MỘT SỐ BÀI TẬP VỀ BIẾN THIÊN LƯỢNG KẾT TỦA HIĐRÔXIT NHÔM
TỪ MUỐI NHÔM.
Bài viết đã được đăng trên tạp chí HÓA HỌC & ỨNG DỤNG số 12-năm 2013
Tác giả xin chân thành cảm ơn và mong nhận được những ý kiến phản hồi từ quí thầy cô và các
bạn học sinh đã sử dụng tài liệu này! Mọi ý kiến góp ý, phản hồi về bài viết xin liên hệ với tác giả qua địa chỉ sau:
Email: Nguyencong.kiet@yahoo.com
Hoặc https://www.facebook.com/congkiet.nguyen.31
Nguyễn Công Kiệt: Xóm Thọ Nhân, Xã Quỳnh Thọ, Quỳnh Lưu, Nghệ An
Điện thoại: 0984895477
Đặt vấn đề: nêu hiện tượng xảy ra khi cho từ từ dung dịch chứa ion OH- ( dư ) vào dung dịch chứa ion Al3+
Hiện tượng: xuất hiện kết tủa ( Al(OH)3 ) tăng dần đến cực đại sau đó tan dần đến hết
Phương trình phản ứng:
Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 (1)
x -3x -x
Al(OH)3 + OH- ( dư nếu có ) → AlO2- + H2O (2)
(x-a) -(x-a)
Công thức giải nhanh
-Nếu OH- thiếu hoặc vừa đủ ( chỉ xảy ra phản ứng (1)) ta có:
nOH- min = 3.nAl(OH)3 (*)
-Nếu OH- dư ( xảy ra lần lượt cả 2 phản ứng (1) và (2)):
Đặt nAl3+ = x (mol), nAl(OH)3 (bài cho) = a mol a < x
Trang 2Phản ứng (1) tạo thành x mol Al(OH)3 Do chỉ có a mol Al(OH)3 nên số mol Al(OH)3 đã bị hòa tan theo phản ứng (2) là x-a theo (1) và (2) ∑nOH- = 3x + (x-a) = 4x – a
Hay nOH- max = 4.nAl3+ - nAl(OH)3 (**)
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lượng kết tủa Al(OH)3 vào số mol OH-
nAl(OH)3
O min max
nOH-Lưu ý suy ra từ đồ thị:
-Để thu được lượng kết tủa theo yêu cầu thì có 2 giá trị OH- nhỏ nhất và lớn nhất tương ứng với công thức (*) và (**)
- Để tồn tại kết tủa thì: 0 < T = nOH-/nAl3+ < 4 Nếu:
- +) T < 3 thì đung cống thức (*), 3 < T < 4 thì dùng công thức (**)
- Đặc biệt lượng kết tửa cực đại thì T = 3, cực tiểu (=0) thì T = 4
- Trong các bài tập thường kết hợp định luật bảo toàn điện tích, phương trình ion thu gọn… chú ý thêm các phản ứng trung hòa của ion H+ với OH-, phản ứng tạo kết tủa BaSO4…
Bài Tập:
Câu 1(Đề thi TS ĐH Khối A – Năm 2007):Trộn dung dịch chứa a mol AlCl3với dung dịch chứa
b mol NaOH Đểthu được kết tủa thì cần có tỉlệ
A a : b = 1 : 4 B a : b < 1 : 4 C a : b = 1 : 5 D a : b > 1 : 4
Bài giải:
Khi T = nOH-/nAl3+ = b/a < 4 thì tồn tại lượng kết tủa hay a:b > ¼
=>Chọn đáp án D.
Trang 3Câu 2(Đề thi TS ĐH Khối B – Năm 2007):Cho 200 ml dung dịch AlCl31,5M tác dụng với V lít
dung dịch NaOH 0,5M, lượng kết tủa thu được là 15,6 gam Giá trịlớn nhất của V là (cho H = 1,
O = 16, Al = 27)
A 1,2 B 1,8 C 2 D 2,4
Bài giải:
V lớn nhất khi nOH- lớn nhất
Theo (**) nOH-max = 4.nAl3+ - n↓ 0,5V = 4.1,5.200.10-3 – 15,6/78 => V = 2 lít
=>Chọn đáp án C.
Câu 3(Đề thi TS CĐ – Năm 2009):Nhỏ từ từ 0,25 lít dung dịch NaOH 1,04M vào dung dịch
gồm 0,024 mol FeCl3; 0,016 mol Al2(SO4)3và 0,04 mol H2SO4 thu được m gam kết tủa Giá trịcủa m là
A 1,560 B 4,128 C 2,568 D 5,064
Bài giải:
Các phản ứng có thể xảy ra:
H+ + OH- → H2O (1)
Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3(2)
Al3+ + 3OH- → Al(OH)3(3)
Có thể Al(OH)3 + OH- → AlO2- + H2O(4)
nOH-(phản ứng (3), (4)) = nOH- (Ban đầu) – 3.nFe3+ -2nH2SO4 = 0,108 mol
nAl3+ = 0,032 mol
3 < T = nOH-/nAl3+ = 0,108/0,032 < 4
Từ (**) => nAl(OH)3 = 4nAl3+ - nOH- => nAl(OH)3 = 0,02 mol
M = mAl(OH)3 + mFe(OH)3 = 0,02.78 + 0,024.107 = 4,128 gam
=>Chọn đáp án B.
Trang 4Câu 4(Đề thi TS ĐH Khối B – Năm 2010):Cho 150 ml dung dịch KOH 1,2M tác dụng với 100
ml dung dịch AlCl3 nồng độ x mol/l, thu được dung dịch Y và 4,68 gam kết tủa Loại bỏ kết tủa, thêm tiếp 175 ml dung dịch KOH 1,2M vào Y, thu được 2,34 gam kết tủa Giá trịcủa x là
A 1,0 B 0,9 C 1,2 D 0,8
Bài giải:
Từ đồ thị ta thấy: nOH- (TN1) < nOH- (TN2) mà nAl(OH)3 (TN1) > nAl(OH)3 (TN2)
=> TN2 OH- dư đã hòa tan 1 phần kết tủa
Xem hai thí nghiệm là một quá trình liên tục: kết tủa xuất hiện, đạt cực đại rồi bị hòa tan 1 phần như đồ thị => giá trị OH- tính theo công thưc (**)
∑nOH- = 4.nAl3+ - ∑nAl(OH)3 => (150 + 175).10-3.1,2 = 4x.100.10-3 – (4,68 + 2,34)/78
=> x =1,2
=>Chọn đáp án C.
Câu 5(Đề thi TS ĐH Khối B – Năm 2011):Dung dịch X gồm 0,1 mol H+, z mol Al3+, t mol và
0,02 mol Cho 120 ml dung dịch Y gồm KOH 1,2M và Ba(OH)20,1M vào X, sau khi các phản ứng kết thúc, thu được 3,732 gam kết tủa Giá trịcủa z, t lần lượt là 3 NO− 24SO −
A 0,120 và 0,020 B 0,020 và 0,120 C 0,020 và 0,012 D 0,012 và 0,096
Bài giải:
nAl(OH)3 = (3,732 – 0,012.233)/78 = 0,012 mol
nOH- (Phản ứng với Al3+) = nOH- ban đầu – nH+ = 120.10-3(1,2 + 0,1.2) – 0,1 = 0,068
vì nOH- ≠ 3.nAl(OH)3 dùng công thức (**)
nOH- = 4.nAl3+ - nAl(OH)3 0,068 = 4.nAl3+ - 0,02 => z = nAl3+ = 0,02
Áp dụng Bảo toàn điện tích: 0,1 + 3z = t + 0,02.2 => t = 0,12
=>Chọn đáp án B.
Câu 6(Đề thi TS ĐH Khối A – Năm 2012):Cho 500 mldung dịch Ba(OH)20,1M vào V mldung
dịch Al2(SO4)30,1M; sau khi các phản ứng kết thúc thu được 12,045 gamkết tủa Giá trịcủa V là
A 75 B 150 C 200 D 300
Bài giải:
Trang 5Chỉ có trường hợp muối nhôm phản ứng hết là tính được V
Trong 12,045 gam kết tủa có cả BaSO4
nBa2+ = 0,05
nSO42- = 3V.10-4
nAl3+ = 2V.10-4
nOH- = 0,1
TH1: nBa2+ > nSO42- => 0,05 ≥ 3V.10-4 => V ≤ 166,6
Theo (**) 0,1 = 4 2V.10-4 - (12,045 - 3V.10-4.233)/78
=> V = 150 thỏa mãn
TH2: nBa2+ < nSO42- V > 166,6
nBaSO4 = 0,05
Theo (**) 0,1 = 4 2V.10-4 - (12,045 – 0,05.233)/78
=> V = 131 (Loại vì không thỏa mãn V > 166,6
=>Chọn đáp án B.
Bài tập áp dụng:
Câu 1(Đề thi TS ĐH Khối A – Năm 2008):Cho V lít dung dịch NaOH 2M vào dung dịch chứa
0,1 mol Al2(SO4)3và 0,1 mol H2SO4 đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 7,8 gam kết tủa Giá trịlớn nhất của V đểthu được lượng kết tủa trên là
A 0,45 B 0,25 C 0,05 D 0,35.
Câu 2(Đề thi TS CĐ – Năm 2007):Thêm m gam kali vào 300ml dung dịch chứa Ba(OH)20,1M
và NaOH 0,1M thu được dung dịch X Cho từtừdung dịch X vào 200ml dung dịch
Al2(SO4)30,1M thu được kết tủa Y Đểthu được lượng kết tủa Y lớn nhất thì giá trịcủa m là (Cho H = 1; O = 16; Na = 23; Al = 27; S = 32; K = 39; Ba = 137)
A 1,17 B 1,95 C 1,59 D 1,71.
Câu 3(Đề thi TS CĐ – Năm 2009):Hoà tan hoàn toàn 47,4 gam phèn chua KAl(SO4)2.12H2O
vào nước, thu được dung dịch X Cho toàn bộX tác dụng với 200 ml dung dịch Ba(OH)21M, sau phản ứng thu được m gam kết tủa Giá trịcủa m là
A 54,4 B 62,2 C 46,6 D 7,8.