Chương XII: Nhôm và hợp chất Phần A. tóm tắt lý thuyết I. Nhôm Nhôm là kim loại hoạt động khá mạnh, tác dụng được với nhiều đơn chất và hợp chất. 1. Tác dụng với phi kim Khi đốt nóng, nhôm tác dụng với nhiều phi kim như oxi, lưu huỳnh, halogen. 4Al + 3O 2 → 0 t 2Al 2 O 3 2Al + 3S → 0 t Al 2 S 3 2Al + 3Cl 2 → 0 t 2AlCl 3 2. Tác dụng với axit a. Dung dịch axit HCl và H 2 SO 4 loãng giải phóng hidro: 2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3 H 2 ↑ 2Al + 3H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 ↑ b. Dung dịch H 2 SO 4 đặc, nóng: 2Al + 6H 2 SO 4 (đặc) → 0 t Al 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O Chú ý: Al không tan trong dung dịch H 2 SO 4 đặc nguội c. Dung dịch HNO 3 : Nhôm tác dụng với dung dịch HNO 3 tạo thành Al(NO 3 ) 3 , nước và các sản phẩm ứng với số oxi hoá thấp hơn của nitơ: NH 4 NO 3 ; N 2 ; N 2 O ; NO ; NO 2 . Sản phẩm tạo thành có thể là một hỗn hợp khí, khi đó ứng với mỗi khí, viết một phương trình phản ứng. Ví dụ sản phẩm gồm khí N 2 O và N 2 : 10Al + 36HNO 3 → 10Al(NO 3 ) 3 + 3N 2 ↑ + 18H 2 O 8Al + 30HNO 3 → 8Al(NO 3 ) 3 + 3N 2 O ↑ + 15H 2 O Chú ý: Al không tan trong dung dịch HNO 3 đặc nguội! 3. Tác dụng với nước 2Al + 6H 2 O → 2Al(OH) 3 + 3H 2 ↑ Phản ứng này chỉ xảy ra trên bề mặt của thanh Al do Al(OH) 3 tạo thành không tan đã ngăn cản phản ứng. Thực tế coi Al không tác dụng với nước! 4. Tác dụng với dung dịch kiềm 2Al + 2NaOH + 2H 2 O → 2NaAlO 2 + 3H 2 ↑ 2Al + Ba(OH) 2 + 2H 2 O → Ba(AlO 2 ) 2 + 3H 2 ↑ Bản chất của quá trình Al tan trong dung dịch bazơ kiềm là: 2Al + 6H 2 O → 2Al(OH) 3 + 3H 2 ↑ Al(OH) 3 + NaOH → NaAlO 2 + 2H 2 O 5. Tác dụng với dung dịch muối 2Al + 3CuSO 4 → Al 2 (SO 4 ) 3 + 3Cu Al + 3AgNO 3 → Al(NO 3 ) 3 + 3Ag 6. Tác dụng với oxit kim loại (phản ứng nhiệt nhôm): a. Khái niệm Nhiệt nhôm là phương pháp điều chế kim loại bằng cách dùng Al kim để khử oxit kim loại thành kim loại ở nhiệt độ cao trong điều kiện không có không khí. 2Al + Fe 2 O 3 → 0 t Al 2 O 3 + 2Fe (*) b. Phạm vi áp dụng Phản ứng nhiệt nhôm chỉ sử dụng khi khử các oxit của kim loại trung bình và yếu như: oxit sắt, (FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ) oxit đồng, oxit chì Không sử dụng phương pháp này để khử các oxit kim loại mạnh như: ZnO, MgO c. Liên hệ giữa khối lượng chất rắn trước phản ứng và khối lượng chất rắn sau phản ứng: -1- Trong quá trình nhiệt nhôm, các chất trước phản ứng và sau phản ứng đều là các chất rắn (các kim loại và oxit kim loại). Như vậy: Khối lượng chất rắn trước phản ứng = Khối lượng chất rắn sau phản ứng d. Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm Giả sử tiến hành phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp bột gồm Al = x mol và Fe 2 O 3 = y mol theo phương trình (*). Trường hợp 1: Phản ứng diễn ra hoàn toàn ( H = 100%), khi đó có 2 khả năng: - Nếu Al dư: chất rắn A sau phản ứng gồm Al = x-2y, Al 2 O 3 = y và Fe = 2y. Khi cho A tác dụng với dung dịch kiềm sẽ có khí hidro bay ra. - Nếu Al hết: chất rắn A sau phản ứng gồm Fe 2 O 3 = y- 0,5x, Al 2 O 3 = 0,5x và Fe= 2x. Khi cho A tác dụng với dung dịch kiềm không có khí hidro bay ra. Trường hợp 2: Phản ứng diễn ra không hoàn toàn (H < 100%), khi đó đặt số mol phản ứng theo một biến mới. Chất rắn sau phản ứng gồm 4 chất: Al, Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 và Fe. e. Bài toán chia chất rắn sau phản ứng nhiệt nhôm thành hai phần khác nhau. Xét quá trình nhiệt nhôm diễn ra theo phản ứng (*). Giả sử phản ứng diễn ra hoàn toàn, Al dư, chất rắn sau phản ứng được chia thành 2 phần có khối lượng khác nhau. - Gọi số mol các chất trong phần 1 là Al = a, Al 2 O 3 = b và Fe = 2b. - Gọi số mol các chất trong phần 2 là Al = ka, Al 2 O 3 = kb và Fe = 2kb. Chú ý: - Không gọi số mol cho các chất trước khi tham gia phản ứng nhiệt nhôm. - Tỉ lệ số mol của các chất sản phẩm = tỉ lệ các hệ số trong phương trình phản ứng. II. Nhôm oxit 1. Tính chất vật lý: Là chất rắn màu trắng, không tan trong nước. 2. Tính chất hoá học: (Tính chất lưỡng tính) Tác dụng với dung dịch axit: Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O Tác dụng với dung dịch bazơ → muối aluminat: Al 2 O 3 + 2NaOH → 2NaAlO 2 + H 2 O Al 2 O 3 + Ba(OH) 2 → Ba(AlO 2 ) 2 + H 2 O 3. Điều chế: - Cho Al tác dụng với oxi. - Nhiệt phân Al(OH) 3 : 2Al(OH) 3 → 0 t Al 2 O 3 + 3H 2 O III. Nhôm hidroxit 1. Tính chất vật lý: Là chất kết tủa keo màu trắng, không tan trong nước. 2. Tính chất hoá học: (Tính chất lưỡng tính) Tác dụng với dung dịch axit: Al(OH) 3 + 3HCl → AlCl 3 + 3H 2 O Tác dụng với dung dịch bazơ → muối aluminat: Al(OH) 3 + NaOH → NaAlO 2 + 2H 2 O 2Al(OH) 3 + Ba(OH) 2 → Ba(AlO 2 ) 2 + 4H 2 O Chú ý: Al(OH) 3 không tan được trong các dung dịch bazơ yếu như NH 3 , Na 2 CO 3 3. Điều chế a. Từ dung dịch muối Al 3+ như AlCl 3 , Al(NO 3 ) 3 , Al 2 (SO 4 ) 3 : - Tác dụng với dung dịch bazơ yếu (dung dịch NH 3 , dung dịch Na 2 CO 3 ): AlCl 3 + 3NH 3 + 3H 2 O → Al(OH) 3 ↓ + 3NH 4 Cl Al(OH) 3 tạo thành không tan khi cho NH 3 dư. 2AlCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O → 2Al(OH) 3 ↓ + 6NaCl + 3CO 2 - Tác dụng với dung dịch bazơ mạnh (dung dịch NaOH, Ba(OH) 2 ): AlCl 3 + 3NaOH → Al(OH) 3 ↓ + 3NaCl Al(OH) 3 tạo thành tan dần khi cho kiềm dư: Al(OH) 3 + NaOH → NaAlO 2 + 2H 2 O -2- Tổng quát: AlCl 3 + 4NaOH → NaAlO 2 + 3NaCl + 2H 2 O b. Từ dung dịch muối aluminat (NaAlO 2 , Ba(AlO 2 ) 2 ): - Tác dụng với dung dịch axit yếu (khí CO 2 , dung dịch NH 4 Cl, dung dịch AlCl 3 ): NaAlO 2 + CO 2 + 2H 2 O → Al(OH) 3 ↓ + NaHCO 3 (Al(OH) 3 tạo thành không tan khi sục khí CO 2 dư). NaAlO 2 + NH 4 Cl + H 2 O → Al(OH) 3 ↓ + NaCl + NH 3 3NaAlO 2 + AlCl 3 + 3H 2 O → 4Al(OH) 3 ↓ + 3NaCl - Tác dụng với dung dịch axit mạnh (dung dịch HCl ): NaAlO 2 + HCl + H 2 O → Al(OH) 3 ↓ + NaCl Al(OH) 3 tạo thành tan dần khi cho axit dư: Al(OH) 3 + 3HCl → AlCl 3 + 3H 2 O Tổng quát: NaAlO 2 + 4HCl → AlCl 3 + NaCl + 2H 2 O IV. Muối nhôm Hầu hết các muối nhôm đều tan trong nước và tạo ra dung dịch có môi trường axit yếu làm chuyển quỳ tím thành màu hồng: [Al(H 2 O)] 3+ + H 2 O [Al(OH)] 2+ + H 3 O + Một số muối nhôm ít tan là: AlF 3 , AlPO 4 Muối nhôm sunfat có khả năng tạo phèn. Công thức của phèn chua là K 2 SO 4 .Al 2 (SO 4 ) 3 .24H 2 O. V. Sản xuất nhôm Nguyên liệu để sản xuất nhôm là quặng boxit Al 2 O 3 .nH 2 O. Quặng boxit thường lẫn các tạp chất là Fe 2 O 3 và SiO 2 . Người ta làm sạch nguyên liệu theo trình tự sau: Quặng boxit được nghiền nhỏ rồi được nấu trong dung dịch xút đặc ở khoảng 180 o C. Loại bỏ được tạp chất không tan là Fe 2 O 3 , được dung dịch hỗn hợp hai muối là natri aluminat và natri silicat: Al 2 O 3 + 2NaOH → 2NaAlO 2 + H 2 O SiO 2 + 2NaOH → Na 2 SiO 3 + H 2 O Sục CO 2 vào dung dịch, Al(OH) 3 tách ra: NaAlO 2 + CO 2 + 2H 2 O → Al(OH) 3 ↓ + NaHCO 3 Lọc và nung kết tủa Al(OH) 3 ở nhiệt độ cao (> 900 oC ta được Al 2 O 3 khan. Điện phân nóng chảy Al 2 O 3 với criolit (3NaF.AlF 3 hay Na 3 AlF 6 ) trong bình điện phân với hai điện cực bằng than chì, thu được nhôm: 2Al 2 O 3 → dpnc 4Al + 3O 2 Các phản ứng phụ xảy ra trên điện cực: khí oxi ở nhiệt độ cao đã đốt cháy dương cực là cacbon, sinh ra hỗn hợp khí là CO và CO 2 theo các phương trình: C + O 2 → CO 2 2C + O 2 → 2CO Sự khử ion Al 3+ trong Al 2 O 3 là rất khó khăn, không thể khử được bằng những chất khử thông thường như C, CO, H 2 Phần B: Bài tập có lời giải Đề bài 446. Nêu hiện tượng và viết các phương trình phản ứng trong các trường hợp sau: a. Nhỏ dần dần dung dịch KOH vào dung dịch Al 2 (SO 4 ) 3 b. Nhỏ dần dần dung dịch AlCl 3 vào dung dịch NaOH c. Cho Na kim loại vào dung dịch AlCl 3 447 Nhôm tan được dễ dàng trong dung dịch kiềm mạnh (ví dụ dung dịch NaOH) giải phóng hidro. Có thể nói nhôm là kim loại lưỡng tính hay không? Tại sao? Kiềm giữ vai trò gì trong phản ứng này? Viết các phương trình phản ứng xảy ra 448 (Trích đề thi ĐH và CĐ khối B - 2004) -3- Cho hỗn hợp A gồm Al 2 O 3 , MgO, Fe 3 O 4 , CuO. Cho khí CO dư đi qua A nung nóng được chất rắn B. Hoà tan B vào dung dịch NaOH dư, được dung dịch C và chất rắn D. Cho dung dịch HCl dư vào dung dịch C. Hoà tan chất rắn D vào dung dịch HNO 3 loãng (phản ứng tạo khí NO). Viết các phương trình phản ứng. 449 Cho hỗn hợp A gồm 4,6 gam Na và 8,1 gam Al. Tính số mol khí H 2 thu được khi: a. Cho A vào một lượng H 2 O dư. b. Cho A vào một lượng dung dịch NaOH dư 450 Hoà tan hết m gam hỗn hợp gồm Al và Na bằng dung dịch NaOH dư, thu được 8,96 lít khí H 2 (đktc) và dung dịch A. Sục khí CO 2 vào A tới khi lượng kết tủa không thay đổi nữa thu được 15,6 gam kết tủa. Viết phương trình phản ứng và tính m. 451 Hỗn hợp bột A gồm Ba và Al. Cho m gam A vào một lượng nước dư thu được 0,25 mol khí H 2 Cho m gam A vào dung dịch NaOH dư thu được 0,4 mol khí H 2 Viết các phương trình phản ứng xảy ra và tính m. 452 Bình A chứa 300 mL dung dịch AlCl 3 1M. Cho 500 mL dung dịch NaOH vào bình A thu được 15,6 gam kết tủa. Tính nồng độ mol/L của dung dịch NaOH đã dùng. 453 Hoà tan hết 0,81 gam bột nhôm vào 550 mL dung dịch HCl 0,2M thu được dung dịch A. Tính thể tích dung dịch NaOH 0,5 M cần thêm vào dung dịch A để: a. Thu được lượng kết tủa lớn nhất. b. Thu được 0,78 gam kết tủa. 454. Cho 3,87 gam hỗn hợp A gồm Mg và Al vào 250 mL dung dịch X chứa axit HCl 1M và axit H 2 SO 4 0,5M được dung dịch B và 4,368 lít khí H 2 ở đktc. a. Hãy chứng minh rằng trong dung dịch B vẫn còn dư axit. b. Tính khối lượng của các kim loại trong hỗn hợp A. c. Tính thể tích dung dịch C gồm NaOH 0,2M và Ba(OH) 2 0,1M cần để trung hoà hết lượng axit dư trong dung dịch B. 455. Cho 5,2 gam hỗn hợp A gồm Al, Fe, Cu tác dụng với 20 mL dung dịch NaOH 6M, thu được 2,688 lít khí ở đktc, sau đó thêm tiếp 400 mL dung dịch axit HCl 1M và đun nóng đến khi khí H 2 ngừng thoát ra. Lọc tách hỗn hợp chất rắn B. Cho B tác dụng hết với dung dịch HNO 3 loãng thu được dung dịch C và 0,672 lít khí NO (đo ở đktc). Cho C tác dụng với dung dịch NaOH dư tạo kết tủa D. Nung D ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi thu được chất rắn E. Biết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn. a. Tính khối lượng các kim loại trong A. b. Tính khối lượng chất rắn E. 456. Cho m gam hỗn hợp A gồm Al, Mg, Cu. Hoà tan m gam A trong dung dịch NaOH dư, thu được 3,36 lít khí H 2 ở đktc và phần không tan B. Hoà tan hết B trong dung dịch H 2 SO 4 đặc nóng thu được 2,24 lít khí SO 2 ở đktc và dung dịch C. Cho C phản ứng với dung dịch NaOH dư thu được kết tủa D. Nung kết tủa D tới khối lượng không đổi, thu được chất rắn E. Cho E phản ứng với một lượng khí H 2 dư đun nóng thu được 5,44 gam chất rắn F. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tính khối lượng của các chất trong A và F. 457. Hoà tan hoàn toàn 2,16 gam kim loại M trong 500 mL dung dịch HNO 3 0,6M thu được dung dịch A (không chứa muối NH 4 NO 3 ) và 604,8 mL hỗn hợp khí N 2 và N 2 O ở đktc. Tỉ khối hơi của hỗn hợp khí này so với H 2 là 18,445. Mặt khác, hoà tan hoàn toàn 7,038 gam Na kim loại vào 400 mL dung dịch HCl x mol/L thu được khí H 2 và dung dịch E. Trộn dung dịch A với dung dịch E thu được 2,34 gam kết tủa. a. Xác định kim loại M. b. Xác định nồng độ mol/L của dung dịch HCl đã dùng. 458. Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm với 84,15 gam hỗn hợp bột Al và Fe 2 O 3 . Chia hỗn hợp chất rắn thu được sau phản ứng thành 2 phần. Phần một có khối lượng 28,05 gam cho tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 0,175 mol H 2 . -4- Phần hai cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 0,15 mol H 2 . a. Tính khối lượng các chất trong hỗn hợp đầu. b. Tính hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm. 459. Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm với Fe 2 O 3 trong điều kiện không có không khí. Chia hỗn hợp sau phản ứng đã trộn đều thành 2 phần. Phần một có khối lượng 67 gam cho tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH thấy có 16,8 lít H 2 bay ra. Hoà tan phần 2 bằng một lượng dư dung dịch HCl thấy có 84 lít H 2 bay ra. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn, các thể tích khí đo ở đktc. a. Viết phương trình phản ứng xảy ra. b. Tính khối lượng Fe thu được trong quá trình nhiệt nhôm. 460. Hoà tan hoàn toàn một lượng oxit FexOy bằng dung dịch H 2 SO 4 đặc nóng thu được 4,48 lít khí SO 2 ở đktc, phần dung dịch chứa 240 gam một loại muối sắt duy nhất. a. Xác định công thức của oxit sắt. b. Trộn 5,4 gam bột Al và 23,2 gam bột oxit sắt ở trên rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm, giả sử chỉ xảy ra phản ứng khử trực tiếp FexOy thành Fe. Hoà tan hết hỗn hợp chất rắn sau phản ứng bằng dung dịch H 2 SO 4 20% ( d = 1,4 g/mL) thì thu được 5,376 lít khí H 2 ở đktc. α . Tính hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm. β . Tính thể tích tối thiểu dung dịch H 2 SO 4 20% đã dùng. 461 Một hỗn hợp A gồm bột Al và Fe 3 O 4 . Đun nóng hỗn hợp cho phản ứng hoàn toàn trong môi trường không có không khí thu được hỗn hợp B. Cho B phản ứng với dung dịch NaOH dư sinh ra 6,72 lít khí H 2 . Còn khi cho B tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 26,88 lít khí H 2 . a. Viết các phương trình phản ứng xảy ra. b. Tính số gam từng chất trong hỗn hợp A và B. b. Tính thể tích dung dịch HNO 3 10% (d = 1,2 g/mL) để hoà tan vừa hết hỗn hợp A (Biết khí duy nhất thoát ra là NO). Các khí đo ở đktc . 462. (Trích đề thi ĐH và CĐ khối B - 2002) Cho hỗn hợp A có khối lượng m gam gồm bột Al và sắt oxit FexOy. Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí, thu được hỗn hợp B. Nghiền nhỏ, trộn đều B rồi chia thành hai phần. Phần một có khối lượng 14,49 gam được hoà tan hết trong dung dịch HNO 3 đun nóng, thu được dung dịch C và 3,696 lít khí NO duy nhất ở đktc. Cho phần hai tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH đun nóng thấy giải phóng 0,336 lít khí H 2 ở đktc và còn lại 2,52 gam chất rắn. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. a. Viết các phương trình phản ứng xảy ra. b. Xác định công thức của sắt oxit và tính m. 463. Hoà tan 13,9 gam một hỗn hợp A gồm Mg, Al, Cu bằng V mL dung dịch HNO 3 5M (vừa đủ), giải phóng ra 20,16 lít khí NO 2 duy nhất ở đktc và dung dịch B. Thêm dung dịch NaOH dư vào dung dịch B, lấy kết tủa nung ở nhiệt độ cao tới khối lượng không đổi thu được chất rắn D, dẫn luồng khí H 2 dư đi qua D đun nóng thu được 14,40 gam chất rắn E. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. a. Viết các phương trình phản ứng xảy ra. b. Tính % theo khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp A. c. Tính V. 464. Một hỗn hợp A gồm Ba và Al. Cho m gam A tác dụng với H 2 O dư, thu được 1,344 lít khí, dung dịch B và phần không tan C. Cho 2m gam A tác dụng với dung dịch Ba(OH) 2 dư thu được 20,832 lít khí. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, các khí đều đo ở đktc. a. Tính khối lượng của từng kim loại trong m gam A. b. Cho 50 mL dung dịch HCl vào dung dịch B. Sau khi phản ứng xong, thu được 0,78 gam kết tủa. Xác định nồng độ mol/L của dung dịch HCl. 465. Hỗn hợp bột E gồm 3 kim loại là K, Al, Fe được chia thành 3 phần bằng nhau: Phần 1: Cho tác dụng với H 2 O lấy dư tạo ra 4,48 lít khí. Phần 2: Cho tác dụng với dung dịch KOH dư tạo ra 7,84 lít khí. -5- Phần 3: Hoà tan hết trong 0,5 lít dung dịch H 2 SO 4 1,2M tạo ra 10,08 lít khí và dung dịch A. a. Tính số gam mỗi kim loại trong hỗn hợp E. b. Cho dung dịch A tác dụng với 240 gam dung dịch NaOH 20% thu được kết tủa, lọc rửa kết tủa rồi nung trong không khí tới khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn. Tính m. lời giải 446. a. Ban đầu xuất hiện ngay kết tủa keo trắng Al(OH) 3 : AlCl 3 + 3KOH → Al(OH) 3 ↓ + 3KCl Sau một thời gian, kết tủa Al(OH) 3 tạo thành tan dần khi cho kiềm dư: Al(OH) 3 + KOH → KAlO 2 + 2H 2 O b. Ban đầu xuất hiện kết tủa keo trắng Al(OH) 3 và kết tủa tan ngay: AlCl 3 + 4NaOH → NaAlO 2 + 3NaCl Sau một thời gian, lại xuất hiện kết tủa Al(OH) 3 khi cho AlCl 3 dư: 3NaAlO 2 + AlCl 3 + 3H 2 O → 2Al(OH) 3 + 3NaCl c. Natri tác dụng mạnh với nước tạo thành NaOH và giải phóng hidro: 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 Đồng thời xuất hiện kết tủa Al(OH) 3 màu trắng: AlCl 3 + 3NaOH → Al(OH) 3 ↓ + 3NaCl Sau đó nếu cho dư Na sẽ tạo ra thêm NaOH để hoà tan kết tủa tạo ra: Al(OH) 3 + NaOH → NaAlO 2 + 2H 2 O 447. Nếu thanh nhôm được phủ lớp oxit bảo vệ thì ban đầu nó sẽ bị phá huỷ trong dung dịch NaOH: Al 2 O 3 + 2NaOH → 2NaAlO 2 + H 2 O Sau khi không còn lớp oxit bảo vệ, nhôm phản ứng trực tiếp với nước, phản ứng diễn ra trên bề mặt Al: 2Al + 6H 2 O → 2Al(OH) 3 + 3H 2 ↑ Trong dung dịch NaOH, lớp Al(OH) 3 tạo thành trên bề mặt nhôm lại bị hoà tan: Al(OH) 3 + NaOH → NaAlO 2 + 2H 2 O Sau đó thanh Al không còn lớp hidroxit bảo vệ lại tiếp tục phản ứng với nước và quá trình cứ thế lặp lại làm thanh Al tan dần . Như vậy không thể nói rằng nhôm là kim loại lưỡng tính vì nó không phản ứng trực tiếp với kiềm, chỉ hợp chất của nhôm mới thể hiện tính chất lưỡng tính. 448. Cho A + khí CO dư, nung nóng: CO khử Fe 3 O 4 , CuO thành kim loại: Fe 3 O 4 + 4CO → 3Fe + 4CO 2 CuO + CO → Cu + CO 2 Chất rắn B gồm: Al 2 O 3 , MgO, Fe, Cu. Cho B + dung dịch NaOH dư, Al 2 O 3 tan hết theo phương trình: Al 2 O 3 + 2NaOH → 2NaAlO 2 + H 2 O Dung dịch C gồm NaAlO 2 và NaOH. Chất rắn D gồm MgO, Fe, Cu. Cho C + dung dịch HCl dư: NaOH + HCl → NaCl + H 2 O NaAlO 2 + HCl + H 2 O → Al(OH) 3 + NaCl Cho D + dung dịch HNO 3 loãng: MgO + 2HNO 3 → Mg(NO 3 ) 2 + H 2 O Fe + 4HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O 3Cu + 8HNO 3 → 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O 449. Số mol Na = 0,2 mol; số mol nhôm = 0,3 mol. 1. Cho A tác dụng với nước dư: Na tan hết, Al tan một phần theo các phương trình sau: 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 (1) (mol): 0,2 0,2 0,1 2Al + 2NaOH + 2H 2 O → 2NaAlO 2 + 3H 2 (2) (mol): 0,2 0,2 0,2 0,3 Từ (1), (2) → số mol hidro thu được là 0,4 mol. 2. Cho A tác dụng với dung dịch NaOH dư: Na và Al đều tan hết: -6- 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 (3) (mol): 0,2 0,2 0,1 2Al + 2NaOH + 2H 2 O → 2NaAlO 2 + 3H 2 (4) (mol): 0,3 0,3 0,3 0,45 Từ (3), (4) → số mol hidro thu được là 0,55 mol. 450. Gọi số mol mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu Na = x mol; Al = y mol. 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 (1) (mol): x x 0,5x 2Al + 2NaOH + 2H 2 O → 2NaAlO 2 + 3H 2 (2) (mol): y y y 1,5y Từ (3), (4) → 0,5x + 1,5y = 0,4 ↔ x + 3y = 0,8 (3) Dung dịch A gồm NaAlO 2 = y mol; NaOH dư. Sục CO 2 dư vào A: NaOH + CO 2 → NaHCO 3 (4) NaAlO 2 + CO 2 + 2H 2 O → Al(OH) 3 + NaHCO 3 (5) (mol): y y Số mol Al(OH) 3 = 0,2 mol → y = 0,2. (6) Kết hợp với (3) → x = 0,2. Vậy: m = 23x + 27y = 23.0,2 + 27.0,2 = 10 (gam). 451. Gọi số mol mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu: Ba = x; Al = y. - Khi cho m gam A tác dụng với nước dư: Ba tan hết, Al tan một phần theo các phản ứng: Ba + 2H 2 O → Ba(OH) 2 + H 2 (1) (mol): x x x 2Al + Ba(OH) 2 + 2H 2 O → Ba(AlO 2 ) 2 + 3H 2 (2) (mol): x x x 1,5x Số mol H 2 = 0,4 mol. Từ (1), (2) → x + 1,5x = 0,25 → x = 0,1 (3) - Khi cho m gam A tác dụng với dung dịch NaOH dư: Ba và Al đều tan hết: Ba + 2H 2 O → Ba(OH) 2 + H 2 (4) (mol): x x x 2Al + 2NaOH + 2H 2 O → 2NaAlO 2 + 3H 2 (5) (mol): y y y 1,5y Số mol H 2 = 0,55 mol → x + 1,5y = 0,4 (6) Từ (3), (6) → y = 0,2 m = 137.x + 27y = 137.0,1 + 27.0,2 = 19,1 (gam) 452. Gọi nồng độ dung dịch NaOH đã dùng là C mol/L. Số mol kết tủa Al(OH) 3 cần điều chế = 78 6,15 = 0,2 (mol). - Trường hợp 1: Lượng NaOH vừa đủ để tạo ra 15,6 gam kết tủa. AlCl 3 + 3NaOH → Al(OH) 3 + 3NaCl (mol): 0,2 0,6 0,2 Vậy nồng độ dung dịch NaOH là: C = 5,0 2,0 = 0,4 (M). - Trường hợp 2: Lượng NaOH đủ để chuyển hết 0,3 mol AlCl 3 thành kết tủa Al(OH) 3 , sau đó còn dư để hoà tan được 0,1 mol kết tủa tạo thành. AlCl 3 + 3NaOH → Al(OH) 3 + 3NaCl (mol): 0,3 0,9 0,3 Al(OH) 3 + NaOH → NaAlO 2 + 2H 2 O (mol): 0,1 0,1 0,1 Vậy nồng độ dung dịch NaOH là: C = 5,0 1,09,0 + = 2 (M). -7- 453. Số mol Al = 27 81,0 = 0,03 (mol) ; số mol HCl = 0,55.0,2 = 0,11 (mol). 2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2 mol: 0,03 0,09 0,03 0,045 Dung dịch A thu được gồm: AlCl 3 = 0,03 mol ; HCl = 0,11 - 0,09 = 0,02 (mol). a. Thu lượng kết tủa lớn nhất HCl + NaOH → NaCl + H 2 O (mol): 0,02 0,02 AlCl 3 + 3NaOH → Al(OH) 3 + 3NaCl (mol): 0,03 0,09 0,03 Thể tích dung dịch NaOH cần dùng = 5,0 09,002,0 + = 0,22 (lít). b. Thu được 0,78 gam kết tủa Số mol Al(OH) 3 cần điều chế = 0,01 mol. - Trường hợp 1 HCl + NaOH → NaCl + H 2 O (mol): 0,02 0,02 AlCl 3 + 3NaOH → Al(OH) 3 + 3NaCl (mol): 0,01 0,03 0,01 Thể tích dung dịch NaOH cần dùng = 5,0 01,002,0 + = 0,06 (lít) - Trường hợp 2 HCl + NaOH → NaCl + H 2 O (mol): 0,02 0,02 AlCl 3 + 3NaOH → Al(OH) 3 + 3NaCl (mol): 0,03 0,09 0,03 Al(OH) 3 + NaOH → NaAlO 2 + 2H 2 O (mol): 0,02 0,02 0,02 Thể tích dung dịch NaOH cần dùng = 5,0 02,009,002,0 ++ = 0,26 (lít) 454. 1. Các phản ứng điện li trong dung dịch X: HCl → H + + Cl - (1) (mol): 0,25 0,25 0,25 H 2 SO 4 → 2H + + SO −2 4 (2) (mol): 0,125 0,25 0,125 Dung dịch X gồm: H + = 0,5 mol; Cl - = 0,25 mol; SO −2 4 = 0,125 mol. Các phản ứng khi cho hỗn hợp A tác dụng với dung dịch X: Mg + 2H + → Mg 2+ + H 2 (3) (mol): x 2x x x 2Al + 6H + → 2Al 3+ + 3H 2 (4) (mol): y 3y y 1,5y Số mol H 2 tạo thành = 4,22 368,4 = 0,195 (mol). Từ (3), (4) → x + 1,5y = 0,195 hay 2x + 3y = 0,39 (mol) (5) Số mol H + phản ứng = 2x + 3y = 0,39 (mol) → số mol H + dư = 0,5 - 0,39 = 0,11 (mol). Vậy Mg, Al phản ứng hết, axit còn dư. Khối lượng hỗn hợp A = 3,87 gam → 24x + 27y = 3,87 (6) Từ (5), (6) → x = 0,06 mol ; y = 0,09 mol. 2. Khối lượng của các kim loại trong hỗn hợp A: mMg = 0,06.24 = 1,44 (gam) ; mAl = 0,09.27 = 2,43 (gam). -8- 3. Gọi thể tích dung dịch C cần dùng là V lít. Các phản ứng điện li trong dung dịch C: NaOH → Na + + OH - (7) (mol): 0,2V 0,2V Ba(OH) 2 → Ba 2+ + 2OH - (8) (mol): 0,1V 0,2V Từ (7), (8) → Số mol OH - trong dung dịch = 0,4V (mol). Phản ứng trung hoà: H + + OH - → H 2 O (9) (mol): 0,11 0,11 Ta có: 0,4V = 0,11 → V = 0,275 (lít). 455. Gọi số mol mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu: Al = x; Fe = y; Cu = z. Số mol khí hidro = 4,22 688,2 = 0,12 (mol). Cho A + dung dịch NaOH: 2Al + 2NaOH + 2H 2 O → 2NaAlO 2 + 3H 2 (1) (mol): 0,08 0,08 0,08 0,12 Số mol NaOH dư = 0,02.6 - 0,08 = 0,04 (mol). Như vậy Al tan hết → x = 0,08 (2) Khi thêm tiếp 400 mL dung dịch axit HCl 1M và đun nóng, xảy ra các phản ứng sau: NaOH + HCl → NaCl + H 2 O (3) (mol): 0,04 0,04 NaAlO 2 + HCl + H 2 O → Al(OH) 3 + NaCl (4) (mol): 0,08 0,08 0,08 Al(OH) 3 + 3HCl → AlCl 3 + 3NaCl (5) (mol): 0,08 0,24 0,08 Sau đó lượng axit HCl còn lại = 0,4 – (0,04 + 0,08 + 0,24) = 0,04 (mol) tiếp tục phản ứng với Fe. Do thu được hỗn hợp chất rắn B nên Fe còn dư, axit HCl hết: Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (6) (mol): 0,02 0,04 0,02 Chất rắn B gồm Fe = (y - 0,02) mol; Cu = z mol. Cho B + dung dịch HNO 3 loãng: Fe + 4HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O (7) (mol): y - 0,02 y - 0,02 y - 0,02 3Cu + 8HNO 3 → 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O (8) (mol): z z 3 2 z Số mol khí NO = 0,03 mol. Từ (3), (4) → y - 0,02 + 3 2 z = 0,03 ↔ 3y + 2z = 0,15 (9) Dung dịch C gồm: Fe(NO 3 ) 3 = y – 0,02; Cu(NO 3 ) 2 = z; HNO 3 dư HNO 3 + NaOH → NaNO 3 + H 2 O (10) Fe(NO 3 ) 3 + 3NaOH → Fe(OH) 3 + 3NaNO 3 (11) Cu(NO 3 ) 2 + 2NaOH → Cu(OH) 2 + 2NaNO 3 (12) Kết tủa D gồm: Fe(OH) 3 = (y – 0,02) mol; Cu(OH) 2 = z mol. Nung D: 2Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 + 3H 2 O (13) Cu(OH) 2 → CuO + H 2 O (14) Chất rắn E gồm Fe 2 O 3 = 0,5(y – 0,02) mol; CuO = z mol. Theo bài: mA = 5,2 gam → 27x + 56y + 64z = 5,2 (15) Từ (2), (9) và (15) → x = 0,08 ; y = 0,044 mol; z = 0,009 mol. 1. Khối lượng mỗi kim loại trong A: mAl = 2,16 gam; mFe = 2,464 gam; mCu = 0,576 gam 2. Khối lượng chất rắn E: mE = 160.0,5(0,044 – 0,02) + 80.0,009 = 2,64 (gam). 456. Gọi số mol mỗi kim loại: Al = x; Mg = y và Cu = z. Cho A + dung dịch NaOH dư, Al tan hết theo phương trình: -9- 2Al + 2NaOH + 2H 2 O → 2NaAlO 2 + 3H 2 (1) (mol): x x x 1,5x Số mol khí H 2 = 0,15 mol. Từ (1) → 1,5x = 0,15 → x = 0,1 (mol). Phần không tan B gồm: Mg = y và Cu = z. Cho B + dung dịch H 2 SO 4 đặc nóng: Mg + 2H 2 SO 4 → MgSO 4 + SO 2 + 2H 2 O(2) (mol): y y y Cu + 2H 2 SO 4 → CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O (3) (mol): z z z Số mol khí SO 2 = 0,1 mol. Từ (2), (3) → y + z = 0,1 (4) Dung dịch C gồm: MgSO 4 = y; CuSO 4 = z và H 2 SO 4 dư. Cho C + dung dịch NaOH dư: H 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O MgSO 4 + 2NaOH → Mg(OH) 2 + Na 2 SO 4 (5) CuSO 4 + 2NaOH → Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4 (6) Kết tủa D gồm: Mg(OH) 2 = y và Cu(OH) 2 = z. Nung kết tủa D: Mg(OH) 2 → 0 t MgO + H 2 O (7) Cu(OH) 2 → 0 t CuO + H 2 O (8) Chất rắn E gồm: MgO = y và CuO = z. Cho E + khí H 2 dư, đun nóng, CuO bị khử hết thành Cu: CuO + H 2 → 0 t Cu + H 2 O (9) (mol): z z Chất rắn F gồm: MgO = y và Cu = z. Ta có mF = 5,44 gam → 40y + 64z = 5,44 (10) Từ (4), (10) → y = 0,04 mol, z = 0,06 mol. Khối lượng các chất trong A: m (Al) = 2,7 gam; m (Mg) = 0,96 gam ; m (Cu) = 3,84 gam. Khối lượng các chất trong F: m (MgO) = 1,6 gam; m (Cu) = 3,84 gam. 457. Gọi hoá trị kim loại M là n và số mol ban đầu là x. Gọi số mol mỗi khí: N 2 = a mol; N 2 O = b mol. Theo bài ra ta có: a + b = 4,22 6048,0 = 0,027 và 027,0.2 4428 ba + = 18,445. Từ đó tìm được: a = 0,012 (mol) và b = 0,015 (mol). Cho A + dung dịch HNO 3 : 10M + 12nHNO 3 → 10M(NO 3 ) n + nN 2 + 6nH 2 O (1) (mol): n 0,12 0,144 n 0,12 0,012 8M + 10nHNO 3 → 8M(NO 3 ) n + nN 2 O + 5nH 2 O (2) (mol): n 0,12 0,15 n 0,12 0,015 Ta có: M( n 0,12 + n 0,12 ) = 2,16 ↔ M = 9n. Ta lập bảng sau: n 1 2 3 M 9 (loại) 18 (loại) 27 (nhận) Vậy M là Al. Dung dịch A gồm: Al(NO 3 ) 3 = 0,08 mol; HNO 3 = 0,3. (0,144 + 0,15) = 0,006 (mol). Cho Na + 400 mL dung dịch HCl x mol/L: 2Na + 2HCl → 2NaCl + H 2 (3) (mol): 0,4x 0,4x 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 (4) (mol): (0,306 - 0,4x) (0,306 - 0,4x) Dung dịch E gồm: NaOH = 0,306 – 0,4x; NaCl = 0,306 mol. Khi trộn dung dịch A với dung dịch E, để thu được 0,03 mol kết tủa Al(OH) 3 , xảy ra hai trường hợp: -10- [...]... của nhôm trong tự nhiên là criolit Viết công thức của criolit và cho biết hợp chất này được sử dụng trong quá trình sản xuất nhôm với mục đích gì? 3 Có một mẫu quặng boxit có lẫn tạp chất là Fe2O3 và SiO2 Làm thế nào có thể điều chế được nhôm nguyên chất Viết các phương trình phản ứng hoá học đã dùng Đáp số: 1 Nguyên tắc: dùng dòng điện khử ion Al3+ trong oxit thành Al 2 Criolit có công thức Na3AlF6... b mol Dung dịch A gồm NaAlO2 = b mol, NaOH = (0,25 + a – b) mol a = 0,1 mol và b = 0,2 mol m (Na) = 2,3 gam; m (Al) = 5,4 gam 2 Làm tương tự bài 471 a VHCl = 0,35 lít b Trường hợp 1: VHCl = 0,25 lít; Trường hợp 2: VHCl = 0,65 lít 473 Có 3,23 gam hỗn hợp bột Al, Fe, Cu chia thành 2 phần bằng nhau: Phần 1 cho vào 60 gam dung dịch HCl 7,3% (dư) thu được dung dịch A, chất rắn B và 1,008 lít khí H2 ở đktc... khoảng 400oC: 3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2 Phần giữa thân lò có nhiệt độ khoảng 500 - 600oC: Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2 Phần dưới thân lò có nhiệt độ khoảng 700 - 800oC: FeO + CO → Fe + CO2 Phần B Bài tập có lời giải đề bài 486 Từ lưu huỳnh, bột sắt, muối ăn, oxi và nước, hãy viết các phương trình phản ứng để điều chế: - Các muối sắt: FeS, FeSO4, Fe2(SO4)3, FeCl3 - Các muối natri: Na2S, Na2SO3, Na2SO4 (Được... thức oxit là Fe3O4 Lập tỉ lệ: = y yc 4 Phần C Bài tập tự giải 506 Hoàn thành sơ đồ phản ứng: FeCl2 → Fe(OH)2 → FeO → FeSO4 Fe2(SO4)3 Fe(OH)3 Fe ↑↓ Fe2O3 ↓ ↓ ↑↓ ↓ → Fe(OH)3 → Fe2O3 FeCl3 Fe Fe(NO3)2 Fe(NO3)3 507 1 Từ nguồn nguyên liệu chính là FeS2, quặng boxit (Al2O3 có lẫn Fe2O3), không khí, than đá, H2O và NaOH, hãy viết các phương trình phản ứng điều chế : Fe, Al2(SO4)3 Các chất xúc tác và điều kiện... Muối đồng(II) - Tính chất của muối: (các phản ứng trao đổi): CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4 - Tính oxi hoá: thể hiện khi tác dụng với các kim loại mạnh hơn: Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu Phần B Bài tập có lời giải Đề bài 526 Ngâm một vật bằng đồng có khối lượng 10 gam trong 250 gam dung dịch AgNO3 4% Khi lấy vật ra thì lượng AgNO3 trong dung dịch giảm 17% so với ban đầu Xác định khối lượng của vật sau phản... dịch H2SO4 đã dùng 492 Cho các cặp oxy hoá khử sau: Fe2+/Fe , Cu2+/Cu , Fe3+/Fe2+ Từ trái sang phải theo dãy trên, tính oxi hoá tăng dần theo thứ tự: Fe2+, Cu2+, Fe3+; Tính khử giảm dần theo thứ tự: Fe, Cu, Fe2+ Hỏi: 1 Fe có khả năng tan được trong dung dịch FeCl3 và trong dung dịch CuCl2 không 2 Cu có khả năng tan trong dung dịch FeCl3 và dung dịch FeCl2 không 493 Hoà tan hoàn toàn một lượng oxít FexOy... duy nhất là FeSO4 do phản ứng: Fe + Fe2(SO4)3 → 3FeSO4 x bx 3 Ta có bx = 0,12 Lập tỉ lệ: = = Vậy công thức oxit sắt là Fe2O3 y by 2 479 (Trích Đề thi ĐH và CĐ khối B- 2003) Hỗn hợp X gồm các kim loại Al, Fe, Ba Chia X thành 3 phần bằng nhau: Phần 1 tác dụng với H2O (dư), thu được 0,896 lít khí H2 Phần 2 tác dụng với 50 mL dung dịch NaOH 1M (dư), thu được 1,568 lít khí H2 Phần 3 tác dụng với dung dịch... Al2O3 , SiO2 ở dạng bột - Ag ra khỏi hỗn hợp Ag, Cu, Fe ở dạng bột Với mỗi trường hợp chỉ dùng duy nhất một dung dịch chứa một hoá chất và lượng oxit hoặc kim loại cần tách vẫn giữ nguyên khối lượng ban đầu Đáp số: 1 Đun nóng các chất với dung dịch NaOH đặc, Al2O3 và SiO2 tan, còn lại Fe2O3 không tan được tách ra 2 Dùng dung dịch muối Fe(III) hoà tan Fe và Cu, tách được Ag Học sinh tự viết phản ứng 510... Kim loại có khả năng đẩy được Fe ra khỏi dung dịch muối Fe(III) là Zn 3 Xảy ra phản ứng: AgNO3 + Fe(NO3)2 → Ag + Fe(NO3)3 (tính oxi hoá Ag+ > Fe3+, tính khử Fe2+ > Ag) 519 Cho 2,6 gam hỗn hợp X gồm Al, Fe, Cu tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 1,344 lít khí H2 ở đktc, dung dịch B và chất rắn A không tan Hoà tan chất rắn A trong 300 ml dung dịch HNO3 0,4M (axit dư), thu được 0,56 lít khí NO duy... O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 0 2Fe(OH)3 t → Fe2O3 + 3 H2O 0 2Al(OH)3 t → Al2O3 + 3 H2O chất rắn thu được thu được là: Fe2O3 = 0,05 mol và Al2O3 = 0,05 mol Vậy m = 0,05.160 + 0,05.102 = 13,1 (gam) Phần C Bài tập tự giải 466 Hoàn thành các phương trình phản ứng theo sơ đồ sau: Al Al2O3 → Ba(AlO2)2 ↓ ↓ ↑↓ AlCl3 KAlO2 Al(OH)3 467 Hãy giải thích vì sao: 1 Xô nhôm bị phá huỷ khi đựng vôi tôi 2 Khi hoà tan Al . khăn, không thể khử được bằng những chất khử thông thường như C, CO, H 2 Phần B: Bài tập có lời giải Đề bài 446. Nêu hiện tượng và viết các phương trình phản ứng trong các trường hợp sau: a (Al) = 5,4 gam. 2. Làm tương tự bài 471. a. VHCl = 0,35 lít b. Trường hợp 1: VHCl = 0,25 lít; Trường hợp 2: VHCl = 0,65 lít. 473. Có 3,23 gam hỗn hợp bột Al, Fe, Cu chia thành 2 phần bằng. Ba(OH) 2 0,1M cần để trung hoà hết lượng axit dư trong dung dịch B. 455. Cho 5,2 gam hỗn hợp A gồm Al, Fe, Cu tác dụng với 20 mL dung dịch NaOH 6M, thu được 2,688 lít khí ở đktc, sau đó thêm tiếp