thì OH- sẽ tạo kết tủa với các ion này trước khi hoà tan AlOH3.. - Nếu dung dịch chứa SO4 2-, khi thêm BaOH2 thì ngoài các kết tủa MOHn còn có thêm kết tủa BaSO4.. Sau khi phản ứng xảy
Trang 1BÀI 24 BÀI TOÁN VỀ Al(OH)3 VÀ Zn(OH)2
TÀI LIỆU BÀI GIẢNG
1.BÀI TOÁN CÓ PHẢN ỨNG Al 3+
TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH OH - DƢ
- Khi đề cho số mol Al3+ và OH- thì tính lần lượt: kết tủa rồi tan
- Khi đề cho số mol Al(OH)3 < Al3+ thì sẽ có hai giá trị của OH- phù hợp
Công thức tính nhanh:
3 Al(OH)
OH min
Chú ý:
- Nếu trong dung dịch chứa Al3+ còn chứa thêm H+
thì OH- cho vào dung dịch sẽ trung hoà lượng H+ này trước
- Nếu dung dịch chứa thêm các ion kim loại khác như Mg2+; Fe2+ thì OH- sẽ tạo kết tủa với các ion này trước khi hoà tan Al(OH)3
- Nếu dung dịch chứa SO4
2-, khi thêm Ba(OH)2 thì ngoài các kết tủa M(OH)n còn có thêm kết tủa BaSO4 Lượng kết tủa max, min còn phụ thuộc vào BaSO4
- Khi sục CO2 vào dung dịch chứa Ba2+; AlO2
-; OH- thu được các kết tủa Al(OH)3 và BaCO3
Ví dụ 1: Cho V lít dung dịch NaOH 2M vào dung dịch chứa 0,1 mol Al2(SO4)3 và 0,1 mol H2SO4 đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 7,8 gam kết tủa Giá trị lớn nhất của V để thu được lượng kết tủa trên là
(Trích đề thi TSĐH năm 2008 - Khối A)
Bài giải
Sử dụng công thức tính nhanh:
3
)
OH
(
Al
78 = 0,1 (mol) < nAl3 = 0,2 mol
nOH max nH ( 4nAl3 nAl(OH)3)
= 0,2 + 4.0,2 – 0,1 = 0,9 mol
V = 0,45; Đáp án A
Ví dụ 2: Thêm m gam kali vào 300 ml dung dịch chứa Ba(OH)2 0,1M và NaOH 0,1M thu được dung dịch X Cho
từ từ dung dịch X vào 200 ml dung dịch Al2(SO4)3 0,1M thu được kết tủa Y Để thu được lượng kết tủa Y lớn nhất thì giá trị của m là
(Trích đề thi TSCĐ năm 2007 - Khối A, B)
Bài giải
Ta có
2
Ba(OH)
n = 0,3 0,1 = 0,03 (mol) ; nNaOH= 0,3 0,1 = 0,03 (mol)
Al (SO )
n = 0,2 0,1 = 0,02 (mol)
2
OH
m
39
Để thu được lượng kết tủa lớn nhất thì nOH-= 3.nAl3+ = 0,12; m = 1,17
Trang 2Ví dụ 3: Cho V ml dung dịch chứa Ba(OH)2 0,2M và NaOH 0,1M vào 200 ml dung dịch Al2(SO4)3 0,1M thì thu được lượng kết tủa lớn nhất Giá trị của V và khối lượng kết tủa thu được là :
Hướng dẫn:
Ta có số mol các ion : OH
= 0,5V; Ba2+ = 0,2V; Al3+ = 0,04; SO4
= 0,06 mol Nếu kết tủa hết Al3+
thì : OH- = 3Al3+ = 0,12
V = 0,24 khi đó Ba2+ = 0,048 < 0,06 (SO4
2-) Nhận xét: khi V tăng 1 lít (0,2 mol Ba2+
và 0,24 mol OH-) thì + Kết tủa BaSO4 tăng thêm 0,2.233 = 46,6 gam + Kết tủa Al(OH)3 tan đi 0,24.78 = 18,72 gam Như vậy kết tủa lớn nhất khi SO4
hết
Để thu được lượng kết tủa lớn nhất thì Ba2+
đủ làm kết tủa hết SO4
= 0,06 mol
0,2V = 0,06 -> V = 0,3
Tổng OH
= 0,5.0,3 = 0,15 mol
Al(OH)3 = 0,04 – (0,15 – 0,04.3) = 0,01
Khối lượng kết tủa : m = BaSO4 + Al(OH)3 = 0,06.233 + 0,01.78 = 14,76 gam Đáp án C
Ví dụ 4: Cho m gam Na vào 150 ml dung dịch AlCl3 1M Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được V lít khí (đktc) và 9,36 gam kết tủa Tính m và V
a) Giá trị nhỏ nhất của m và V lần lượt là
A 8,28 và 2,016 B 4,14 và 4,032 C 8,28 và 4,032 D 4,14 và 2,016
b) Giá trị lớn nhất của m và V lần lượt là
A 20,7 và 10,08 B 11,04 và 5,376 C 11,04 và 10,08 D 20,70 và 5,376
Hướng dẫn:
Cho Na vào dung dịch AlCl3, trước tiên xảy ra phản ứng của Na với H2O:
Na + H2O NaOH + 1
2H2 (1) m
23
m
23
m 46
AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3 + 3NaCl (2)
Ta có nNa= m
23 mol ; nAlCl 3= 0,15.1 = 0,15 (mol) Nhận xét:
3
) OH ( Al
78 = 0,12 (mol) < nAlCl 3= 0,15 mol Trường hợp 1:
3 Al(OH)
OH min
m
23 = 0,36; m = 8,28
V = m
46 22,4 =
8, 28
46 22,4 = 4,032 Đáp án C
Trường hợp 2: nOH max 4nAl3 nAl(OH)3
= 4.0,15 – 0,12 = 0,48 mol
Trang 323 = 0,48; m = 11,04
V = m
46 22,4 V = 5,376 Đáp án B
Ví dụ 5: Hoà tan hết m gam Al2(SO4)3 vào nước được dung dịch A Cho 300 ml dung dịch NaOH 1M vào A, thu được a gam kết tủa Mặc khác, nếu cho 400 ml dung dịch NaOH 1M vào A, cũng thu được a gam kết tủa Giá trị của
m là
Hướng dẫn:
-
3 Al(OH)
OH min
n 3n tính được Al(OH)3 = 0,1 mol
3 Al(OH)
= (0,4 + 0,1)/4 = 0,125 mol
m = 342.0,125/2 = 21,375 gam Đáp án A
Khi số mol Zn(OH)2 < Zn2+ thì có hai trường hợp đúng với OH- đã phản ứng
2 Zn(OH)
OH min
Ví dụ 1: Cho từ từ V ml dung dịch X gồm KOH 1M và Ba(OH)2 0,5M vào 100ml dung dịch Zn(NO3)2 1,5M thì thu được 9,9 gam kết tủa
a) Giá trị nhỏ nhất của V là
A 150 B 100 C 200 D 300
b) Giá trị lớn nhất của V là:
A 150 B 100 C 200 D 300
Hướng dẫn:
Số mol Zn(OH)2 = 9,9/99 = 0,1 mol < Zn2+ (0,15 mol)
a) Số mol OH
= 2V
Nhỏ nhất khi 2V = 2.0,15; V = 0,15 lít = 150 ml
b) OH- lớn nhất khi 2V = 4.0,15 – 2.0,1 = 0,4
V = 0,2 lít = 200 ml
Ví dụ 2: Cho từ từ V ml dung dịch NaOH 2M vào 200 ml dung dịch Zn(NO3)2 0,175 M được 2,97g kết tủa Giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của V lần lượt là
A 30 và 40 B 30 và 55 C 20 và 40 D 20 và 55
Số mol Zn(NO3)2: 0,2.0,175 = 0,035 > Zn(OH)2 = 2 97
99 = 0,03 (mol)
- Trường hợp 1:
nNaOH (min) = 2 0,03 = 0,06 (mol)
Vmin = 0 06 1000
2 = 30 (ml)
- Trường hợp 2:
nNaOH (max) = 4.0,035 – 2.0,03 = 0,08 mol
Vmax = 0 08 1000
2 = 40 (ml)
Trang 43.BÀI TOÁN CÓ PHẢN ỨNG H + TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH CHỨA AlO 2
-
Nếu số mol Al(OH)3 < AlO2
thì có hai trường hợp đúng với H+
- Trường hợp 1: H+ thiếu, chỉ đủ để tạo kết tủa
3 Al(OH)
H min
- Trường hợp 2: H+ để tạo kết tủa hoàn toàn và tan một phần
2
Ví dụ 1: Cho từ từ 1 mol HCl vào dung dịch A chứa m gam NaOH và 0,3 mol NaAlO2 thu 15,6 gam kết tủa và dung dịch B Giá trị của m là
A 32 hoặc 64 B 16 hoặc 64 C 16 hoặc 32 D 16 hoặc 40
Hướng dẫn:
2
- Trường hợp 1: H+ = OH- + Al(OH)3 tính được m/40 = 0,8; m = 32
- Trường hợp 2: H+ = OH- + 4AlO2- - 3Al(OH)3
1 = m/40 + 4.03 - 3.0,2 tính được m = 16
Câu 1 0 : Nhỏ từ từ 0,25 lít dung dịch NaOH 1,04M vào dung dịch gồm 0,024 mol FeCl3, 0,016 mol Al2(SO4)3
và 0,04 mol H2SO4 thu được m gam kết tủa Giá trị của m là
Đáp án C
Các phương trình hoá học dạng ion:
H + OH H2O (1)
0,08 0,08
Fe3 + 3OH Fe(OH)3 (2)
0,024 0,072 0,024
Al3 + 3OH Al(OH)3 (3)
0,032 0,096 0,032
NaOH
n = 0,25 1,04 = 0,26 (mol) ;
H
H SO
n = 0,08 (mol) 3
Fe
3
FeCl
n = 0,024 mol ; 3
Al
Al (SO )
n = 0,032 (mol) Theo (1, 2, 3): nNaOH= 0,08 + 0,072 + 0,096 = 0,248 (mol)
nNaOHdư = 0,26 – 0,248 = 0,012 (mol)
Al(OH)3 + OH [Al(OH) ]4 (4)
0,012 0,012
Do đó kết tủa thu được gồm 3
3
Fe(OH) : 0,024 mol Al(OH) : 0, 02 mol
Vậy m = 107 0,024 + 78 0,02 = 4,128 (gam)
Ví dụ 5: Hoà tan hoàn toàn 0,3 mol hỗn hợp gồm Al và Al4C3 vào dung dịch KOH (dư), thu được a mol hỗn hợp
Trang 5A 0,55 B 0,60 C 0,40 D 0,45
(Trích đề thi TSĐH năm 2008 - Khối A)
Bài giải
(Bước 1) Phương trình hoá học của các phản ứng:
Al và Al4C3 + dung dịch KOH (dư):
2Al + 2KOH + 6H2O 2K[Al(OH)4] + 3H2 (1)
x x 3x
2
Al4C3 + 4KOH + 12H2O 4K[Al(OH)4] + 3CH4 (2)
y 4y 3y
Dung dịch X chứa K[Al(OH)4] (x + 4y) mol và KOH dư
Dung dịch X + CO2 (dư):
KOH + CO2 KHCO3 (3)
K[Al(OH)4] + CO2 Al(OH)3 + KHCO3 (4)
x + 4y x + 4y
(Bước 2) Gọi x, y là số mol của Al và Al4C3
(Bước 3) Ta có
3
Al(OH)
78 = 0,6 (mol) (Bước 4 - 5) Số mol hỗn hợp: x + y = 0,3 (I)
Số mol kết tủa: x + 4y = 0,6 (II)
(Bước 7) Giải hệ 2 phương trình (I, II), ta được: x = 0,2 ; y = 0,1
Vậy a = 3x
2 + 3y =
3
0, 2
2 + 3 0,1 = 0,6 (mol)
Chọn đáp án B
Ví dụ 7: Hoà tan hoàn toàn 47,4 gam phèn chua KAl(SO4)2.12H2O vào nước, thu được dung dịch X Cho toàn bộ X tác dụng với 200 ml dung dịch Ba(OH)2 1M, sau phản ứng thu được m gam kết tủa Giá trị của m là
(Trích đề thi TSCĐ năm 2009 - Khối A, B)
Bài giải
(Bước 1) Các phương trình điện li:
KAl(SO4)2.12H2O K + Al3 + 2SO24 + 12H2O
0,1 0,1 0,2
Ba(OH)2 Ba2 + 2OH
0,2 0,2 0,4
Phương trình hoá học của các phản ứng dạng ion:
Ba2 + SO24 BaSO4 (1)
0,2 0,2 0,2
Al3 + 3OH Al(OH)3 (2)
0,1 0,3 0,1
Trang 6Al(OH)3 + OH [Al(OH) ]4 (3)
0,1 0,1
(Bước 3 - 4) Ta có
KAl(SO ) 12H O
474 = 0,1 (mol)
2
Ba(OH)
n = 0,2 1 = 0,2 (mol)
(Bước 7) Kết tủa thu được chỉ có BaSO4
Vậy m = 233 0,2 = 46,6 (gam)
Chọn đáp án B
Bài 9: Chia m gam hỗn hợp X gồm Al, Ba thành 2 phần bằng nhau
- Phần 1: tác dụng với nước dư được 0,04 mol H2
- Phần 2: tác dụng với 500 ml dung dịch NaOH (dư) được 0,07 mol H2 và dung dịch Y Cho V ml dung dịch HCl 1M vào Y được 1,56 gam kết tủa Giá trị của V lớn nhất để thu được lượng kết tủa trên là
A 20 B 50 C 100 D 130
Hướng dẫn giải:
Đây là dạng toán hỗn hợp gồm 1 kim loại mạnh (kiềm hoặc kiềm thổ) và kim loại
Al hoặc Zn tác dụng với nước, hoặc dung dịch kiềm
+ Nên viết phương trình ở dạng ion rút gọn đề tính cho đơn giản
+ Đầu tiên kim loại kiềm (kiềm thổ) phản ứng với H2O trước, sau đó Al hoặc Zn
bị hòa tan bởi OH- => Về bản chất, phản ứng ở cả hai phần là giống nhau Tại sao
Đơn giản, vì ở phần ở phần (1) Al chưa phản ứng hết (phần (2) NaOH dư nên cả
Al và Ba phản ứng hết)
Phần 1:
Ba + 2H2O → Ba2+ + 2OH- + H2 (1)
x 2x x
2Al + 2OH- + 6H2O → 2[Al(OH)4]- + 3H2 (2)
2x 2x 3x
=> x + 3x = 0,04 mol => x = 0,01 mol
Phần 2:
Ba + 2H2O → Ba2+ + 2OH- + H2 (3)
x 2x x mol
2Al + 2OH- + 6H2O → 2[Al(OH)4]- + 3H2 (4)
y y y 1,5y mol
=> Số mol H2 (2) = x + 1,5 y = 0,01 + 1,5y = 0,07 mol => y = 0,04
Dung dịch Y chứa các ion phản ứng được với H+
Số mol OH- (dư) = (0,05 + 2x) – y = (0,05 + 2.0,01) – 0,04 = 0,03 mol
(chú ý: lượng OH- tạo ra phải là (0,05 + 2x) chứ không phải chỉ là 0,05 mol vì phải
cộng thêm OH- do Ba tạo ra) n
VHCl (max) khi kết tủa Al(OH)3 bị hòa tan một phần
OH- + H+ → H2O (5)
Trang 70,03 0,03 mol
[Al(OH)4]- + H+ → Al(OH)3 ↓ + H2O (6)
0,04 0,04 0,04 mol
Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O (7)
(0,04-0,02) 0,06
Từ (5), (6), (7): tổng số mol H+ = 0,03 + 0,04 + 0,06 = 0,13 mol
=> V = 130 ml → Đáp án D
Ví dụ 1: (Câu 18 - Mã đề 856 - Khối A - TSĐH 2010)
4
Cách 1: Bài toán này sẽ được giải với trường hợp tổng quát nhất là TN1, Zn(OH)2 bị tan một phần và ở TN2 số mol KOH lớn hơn nên Zn(OH)2 bị tan nhiều hơn
2KOH + ZnSO4 → Zn(OH)2 + K2SO4 (1)
2KOH + Zn(OH)2 → K2ZnO2 + 2H2O (2)
Gọi x là số mol của Zn(OH)2 phản ứng ở pt (2)
Số mol của Zn(OH)2 tạo ra ở pt (1) là
99
3a
99
3 (
2 x a = 0,22 mol (1')
TN2 nKOH = 0,28 ; Lượng KOH ở thí nghiệm 2 lớn hơn TN1 là 0,28 – 0,22 = 0,06 mol
Tương tự như trên ta có: nKOH = (2x + 0,06) + )
99
2 03 , 0 (
Từ (1') và (2') => x = 0,01 ; a = 2,97 ==> nZnSO4 =
99
3a
x = 0,1 mol => mZnSO4 = 161.0,1 = 16,1g
Cách 2: Sơ đồ: ZnSO4 + 0,22 mol OH- → 3a gam Zn(OH)2 ↓
ZnSO4 + 0,28 mol OH- → 2a gam Zn(OH)2 ↓
→ số mol OH
tham gia hòa tan a gam Zn(OH)2 ↓ là 0,28 – 0,22 = 0,06 mol
Zn(OH)2 ↓ + 2OH- → Zn(OH)4
(tan) 0,03 0,06 (mol)
→ a gam Zn(OH)2 ↓ tương đương với 0,03 mol Zn(OH)2 ↓
Đưa bài toán về dạng ZnSO4 + 0,28 mol OH- → 2a gam Zn(OH)2 ↓( 0,06mol) và Zn(OH)42- (tan)
* Bảo toàn nhóm OH- → số mol OH
ban đầu = số mol OH- trong Zn(OH)2 ↓ + số mol OH
trong Zn(OH)4
0,28 = 2 x 0,06 + 4 x số mol Zn(OH)4
2-→ số mol Zn(OH)4
= 0,04 mol
* Bảo toàn Zn:→ số mol Zn2+
ban đầu = số mol Zn2+ trong Zn(OH)2 ↓ + số mol Zn2+
trong Zn(OH)4
(tan)
Số mol ZnSO4 = Số mol Zn(OH)2 ↓ + số mol Zn(OH)42- = 0,06 + 0,04 = 0,1 mol
→ m = 0,1x 161 = 16,1 gam → Chọn đáp án A
Cách 3: TN 1: nKOH=0,22 mol =>3a g kết tủa
TN 2: nKOH=0,28 mol =>2a g kết tủa
=> Khi cho thêm 0,06 mol KOH thì kết tủa bị hòa tan a g, tức là kiềm hết, kết tủa dư
=> Số mol kết tủa bị hòa tan trong TN2 =0,06/2=0,03 mol
=> Số mol Zn(OH)2 trong TN1 = 0,09 mol < 0,22/2
=> TN1: kiềm dư, ZnSO4 hết
ZnSO4 + 2KOH => Zn(OH)2 (1)
a mol 2a a
Zn(OH)2 + 2KOH => K2ZnO2 + 2H2O (2)
b mol 2b
Ta có: 2a + 2b = 0,22
a - b = 0,09 => a = 0,1 => m = 0,1.161 = 16,1g
Trang 8Cách 4:
2
2
3
99 2
99
a
a
Giải hệ 1 và 2 => m = 2,97 gam thay vào 1 ta có x = 0,1 mol => m = 16,1 gam
PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH TÍNH LƯỠNG TÍNH CỦA Al(OH)3
Bài 1: Trộn dung dịch chứa a mol AlCl3 với dung dịch chứa b mol NaOH Để thu được kết tủa thì cần có tỉ lệ
A a : b < 1 : 4 B a : b ≥ 1 : 3
B a : b = 1 : 4 C a : b > 1 : 4
Phân tích, hướng dẫn giải:
→ Đáp án D
Bài 2: Cho 200 ml dung dịch AlCl3 1,5M tác dụng với V lít dung dịch NaOH 0,5M thu được 15,6 gam kết tủa Giá trị lớn nhất của V là
A 1,2 B 1,8 C 2,0 D 2,4
→ Đáp án C
Bài 3: Cho V lít dung dịch NaOH 2M vào dung dịch chứa 0,1 mol Al2(SO4)3 và
0,1 mol mol H2SO4 đến khi phản ứng hoàn toàn thu được 7,8 gam kết tủa Giá trị
lớn nhất của V để thu được lượng kết tủa trên là
A 0,45 B 0,35 C 0,25 D 0,15
Đáp án A
Bài 4: Cho dung dịch NaOH vào dung dịch hỗn hợp chứa 0,01 mol HCl và 0,01 mol AlCl3 Số mol NaOH tối thiểu
phải dùng đề lượng kết tủa lớn nhất và nhỏ nhất lần lượt là
A 0,01 mol và 0,02 mol B 0,04 mol và 0,06 mol
C 0,03 mol và 0,04 mol D 0,04 mol và 0,05 mol
Đáp án D
Bài 5: Trộn 100 ml dung dịch AlCl3 1M với 200 ml dung dịch NaOH 2,25M được dung dịch X Để kết tủa hoàn toàn
ion Al3+ trong dung dịch X dưới dạng hiđroxit cần dùng V lít khí CO2 (đktc) Giá trị của V là:
A 1,12 B 2,24 C 3,36 D 6,72
→ Đáp án C
Bài 6: Cho a mol AlCl3 vào 1 lít dung dịch NaOH có nồng độ b (mol/l) được 0,05 mol kết tủa, thêm tiếp 1 lít dung
dịch NaOH trên thì được 0,06 mol kết tủa Giá trị của a và b lần lượt là
A 0,15 và 0,06 B 0,09 và 0,18
C 0,09 và 0,15 C 0,06 và 0,15
Đáp án C
Bài 7: X là dung dịch AlCl3, Y là dung dịch NaOH 2M Cho 150 ml dung dịch Y vào cốc chứa 100 ml dung dịch X,
khuấy đều tới phản ứng hoàn toàn thấy trong cốc có 7,8 gam kết tủa Thêm tiếp vào cốc 100 ml dung dịch Y, khuấy đều đến khi kết thúc phản ứng thấy trong cốc có 10,92 gam kết tủa Nồng độ mol của dung dịch X là
A 3,2M B 2,0 M C 1,6M D 1,0M
Đáp án C
Bài 8: Một dung dịch X chứa NaOH và 0,3 mol Na[Al(OH)4] Cho 1 mol HCl vào
Trang 9A 0,2 hoặc 0,8 B 0,4 hoặc 0,8
C 0,2 hoặc 0,4 D 0,2 hoặc 0,6
Đáp án B
Bài 9: Hòa tan 47,4 gam phèn chua KAl(SO4)2.12H2O vào nước được dung dịch X Thêm dần đền hết 300 ml dung
dịch Ba(OH)2 1M vào X thì được a gam kết tủa và dung dịch Y Lọc bỏ kết tủa rồi sục khí CO2 dư vào dung dịch nước lọc thấy tạo ra b gam kết tủa Giá trị a và b lần lượt là
A 46,6 và 27,5 B 46,6 và 7,8
C 54,4 và 7,8 D 52,5 và 27,5
Đáp án B
Giáo viên: Phạm Ngọc Sơn