CHUYÊN ĐỀ 5 BÀI TẬP VỀ PHẢN ỨNG NHIỆT NHÔM A Lý thuyết ngắn gọn Al khử được oxit của các kim loại đứng sau nó (oxit sắt, oxit crom, ) 2yAl + 3FexOy → yAl2O3 + 3xFe B Phương pháp giải Phương trình hóa[.]
CHUYÊN ĐỀ 5: BÀI TẬP VỀ PHẢN ỨNG NHIỆT NHÔM A Lý thuyết ngắn gọn - Al khử oxit kim loại đứng sau (oxit sắt, oxit crom,…): 2yAl + 3FexOy → yAl2O3 + 3xFe B Phương pháp giải t yAl2O3 3xM Phương trình hóa học: 2yAl 3M x O y Với M kim loại đứng sau Al dãy điện hóa → Hỗn hợp sau phản ứng nhiệt nhơm hồn toàn gồm Al2O3, M Al dư Al2O3, M MxOy dư Bước 1: Xác định chất hết, chất dư Nếu hỗn hợp sau phản ứng tác dụng với NaOH sinh khí H2, chứng tỏ có Al dư Nếu hỗn hợp sau phản ứng gồm hai kim loại, chứng tỏ có M dư Nếu hỗn hợp sau phản ứng cho tác dụng với dung dịch axit thu khí H2, chưa thể xác định Al dư hay MxOy dư Bước 2: Tính tốn theo u cầu tốn Chú ý: - Nếu Al dư, có Al2O3 Al phản ứng với dung dịch kiềm, kim loại cịn lại (trừ Zn) khơng phản ứng 2Al 2OH 2H 2O 2AlO 2 3H Al2O3 2OH 2AlO 2 H 2O n Al du n H Ta ln có: n Al ban dau 2n Al O 2n Al du n OH 2 phan ung - Sử dụng định luật bảo toàn: Bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn electron để giải nhanh C Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Dùng m gam Al để khử hết 1,6 gam Fe2O3 (phản ứng nhiệt nhơm) Cho sản phẩm sau phản ứng hồn tồn tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH thu 0,672 lít khí (đktc) Giá trị m A 0,540 B 1,755 C 1,080 D 0,810 Lời giải chi tiết 1,6 0,672 n Fe O 0,01 mol;n H 0,03 mol 160 22,4 Cho sản phẩm sau phản ứng hoàn toàn tác dụng với dung dịch NaOH dư thu khí H2 → Al cịn dư sau phản ứng nhiệt nhơm → Tính tốn theo số mol Fe2O3 Phương trình hóa học: t 2Al Fe2O3 Al2O3 2Fe 0,02 0,01 2 Ta có: n Al du n H 0,03 0,02 mol 3 → nAl ban đầu = nAl phản ứng + nAl dư = 0,02 + 0,02 = 0,04 mol → m = 0,04.27 = 1,08 gam Chọn C Ví dụ 2: Thực phản ứng nhiệt nhôm m gam hỗn hợp X gồm Al Fe3O4, thu hỗn hợp Y Cho Y vào dung dịch NaOH dư, thu 6,72 lít khí Mặt khác, cho Y vào dung dịch HCl dư thu 26,88 lít khí Giá trị m A 136,8 B 91,2 C 69,6 D 96,6 Lời giải chi tiết Al2O3 NaOH n H 0,3 mol t Fe Ta có sơ đồ: Al Fe3O4 HCl n H 1,2 mol Al du 2 Xét Y + NaOH dư: n H 0,3 mol;n Al du n H 0,3 0,2 mol 3 Xét Y + HCl dư: n H 1,2 mol 2 2 2 Bảo toàn electron: 3n Al du 2n Fe 2n H 3.0,2 2n Fe 2.1,2 n Fe 0,9 mol Bảo toàn nguyên tố Fe: n Fe O n Fe 0,3 mol Bảo toàn nguyên tố O: 4n Fe O 3n Al O 0,3.4 1,2 mol n Al O 0,4 mol 4 3 Bảo toàn nguyên tố Al: n Al ban dau 2n Al O n Al du 0,4.2 0,2 mol → m = 0,3.232 + 1.27 = 96,6 gam Chọn D Ví dụ 3: Nung nóng 46,6 gam hỗn hợp gồm Al Cr2O3 (trong điều kiện khơng có khơng khí) đến phản ứng xảy hoàn toàn Chia hỗn hợp thu sau phản ứng thành hai phần Phần phản ứng vừa đủ với 300 ml dung dịch NaOH 1M (lỗng) Để hịa tan hết phần hai cần vừa đủ dung dịch chứa a mol HCl Giá trị a A 0,9 B 1,3 C 0,5 D 1,5 Lời giải chi tiết Ta xét phần (23,3 gam) Xét phần + NaOH: n NaOH 0,3 mol n OH 0,3 mol NaOH Al2O3 NaAlO2 t Ta có sơ đồ: Al Cr2O3 Cr AlCl3 HCl Al du CrCl Ta có: n Al ban dau 2n Al O n Al du n OH phan ung n Al ban dau 0,3 mol Mặt khác: mAl mCr O 23,3 gam mCr O 23,3 0,3.27 15,2 gam n Cr O 0,1 mol 3 Xét phần hai + HCl: Bảo toàn nguyên tố Al: n AlCl n Al ban dau 0,3 mol Bảo toàn nguyên tố Cr: n CrCl 2n Cr O 0,2 mol 2 Bảo toàn nguyên tố Cl: n HCl n Cl 3n AlCl 2n CrCl 3.0,3 2.0,2 1,3 mol Chọn B C Bài tập tự luyện Câu 1: Nung hỗn hợp gồm 10,8 gam Al 16,0 gam Fe2O3 (trong điều kiện khơng có khơng khí), sau phản ứng xảy hoàn toàn thu chất rắn Y Khối lượng kim loại Y A 16,6 gam B 11,2 gam C 5,6 gam D 22,4 gam Câu 2: Hỗn hợp X gồm Fe3O4 Al có tỉ lệ mol tương ứng 1:3 Thực phản ứng nhiệt nhôm X (khơng có khơng khí) đến phản ứng xảy hoàn toàn thu hỗn hợp gồm A Al, Fe, Fe3O4 Al2O3 B Al2O3, Fe Fe3O4 C Al2O3 Fe D Al, Fe Al2O3 Câu 3: Nung hỗn hợp gồm 0,12 mol Al 0,04 mol Fe3O4 thời gian, thu hỗn hợp rắn X Hịa tan hồn tồn X dung dịch HCl dư, thu 0,15 mol khí H2 m gam muối Giá trị m A 32,58 B 33,39 C 31,97 D 34,10 Câu 4: Nung hỗn hợp gồm 7,2 gam bột Al 15,2 gam bột Cr2O3 điều kiện khơng có oxi, sau phản ứng hồn tồn, thu chất rắn X Khối lượng kim loại tự có X A 1,8 gam B 12,2 gam C 22,4 gam D 10,4 gam Câu 5: Hỗn hợp X gồm Al FexOy Đun nóng m gam X (trong điều kiện khơng có oxi) đến phản ứng hồn toàn thu hỗn hợp Y Biết Y phản ứng tối đa với 0,28 mol NaOH dung dịch, thu 6,72 lít H2 (đktc) cịn lại 5,04 gam chất rắn không tan Công thức oxit FexOy giá trị m A FeO 14,52 B Fe3O4 13,20 C Fe2O3 14,52 D Fe3O4 14,52 Câu 6: Nung nóng m gam hỗn hợp gồm Al Fe3O4 điều kiện khơng có khơng khí Sau phản ứng kết thúc thu hỗn hợp rắn X Cho X tác dụng hoàn toàn với dung dịch NaOH dư thu dung dịch Y, chất rắn Z 3,36 lít khí H2 (đktc) Sục khí SO2 dư vào dung dịch Y thu 39 gam kết tủa Giá trị m A 45,6 B 48,3 C 36,7 D 57,0 Câu 7: Nung hỗn hợp 15,2 gam gồm Cr2O3 m gam Al nhiệt độ cao Sau phản ứng hoàn toàn thu 23,3 gam hỗn hợp rắn X Cho toàn hỗn hợp X phản ứng với HCl dư V lít khí H2 đktc Giá trị V A 10,08 B 4,48 C 3,36 D 7,84 Câu 8: Trộn 5,4 gam bột Al với 12,8 gam Fe2O3 tiến hành phản ứng nhiệt nhơm điều kiện khơng có khơng khí thời gian thu hỗn hợp X Cho X vào dung dịch NaOH dư, phản ứng xong thu 1,68 lít khí H2 (đktc) Giả sử có phản ứng khử oxit kim loại thành kim loại Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm A 93,75% B 90,25% C 82,50% D 75,00% Câu 9: Thực phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp gồm m gam Al 4,56 gam Cr2O3 (trong điều kiện khơng có O2), sau phản ứng kết thúc, thu hỗn hợp X Cho toàn X vào lượng dư dung dịch HCl (lỗng, nóng), sau phản ứng xảy hồn tồn, thu 2,016 lít H2 (đktc) Cịn cho toàn X vào lượng dư dung dịch NaOH (đặc, nóng), sau phản ứng kết thúc số mol NaOH phản ứng A 0,14 B 0,08 C 0,16 D 0,06 Câu 10: Nung hỗn hợp bột gồm Al Fe2O3 (trong điều kiện khơng có oxi), thu hỗn hợp chất rắn X Chia X thành hai phần Cho phần vào dung dịch HCl dư thu 7,84 lít khí H2 (đktc) Cho phần hai vào dung dịch NaOH dư thu 3,36 lít khí H2 (đktc) Biết phản ứng xảy hoàn toàn Phần trăm khối lượng Fe X A 33,61% B 42,32% C 66,39% D 46,47% Câu A Câu D Câu C Câu B ĐÁP ÁN Câu Câu D B Câu D Câu A Câu B Câu 10 D ... loại Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm A 93,75% B 90,25% C 82 ,50% D 75,00% Câu 9: Thực phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp gồm m gam Al 4,56 gam Cr2O3 (trong điều kiện khơng có O2), sau phản ứng kết thúc,... bột Al với 12, 8 gam Fe2O3 tiến hành phản ứng nhiệt nhôm điều kiện khơng khí thời gian thu hỗn hợp X Cho X vào dung dịch NaOH dư, phản ứng xong thu 1,68 lít khí H2 (đktc) Giả sử có phản ứng khử oxit... hợp gồm Al Cr2O3 (trong điều kiện khơng có khơng khí) đến phản ứng xảy hoàn toàn Chia hỗn hợp thu sau phản ứng thành hai phần Phần phản ứng vừa đủ với 300 ml dung dịch NaOH 1M (lỗng) Để hịa tan