (Phần mở rộng kiến thức nhằm giúp học sinh có tư liệu tham khảo) xt RCOOH + CHCH RCOOCH=CH2 (Cộng RCOOH vào ankin) R-CHO Ni R-CH2OH (Phản ứng cộng H2 vào nhóm -HC=O) + H2 t0 R-CHO + Br2 + H2O R-COOH + 2HBr (Tính khử của nhóm CHO) o NH3 ,t H-COOH + Ag2O H2O + CO2 + 2Ag (Tính khử của nhóm CHO) R-CHO o NH3 ,t + Ag2O R-COOH + 2Ag (Tính khử của nhóm CHO) 0 t R-CH2OH + CuO R-CHO + Cu + H2O HgSO 4 CH2=CHOH (không bền) CHCH + H2O CH3CHO 800 C 0 t RCOOCH=CH2 + NaOH RCOONa + CH3CHO 3CH2 = CH2 + 2KMnO4 + 4H2O 3CH2OH CH2OH + 2KOH + 2MnO2 KMnO 4 Hoặc viết: CH2 = CH2 + [O] + H2O CH2OHCH2OH (Etilen glycol) 3CHCH + 8KMnO4 3KOOC-COOK + 2KOH + 8MnO2 + 2H2O KMnO 4 Hoặc viết: CHCH + 4[O] HOOC-COOH (Axit oxalic) N O x y H-CHO + H2O CH4 + O2 6000 C PdCl2 / CuCl2 CH3CHO (Anđehit axetic) CH2=CH2 + ½ O2 6000 C H 2 SO 4 ñaëc R-O-R + H2O (Phản ứng ete hóa) R-OH + ROH 1400 C 2- Một số ví dụ minh họa. Ví dụ 1: Trình bày phương pháp tinh chế (làm sạch) mỗi chất sau đây bị lẫn tạp chất và viết các phương trình hóa học của phản ứng xảy ra: a) Mg có lẫn Na2O, Al2O3, ZnO. b) SiO2 có lẫn MgO, Fe2O3, CuO. c) Bột Ag có lẫn bột các kim loại Al, Fe, Cu. d) Al có lẫn MgO, Fe2O3, CuO. e) Khí CO2 có lẫn khí O2. f) Khí CO2 lẫn HCl và hơi nước. Phân tích: Ý Hỗn hợp các chất Phân tích và định hướng tinh chế Các tạp chất đều tan trong dung dịch KL o x bz tan o xLT o xLT a. Mg, ( Na 2 O, Al 2 O3 , ZnO) kiềm, chỉ có Mg không tan. Vì vậy dùng kiềm để loại bỏ tạp chất. Các chất tạp là oxit bazơ còn chất chính b. SiO2, (MgO, Fe2O3, CuO) là oxit axit. Do đó ta chọn dung dịch 10 ĐT liên hệ: 0988.275.228 0898375.488 axit để hòa tan tạp chất. Các kim loại tạp đều mạnh hơn kim loại chính là Ag. Do đó ta dùng muối AgNO3 c. Ag, (Fe, Cu, Al) để loại bỏ tạp chất. Chỉ có Al tan trong kiềm, các tạp chất không tan trong kiềm. Do đó ta chọn d. Al, (MgO, Fe2O3, CuO) dung dịch kiềm để chuyển kim loại Al thành một trạng thái khác với tạp chất. CO2 là oxit axit nên bị kiềm hấp thụ, còn O2 không có tính chất này. Vì vậy ta e. CO2, (O2) chọn dung dịch Ca(OH)2 để hấp thụ CO2. Chỉ có HCl phản ứng với dung dịch NaHCO3. Vì vậy, ta chọn dung dịch f. CO2 (HCl, hơi nước). NaHCO3 để hấp thụ HCl và H2SO4 đặc để làm khô khí CO2 . Hướng dẫn: a) Khuấy hỗn hợp Mg có lẫn Na2O, Al2O3, ZnO trong dung dịch NaOH dư, thì các chất Na2O, Al2O3 và ZnO bị hòa tan. Lọc lấy phần rắn không tan thì thu được Mg nguyên chất. Na2O + H2O 2NaOH Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O ZnO + 2NaOH Na2ZnO2 + H2O b) Cho hỗn hợp vào trong dung dịch HCl dư, khuấy đều thì các chất MgO, Fe2O3, CuO bị hòa tan. Lọc lấy phần chất rắn không tan thì thu được SiO2. MgO + 2HCl MgCl2 + H2O Fe2O3 + 6HCl 2FeCl3 + 3H2O CuO + 2HCl CuCl2 + H2o c) Cho hỗn hợp rắn vào trong dung dịch AgNO3 dư, khuấy đều cho tan thì chỉ có Fe, Cu, Al bị hòa tan. Lọc lấy chất rắn và sấy khô thì thu được Ag. Al + 3AgNO3 (dư) Al(NO3)3 + 3Ag Fe + 3AgNO3 (dư) Fe(NO3)3 + 3Ag Cu + 2AgNO3 (dư) Cu(NO3)2+ 2Ag d) Cho hỗn hợp vào dung dịch NaOH loãng, nóng dư. Tách bỏ chất rắn không tan (MgO, Fe2O3, CuO). 2Al + 2H2O + 2NaOH 2NaAlO2 + 3H2 Sục CO2 liên tục vào phần nước lọc, tách lấy kết tủa đem nung nóng hoàn toàn và điện phân nóng chảy sản phẩm rắn thì thu được Al. CO2 + NaOH NaHCO3 11 11 chuyên đề mới, hay và khó BD HSG môn Hóa học THCS - Nguyễn Đình Hành CO2 + 2H2O + NaAlO2 NaHCO3 + Al(OH)3 t0 Al2O3 + 3H2O 2Al(OH)3 ®pnc 2Al2O3 4Al + 3O2 criolit Lưu ý: Khi sục CO2 liên tục thì CO2 dư nên phản ứng không tạo muối trung hòa, vì muối trung hòa bị CO2 chuyển hóa thành muối axit theo phản ứng sau: CO2 + H2O + Na2CO3 2NaHCO3 e) Dẫn hỗn hợp khí CO2 lẫn O2 đi qua bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thì CO2 bị hấp thụ. Lọc lấy kết tủa đem nung nóng ở nhiệt độ cao thì thu được CO2. CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O t0 CaO + CO2 CaCO3 f) Dẫn hỗn hợp khí CO2 lẫn HCl và hơi nước đi qua dung dịch NaHCO3 dư thì khí HCl và một phần hơi nước bị hấp thụ. HCl + NaHCO3 NaCl + H2O + CO2 Dẫn khí thoát ra (CO2 và hơi nước) đi qua dung dịch H2SO4 đặc thì hơi nước bị hấp thụ (do H2SO4 đặc háo nước). Khí CO2 thoát ra nên ta thu được CO2 tinh khiết. Ví dụ 2: Hỗn hợp X dạng bột gồm MgO, CuO, BaO. Làm thế nào tách riêng mỗi chất rắn ra khỏi hỗn hợp. Viết các phương trình hóa của phản ứng xảy ra?. Phân tích: MgO: oxit bazơ không tan trong nước, chứa kim loại mạnh (không bị khử bởi CO hoặc H2). CuO: oxit bazơ không tan trong nước, chứa kim loại yếu (bị khử bởi H2 hoặc CO). BaO: oxit bazơ tan trong nước. Dùng nước để chuyển hóa nguyên tố Ba sang dạng hidroxit rồi tái tạo. Dùng H2 để khử hỗn hợp CuO và MgO chuyển hóa thành MgO và Cu. Từ hỗn hợp này ta tái tạo lại MgO và CuO. Hướng dẫn: Hòa tan hỗn hợp vào nước dư, lọc lấy phần rắn không tan gồm CuO và MgO. BaO + H2O Ba(OH)2 Cho phần dung dịch thu được tác dụng với dung dịch Na2CO3 dư, tách lấy kết tủa nhiệt phân hoàn toàn thì thu được BaO. Ba(OH)2 + Na2CO3 BaCO3 + 2NaOH t0 BaO + CO2 BaCO3 Dẫn dòng khí H2 dư đi qua hỗn hợp rắn (CuO, MgO) nung nóng, thu lấy chất rắn sau phản ứng đem hòa tan trong dung dịch HCl dư. Lọc lấy phần kim loại không tan đem đốt trong khí oxi dư thì thu được CuO. t0 Cu + H2O. CuO + H2 12 ĐT liên hệ: 0988.275.228 0898375.488 MgO + 2HCl MgCl2 + H2O Cho dung dịch NaOH dư vào phần nước lọc, thu lấy kết tủa đem nhiệt phân hoàn toàn thì thu được MgO. HCl + NaOH NaCl + H2O MgCl2 + 2NaOH Mg(OH)2 + 2NaCl t0 MgO + H2O Mg(OH)2 Lưu ý: Có thể cô cạn dung dịch (MgCl2, HCl) thu lấy MgCl2 khan điện phân nóng chảy, sau đó thu Mg đốt trong khí oxi thì được MgO. Ví dụ 3: Trình bày phương pháp tách riêng từng chất ra khỏi các hỗn hợp dưới đây, viết các phương trình hóa học xảy ra trong các thí nghiệm (nếu có): a) Hỗn hợp chất rắn gồm Al2O3, Fe2O3, SiO2. b) Hỗn hợp chất rắn gồm BaCO3, BaCl2, NaCl. c) Hỗn hợp rắn gồm các oxit kim loại: CuO, FeO, ZnO. d) Hỗn hợp dạng bột gồm Al, MgO, Ag. e) Hỗn hợp khí gồm CO2, SO2, N2, H2. Phân tích: Al2 O 3 , a) Fe 2 O 3 , CO 2 d.d Al(OH) 3 ddNaOH d.d ddHCl Fe(O H)3 SiO 2 b) BaCl 2 ddNa CO d 2 3 d.d H 2O NaCl CO d dd HCl d / c« c¹n d.d NaCl BaCO 3 dd HCl d / c« c¹n BaCl 2 0 t 2 Zn(OH) d.d ZnO 2 ddNaOH d ZnO FeO CuO d) MgO t 0/H2 d Fe Cu d.d NaOH d HCl d 0 t d.d Fe(OH)2 FeO t0 /O d 2 CuO Cu CO d 0 t ®pnc 2 Al(OH) d.d Al2O3 Al criolit 3 Al ddNaOH d Ag N2,H2 O3 BaCO 3 CuO e) CO2 2 SiO 2 BaCO 3 c) FeO t0 Fe t0 Al O 2 3 0 d.d HCl d (MgO Ag) NaOH t d.d Mg(OH)2 MgO Ag dd Br d 2 N2,H2 CO2 dd Ca(OH)2 d N2 CuO d (t0 ) H2O n.tô H2 () ®p H2 N2 H2O xót O2 () N2 CaCO3 SO2 + S ®un nãng d.d SO2 13 11 chuyên đề mới, hay và khó BD HSG môn Hóa học THCS - Nguyễn Đình Hành Hướng dẫn: a) Hòa tan hỗn hợp Al2O3, Fe2O3, SiO2 trong dung dịch HCl dư, lọc lấy phần rắn không tan thì thu được SiO2. Al2O3 + 6HCl 2AlCl3 + 3H2O Fe2O3 + 6HCl 2FeCl3 + 3H2O Cho dung dịch NaOH dư vào phần nước lọc, thu lấy kết tủa Fe(OH)3 và dung dịch chứa NaAlO2 (dung dịch X). Lọc lấy kết tủa nung nóng đến khối lượng không đổi thì thu được Fe2O3. HCl + NaOH NaCl + H2O AlCl3 + 4NaOH NaAlO2 + 3NaCl + 2H2O FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3NaCl t0 Fe2O3 + 3H2O 2Fe(OH)3 Sục khí CO2 dư vào dung dịch X, lọc lấy kết tủa nung đến khối lượng không đổi thì thu được Al2O3. CO2 + NaOH NaHCO3 CO2 + 2H2O + NaAlO2 NaHCO3 + Al(OH)3 t0 Al2O3 + 3H2O 2Al(OH)3 b) Cho hỗn hợp BaCO3, BaCl2, NaCl vào nước dư và khuấy đều, lọc lấy phần không tan thì thu được BaCO3. Cho dung dịch Na2CO3 vào phần nước lọc, thu được kết tủa BaCO3 và dung dịch X (gồm NaCl và Na2CO3). Cho kết tủa vào dung dịch HCl dư, cô cạn dung dịch sau phản ứng thì thu được BaCl2. Na2CO3 + BaCl2 BaCO3 + 2NaCl BaCO3 + 2HCl BaCl2 + H2O + CO2 Cho dung dịch HCl dư vào dung dịch X, cô cạn dung dịch sau phản ứng thì thu được NaCl. Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2O + CO2 c) Cho hỗn hợp gồm CuO, FeO, ZnO vào dung dịch NaOH dư và khuấy đều cho ZnO tan hết. Lọc lấy chất rắn (FeO, CuO), phần dung dịch chứa Na2ZnO2. ZnO + 2NaOH Na2ZnO2 + H2O Sục khí CO2 liên tục vào dung dịch Na2ZnO2, lọc kết tủa đem nung đến khối lượng không đổi thì thu được ZnO. CO2 + NaOH NaHCO3 2CO2 + 2H2O + Na2ZnO2 2NaHCO3 + Zn(OH)2 t0 ZnO + H2O Zn(OH)2 Dẫn khí H2 dư đi qua hỗn hợp rắn (FeO, CuO) nung nóng. Hòa tan hỗn hợp sản phẩm rắn trong dung dịch HCl dư, lọc lấy phần rắn không tan đem đốt trong oxi dư thì thu được CuO. 14 ĐT liên hệ: 0988.275.228 0898375.488 t0 Fe + H2O FeO + H2 t0 Cu + H2O CuO + H2 Fe + 2HCl FeCl2 + H2 t0 2CuO 2Cu + O2 Cho phần nước lọc (sau lọc) tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc lấy kết tủa đem nung trong chân không đến khối lượng không đổi thì thu được FeO. HCl + NaOH NaCl + H2O FeCl2 + 2NaOH Fe(OH)2 + 2NaCl t0 FeO + H2O Fe(OH)2 d) Hòa tan hỗn hợp Al, MgO, Ag trong dung dịch NaOH dư, lọc lấy phần không tan được hỗn hợp Ag và MgO. Sục khí CO2 dư vào phần nước lọc, thu lấy kết tủa đem nhiệt phân hoàn toàn, điện phân nóng chảy Al2O3 thì thu được Al. 2Al + 2H2O + 2NaOH 2NaAlO2 + 3H2 CO2 + NaOH NaHCO3 CO2 + 2H2O + NaAlO2 NaHCO3 + Al(OH)3 0 t 2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O ®pnc 4Al + 3O2 2Al2O3 criolit Cho hỗn hợp Ag và MgO vào dung dịch HCl dư, lọc lấy phần không tan thì thu được Ag. Cho dung dịch NaOH dư vào phần nước lọc, lọc lấy kết tủa đem nung nóng hoàn toàn thì thu được MgO. MgO + 2HCl MgCl2 + H2O HCl + NaOH NaCl + H2O MgCl2 + 2NaOH Mg(OH)2 + 2NaCl t0 MgO + H2O Mg(OH)2 e) Dẫn hỗn hợp các khí N2, H2, CO2, SO2 vào dung dịch Br2 dư. Thu lấy khí thoát ra gồm CO2, H2, N2. Đun nóng dung dịch sau một thời gian rồi cho S vào, thu khí bay ra dẫn qua AgNO3 dư thì thu được SO2. SO2 + 2H2O + Br2 H2SO4 + 2HBr S + 2H2SO4 đặc nóng 2H2O + 3SO2 HBr + AgNO3 AgBr + HNO3 Dẫn hỗn hợp khí N2, H2, CO2 qua dung dịch Ca(OH)2 dư, thu lấy khí thoát ra gồm N2 và H2. Lọc lấy kết tủa nung nóng ở nhiệt độ cao, thu khí bay ra được CO2. CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O t0 CaO + CO2 CaCO3 Dẫn hỗn hợp khí H2, N2 qua CuO dư nung nóng, thu khí thoát ra và làm lạnh thì được khí N2 và nước lỏng. Điện phân nước thì thu được H2 (ở điện cực âm). 15 11 chuyên đề mới, hay và khó BD HSG môn Hóa học THCS - Nguyễn Đình Hành t0 Cu + H2O H2 + CuO 2H2O ®iÖn ph©n H2 xót + O2 Ví dụ 4: Khí metan CH4 có lẫn các khí CO2, SO2, C2H2, C2H4. Hãy nêu phương pháp hóa học để thu được khí metan tinh khiết? Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra? Phân tích: CO2 ,SO2 ,CH4 C2H2 , C2H4 dd Br2 d CO2 CH4 dd Ca(OH)2 d CH4 CaCO3 d.d Hướng dẫn: Dẫn khí CH4 có lẫn CO2, SO2, C2H2, C2H4 lần lượt đi qua các bình đựng dung dịch Br2 dư và dung dịch Ca(OH)2 dư thì các khí SO2, C2H2, C2H4, CO2 bị hấp thụ. Thu khí thoát ra thì được CH4 tinh khiết. SO2 + 2H2O + Br2 H2SO4 + 2HBr C2H2 + 2Br2 C2H2Br4 C2H4 + Br2 C2H4Br2 CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O Ví dụ 5: Nêu phương pháp tách riêng từng chất khỏi hỗn hợp khí gồm CH4, C2H2, C2H4, CO2. Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra? Phân tích: CH4 dd Br 2 Zn d C2H4 C2H4Br2 C2H4 dd AgNO3 / NH3 d C2H2 t0 dd H SO C2H4 2 4 C H C2Ag2 2 2 lo·ng, d CH4 CH4 CO2,CH4 C2H2 , C2H4 dd Ca(OH)2 d 0 t CaCO3 CO2 Hướng dẫn: Dẫn hỗn hợp khí (CH4, C2H2, C2H4, CO2) qua dung dịch Ca(OH)2 dư thì CO2 bị hấp thụ. Thu khí bay ra được hỗn hợp CH4, C2H4, C2H2. Lọc lấy kết tủa đem nung nóng ở nhiệt độ cao thì thu được CO2. CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O t0 CaO + CO2 CaCO3 Dẫn hỗn hợp khí còn lại qua dung dịch AgNO3/NH3 loãng dư, thu khí thoát ra gồm CH4 và C2H4. Lọc lấy kết tủa cho vào dung dịch H2SO4 loãng, thì khí C2H2 thoát ra nên ta thu được C2H2. NH 3 C2H2 + Ag2O C2Ag2 + H2O 16 ĐT liên hệ: 0988.275.228 0898375.488 C2Ag2 + H2SO4 loãng C2H2 + Ag2SO4 Dẫn hỗn hợp hai khí còn lại qua dung dịch Br2 dư, thu khí bay ra thì được CH4. Cho Zn vào dung dịch và đun nóng thì thu được C2H4. C2H4 + Br2 C2H4Br2 t0 C2H4 + ZnBr2 C2H4Br2 + Zn Ví dụ 6: Có hỗn hợp gồm rượu etylic và axit axetic. Trình bày phương pháp hoá học để tách riêng mỗi chất. Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra. (Trích đề thi HSG môn hóa học lớp 9 tỉnh Bắc Giang, năm học 2009-2010) Phân tích: ng/ tô CH 3COOH C2 H5OH 0 t (*) h¬i Na 2O d CH3COOH H2O C2 H 5OH C H OH láng 2 5 CH3COONa, Na 2O t0 NaOH, C2 H5OH CaCl2 khan (d) CH r¾n CH 3COONa NaOH, Na 2 O H 2SO 4 d.d(*) lo·ng, d COOH 3 Hướng dẫn: Cho Na2O dư vào hỗn hợp gồm etylic và axit axetic. Đun nóng hỗn hợp sau phản ứng thu lấy hơi và ngưng tụ thì thu được C2H5OH lỏng. Hỗn hợp rắn còn lại gồm CH3COONa, NaOH, Na2O. 2CH3COOH + Na2O 2CH3COONa + H2O Na2O + H2O 2NaOH Cho phần hỗn hợp rắn (CH3COONa, NaOH, Na2O) vào dung dịch H2SO4 loãng, dư. Đun nóng hỗn hợp sau phản ứng, thu lấy phần hơi dẫn qua lượng dư CaCl2 khan thì thu được CH3COOH. 2NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O Na2O + H2SO4 Na2SO4 + H2O 2CH3COONa + H2SO4 Na2SO4 + 2CH3COOH CaCl2 + nH2O (hơi) CaCl2.nH2O Ví dụ 7: Chỉ dùng một phản ứng hóa học, hãy tách riêng SO2 từ hỗn hợp khí gồm SO2, C2H4. Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra. Phân tích: SO2 tác dụng với nước brom mà không tác dụng với Br2/ dung môi CCl4. Vì vậy sử dụng dung dịch Br2/CCl4 để hấp thụ C2H4. Hướng dẫn: Dẫn hỗn hợp SO2 và C2H4 qua bình đựng dung dịch Br2 (trong CCl4) dư thì chỉ có C2H4 bị hấp thụ, còn khí SO2 không bị hấp thụ. Thu khí thoát ra thì được SO2. C2H4 + Br2 C2H4Br2 (4 ) (4) Na2O dư sẽ hút nước sinh ra từ phản ứng nên sau phản ứng này sẽ không còn nước. 17 11 chuyên đề mới, hay và khó BD HSG môn Hóa học THCS - Nguyễn Đình Hành II- BÀI TẬP VẬN DỤNG 1- PHẦN VÔ CƠ Bài 1: Tinh chế mỗi chất SiO2, Ag, CO2, ZnSO4 từ các hỗn hợp sau đây: a) SiO2 có lẫn FeO, Fe. b) Ag có lẫn Fe, Zn, Al. c) CO2 có lẫn N2, H2, CO. d) ZnSO4 có lẫn CuSO4. Phân tích: * Ý a: Hỗn hợp gồm oxit axit (SiO2) và tạp chất là oxit bazơ (FeO) và kim loại hoạt động (trước H) Sử dụng axit để hòa tan tạp chất. * Ý b: Các tạp chất đều là kim loại mạnh hơn kim loại Ag và đứng trước H, do đó có thể hòa tan tạp chất bằng dung dịch HCl, H2SO4 loãng hoặc dung dịch AgNO3. * Ý c: Các khí N2, H2, CO không tác dụng với kiềm. Do đó sử dụng kiềm để hấp thụ CO2 sau đó tái tạo lại CO2. * Ý d: Vì đây là câu tinh chế muối của kim loại mạnh lẫn muối kim loại yếu nên cho dung dịch 2 muối tác dụng với kim loại tương ứng với muối cần tinh chế. Hướng dẫn: a) Hòa tan trong dung dịch HCl dư thì FeO và Fe tan hết, còn SiO2 không tan. Lọc lấy phần rắn không tan thì thu được SiO2. FeO + 2HCl FeCl2 + H2O Fe + 2HCl FeCl2 + H2 b) Cách 1: Sử dụng dung dịch axit. Hòa tan hỗn hợp các kim loại vào dung dịch HCl dư, khuấy đều cho các tạp chất tan hết. Lọc lấy chất rắn không tan thì thu được Ag. 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 Fe + 2HCl FeCl2 + H2 Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 Cách 2: Sử dụng dung dịch muối. Hòa tan hỗn hợp các kim loại vào dung dịch AgNO3 dư, khuấy đều cho các tạp chất tan hết. Lọc lấy chất rắn không tan thì thu được Ag. Al + 3AgNO3 Al(NO3)3 + 3Ag Zn + 2AgNO3 Zn(NO3)2 + 2Ag Fe + 3AgNO3 Fe(NO3)3 + 3Ag c) Dẫn hỗn hợp khí vào dung dịch Ca(OH)2 dư thì chỉ có CO2 bị giữ lại. Lọc lấy kết tủa đem nung ở nhiệt độ cao thu được CO2. CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O t0 CaO + CO2 CaCO3 18 ĐT liên hệ: 0988.275.228 0898375.488 d) Cho hỗn hợp vào nước, khuấy đều cho tan. Cho Zn dư vào dung dịch, sau khi phản ứng kết thúc thì tách bỏ phần rắn không tan. Cô cạn dung dịch thì thu được ZnSO4. Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu Bài 2: Một hỗn hợp dạng bột gồm Ag, Al, Mg. Bằng phương pháp hóa học, hãy nêu cách tách riêng từng kim loại ra khỏi hỗn hợp mà không làm thay đổi khối lượng của mỗi kim loại ban đầu. Phân tích: So sánh tính chất hóa học của các kim loại ta thấy: Ag là kim loại yếu không tan trong dung dịch axit thường (như HCl, H2SO4 loãng), Al tan trong kiềm, Mg tan trong axit thường nhưng không tan trong kiềm. Vì vậy ta sử dụng kiềm để hòa tan Al và dùng axit HCl để hòa tan Mg. Hướng dẫn: Hòa tan hỗn hợp trong dung dịch NaOH dư và khuấy đều đến khi ngừng thoát khí. Lọc lấy phần rắn được hỗn hợp Ag và Mg. Sục khí CO2 liên tục vào dung dịch sau phản ứng, lọc lấy kết tủa nung nóng đến khối lượng không đổi, lấy chất rắn sau phản ứng đem trộn với criolit rồi điện phân nóng chảy thì thu được Al. 2NaOH + 2H2O + 2Al 2NaAlO2 + 3H2 CO2 + NaOH NaHCO3 CO2 + 2H2O + NaAlO2 NaHCO3 + Al(OH)3 t0 Al2O3 + 3H2O 2Al(OH)3 ®p nãng ch¶y 4Al + 3O2 2Al2O3 criolit Cho hỗn hợp Mg và Ag vào dung dịch HCl dư, lọc lấy chất rắn thu được Ag. Cô cạn dung dịch sau phản ứng, điện phân nóng chảy muối MgCl2 thì thu được Mg. Mg + 2HCl MgCl2 + H2 ®p nãng ch¶y MgCl2 Mg + Cl2 Bài 3: Bằng phương pháp hóa học, hãy tách riêng từng chất khỏi hỗn hợp gồm CuO, Al2O3, SiO2. Viết các phương trình hóa học của phản ứng xảy ra. Phân tích: Trong hỗn hợp có một oxit axit (SiO2), một oxit bazơ (CuO) và một oxit lưỡng tính (Al2O3). Trên cơ sở phân loại chất ta chọn dung dịch HCl hòa tan CuO và Al2O3 để thu SiO2. Tái tạo lại CuO và Al2O3 từ dung dịch chứa AlCl3 và CuCl2. Al2O3 CuO,SiO2 d.d HCl d.d CuCl2 ,AlCl3 HCl CO NaOH 0 t 2 Al(OH) d.d Al2O3 3 0 t Cu(OH)2 CuO SiO2 19 11 chuyên đề mới, hay và khó BD HSG môn Hóa học THCS - Nguyễn Đình Hành Hướng dẫn: Hòa tan hỗn hợp trong dung dịch HCl dư thì Al2O3 và CuO bị hòa tan. Lọc lấy chất rắn không tan thu được SiO2. Al2O3 + 6HCl 2AlCl3 + 3H2O CuO + 2HCl CuCl2 + H2O Cho dung dịch nước lọc tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc lấy kết tủa đem nung nóng đến khối lượng không đổi thì được CuO. HCl + NaOH NaCl + H2O AlCl3 + 4NaOH NaAlO2 + 3NaCl + 2H2O CuCl2 + 2NaOH Cu(OH)2 + 2NaCl t0 CuO + H2O Cu(OH)2 Sục CO2 dư vào phần nước lọc (có chứa NaAlO2), lọc lấy kết tủa nung đến khối lượng không đổi thì thu được Al2O3. CO2 + NaOH NaHCO3 CO2 + 2H2O + NaAlO2 NaHCO3 + Al(OH)3 t0 Al2O3 + 3H2O 2Al(OH)3 Bài 4: Tách riêng từng chất ra khỏi hỗn hợp gồm CO2, SO2, N2. Xem như axit H2SO3 mạnh hơn axit H2CO3. Viết các phương trình hóa học của phản ứng xảy ra. Phân tích: H2SO3 mạnh hơn H2CO3 nên CO2 không có khả năng tác dụng với dung dịch muối sunfit. Như vậy nếu sử dụng dung dịch Na2SO3 thì chỉ hấp thụ được SO2. N 2 ,SO 2 CO2 dd Ca(OH) d d.d Na2SO3 d 2 (N 2 ,CO 2 ) N2 t0 CaCO3 CO 2 H SO ®Æc 2 4 d.d SO 2 Hướng dẫn: Dẫn hỗn hợp khí đi chậm qua dung dịch Na2SO3 dư thì chỉ có SO2 bị hấp thụ. Thu khí thoát ra được hỗn hợp CO2 và N2. SO2 + H2O + Na2SO3 2NaHSO3 Cho H2SO4 đặc dư vào dung dịch sau phản ứng, đun nhẹ thì khí SO2 thoát ra nên ta thu được SO2. 2NaHSO3 + H2SO4 đặc Na2SO4 + 2H2O + 2SO2 Na2SO3 + H2SO4 đặc Na2SO4 + H2O + SO2 Dẫn hỗn hợp CO2 và N2 đi chậm qua dung dịch nước vôi trong lấy dư, thu khí thoát ra thì được N2. Lọc lấy kết tủa nung nóng ở nhiệt độ cao thì thu được SO2. CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O t0 CaO + CO2 CaCO3 20 ĐT liên hệ: 0988.275.228 0898375.488 Bài 5: Một hỗn hợp gồm các chất rắn CaCO3, NaCl, Na2CO3. Hãy nêu phương pháp tách riêng mỗi chất ra khỏi hỗn hợp, viết PTHH của phản ứng xảy ra. Phân tích: Trong hỗn hợp chỉ có một chất không tan trong nước (CaCO3) nên dùng nước để tách CaCO3 ra khỏi hỗn hợp. Từ phần dung dịch ta thực hiện tách theo sơ đồ: CaCO3 Na 2 CO3 dd NaOH d NaCl (*) CO2 dd H 2O ddHCl NaOH Na 2CO3 NaCl CaCO3 t0 Na 2 CO3 NaCl d.d (NH ) CO d 4 2 3 d.d (*) Na 2 CO3 (NH 4 )2 CO3 c« c¹n, nhiÖt ph©n Na 2 CO3 (Có thể thay (NH4)2CO3 bằng NaHCO3 dư sau đó cô cạn và nhiệt phân) Hướng dẫn: Cho hỗn hợp vào nước dư và khuấy đều cho NaCl và Na2CO3 tan hết. Lọc lấy chất rắn không tan thu được CaCO3, phần nước lọc chứa NaCl và Na2CO3. Cho phần nước lọc vào dung dịch HCl dư, thu khí thoát ra được CO2 và cô cạn dung dịch được NaCl. Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2O + CO2 Dẫn khí CO2 vào dung dịch NaOH dư, cho tiếp dung dịch (NH4)2CO3 dư vào dung dịch sau phản ứng. Cô cạn và nhiệt phân chất rắn thì thu được Na2CO3. CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O (NH4)2CO3 + 2NaOH Na2CO3 + 2NH3 + 2H2O t0 2NH3 + CO2 + H2O (NH4)2CO3 Lưu ý: Vì đề không yêu cầu giữ nguyên lượng các chất ban đầu nên ta có thể sục CO2 vào một lượng rất ít dung dịch NaOH loãng. Khi đó CO2 sẽ dư nên ta chỉ thu được dung dịch chứa một muối NaHCO3, nhiệt phân đến khi ngừng thoát khí và cô cạn thì được Na2CO3. Tuy nhiên, trong thực tế nếu làm như thế thì rất khó thực hiện. Bài 6: Trình bày phương pháp hóa học để tách riêng mỗi chất khỏi hỗn hợp gồm các chất rắn BaCl2, MgCl2, NH4Cl. Viết các phương trình hóa học của phản ứng xảy ra? Phân tích: Mấu chốt: Trong hỗn hợp chỉ có NH4Cl bị nhiệt phân hủy ở nhiệt độ cao và phản ứng giữa NH3 và HCl lại xảy ra ở nhiệt độ thường. Như vậy chỉ cần nhiệt phân hỗn hợp, thu khí và làm nguội khí thì sẽ thu được NH4Cl. BaCl2, MgCl2 đều tan trong nước nhưng hidroxit tương ứng lại có một chất tan là Ba(OH)2 và một chất không tan là Mg(OH)2. Đây là cơ sở để ta chọn dung dịch kiềm để chuyển chúng thành các hidroxit có trạng thái khác nhau. 21 11 chuyên đề mới, hay và khó BD HSG môn Hóa học THCS - Nguyễn Đình Hành Hướng dẫn: Nung nóng hỗn hợp các chất rắn đến khi ngừng thoát khí. Thu lấy hỗn hợp khí NH3 và HCl trong bình kín, làm nguội thì thu được NH4Cl. 0 t NH 3 + HCl NH 4 Cl Lµm nguéi Cho hỗn hợp rắn còn lại vào lượng dư dung dịch Ba(OH)2 dư. Lọc lấy kết tủa Mg(OH)2 và nước lọc chứa BaCl2 và Ba(OH)2. Cho kết tủa vào dung dịch HCl dư, cô cạn dung dịch sau phản ứng thì thu được MgCl2. MgCl2 + Ba(OH)2 BaCl2 + Mg(OH)2 Mg(OH)2 + 2HCl MgCl2 + 2H2O Cho dung dịch HCl dư vào phần nước lọc, cô cạn dung dịch sau phản ứng thì thu được BaCl2. Ba(OH)2 + 2HCl BaCl2 + 2H2O Bài 7: Muối ăn (NaCl) bị lẫn các tạp chất là Na2SO4, MgCl2, MgSO4, CaCl2, CaSO4. Bằng phương pháp hóa học, nêu cách loại bỏ các tạp chất để thu được NaCl tinh khiết. Viết phương trình hóa học xảy ra (nếu có). (Trích đề thi vào lớp 10 chuyên hóa Hùng Vương, Gia Lai năm học 2015-2016) Phân tích: + Để thu được NaCl tinh khiết thì ta phải loại bỏ các thành phần khác Na và Cl . Vì vậy ta chọn các chất để làm kết tủa các nguyên tố Mg, Ca và nhóm SO4. Mặt khác, các nguyên tố hoặc gốc khác đưa thêm vào hỗn hợp phải dễ loại bỏ bằng các phản ứng tạo kết tủa hoặc chất bay hơi. Hướng dẫn: Hòa tan vào nước thành dung dịch, cho thêm một lượng dư dung dich BaCl2: Na2SO4 + BaCl2 BaSO4 + 2NaCl MgSO4 + BaCl2 BaSO4 + MgCl2 CaSO4 + BaCl2 BaSO4 + CaCl2 Tách bỏ kết tủa, cho dung dịch Na2CO3 dư vào phần nước lọc, lọc bỏ kết tủa thu được dung dịch chỉ chứa NaCl và Na2CO3 dư. MgCl2 + Na2CO3 MgCO3 + 2NaCl CaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaCl BaCl2 + Na2CO3 BaCO3 + 2NaCl Cho tiếp dung dịch HCl dư vào dung dịch chứa NaCl và Na2CO3. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thì thu được NaCl nguyên chất. Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2O + CO2 Lưu ý: Khi cho dung dịch HCl dư vào dung dịch sau phản ứng thì lượng Na2CO3 dư ở thí nghiệm trước sẽ chuyển hết thành NaCl. Ta cô cạn dung dịch để đuổi toàn bộ hơi nước và HCl dư, chất rắn chỉ còn NaCl (không bay hơi khi cô cạn). 22 ĐT liên hệ: 0988.275.228 0898375.488 Bài 8: Tách riêng mỗi chất từ các hỗn hợp dưới đây và viết các phương trình hóa học của phản ứng xảy ra (nếu có): a) Hỗn hợp dạng bột: Cu, Ag. e) Hỗn hợp rắn: AlCl3, FeCl3, BaCl2 . b) Hỗn hợp khí: N2, Cl2, CO2. f) Hỗn hợp bột gồm Cu, Ag, S, Fe. c) Hỗn hợp H2S, CO2, N2, hơi nước. g) Hỗn hợp rắn: Cr2O3, Na, CaSO3. d) Hỗn hợp Al2O3, CuO, FeS, K2SO4. h) Hỗn hợp Cu(NO3)2, AgNO3. Phân tích: 0 O2 ( t ) a) Cu, Ag đpdd CuCl 2 Cu CuO HCl Ag Ag N2 b) N2 ,Cl2 CO2 dd Ca(OH)2 d C« c¹n HCl ®Æc d.d R¾n HCl,Cl2 H2O h¬i (1) NaCl b·o hßa Cl2 (2) H2SO4 ®Æc 0 t CaCO3 CO2 0 c) H2S, CO2 Ca(OH)2 Na SO (khan) 2 4 H2O, N2 H2S, CO2 , N2 t CaCO3(r) CO2 H SO 2 4 CaS(d.d) H2S 0 t Na2SO4.10H2O H2O 0 t d.d K2SO4 K 2SO4(r) d) Al2 O3 ,CuO FeS; K 2SO4 H O 2 CO Al2 O3 NaOH CuO FeS 0 t 2 Al(OH) NaAlO2 Al2O3 3 CuO CuO O2 (t0 ) (*) Fe2 O3 FeS d.d Na S Cu H2 d(t 0 ) (*) Fe d.d HCl 2 FeS d.d FeCl2 c« c¹n, nhiÖt ph©n dd BaCl2 BaCl2 e) AlCl3 FeCl3 O (t0 ) 2 Cu CuO H O NH d 2 d.d 3 KT Al(OH) d.d (*) d.dNaOH d 3 Fe(OH) (**) Fe(OH)3 3 CO d.d HCl d 2 Al(OH) d.d (*) AlCl 3 3 c« c¹n d.d HCl d Fe(OH) (**) FeCl 3 3 c« c¹n (Có thể dùng dung dịch Na2CO3 và dung dịch HCl để tái tạo BaCl2 từ dung dịch BaCl2 và NH4Cl). 23 11 chuyên đề mới, hay và khó BD HSG môn Hóa học THCS - Nguyễn Đình Hành đpdd FeCl 2 Fe f) Cu,Ag S,Fe Cr2O3 g) h) Na CaSO3 dd H S d.d HCl 2 S Ag SO 2 O (t0 ) 2 đpdd Cu Ag CuCl2 Cu d.d HCl S CuO Ag d.d HCld ®pnc d.d NaCl Na C« c¹n CO2 d d.d d.d NaOH t0 Cr(OH)3 Cr2O3 CaSO3 AgNO3 Cu(NO3)2 d.d NaOH HNO d 3 Cu(NO ) d.d Cu(OH) 2 3 2 Ag c« c¹n d.d HCl d HNO3 d CuO Ag AgNO 3 c« c¹n t0 Hướng dẫn: a) Đốt cháy hỗn hợp trong khí oxi dư. Hòa tan hỗn hợp rắn thu được gồm CuO và Ag trong dung dịch HCl dư. Lọc lấy chất rắn thu được Ag. Tiến hành điện phân phần dung dịch còn lại thì thu được Cu. (Hoặc cho phần dung dịch cho tác dụng với Al dư, lọc lấy phần không tan cho vào dung dịch NaOH dư thì Cu không tan nên thu được Cu) t0 2CuO 2Cu + O2 CuO + 2HCl CuCl2 + H2O đpdd CuCl2 Cu + Cl2 b) Dẫn hỗn hợp đi chậm qua dung dịch Ca(OH)2 dư thì CO2 và Cl2 bị hấp thụ, thu lấy khí bay ra thì được N2. 2Cl2 + 2Ca(OH)2 CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O Lọc lấy kết thu được CaCO3. Nung nóng kết tủa ở nhiệt độ cao thu được khí CO2. Phần dung dịch đem cô cạn rồi cho vào dung dịch HCl đặc, hỗn hợp khí và hơi thoát ra được dẫn qua dung dịch NaCl bão hòa (hấp thụ hơi HCl) và H2SO4 đặc (hút ẩm) thì thu được khí Cl2 khô. 0 t CaCO3 CaO + CO2 Ca(OH)2 + 2HCl đặc CaCl2 + 2H2O Ca(ClO)2 + 4HCl đặc CaCl2 + 2H2O + 2Cl2 c) Dẫn hỗn hợp khí và hơi đi chậm qua Na2SO4 khan (dư) thì hơi nước bị hấp thụ. Nung nóng chất rắn thu được và thu hơi nước thoát ra. Na2SO4 + nH2O Na2SO4.nH2O t0 Na2SO4 + nH2O Na2SO4.nH2O 24 ĐT liên hệ: 0988.275.228 0898375.488 Dẫn hỗn hợp khí còn lại qua dung dịch Ca(OH)2 dư thì CO2 và H2S bị hấp thụ, thu khí thoát ra thì được N2. Lọc lấy kết tủa CaCO3 nung nóng thì thu được CO2. Phần dung dịch đem tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng thu được H2S. CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O H2S + Ca(OH)2 CaS + 2H2O CaS + H2SO4 loãng nóng CaSO4 + H2S d) Cho hỗn hợp rắn vào nước dư, khuấy đều cho tan. Lọc lấy chất rắn được hỗn hợp Al2O3, CuO, FeS và phần dung dịch chứa K2SO4. Cô cạn dung dịch được K2SO4 tinh khiết. Hòa tan phần rắn trong dung dịch NaOH loãng, nóng dư thì Al2O3 bị hòa tan, lọc lấy chất rắn được hỗn hợp FeS và CuO. Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O Sục khí CO2 liên tục vào dung dịch chứa NaAlO2, lọc lấy kết tủa đem nhiệt phân đến khối lượng không đổi thì thu được Al2O3. NaOH + CO2 NaHCO3 NaAlO2 + 2H2O + CO2 NaHCO3 + Al(OH)3 t0 Al2O3 + 3H2O 2Al(OH)3 Đốt cháy hỗn hợp rắn CuO và FeS trong khí oxi dư, khử sản phẩm bằng H2 dư. Hỗn hợp kim loại thu được đem hòa tan trong dung dịch HCl dư thì FeO tan, lọc chất rắn thu được Cu và dung dịch chứa FeCl2 và HCl dư (dung dịch X). t0 2Fe2O3 + 4SO2 4FeS + 7O2 t0 2Fe + 3H2O Fe2O3 + 3H2 Fe + 2HCl FeCl2 + H2 Cho Na2S dư vào dung dịch X, lọc lấy kết tủa thì thu được FeS. 2HCl + Na2S 2NaCl + H2S FeCl2 + Na2S FeS + 2NaCl Đốt cháy Cu trong khí oxi dư thì thu được CuO. t0 2CuO 2Cu + O2 e) Hòa tan hỗn hợp vào nước dư rồi sục khí NH3 dư vào dung dịch, tách lấy kết tủa gồm Al(OH)3 và Fe(OH)3. Phần nước lọc chứa BaCl2 và NH4Cl. 3NH3 + 3H2O + FeCl3 Fe(OH)3 + 3NH4Cl 3NH3 + 3H2O + AlCl3 Al(OH)3 + 3NH4Cl Cô cạn phần nước lọc rồi đem nung nóng đến khối lượng không đổi thì thu được BaCl2 (do NH4Cl bị thăng hoa). t0 NH3 + HCl NH4Cl 25 11 chuyên đề mới, hay và khó BD HSG môn Hóa học THCS - Nguyễn Đình Hành Hòa tan hỗn hợp rắn gồm Fe(OH)3 và Al(OH)3 trong dung dịch NaOH dư, lọc lấy chất rắn thu được Fe(OH)3, phần dung dịch chứa NaAlO2 và NaOH dư. Cho Fe(OH)3 vào dung dịch HCl dư, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được FeCl3. NaOH + Al(OH)3 NaAlO2 + 2H2O Fe(OH)3 + 3HCl FeCl3 + 3H2O Sục khí CO2 dư vào phần nước lọc chứa NaAlO2, lọc lấy kết tủa cho vào dung dịch HCl dư, cô cạn dung dịch thu được AlCl3. NaOH + CO2 NaHCO3 NaAlO2 + 2H2O + CO2 NaHCO3 + Al(OH)3 Al(OH)3 + 3HCl AlCl3 + 3H2O f) Cho hỗn hợp vào dung dịch HCl dư, chỉ có Fe bị hòa tan. Lọc lấy chất rắn thu được hỗn hợp Ag, Cu, S. Lấy phần dung dịch đem điện phân thì thu được Fe. Fe + 2HCl FeCl2 + H2 ®pdd Fe + Cl2 FeCl2 (Hoặc cho Al dư vào dung dịch, thu lấy chất rắn hòa tan trong dung dịch NaOH dư thì được Fe) Đốt hỗn hợp rắn gồm Ag, Cu, S thu được khí SO2 và chất rắn gồm Ag, CuO. Dẫn SO2 qua dung dịch H2S thu được kết tủa S. SO2 + 2H2S 3S + 2H2O Hòa tan hỗn hợp Ag và CuO vào dung dịch HCl dư, lọc lấy phần rắn không tan thu được Ag. Điện phân phần nước lọc thì thu được Cu. CuO + 2HCl CuCl2 + H2O ®pdd Cu + Cl2 CuCl2 (Hoặc chuyển hóa theo sơ đồ CuCl2 Cu(OH)2 CuO Cu) g) Hòa tan hỗn hợp Cr2O3, Na, CaSO3 trong dung dịch NaOH đặc nóng dư, lọc lấy phần rắn không tan thu được CaSO3, phần dung dịch chứa NaOH và NaAlO2. 2Na + 2H2O 2NaOH + H2 Cr2O3 + 2NaOH 2NaCrO2 + H2O Sục khí CO2 dư vào phần dung dịch, lọc kết tủa đem nung hoàn toàn thì thu được Cr2O3. Phần nước lọc chứa NaHCO3 cho tác dụng với dung dịch HCl dư, cô cạn và điện phân NaCl thu được Na. CO2 + NaOH NaHCO3 CO2 + 2H2O + NaCrO2 NaHCO3 + Cr(OH)3 t0 Cr2O3 + 3H2O 2Cr(OH)3 NaHCO3 + HCl NaCl + H2O + CO2 ®pnc 2NaCl 2Na + Cl2 26 ĐT liên hệ: 0988.275.228 0898375.488 h) Nung nóng hỗn hợp AgNO3 và Cu(NO3)2 đến khối lượng không đổi thu được hỗn hợp Ag và CuO. Hòa tan hỗn hợp này trong dung dịch HCl dư, lọc lấy phần rắn không tan thì thu được Ag, phần nước lọc chứa CuCl2. t0 Ag + NO2 + ½ O2 AgNO3 t0 CuO + 2NO2 + ½ O2 Cu(NO3)2 CuO + 2HCl CuCl2 + H2O Hòa tan phần rắn không tan vào trong dung dịch HNO3 đặc nóng dư, cô cạn dung dịch sau phản ứng thì thu được Cu(NO3)2 khan. Ag + 2HNO3 AgNO3 + H2O + NO2 Cho dung dịch NaOH dư vào phần nước lọc (chứa CuCl2), lọc kết tủa đem hòa tan trong dung dịch HNO3 dư, cô cạn dung dịch sau phản ứng thì thu được Cu(NO3)2. HCl + NaOH NaCl + H2O CuCl2 + 2NaOH Cu(OH)2 + 2NaCl Cu(OH)2 + 2HNO3 Cu(NO3)2 + 2H2O Bài 9: Hãy thực hiện phương pháp hóa học tinh chế các chất sau: a) Tinh chế NaCl có lẫn các chất Na2SO4, NaBr, MgCl2, CaCl2, CaSO4. b) Tinh chế NaCl có lẫn CaCl2, MgCl2,CaSO4, MgSO4, Na2SO4, Mg(HCO3)2, Ca(HCO3)2. (Trình bày theo sơ đồ và viết phương trình hóa học xảy ra) c) Tinh chế khí CO lẫn CO2 (và ngược lại). d) Tinh chế NaHCO3 có lẫn Na2CO3 (và ngược lại). e) Tinh chế NaOH có lẫn NaCl (Biết độ tan SNaCl < SNaOH ). f) Làm sạch KCl từ quặng Sinvinit gồm NaCl và KCl. (Biết rằng khi thay đổi nhiệt độ thì độ tan trong nước của KCl thay đổi nhiều còn độ tan của NaCl thay đổi ít hơn). Hướng dẫn: a) Hòa tan hỗn hợp vào nước rồi cho lượng dư dung dịch BaCl2 vào dung dịch, tách bỏ kết tủa BaSO4 thu lấy phần nước lọc. Na2SO4 + BaCl2 BaSO4 + 2NaCl CaSO4 + BaCl2 BaSO4 + CaCl2 Cho tiếp dung dịch Na2CO3 dư vào phần nước lọc, tách bỏ kết tủa rồi cho tiếp dung dịch HCl dư vào phần nước lọc. MgCl2 + Na2CO3 MgCO3 + 2NaCl CaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaCl BaCl2 + Na2CO3 BaCO3 + 2NaCl 2HCl + Na2CO3 2NaCl + H2O + CO2 Sục khí Cl2 liên tục vào dung dịch chứa NaCl, HCl, NaBr sau đó cô cạn dung dịch (đuổi các tạp chất bay hơi) thì thu được NaCl tinh khiết. 27 |