2 7 bài toán nhiệt nhôm

Nung nóng X trong bình kín đến khi xảy ra phản ứng hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn Y.. Nung nóng X trong bình kín đến khi xảy ra phản ứng hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn Y.. Nung nóng X tr

Trang 1

2.7 Bài toán nhiệt nhôm.

A Định hướng tư duy

+ Về mặt tư duy các bạn có thể xem nhiệt nhôm là quá trình Al lấy O trong các oxit như: FexOy, CuO,

Cr2O3,

+ Chú ý: Cr và Cr2O3 không tan trong dung dịch NaOH loãng Cr2O3 chỉ tan trong NaOH đậm đặc có đun nóng Còn Cr thì không tan cả trong NaOH đặc nóng

+ Chú ý áp dụng BTNT.O và BTE trong quá trình giải toán Đặc biệt trong trường hợp cho hỗn hợp sau nhiệt nhôm tác dụng với HNO3 dư hay H2SO4 đặc, nóng dư thì nên áp dụng BTE cho cả quá trình

+ Với các bài toán về tính hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm thì ta chỉ xét phản ứng một nấc (

Al

2 3

Al

3 4

Al

2 3



 



 



) không có phản ứng tạo oxit trung gian

+ Với dạng toán nhiệt nhôm mà hỗn hợp có Fe2O3, Fe3O4 hay Cr2O3 các bạn có thể áp dụng kỹ thuật “Độ lệch H” sẽ cho kết quả rất tốt Sau đây tôi xin giới thiệu các bạn kỹ thuật này

Bài toán áp dụng: Hỗn hợp trước nhiệt nhôm chứa các ion Fe3+ và Cr3+ nhưng sau khi nhiệt nhôm cho tác dụng với HCl hoặc H2SO4 ta lại thu được các muối chứa ion Fe2+ và Cr2+ sự chênh lệch điện tích này được chúng ta tính thông qua số mol nguyên tử H trước và sau phản ứng nhiệt nhôm

Chú ý: + Tổng số mol Fe2+ và Cr2+ sinh ra chính bằng số mol H

+ Nếu hỗn hợp trước nhiệt nhôm có CuO thì cần chú ý xem có phản ứng 3 2 2

Cu 2Fe Cu  2Fe 

không?

B Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm 0,03 mol Cr2O3; 0,04 mol FeO và a mol Al Sau một thời gian phản ứng, trộn đều, thu được hỗn hợp chất rắn Y Chia Y thành hai phần bằng nhau Phần một phản ứng vừa đủ với 400 ml dung dịch NaOH 0,1M (loãng) Phần hai phản ứng với dung dịch HCl loãng, nóng (dư), thu được 1,12 lít khí H2 (đktc) Giả sử trong phản ứng nhiệt nhôm, Cr2O3 chỉ bị khử thành Cr Phần trăm khối lượng Cr2O3 đã phản ứng là

Định hướng tư duy giải:

+ Có nNaOH 0,04 nNaAlO2 0,04   BTNT.Naa 0,04.2 0,08(mol) 

Giả sử cho cả 2 phần tác dụng với HCl:  nH2 0,1(mol)

Trước khi nhiệt nhôm cho X vào HCl: BTE.Al H2

0,08.3

2

Áp dụng kỹ thuật độ lệch H ta có ngay:

Trang 2

BTNT.Cr

0,02

0,03





Giải thích tư duy:

Chú ý: Cr và Cr2O3 đều không tan trong NaOH loãng nên cuối cùng Na sẽ chui vào trong NaAlO2 Khi đó

ta có ngay x = 0,08 với lượng Al này khi tác dụng với HCl sẽ cho 0,24 mol H Tuy nhiên, sau nhiệt nhôm lượng H chỉ có 0,2 mol  độ lệch là 0,04 (ta có thể xem là e của Al đẩy cho Cr3+)

Ví dụ 2: Nung hỗn hợp gồm 0,15 mol Al và 0,06 mol Fe3O4 một thời gian, thu được hỗn hợp rắn X Hòa tan hoàn toàn X trong dung dịch H2SO4 dư thu được 0,195 mol khí H2 và m gam muối Giá trị của m là:

Ta có: 2

2 4

H

H SO O

n 0,195

n 0,195 0, 24 0, 435(mol)

n 0, 24











BTKL m 0,15.27 0,06.3.56 0, 435.96 55,89(gam)

H+ làm nhiệm vụ là sinh ra H2 và biến Oxi trong oxit thành H2O Lưu ý là lượng O luôn không đổi không phụ thuộc vào phản ứng nhiệt nhôm

Ví dụ 3: Hỗn hợp X chứa 0,02 mol FeO; 0,04 mol Fe2O3; 0,06 mol Fe3O4 và m gam Al Nung nóng X trong bình kín đến khi xảy ra phản ứng hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn Y Cho toàn bộ lượng Y vào dung dịch KOH dư thấy thoát ra 2,912 lít khí (đktc) Giá trị của m là?

.3 0,02.2 0,04.3.2 0,06.4.2 0,13.2 m 9,18(gam)

27

Giải thích tư duy

Phản ứng hoàn toàn và Y + KOH có khí nên Al có dư Hay toàn bộ lượng e có trong Al đẩy qua cho O và

H2

Ví dụ 4: Nung hỗn hợp bột X gồm Al và Fe2O3 trong bình kín một thời gian thu được hỗn hợp 19,78 gam

Y gồm Fe, Al2O3, FeO, Fe2O3, Fe3O4 và Al Hòa tan hết Y bằng dung dịch HNO3 dư thu được 2,24 lít (đktc) khí NO và dung dịch Z chứa 79,42 gam muối Phần trăm khối lượng của Al có trong X là?

Ta có: 2 3

4

BTE Al

Fe O

NH

213a 2b.242 80c 9, 42 c 0,015

n : c

%Al 19,11%







Trang 3

Xét cả quá trình thì Al nhường 3e để lên Al3+ Lưu ý có Al nên ta giả sử có NH4NO3 sinh ra.

Ví dụ 5: Hỗn hợp X gồm Al, Fe2O3 có khối lượng 27,3 gam Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X trong điều kiện không có không khí Hòa tan hỗn hợp chất rắn sau phản ứng bằng dung dịch NaOH dư thu được 4,032 lít H2 (đktc) và 14,88 gam chất rắn không tan Hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm là:

Ta có: H2 BTE duAl

0,18.2

3

Và phần chất rắn bị tan là:

BTKL

2 3

Al : 0,12 27,3 14,88 12, 42 a 0,12 a 0,3

Al O :

2





2 3

27,3 0,3.27

56



Vậy có ngay: H 0,09 75%

0,12

  (hiệu suất tính theo Fe2O3)

Toàn bộ lượng Al trong X sẽ chạy vào phần bị tan dưới dạng (Al + Al2O3) Từ đó biến đổi ta sẽ được số mol các chất trong X Hiệu suất phải tính theo Fe2O3 vì Al có dư

Ví dụ 6: Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm 26,8 gam hỗn hợp X gồm Al và Fe2O3 Sau khi làm nguội, lấy hỗn hợp thu được hòa tan trong dung dịch HCl dư thấy thoát ra 11,2 lít H2 (đktc) Hiệu suất của các phản ứng là 100% Phần trăm khối lượng của Al trong hỗn hợp ban đầu là

Dễ thấy H2 sinh ra do cả Fe và Al nên Al có dư

Ta có:

2 3

26,8

Fe O : b 3a 2b.2 3b.2 0,5.2 b 0,1



0, 4.27

26,8

Nếu H2:0,5 mol sinh ra chỉ do Fe thì mFe = 28 gam  Vô lý, do đó hỗn hợp sau phản ứng có cả Al dư từ

đó ta có hệ phương trình như lời giải bên cạnh

Ví dụ 7: Khi cho 41,4 gam hỗn hợp X gồm Fe2O3, Cr2O3 và Al2O3 tác dụng với dung dịch NaOH đặc (dư) Sau phản ứng 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 Phần trăm khối lượng của Cr2O3 trong hỗn hợp X là (biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn)

Trang 4

Ta có:

16gam

2 3 Al:0,4

2 3

Fe O : 0,1

0,1.152

41, 4

Al O

  









Vì NaOH đặc, dư nên chất rắn không tan là Fe2O3 Dùng BTNT O để tính ra số mol của Cr2O3

BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 1: Hỗn hợp X chứa 0,20 mol Al và 0,06 mol Fe3O4 Nung nóng X trong bình kín đến khi xảy ra phản ứng hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn Y Cho toàn bộ Y vào dung dịch KOH dư thấy thoát ra V lít khí (đktc) Giá trị của V là?

Câu 2: Hỗn hợp X chứa 0,18 mol Al và 0,06 mol Fe3O4 Nung nóng X trong bình kín đến khi xảy ra phản ứng hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn Y Cho toàn bộ Y vào dung dịch KOH dư thấy thoát ra V lít khí (đktc) Giá trị của V là?

Câu 3: Hỗn hợp X chứa 0,08 mol Fe3O4 và m gam Al Nung nóng X trong bình kín đến khi xảy ra phản ứng hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn Y Cho toàn bộ Y vào dung dịch KOH dư thấy thoát ra 2,24 lít khí (đktc) Giá trị của m là?

Câu 4: Hỗn hợp X chứa 0,08 mol Fe3O4 và m gam Al Nung nóng X trong bình kín đến khi xảy ra phản ứng hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn Y Cho toàn bộ Y vào dung dịch KOH dư thấy thoát ra 2,912 lít khí (đktc) Giá trị của m là?

Câu 5: Hỗn hợp X chứa 0,05 mol Fe3O4; 0,02 mol Fe2O3 và m gam Al Nung nóng X trong bình kín đến khi xảy ra phản ứng hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn Y Cho toàn bộ Y vào dung dịch KOH dư thấy thoát

ra 0,896 lít khí (đktc) Giá trị của m là?

Câu 6: Hỗn hợp X chứa 0,05 mol Fe3O4; 0,02 mol Fe2O3 và m gam Al Nung nóng X trong bình kín đến khi xảy ra phản ứng hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn Y Cho toàn bộ Y vào dung dịch KOH dư thấy thoát

ra 2,576 lít khí (đktc) Giá trị của m là?

Câu 7: Hỗn hợp X chứa 0,02 mol FeO; 0,04 mol Fe2O3; 0,06 mol Fe3O4 và m gam Al Nung nóng X trong bình kín đến khi xảy ra phản ứng hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn Y Cho toàn bộ Y vào dung dịch KOH dư thấy thoát ra 0,896 lít khí (đktc) Giá trị của m là?

Trang 5

Câu 8: Hỗn hợp X chứa 0,02 mol FeO; 0,04 mol Fe2O3; 0,06 mol Fe3O4 và m gam Al Nung nóng X trong bình kín đến khi xảy ra phản ứng hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn Y Cho toàn bộ Y vào dung dịch NaOH dư thấy thoát ra 3,584 lít khí (đktc) Mặt khác, cho toàn bộ Y tác dụng với dung dịch HCl dư thu được V lít khí (đktc) Giá trị của V là?

Câu 9: Hỗn hợp X chứa 0,02 mol FeO; 0,04 mol Fe2O3; 0,06 mol Fe3O4 và 0,26 mol Al Nung nóng X trong bình kín đến khi xảy ra phản ứng hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn Y Cho toàn bộ Y tác dụng với dung dịch HCl dư thu được m gam muối Giá trị của m là?

Câu 10: Hỗn hợp X chứa 0,01 mol FeO; 0,02 mol Fe2O3; 0,03 mol Fe3O4 và 0,2 mol Al Nung nóng X trong bình kín đến khi xảy ra phản ứng hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn Y Cho toàn bộ Y tác dụng với dung dịch HCl dư thu được m gam muối Giá trị của m là?

Câu 11: Nung hỗn hợp bột gồm Al và Fe2O3 trong bình kín một thời gian thu được hỗn hợp X gồm Fe,

Al2O3, FeO, Fe2O3, Fe3O4 và Al Hòa tan hết X bằng dung dịch HNO3 dư thu được 1,344 lít (đktc) khí NO (là sản phẩm khử duy nhất) Khối lượng của Al trong hỗn hợp ban đầu là

Câu 12: 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 chất rắn X Cho X tác dụng vừa đủ với V ml dung dịch NaOH 1M sinh ra 3,36 lít H2 (đktc) Giá trị của V là

Câu 13: Đốt nóng một hỗn hợp gồm Al và 10,8 gam FeO (trong điều kiện không có không khí) đến khi

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

Câu 14: Đốt nóng một hỗn hợp gồm Al và 27,84 gam Fe3O4 (trong điều kiện không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp chất rắn X Cho X tác dụng vừa đủ với V ml dung dịch NaOH 1M sinh ra 2,688 lít H2 (đktc) Giá trị của V là

Câu 15: Đốt nóng một hỗn hợp gồm Al và 23,2 gam Fe3O4 (trong điều kiện không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp chất rắn X Cho X tác dụng vừa đủ với V ml dung dịch NaOH 1M sinh ra 2,8 lít H2 (đktc) Giá trị của V là

Câu 16: Nung bột Fe2O3 với a gam bột Al trong khí trơ, thu được 11,78 gam hỗn hợp rắn X Cho toàn bộ

X vào lượng dư NaOH, thu được 1,344 lít H2 (đktc) Biết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn Giá trị của a là:

Trang 6

A 1,95 B 3,78 C 2,56 D 2,43

Câu 17: Nung bột Fe2O3 với bột Al trong khí trơ, thu được 56,2 gam hỗn hợp rắn X Cho toàn bộ X vào lượng dư NaOH, thu được 3,36 lít H2 (đktc) Biết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn Phần trăm khối lượng của Al trong hỗn hợp ban đầu là?

Câu 18: Nung bột Fe3O4 với bột Al trong khí trơ, thu được 50,62 gam hỗn hợp rắn X Cho toàn bộ X vào lượng dư NaOH, thu được 2,464 lít H2 (đktc) Biết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn Phần trăm khối lượng của Al trong hỗn hợp ban đầu là?

Câu 19: Nung bột Cr2O3 với bột Al trong khí trơ, thu được 26,34 gam hỗn hợp rắn X Cho toàn bộ X vào lượng dư NaOH, thu được 2,016 lít H2 (đktc) Biết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn Phần trăm khối lượng của Al trong hỗn hợp ban đầu là?

Câu 20: Nung bột Cr2O3 với bột Al trong khí trơ, thu được 31,98 gam hỗn hợp rắn X Cho toàn bộ X vào lượng dư NaOH, thu được 1,344 lít H2 (đktc) Biết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn Nếu cho toàn bộ X vào dung dịch HCl (dư, đun nóng) thì khối lượng muối thu được là?

Câu 21: Nung bột Fe3O4 với bột Al trong khí trơ, thu được 32,38 gam hỗn hợp rắn X Cho toàn bộ X vào lượng dư NaOH, thu được 2,464 lít H2 (đktc) Biết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn Nếu cho toàn bộ X vào dung dịch HCl dư thì khối lượng muối thu được là?

Câu 22: Một hỗn hợp X gồm Al và Fe2O3 thực hiện phản ứng nhiệt nhôm Phản ứng hoàn toàn thu được chất rắn Y Y tác dụng với dung dịch NaOH dư, thu được 3,36 lít H2 (đktc) và chất rắn Z Cho Z tác dụng với H2SO4 loãng dư, thu được 8,96 lít khí (đktc) Tổng khối lượng Al và Fe2O3 trong X là:

A 38,75 gam B 26,8 gam C 29,5 gam D 45,5 gam.

Câu 23: Nung 21,4 gam hỗn hợp X gồm bột Al và Fe2O3 (phản ứng nhiệt nhôm), thu được hỗn hợp Y Cho Y tác dụng hết với dung dịch HCl dư được dung dịch Z Cho Z tác dụng với dung dịch NaOH dư được kết tủa T Nung T trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 16 gam chất rắn Khối lượng của Al và Fe2O3 trong hỗn hợp X là

A 4,4 gam và 17 gam B 5,4 gam và 16 gam.

C 6,4 gam và 15 gam D 7,4 gam và 14 gam.

Câu 24: Nung hỗn hợp bột gồm 15,2 gam Cr2O3 và m gam Al ở nhiệt độ cao Sau khi phản ứng hoàn toàn, thu được 23,3 gam hỗn hợp rắn X Cho toàn bộ hỗn hợp rắn X phản ứng với axit HCl dư, đun nóng thoát ra V lít khí H2 (đktc) Giá trị của V là

Trang 7

Câu 25: Trộn 0,81 gam bột Al với hỗn hợp bột Fe2O3, Al2O3 và CuO rồi đốt nóng để tiến hành phản ứng nhiệt nhôm Hòa tan hoàn toàn X trong dung dịch HNO3 đun nóng được V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) Giá trị của V là

Câu 26: Nung hỗn hợp bột gồm 15,2 gam Cr2O3; 69,6 gam Fe3O4 và m gam Al ở nhiệt độ cao Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 114,5 gam hỗn hợp rắn X Cho toàn bộ hỗn hợp X phản ứng với dung dịch HCl (dư) thoát ra V lít H2 (ở đktc) Giá trị của V là

Câu 27: Trộn 0,54 gam bột Al với hỗn hợp bột Fe2O3 và CuO rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm ở nhiệt

độ cao trong điều kiện không có không khí thu được hỗn hợp rắn X Hòa tan X trong dung dịch HNO3 thu được 0,896 lít (đktc) hỗn hợp khí Y gồm NO2 và NO Tỉ khối của X so với H2 là:

ĐÁP ÁN VÀ ĐỊNH HƯỚNG GIẢI BÀI TẬP TỰ RÈN LUYỆN

BẢNG ĐÁP ÁN

01 A 02 C 03 C 04 D 05 C 06 C 07 C 08 D 09 D 10 A

11 D 12 B 13 B 14 D 15 D 16 B 17 B 18 B 19 C 20 D

21 D 22 D 23 B 24 A 25 C 26 D 27 D

Câu 1: Chọn đáp án A

Định hướng tư duy giải

2 2

BTE

0, 2.3 0,06.4.2 2n n 0,06 V 1,344(lit)

Câu 2: Chọn đáp án C

2 2

BTE

0,18.3 0,06.4.2 2n n 0,03 V 0,672(lit)

.3 0,08.4.2 2.0,1 m 7,56(gam)

27

Câu 4: Chọn đáp án D

.3 0,08.4.2 2.0,13 m 8,1(gam)

27

.3 0,05.4.2 0,02.3.2 2.0,04 m 5, 4(gam)

27

Trang 8

.3 0,05.4.2 0,02.3.2 2.0,115 m 6,75(gam)

27

.3 0,02.2 0,04.3.2 0,06.4.2 0,04.2 m 7,56(gam)

27

2 2(0,02 0,04.3 0,06.4) 0,16.2 V 9,856(lit)

22, 4

2

BTE

H

0, 26.3 0,04.2 0,06.2

2

m 0, 26.27 56.0, 28 2.35.5.(0,02 0,04.3 0,06.4) 0, 2.2.35,5 70,72

2

BTE

H

0, 2.3 0,02.2 0,03.2

2

m 0, 2.27 56.0,14 2.35.5(0,01 0,02.3 0,03.4) 0, 25.2.35,5 44, 48

Ta BTE cho cả quá trình (xem như chỉ có Al thay đổi số oxi hóa)

Ta có: BTE

Câu 12: Chọn đáp án B

Vì X tác dụng NaOH có khí H2 nên Al dư

2 3

BTE trong X

BTNT trong X

Al O

3

Fe





Trang 9

X gồm 2

2 3

BTE trong X

BTNT trong X

Al O

3

Fe





2 3

BTE trong X

BTNT trong X

Al O

3

Fe





2 3

BTE trong X

BTNT trong X

Al O

3

Fe





Vì X + NaOH có khí nên Al có dư

Ta có: Fe O : x(mol)2 3 160x 27y 11,78 x 0,05

3y 3x.2 0,06.2





Ta có: Fe O : x(mol)2 3 160x 27y 56, 2 x 0, 25 %Al 28,83%

3y 3x.2 0,15.2 y 0,6

Al : y(mol)



Ta có: Fe O : x(mol)2 3 232x 27y 50,62 x 0,16 %Al 26,67%

3y 4x.2 0,11.2 y 0,5

Al : y(mol)



Ta có: Cr O : x(mol)2 3 152x 27y 26,34 x 0,12 %Al 30,75%

3y 3x.2 0,09.2 y 0,3

Al : y(mol)



Trang 10

2 3

Cr O : x(mol) 152x 27y 31,98 x 0,15

3y 3x.2 0,06.2 y 0,34

Al : y(mol)



muoi

m 0,3.123 0,34.133,5 82, 29(gam)

Ta có: Fe O : x(mol)3 4 232x 27y 32,38 x 0,1

3y 4x.2 0,11.2 y 0,34

Al : y(mol)



muoi

m 0,3.127 0,34.133,5 83, 49(gam)

2 4

NaOH

Al

H SO

2 3

Al O







2 3

Al BTKL

Fe O

m (0,1 0, 4).27 13,5(gam)

m 0, 2.160 32(gam)





2 3

HCl

2 3

Cr : 0, 2

Cr O : 0,1

X Al : 0,1 V 22, 4(0, 2 0,15) 7,84 23,3 15, 2

Al O : 0,1 27





0,81

27

2 3

BTE,

Cr O : 0,1

0, 2.2 0,9.2 0,1.3

2

Al :1,1











Định dạng
Số trang	11
Dung lượng	224,5 KB