Các dạng bài tập về nhôm và hợp chấ của nhôm

+ Lượng kiềm dùng dư nên muối đã phản ứng hết để tạo kết tủa tối đa sau đó kiềm hòa tan một phần hoặc hòan toàn kết tủa.. Đem nung kết tủa đến khối lượng không đổi thu được chất rắn nặng

CÁC DẠNG BÀI TẬP VỀ NHÔM VÀ HỢP CHẤT

CỦA NHÔM

Biên soạn : TS Phạm Thị Loan

Phương trình phản ứng của Nhôm khi tác dụng với bazơ:

Al + NaOH + H 2 O → NaAlO2 +

2

3

H2  Hoặc có thể viết phương trình như sau:

Al + NaOH + 3H 2 O → Na[Al(OH)4 ] +

2

3

H2 

Tuy nhiên:Viết theo cách nào thì n H n Al

2

3

- Oxit của kim loại này đóng vai trò là oxit axit và tác dụng với bazơ như sau:

Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O

- Hidroxit(bazơ) của kim loại này đóng vai trò là axit và tác dụng với bazơ như sau:

Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O

- Kết tủa Al(OH)3 tan trong dung dịch kiềm mạnh và axit nhưng không tan trong dung dịch kiềm yếu như dung dịch NH 3

Ví dụ: Al2(SO4)3 + 6NH3 + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3(NH4)2SO4

- Do đó khi cho muối của Al ( hoặc muối của kim loại có hidroxit lưỡng tính ví dụ như Zn) tác dụng với dung dịch kiềm, lượng kết tủa sẽ được tạo thành theo 2 hướng:

+ Lượng kiềm dùng thiếu hoặc vừa đủ nên chỉ có một phần muối đã phản ứng Nghĩa là có sự tạo kết tủa Al(OH)3 (hoặc Zn(OH)2) nhưng kết tủa không bị tan lại

+ Lượng kiềm dùng dư nên muối đã phản ứng hết để tạo kết tủa tối đa sau đó kiềm hòa tan một phần hoặc hòan toàn kết tủa

 Thường sẽ có 2 đáp số về lượng kiềm cần dùng

a Khi cho anion MO 2 (4-n)- (Ví dụ: AlO2-, ZnO22-…) tác dụng với dung dịch axit với n

là hóa trị của M

Các phản ứng sẽ xảy ra theo đúng thứ tự xác định:

Thứ nhất: OH

+ H + → H 2 O nếu bazo dƣ

- Nếu OH- dư, hoặc khi chưa xác định được OH- có dư hay không sau phản ứng tạo

MO2

thì gỉa sử có dư

Thứ hai: MO 2

+ (4-n)H + + (n-2)H 2 O → M(OH) n 

AlO 2

- + H+ +H 2 O →Al(OH) 3 ; ZnO 2

+ 2H + →Zn(OH) 2

- Nếu H+ dư sau phản ứng thứ hai thì có phản ứng tiếp theo, khi chưa xác định được H+

có dư hay không sau phản ứng tạo M(OH)n thì ta giả sử có dư

Thứ ba: M(OH) n + nH +

→ M n+ + nH 2 O

Ví dụ : Cho 1 lít dung dịch HCl vào dung dịch chứa 0,2 mol NaAlO2 lọc ,nung kết tủa

đến khối lượng không đổi được 7,65 gam chất rắn Tính nồng độ của dung dịch HCl

n chất rắn (Al2O3) = 0,075 mol

TH1 :

0,15 -0,15

2Al(OH)3 → Al2O3 + H2O

TH2 : Có thể có hai phản ứng :

0,2 0,2 0,2

3HCl + Al(OH)3 → AlCl3 + H2O

3x x

Vì đun nóng kết tủa thu được có 0,075 mol Al2O3

2Al(OH)3 → Al2O3 + H2O

0,2 – x ( 0,2 – x)/2

→ 0,2 – x = 0,15 → x = 0,05 mol

Tổng số mol HCl phản ứng : 0,2 + 0,15 = 0,35 mol

→ có hai đáp án 0,15M và 0,35M

Bài tập tự giải:

Cho 100ml dung dịch A chứa NaOH 1M và NaAlO2 0,3M Thêm từ từ dung dịch HCl 0,1M vào dung dịch A cho đến khi kết tủa tan trở lại một phần Đem nung kết tủa đến khối lượng không đổi thu được chất rắn nặng 1,02g Thể tích dung dịch HCl

đã dùng?

A 0,5 lít B 0,6 lít C 0,7 lít D

0,8 lít

b Khi cho cation M n+ (Ví dụ: Al3+, Zn2+…) tác dụng với dung dịch kiềm:

Phản ứng có thể xảy ra theo thứ tự sau :

Thứ nhất: H +

+ OH - → H 2 O(nếu có H + dƣ)

- Khi chưa xác định được H+ có dư hay không sau phản ứng thì ta gỉa sử có dư

Thứ hai: M n+

+ nOH - → M(OH) n 

- Nếu OH- dư sau phản ứng thứ hai, hoặc khi chưa xác định chính xác lượng OH- sau phản ứng thứ hai thì ta giả sử có dư

Thứ ba: M(OH) n + (4-n)OH - → MO 2

+ 2H 2 O

- Nếu đề cho H+ (hoặc OH- dư thì không bao giờ thu được kết tủa M(OH)n vì lượng M(OH)n ở phản ứng thứ hai luôn bị hòa tan hết ở phản ứng thứ ba, khi đó kết tủa cực tiểu; còn khi H+

hoặc (OH-) hết sau phản ứng thứ hai thì phản ứng thứ ba sẽ không xảy

ra kết tủa không bị hòa tan và kết tủa đạt gía trị cực đại

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

A 0,45 B 0,35 C 0,25 D 0,05

Hướng dẫn giải

x x Al2(SO4)3  2Al 3+ + 3SO4 2-

0,1 0,2

H 2 SO 4 2H + + SO 4

2-0,1 0,2

n NaOH = x , n Al2(SO4)3 = 0,1 , n H2SO4 = 0,1 , n kết tủa = 7,8/78 = 0,1 mol

tác dụng với OH - trước ,

0,2 0,2

Khi phản ứng với Al3+ có hai khả năng :

0,3 0,1

Có cả hai phản ứng :

Al 3+ + 3OH-  Al(OH) 3 (1)

0,2 0,6 0,2

Al(OH) 3 + OH-  AlO 2 - + H 2 O (2)

a a

Lượng kết tủa thu được sau phản ứng (1) là 0,2 mol nhưng nó sẽ bị phản ứng

= 0,2 – 0,1 = 0,1 mol

 Chọn A

Ví dụ 2 Thể tích dung dịch NaOH 2M là bao nhiêu để khi cho tác dụng với 200 ml

dung dịch X ( HCl 1M AlCl3 0,5M ) thì thu đuợc kết tủa lớn nhất ?

Hướng dẫn giải

n HCl = 0,2 mol ; n AlCl3 = 0,1 mol

0,2 0,2

AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl (2)

0,1 0,3

Phản ứng (1) : Xảy ra trước

Để lượng kết tủa lớn nhất thì (2) vừa đủ → Tổng số mol NaOH phản ứng : 0,5 mol → V = 0,25 lít

Ví dụ 3 Cho V lít dung dịch hỗn hợp 2 muối MgCl2 1M và AlCl3 1M tác dụng với 1 lít

NaOH 0,5M thì thu được kết tủa lớn nhất Tính V

Hướng dẫn giải

MgCl2 +2NaOH → Mg(OH)2 + 2NaCl (1)

V.1 2V.1

AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl (2)

V.1 3V.1

→ Để kết tủa lớn nhất thì (1) , (2) vừa đủ → Tổng số mol NaOH phản ứng : 5V

= 0,5

→ V = 0,1 lít

Bài tập tự giải

Câu 1: Cho 3,42gam Al2(SO4)3 tác dụng với 25 ml dung dịch NaOH tạo ra được 0,78 gam kết tủa Nồng độ mol của NaOH đã dùng là?(Na=23;Al=27;S=32;O=16)

2,8M

Câu 2: Cho 150 ml dung dịch NaOH 7M tác dụng với 100 ml dung dịch Al2(SO4)3 1M Xác định nồng độ mol/l NaOH trong dung dịch sau phản ứng (Na=23;Al=27;S=32;O=16)

Câu 3: Trong một cốc đựng 200ml dung dịch AlCl3 2M Rót vào cốc Vml dung dịch NaOH có nồng độ a mol/lít, ta được một kết tủa; đem sấy khô và nung đến khối lượng không đổi được 5,1g chất rắn Nếu V= 200ml thì a có giá trị nào?(Na=23;Al=27;Cl=35,5;O=16;H=1)

7,5M

Câu 4: Hoà tan a(g) hỗn hợp bột Mg- Al bằng dung dịch HCl thu được 17,92 lit khí H2

(đktc) Cùng lượng hỗn hợp trên hoà tan trong dung dịch NaOH dư thu được 13,44 lít khí H2 ( đkc) a có giá trị là: (Mg=24;Al=27;H=1;Cl=35,5;Na=23)

Câu 5: Cho a mol AlCl3 vào 200g dung dịch NaOH 4% thu được 3,9g kết tủa Giá trị của a là: (Al=27;Na=23;Cl=35,5;O=16;H=1)

Câu 6: Cho 200ml dung dịch H2SO4 0,5M vào một dung dịch có chứa a mol NaAlO2

được 7,8g kết tủa Giá trị của a là: (Na=23;Al=27;S=32;O=16)

Câu 7: Cho 18,6 gam hỗn hợp gồm Zn và Fe tác dụng vừa đủ với 7,84 lít Cl2(đktc) Lấy sản phẩm thu được hòa tan vào nước rồi cho tác dụng với dung dịch NaOH 1M Thể tích NaOH cần dùng để lượng kết tủa thu được là lớn nhất và nhỏ nhất lần lượt là?(Zn=65;Fe=56;Na=23;O=16;H=1)

1,1

Câu 8: Có một dung dịch chứa 16,8g NaOH tác dụng với dung dịch có hòa tan 8 gam

Fe2(SO4)3 Sau đó lại thêm vào 13,68gam Al2(SO4)3 Từ các phản ứng ta thu được dung dịch A có thể tích 500ml và kết tủa Nồng độ mol các chất trong dung dịch A là? (Al=27;Fe=56;Na=23;O=16;H=1)

[NaAlO2=0,36M]

Câu 9: Hòa tan 21 gam hỗn hợp gồm Al và Al2O3 bằng HCl được dung dịch A và 13,44 lít H2(đktc) Thể tích dung dịch (lít) NaOH 0,5M cần cho vào dung dịch A để thu được 31,2 gam kết tủa là? (Al=27;Na=23;Cl=35,5;O=16;H=1)

Câu 10: Hòa tan 3,9 gam Al(OH)3 bằng 50ml NaOH 3M được dung dịch A Thể tích dung dịch(lít) HCl 2M cần cho vào dung dịch A để xuất hiện trở lại 1,56 gam kết tủa là? (Al=27;Na=23;Cl=35,5;O=16;H=1)

Câu 11: 200 ml gồm MgCl2 0,3M; AlCl3 0,45 M; HCl 0,55M tác dụng hoàn toàn với V(lít) gồm NaOH 0,02M và Ba(OH)2 0,01M Gía trị của V(lít) để được kết tủa lớn nhất

và lượng kết tủa nhỏ nhất là? (Al=27;Na=23;Cl=35,5;O=16;H=1;Mg=24;Ba=137)

A 1,25lít và 1,475lít B 1,25lít và 14,75lít C 12,5lít và 14,75lít D 12,5lít và 1,475lít

Câu 12: Cho m gam hỗn hợp X gồm Na2O và Al2O3 tác dụng với H2O cho phản ứng hoàn toàn thu được 200 ml dung dịch A chỉ chứa một chất tan duy nhất có nồng độ 0,5M Thổi khí CO2 dư vào dung dịch A được a gam kết tủa Gía trị của m và a là? (Al=27;Na=23;O=16;H=1)

A 8,2g và 78g B 8,2g và 7,8g C 82g và 7,8g D 82g và 78g

Câu 13: Rót 150 ml dung dịch NaOH 7M vào 50 ml dung dịch Al2(SO4)3 Tìm khối lượng chất dư sau thí nghiệm: (Al=27;Na=23;O=16;H=1;S=32)

Câu 14: Cho 8 gam Fe2(SO4)3 vào bình chứa 1 lít dung dịch NaOH a M, khuấy kĩ để phản ứng xảy ra hoàn toàn; tiếp tục thêm vào bình 13,68g Al2(SO4)3 Cuối cùng thu được 1,56 gam kết tủa keo trắng Tính giá trị nồng độ a? (Al=27;Fe=56;Na=23;O=16;H=1;S=32)

Câu 15: Hòa tan 5,34gam nhôm clorua vào nước cho đủ 200ml dung dịch Thêm tiếp

dung dịch NaOH 0,4M vào dung dịch trên, phản ứng xong thu được 1,56 gam kết tủa Nồng độ mol dung dịch HNO3 là? (Al=27;Na=23;Cl=35,5;O=16;H=1)

0,6M hoặc 2,6M

Câu 16: Cho 200Ml dung dịch AlCl3 1,5M tác dụng với V lít dung dịch NaOH 0,5M, lượng kết tủa thu được là 15,6 gam Gía trị lớn nhất của V là?(H=1;O=16;Al=27)

(Câu 7 ĐTTS Đại học khối B năm 2007)

Câu 17: Thêm m gam Kali vào 300ml dung dịch chứa Ba(OH)2 0,1M và NaOH 0,1M thu được dung dịch X Cho từ từ dung dịch X vào 200ml dung dịch Al2(SO4)3 0,1M thu được kết tủa Y Để thu được lượng kết tủa Y lớn nhất thì gía trị của m là?(H=1;O=16;Na=23;Al=27;S=32;K=39;Ba=137)

(Câu 21 ĐTTS Cao đẳng khối A năm 2007)

Câu 18: Hỗn hợp X gồm Na và Al Cho m gam X vào một lượng dư nước thì thóat ra V

lít khí Nếu cũng cho m gam X vào dung dịch NaOH(dư) thì được 1,75V lít khí Thành phần % theo khối lượng của Na trong X là (biết các thể tích khí đo trong cùng điều kiện; Na=23;Al=27)

A 39,87% B 77,31% C 49,87% D 29,87%

(Câu 21 ĐTTS Đại học khối B năm 2007)

Câu 19: Cho dung dịch NaOH 0,3M vào 200 ml dung dịch Al2(SO4)3 0,2M thu được một kết tủa trắng keo Nung kết tủa này đến khối lượng lượng không đổi thì được 1,02g rắn Thể tích dung dịch NaOH là bao nhiêu? (Al=27;Na=23;S=32;O=16;H=1)

Câu 20: Khi cho 130 ml AlCl3 0,1M tác dụng với 20 ml dung dịch NaOH, thì thu được 0,936gam kết tủa Nồng độ mol/l của NaOH là? (Al=27;Na=23;Cl=35,5;O=16;H=1)

B BÀI TOÁN NHIỆT NHÔM:

Thường gặp là phản ứng nhiệt nhôm: Gọi a là số mol của Al; b là số mol của oxit sắt.(Fe2O3)

2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe

I Nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn: Thường do không biết số mol Al và Fe2O3 là bao nhiêu nên phải xét đủ 3 trường hợp rồi tìm nghiệm hợp lí:

1 Trường hợp 1: Al và Fe 2O3 dùng vừa đủ: 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe

a →

2

a

→

2

a

→ a

 Hỗn hợp sau phản ứng: Fe: a mol; Al2O3:

2

a

mol

2 Trường hợp 2: Al dùng dư: 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe

2b → b → b → 2b

 Hỗn hợp sau phản ứng: Fe: 2b mol; Al2O3: b mol; Aldư: 2b) mol Điều kiện: (a-2b>0)

3 Trường hợp 3: Fe 2 O 3 dùng dư: 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe

a →

2

a

→

2

a

→ a

 Hỗn hợp sau phản ứng: Fe: a mol; Al2O3:

2

a

; Fe2O3:

(b-2

a)mol Điều kiện:

(b-2

a

)>0)

II Nếu phản ứng xảy ra không hoàn toàn: Gọi x là số mol Fe2O3 tham gia phản ứng 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe

2x → x → x → 2x

 Hỗn hợp sau phản ứng: Fe: 2x mol; Al2O3: x mol; Fe2O3 dư: (b-x)mol; Al dư: (a-2x)mol

Chú ý: Nếu đề yêu cầu tính hiệu suất phản ứng ta giải trường hợp phản ứng xảy ra

không hoàn toàn

Ví dụ 1 Khi cho 41,4 gam hỗn hợp X gồm Fe2O3, Cr2O3 và Al2O3 tác dụng với dung

dịch NaOH đặc (dư), sau phản ứng thu được chất rắn có khối lượng 16 gam Để khử hoàn toàn 41,4 gam X bằng phản ứng nhiệt nhôm, phải dùng 10,8 gam Al Thành phần phần trăm theo khối lượng của Cr2O3 trong hỗn hợp X là (Cho: hiệu suất của các phản ứng là 100%; O = 16; Al = 27; Cr = 52; Fe = 56)

A 50,67% B 20,33% C 66,67% D 36,71%

Hướng dẫn giải

Cho X phản ứng với NaOH

Cr2O3 + 2NaOH → 2NaCrO2+ H2O

16/160 = 0,1 mol Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm X

Cr2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Cr (1)

Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe (2)

0,1 mol

Theo giả thiết số mol Al cần phản ứng là 10,8/27 = 0,4 mol

→ Theo (2) → n Al = 2 n Fe3O4 = 2.0,1 = 0,2 mol

→ n Al (1) = 0,4 – 0,2 = 0,2 mol → n Cr2O3 = n Al(1) / 2 = 0,1 mol → m Cr2O3 =

→ Chọn đáp án D

Ví dụ 2 Nung nóng m gam hỗn hợp Al và Fe2O3 (trong môi trường không có không khí)

đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp rắn Y Chia Y thành hai phần bằng nhau:

- Phần 1 tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng (dư), sinh ra 3,08 lít khí H2 (ở

đktc);

- Phần 2 tác dụng với dung dịch NaOH (dư), sinh ra 0,84 lít khí H2 (ở đktc) Giá trị của m là

Hướng dẫn giải

Phản ứng nhiệt nhôm :

2Al + Fe2O3  Al2O3 + 2Fe (1)

Phần II tác dụng với NaOH :

Al + NaOH + H 2 O  NaAlO 2 + 3/2H 2

x 3/2 x

Phần (1) tác dụng với H2SO4 :

2Al + 3H2SO4  Al2(SO4)3 + 3H2

0.025 0,0375

y y

→ y = 0,1

2Al + Fe2O3  Al2O3 + 2Fe (1)

0,1 0,05 0,1

Khối lượng của Al : (0,1 +0,025).27 = 3,375 , khối lượng của Fe2O3 : 0,05.160 = 8

→tổng Khối lượng = 11,375

→ m = 11,375.2 = 22,75

 chọn A

Ví dụ 3 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

Hướng dẫn giải

NaOH  Na + + OH

x x

Al 2 (SO 4 ) 3  2Al 3+ + 3SO 4 2-

0,1 0,2

H2SO4  2H + + SO4

0,1 0,2

n NaOH = x , n Al2(SO4)3 = 0,1 , n H2SO4 = 0,1 , n kết tủa = 7,8/78 = 0,1 mol

Khi phản ứng : H + tác dụng với OH - trước ,

H + + OH - H 2 O

0,2 0,2

Khi phản ứng với Al3+ có hai khả năng :

0,3 0,1

Có cả hai phản ứng :

Al 3+ + 3OH-  Al(OH)3 (1)

0,2 0,6 0,2

Al(OH)3 + OH-  AlO2 - + H2O (2)

a a

Lượng kết tủa thu được sau phản ứng (1) là 0,2 mol nhưng nó sẽ bị phản ứng một phần

mol

 Tổng số mol OH - là : 0,2 + 0,6 + 0,1 = 0,9 mol  V NaOH = 0,9/2 = 0,45 lít

 Chọn A

Ví dụ 4 Hoà tan hoàn toàn 0,3 mol hỗn hợp gồm Al và Al4C3 vào dung dịch KOH (dư),

thu được a mol hỗn hợp khí và dung dịch X Sục khí CO2 (dư) vào dung dịch X, lượng kết tủa thu được là 46,8 gam Giá trị của a là

A 0,55 B 0,60 C 0,40 D 0,45

Hướng dẫn giải

Al4C3 + 12H2O  4Al(OH)3 + 3CH4

x 4x 3x

Al(OH)3 + KOH  KAlO2 + H2O

4x 4x

y y 3/2y

Dung dịch gồm : KAlO2 : 4x + y mol và KOH dư

4x + y 4x + y

n kết tủa = 0,6 mol  4x + y = 0,6 mol

x + y = 0,3

 Chọn đáp án B

Ví dụ 5 Đốt nóng một hỗn hợp gồm Al và 16 gam Fe2O3 (trong điều kiện không có

không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp rắn X Cho X tác dụng vừa đủ với V ml dung dịch NaOH 1M sinh ra 3,36 lít H2 (ở đktc) Giá trị của V là

Hướng dẫn giải