CHUYÊN ðỀ HÓA HỌC ÔN THI ðẠI HỌC – CÁC BÀI TẬP VỀ SẮT VÀ NHÔM ðây là chuyên ñề tổng hợp các bài tập tự luận và trắc nghiệm cơ bản có lời giải chi tiết về Sắt và Nhôm – một tài liệu cơ
Trang 1CHUYÊN ðỀ HÓA HỌC ÔN THI ðẠI HỌC – CÁC BÀI TẬP VỀ SẮT VÀ NHÔM
ðây là chuyên ñề tổng hợp các bài tập tự luận và trắc nghiệm cơ bản có lời giải chi tiết về Sắt và Nhôm – một tài liệu cơ bản về Hóa học cho các bạn học sinh tham khảo
danghainamn@yahoo.com Xin chân thành cảm ơn
CÁC BÀI TẬP VỀ SẮT
Các phản ứng cần nhớ :
Fe + Fe 3+ → Fe 2+ VD: Fe + Fe 2 (SO 4 ) 3 = 3FeSO 4
Cu + Fe 3+ → Cu 2+ + Fe 2+ VD: Cu + Fe 2 (SO 4 ) 3 = CuSO 4 + 2FeSO 4
Fe 2+ + Ag + → Fe 3+ + Ag
Fe(NO 3 ) 2 nung → Fe 2 O 3 + NO 2 + O 2
Fe(OH) 2 nung trong không khí → Fe 2 O 3 + H 2 O ( Không có không khí thì ra FeO )
FeCO 3 nung trong không khí + O 2 → Fe 2 O 3 + CO 2
Nếu hỗn hợp cho FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ta có thể quy ñổi về hỗn hợp FeO, Fe2O3 hoặc chỉ còn Fe3O4 nếu số mol của chúng bằng nhau
Câu 1 :Cho 16,8 gam bột sắt vào V lít dd HNO 3 0,5 M thu ñược 8,4 gam kim loại dư Tính thể tích khí NO
thu ñược
ðS : V = 2.24 l
Bài giải :
n Fe phản ứng = (16,8 – 8,4)/56 = 0,15 mol
Vì kim loại dư nên chỉ tạo thành muối sắt II
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
x 4x x x
Fe + 2Fe(NO3)3 → 3Fe(NO3)2
½ x x
→ Tổng số mol Fe phản ứng : 3/2x = 0,15 → x = 0,1 mol
→ Thể tích khí thu ñược : 2,24 lít
Câu 2 :Cho 16,8 gam bột Fe vào 400 ml dd HNO 3 1M, thu ñược khí NO duy nhất, lượng muối thu ñược cho vào dd NaOH dư thu ñược kết tủa Nung nóng kết tủa mà không có không khí thu ñược m gam chất rắn Tính m ?
ðS : m FeO = 10.8 gam
n Fe = 0,3 mol, n HNO3 = 0,4 mol
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
Bñ 0,3 0,4
Pư 0,1 0,4 0,1 0,1
Kt 0,2 0 0,1 0,1
→ 2 Fe(NO3)3 + Fe dư → 3Fe(NO3)2
Bñ 0,1 0,2
Pư 0,1 0,05 0,15
Kt 0 0,15 0,15
Fe(NO3)2 → Fe(OH)2 → FeO
0,15 0,15
→ Khối lượng FeO thu ñược : 0,15.72 = 10,8 gam
Câu 3 :Cho 5,6 gam bột Fe tác dụng với 500 ml dd AgNO 3 0,5 M Tính :
a) khối lượng muối thu ñược
b) khối lượng kim loại thu ñược
ðS : m muối = 21.1 gam, m Ag = 27 gam
Bài giải :
Các bạn chú ý ñến phản ứng : Fe(NO 3 ) 2 + AgNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + Ag
Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag
0,1 0,25 → AgNO 3 dư : 0,05 mol, Fe(NO 3 ) 2 tạo thành : 0,1 mol
Fe(NO3)2 + AgNO3 → Fe(NO3)3 + Ag
0,1 0,05 → Fe(NO 3 ) 2 dư : 0,05 mol, Fe(NO 3 ) 3 tạo thành 0,05 mol
→ Tổng số mol Ag ở hai phản ứng : 0,25 mol → m Ag = 0,25.108 = 27 gam
Khối lượng muối : 0,05.180 + 0,05.242 = 21,1 gam
Câu 4 : Cho m gam bột Fe tác dụng với 250 ml dd AgNO 3 1M thu ñược dd A, cho toàn vào dd A một lượng KOH dư thu ñược kết tủa, nung kết tủa trong chân không thu ñược 7,6 gam chất rắn.Tính m ?
Gợi ý : Bài toán này các bạn xét hai khả năng :
(1) : Săt dư
(2) : sắt hết → Có phản ứng :
Fe(NO ) + AgNO → Fe(NO ) + Ag
Trang 2Câu 5 : Cho 16,8 gam bột sắt vào 800 ml dd HNO 3 0,5 M thu ñược khí NO duy nhất Tính :
a) Thể tích khí thu ñược
b) Tính khối lượng kim loại còn dư
c) Khối lượng muối thu ñược
ðS : V = 2.24 lít, m kim loại dư = 8.4 g, m Fe(NO 3 ) 2 = 27 g
Bài giải :
n Fe = 0,3 mol, n HNO3 = 0,4 mol
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
Bñ 0,3 0,4
Pư 0,1 0,4 0,1 0,1
Kt 0,2 0 0,1 0,1
→ 2 Fe(NO3)3 + Fe dư → 3Fe(NO3)2
Bñ 0,1 0,2
Pư 0,1 0,05 0,15
Kt 0 0,15 0,15
→Khối lượng kim loại dư : 0,15.56 = 8,4 gam, khối lượng muối : 0,15.180 = 27 gam, thể tích khí : 0,1.22,4 = 0,224 lít
Câu 6 :Cho m (g) Fe vào 400 ml dd HNO 3 1M thu ñược V (l) khí NO duy nhất và 14 (g) kim loại Tính m, V
ðS : m = 22.4 gam, V = 2,24 lít
Học sinh tự giải
Câu 7 : 2002 A
Cho 18,5 gam hỗn hợp Z gồm Fe, Fe 3 O 4 tác dụng với 200 ml dd HNO 3 loãng ñun nóng và khuấy ñều Sau phản ứng xảy ra hòan toàn thu ñược 2,24 lít khí NO duy nhất ñktc, dd Z 1 và còn lại 1,46 gam kim loại Tính nồng ñộ mol/lit của dd HNO 3
Dùng phương pháp quy ñôi nguyên tố :
Hỗn hợp z chỉ có hai nguyên tố Fe, O
Vì Z + HNO 3 còn dư kim loại → Fe dư, vậy Z1 chỉ có muối sắt II
Fe - 2e → Fe +2
x 2x
O + 2e → O -2
y 2y
N +5 + 3e → N +2 0,3 0,1
Theo ñịnh luật bảo toàn e :
2x – 2y = 0,3
Tổng khối lượng Z : 56x + 16y = 18,5 - 1,46
Giải hệ : x = 0,27, y = 0,12
Có phương trình :
Fe + HNO3 → Fe(NO3)2 + NO + H2O (1)
a a 0,1
Từ ñó → a + a/2 = 0,27 → a = 0,18 mol
Bảo toàn nguyên tố N ở (1) → số mol HNO 3 = 3a + 0,1 = 0,64
→ Nồng ñộ mol của HNO 3 : 0,64 / 0,2 = 3,2
Câu 8: Khử 4,8 gam một oxit của kim loại trong dãy ñiện hóa ở nhiệt ñộ cao cần 2,016 lít khí H 2 ñktc Kim loại thu ñược ñbạn hòa tan trong dd HCl thu ñược 1,344 lít khí H 2 ñktc Hãy xác ñịnh công thức hóa học của oxit ñã dùng
Chú ý : Bài này các bạn hay bị nhầm vì không ñể ý hóa trị thay ñổi ở hai phương trình
Oxít chưa biết của kim loại nào → Gọi M x O y
MxOy + yH2 → xM + yH2O
a ay ax
→ ay = 0,09 mol
2M + 2nHCl → 2MCln + nH2
ax nax
→ nax / 2= 0,06 mol
Mà : 56ax + 16ay = 4,8
→ ax = 0,06
→ x : y = ax : ay = 0,06 : 0,09 = 3 : 2
→ n = 0,12 : 0,06 = 2
→ Chỉ có Fe thỏa mãn vì nó có hai hóa trị
Câu 9 : Một dd có hòa tan 1,58 gam KMnO 4 tác dụng với dd hỗn hợp có hòa tan 9,12 gam FeSO 4 và 9,8 gam
H 2 SO 4 Hãy tính số gam các chất có trong dd sau phản ứng
n KMnO4 = 0,01 ; n FeSO4 = 0,06 ; n H2SO4 = 0,1 mol
Phản ứng : 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
Bñ 0,1 0,06 0,1
Pư 0,1 0,02 0,08 0,05 0,02 0,01
Kt 0 0,04 0,02 0,05 0,02 0,01
Trang 3→ Dd sau phản ứng gồm các chất : ở dòng kết thúc phản ứng
Câu 10: Hỗn hợp X gồm Cu và Fe có tỉ lệ khối lưọng tương ứng là 7:3 Lấy m gam X cho phản ứng xảy ra hoàn toàn với dd chứa 44,1 gam HNO 3 sau phản ứng còn lại 0,75m gam chất rắn và có 0,56 lít khí Y gồm
NO và NO 2 ở ñktc Gía trị của m là ?
Ban ñầu : Cu : 0,7m Fe : 0,3m
Sau phản ứng : Fe : 0,05m Cu : 0,7m
Vì sắt dư nên chỉ có muối Fe II
Fe + HNO3 → Fe(NO3)2 + NO + NO2 + H2O
Vì NO và NO 2 cùng có 1 nguyên tử N nên tổng số mol N trong hai khí là 0,56/22,4 = 0,25
Số mol HNO 3 = 0,7 mol → N trong HNO 3 là 0,7
Gọi số mol Fe phản ứng là x
Theo ñịnh luật bảo toàn nguyên tố N
→ 0,7 = 2x + 0,25 → x = 0,225 mol
Khối lượng Fe phản ứng : 0,225.56 = 12,6
Vì sắt phản ứng : 0,3m – 0,05 m = 0,25m = 12,6 → m = 50,4 gam
Câu 11 : Cho m gam bột Fe vào 800 ml dd hỗn hợp gồm Cu(NO 3 ) 2 0,2M và H 2 SO 4 0,25M Sau khi các phản
ứng xảy ra hoàn toàn, thu ñược 0,6m gam hỗn hợp bột kim loại và V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở
ñktc) Giá trị của m và V lần lượt là
A 17,8 và 4,48 B 17,8 và 2,24
C 10,8 và 4,48 D 10,8 và 2,24
n Cu(NO3)2 = 0,16 → n Cu2+ = 0,16, n NO3- = 0,32 mol
n H2SO4 = 0,2 → n H+ = 0,4
Vì thu ñược hỗn hợp kim loại nên → Chỉ có muối Fe 2+ tạo thành
3Fe + 2NO 3
+ 8H + → 3Fe 2+ + 2NO + 4H 2 O (1)
0,15 - 0,4 -0,1
Fe + Cu 2+ → Fe 2+ + Cu (2)
0,16 -0,16 -0,16
→ Khối lượng ñồng trong 0,6m gam hỗn hợp sau phản ứng là : 64.0,16 mol
Bảo toàn sắt : m = 0,15.56 pư(1) + 0,16.56 pư(2) + (0,6m – 0,16.64 ) dư → m = 17,8
Mặt khác V NO = 0,1.22,4 = 2,24
→ Chọn ñáp án B
Câu 12: ðể hoà tan hoàn toàn 2,32 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe3O4 và Fe2O3 (trong ñó số mol FeO bằng số mol Fe2O3), cần dùng vừa ñủ V lít dd HCl 1M Giá trị của V là
A 0,23 B 0,18 C 0,08 D 0,16
Vì số mol FeO, Fe 2 O 3 bằng nhau nên ta có thể quy ñổi chúng thành Fe 3 O 4 Vậy hỗn hợp trên chỉ gồm Fe 3 O 4
n Fe3O4 = 2,32 : 232 = 0,01 mol
Fe3O4 + 8HCl → 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
0,01 0,08 mol
→ n HCl = 0,08 mol → V HCl = 0,08/1 = 0,08 lít
Chọn C
Câu 13: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4 phản ứng hết với dd HNO 3 loãng (dư), thu
ñược 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở ñktc) và dd X Cô cạn dd X thu ñược m gam muối khan Giá trị của m là
A 38,72 B 35,50 C 49,09 D 34,36
Quy ñổi hỗn hợp : Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 thành Fe,O
Sơ ñồ cho nhận e :
Fe – 3e → Fe 3+ O + 2e → O -2 N +5 + 3e → N +2
x -3x y 2y 1,8 -0,6
Bảo toàn mol e : 3x = 2y + 0,18
56x + 16y = 11,36
→ x = 0,16 ; y = 0,15 mol
Fe → Fe(NO3)3
0,16 -0,16
→ Khối lượng muối là : 0,16.242 = 38,72
→ Chọn A
Câu 14: Cho hỗn hợp bột gồm 2,7 gam Al và 5,6 gam Fe vào 550 ml dd AgNO 3 1M Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu ñược m gam chất rắn Giá trị của m là (biết thứ tự trong dãy thế ñiện hoá: Fe 3+/ Fe 2+ ñứng trước
Ag + /Ag)
A 59,4 B 64,8 C 32,4 D 54,0
Trang 4n Al = 2,7/27 = 0,1 mol, n Fe = 5,6/56 = 0,1 mol, n AgNO3 = 0,55.1 = 0,55 mol
Khi cho hỗn hợp kim loại gồm Al, Fe vào dd AgNO 3 thì Al sẽ phản ứng trước nếu Al hết sẽ ñến Fe phản ứng, nếu AgNO 3 dư sau phản ứng với Fe thì có phản ứng Ag + + Fe 2+→ Ag + Fe 3+
Al + 3AgNO3 → Al(NO3)3 + 3Ag (1)
Ban ñầu 0,1 0,55
Phản ứng 0,1 0,3 0,3
Kết thúc 0 0,25 0,3
Al hết → Tính theo Al, n AgNO3 = 3.n Al→ AgNO 3 dư : 0,55 – 3.0,1 = 0,25 mol
Fe + 2AgNO 3→ Fe(NO 3 ) 2 + 2Ag (2)
Ban ñầu 0,1 0,25
Phản ứng 0,1 0,2 0,1 0,2
Kết thúc 0 0,05 0,1 0,2
→ Sau phản ứng AgNO 3 dư : 0,15 mol tiếp tục có phản ứng
Fe(NO3)2 + AgNO3 → Fe(NO3)3 + Ag (3)
Ban ñầu 0,1 0,05
Phản ứng 0,1 0,05 0,05
Kết thúc 0,05 0,05 0,05
Từ (1), (2), (3) tổng số mol Ag = 0,3 + 0,2 + 0,05 = 0,6 → m Ag = 0,55.108 = 59,4 gam
→ Chọn A
Câu 15 : Cho 9,12 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 tác dụng với dd HCl (dư) Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, ñược dd Y; cô cạn Y thu ñược 7,62 gam FeCl 2 và m gam FeCl 3 Giá trị của m là :
A 9,75 B 8,75 C 7,80 D 6,50
Ta có thể tách Fe 3 O 4 = FeO + Fe 2 O 3
→ Lúc này hỗn hợp chất rắn chỉ còn FeO, Fe 2 O 3
FeO + 2HCl → FeCl2 + H2O
x x
Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O
Y 2y Gọi x, y là số mol của chất FeO, Fe 2 O 3
→ m chất rắn = 72x + 160y = 9,12 gam
Khối lượng muối FeCl 2 là : 127x = 7,62
Giai hệ : x = 0,06 mol, y = 0,03 mol
→ Khối lượng muối FeCl 3 = 2.0,03.162,5 = 9,75 gam
Chọn ñáp án A
Câu 16 : Thể tích dd HNO3 1M (loãng) ít nhất cần dùng ñể hoà tan hoàn toàn một hỗn hợp gồm 0,15 mol Fe
và 0,15 mol Cu là (biết phản ứng tạo chất khử duy nhất là NO)
A 1,0 lít B 0,6 lít C 0,8 lít D 1,2 lít
Nhận xét : Lượng HNO 3 tối thiểu cần dùng khi: Fe → Fe 2+ , Cu → Cu 2+
Sơ ñồ cho nhận e :
Fe – 2e → Fe 2+ Cu – 2e → Cu 2+ N +5 + 3e → N +2
0,15 0,3 0,15 0,3 3x x
→ Theo ñịnh luật bảo toàn mol e : 0,3 + 0,3 = 3x → x = 0,2 mol
Fe , Cu + HNO3 → Fe(NO3)2 + Cu(NO3)2 + NO + H2O
0,15 0,15 0,15 0,15 0,2
→ Bảo toàn nguyên tố N : Số mol HNO 3 = 0,3 + 0,3 + 0,2 = 0,8 mol
→ Chọn C
Câu 17 : Cho 6,72 gam Fe vào 400 ml dd HNO3 1M, ñến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu ñược khí NO (sản phẩm khử duy nhất) và dd X Dd X có thể hoà tan tối ña m gam Cu Giá trị của m là
A 1,92 B 3,20 C 0,64 D 3,84
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
Ban ñầu 0,12 0,4 mol
→ HNO3 hết, sau phản ứng có : Fe(NO 3 ) 3 0,1 mol ; Fe dư : 0,02 mol
Lượng Cu tối ña ñuợc hoà tan hết là khi nó tham gia cả hai phản ứng :
Fe + 2Fe(NO3)3 → 3Fe(NO3)2
Ban ñầu 0,02 0,1
→ Sau phản ứng Fe(NO 3 ) 3 dư : 0,1 – 0,04 = 0,06 mol
Cu + 2Fe(NO3)3 → Cu(NO3)2 + 2Fe(NO3)2
Trang 5Ban ñầu 0,06
→ Số mol Cu tối ña ñược hoà tan là : 0,03 mol → m Cu = 0,03.64 = 1,92 gam
→ Chọn ñáp án A
Câu 18 : Cho m gam bột Fe vào 800 ml dd hỗn hợp gồm Cu(NO 3 ) 2 0,2M và H 2 SO 4 0,25M Sau khi các phản
ứng xảy ra hoàn toàn, thu ñược 0,6m gam hỗn hợp bột kim loại và V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở
ñktc) Giá trị của m và V lần lượt là
A 17,8 và 4,48 B 17,8 và 2,24
C 10,8 và 4,48 D 10,8 và 2,24
n Cu(NO3)2 = 0,16 → n Cu2+ = 0,16, n NO3- = 0,32 mol
n H2SO4 = 0,2 → n H+ = 0,4
Vì thu ñược hỗn hợp kim loại nên → Chỉ có muối Fe 2+ tạo thành
3Fe + 2NO 3
+ 8H + → 3Fe 2+ + 2NO + 4H 2 O (1)
0,15 - 0,4 -0,1
Fe + Cu 2+ → Fe 2+ + Cu (2)
0,16 -0,16 -0,16
→ Khối lượng ñồng trong 0,6m gam hỗn hợp sau phản ứng là : 64.0,16 mol
Bảo toàn sắt : m = 0,15.56 pư(1) + 0,16.56 pư(2) + (0,6m – 0,16.64 ) dư → m = 17,8
Mặt khác V NO = 0,1.22,4 = 2,24
→ Chọn ñáp án B
Câu 19: Hoà tan hoàn toàn 24,4 gam hỗn hợp gồm FeCl 2 và NaCl (có tỉ lệ số mol tương ứng là 1 : 2) vào một lượng nước (dư), thu ñược dd X Cho dd AgNO 3 (dư) vào dd X, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn sinh ra
m gam chất rắn Giá trị của m là
A 68,2 B 28,7 C 10,8 D 57,4
Gọi số mol của FeCl 2 là x → 127x + 58,5.2.x= 24,4 x = 0,1
FeCl2 + 2AgNO3 2AgCl + Fe(NO3)2
0,1 -0,2 -0,2 -0,1 mol
NaCl + AgNO3 AgCl + NaNO3
0,2 -0,2 -0,2
Fe(NO3)2 + AgNO3 Fe(NO3)3 + Ag(*)
0,1 -0,1
m = (0,2 + 0,2)143,5 + 108.0,1 = 68,2 (g);
ðáp án A
BÀI TẬP VỀ NHÔM
Lý thuyết :
AlCl3 + NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl
Al2(SO4)3 + 6KOH → 2Al(OH)3 + 3K2SO4
Al(NO 3 ) 3 + 3KOH → Al(OH) 3 + 3KNO 3
2AlCl 3 + 3Ca(OH) 2 → 2Al(H) 3 + 3CaCl 2
Al2(SO4)3 + 3Ba(OH)2 → 2Al(OH)3 + 3BaSO4
Phản ứng nhiệt nhôm : Al + FexOy → Al2O3 + Fe
Sau phản ứng nhiệt nhôm :
Gỉa thiết cho phản ứng xảy ra hoàn toàn → Thì chất rắn chắc chắn có Al 2 O 3 , Fe và có thể Al hoặc Fe x O y dư Gỉa thiết không nói ñến hoàn toàn, hoặc bắt tính hiệu xuất thì các bạn nên nhớ ñến trường hợp chất rắn sau phản ứng có cả 4 chất Al, Fe x O y , Al 2 O 3 , Fe
Phương trình ion :
Al 3+ + OH - → Al(OH)3 (1) Al(OH)3 + OH - → AlO2 - + H2O (2)
Khi cho kiềm vào dd muối Al 3+ , các bạn nhớ phải xét ñến cả hai phản ứng (1), (2), tùy ñiều kiện bài toán cho Nếu bài toán cho kết tủa thu ñược m gam các bạn ñừng nhầm lẫn là chỉ có ở phản ứng (1)
Mà nó có hai trường hợp : TH 1 có (1) ; TH 2 có cả (1) và (2) [trường hợp này số mol kết tủa thu ñược = (1) – (2) ]
Al + OH - + H 2 O → AlO 2 - + 3/2 H 2 AlO 2 - + H + + H 2 O → Al(OH) 3
Ví dụ : Cho từ từ 100 ml dd NaOH 7M vào 200 ml dd Al(NO 3 ) 3 1M Tính khối lượng của các ion thu ñược sau phản ứng
n Al = 0,5 ; n Al(NO3)3 = 0,2
3NaOH + Al(NO3)3 → NaNO3 + Al(OH)3
Ban ñầu 0,7 0,2
Phản ứng 0,6 0,2 0,2
Trang 6→ Có tiếp phản ứng :
NaOH + Al(OH)3 → NaAlO2 + H2O
Ban ñầu 0,1 0,2
Phản ứng 0,1 0,1
Vậy kết tủa Al(OH)3 thu ñược là 0,1 mol → Khối lượng 7,8 gam
Luyện tập :
Câu 1 : Thêm m gam K vào 300 ml dd chứa Ba(OH) 2 0,1M và NaOH 0,1M thu ñược dd X Cho từ từ 200 ml
dd Al 2 (SO 4 ) 3 0,1M thu ñược kết tủa Y ðể thu ñuợc lượng kết tủa Y lớn nhất thì giá trị của m là
A.1,17 B.1,71 C.1,95 D.1,59
Dùng phương pháp ion :
Gọi x là số mol K cần ñưa vào :
n Ba(OH)2 = 0,3.0,1 = 0,03 mol ; n NaOH = 0,3.0,1 = 0,03 mol, n Al 2 (SO 4 ) 3 = 0,02 mol
K + H2O → KOH + H2
x x
Các phương trình ñiện ly :
KOH → K + + OH
-x -x
Ba(OH)2 → Ba 2+ + 2OH
-0,03 0,06 mol
NaOH → Na + + OH
-0,03 -0,03 mol Tổng số mol OH- dư : x + 0,06 + 0,03 = x + 0,09 mol
Al2(SO4)3 → 2Al 3+ + 3SO4
2-0,02 0,04 0,06
Các phương trình ion :
Ba 2+ + SO4 2- → BaSO4 ↓ (1) Al 3+ + 3OH - → Al(OH)3 ↓ (2)
0,04 x + 0,09
ðể có kết tủa lớn nhất thì ở phản ứng (2) phải xảy ra vừa ñủ → 0,04/1 = ( x + 0,09 )/3
→ x = 0,03 mol → Khối lượng của K là : 0,03.39 = 1,17 gam
Chọn ñáp sô A
Câu 2 :Cho 200 ml dd AlCl 3 1,5M tác dụng với V lít dd NaOH 0,1M Luợng kết tủa thu ñược là 15,6 gam Tính giá trị lớn nhất của V ?
AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl (1) Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + H2O (2)
n AlC3 = 0,3
Kết tủa thu ñược là 15,6 gam ( n = 0,2 mol ), có hai trường hợp xảy ra :
TH1 : AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl (1)
→ n NaOH = 0,2.3 = 0,6 mol → V = 0,6/0,1 = 6 lít
TH2 : Có cả hai phản ứng :
AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl (1)
0,3 0,9 0,3
Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + H2O (2)
x x x
→ Số mol kết tủa thu ñược : 0,3 – x = 0,2 → x = 0,1 mol
→ Tổng số mol NaOH phản ứng : 0,9 + 0,1 = 1 mol → V NaOH dùng = 1/0,1 = 10 lít
Vậy giá trị lớn nhất của V là 10 lít
Nhận xét : giá trị V lớn nhất khi xảy ra hai phản ứng
Câu 3 :Thể tích dd NaOH 2M là bao nhiêu ñể khi cho tác dụng với 200 ml dd X ( HCl 1M AlCl 3 0,5M ) thì thu ñuợc kết tủa lớn nhất ?
ðs : 250 ml
n HCl = 0,2 mol ; n AlCl3 = 0,1 mol
HCl + NaOH → NaCl + H2O (1)
0,2 0,2
AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl (2)
0,1 0,3 Phản ứng (1) : Xảy ra trước
ðể lượng kết tủa lớn nhất thì (2) vừa ñủ → Tổng số mol NaOH phản ứng : 0,5 mol → V = 0,25 lít
Câu 4 :Cho V lít dd hỗn hợp 2 muối MgCl 2 1M và AlCl 3 1M tác dụng với 1 lít NaOH 0,5M thì thu ñược kết tủa lớn nhất Tính V
ðS : V = 100 m l
MgCl2 +2NaOH → Mg(OH)2 + 2NaCl (1)
V.1 2V.1
AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl (2)
V.1 3V.1
→ ðể kết tủa lớn nhất thì (1), (2) vừa ñủ → Tổng số mol NaOH phản ứng : 5V = 0,5
→ V = 0,1 lít
Câu 5 : Cho V lít dd hỗn hợp 2 muối MgCl 2 1M và AlCl 3 1M tác dụng với 1.2 lít NaOH 0,5M thu ñược 9.7 gam kết tủa Tính V lớn nhất
Trang 7ðS : 100 ml
MgCl2 +2NaOH → Mg(OH)2 + 2NaCl (1)
V.1 2V.1
AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl (2)
V.1 3V.1 V.1
Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + H2O (3)
V.1 V.1
ðể thu ñược một lượng kết tủa 9,7 có hai khả năng xảy ra : TH 1 Có (1), (2) hoặc TH 2 có (1), (2), (3)
→ ðể NaOH lớn nhất → TH 2 : → Tổng số mol NaOH phản ứng : 6V = 0,6 → V =0,1 lít = 100 ml
Câu 6: Cho V lít dd NaOH 0,2M vào dd chứa 0,15 mol AlCl3 thu ñược 9,36 gam kết tủa Tính V
AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl (1) Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + H2O (2)
Kết tủa thu ñược là 8,36 gam ( n = 0,12 mol ), có hai trường hợp xảy ra :
TH1 : AlCl 3 + 3NaOH → Al(OH) 3 + 3NaCl (1)
→ n NaOH = 0,12.3 = 0,36 mol → V = 0,36/0,2 = 1,8 lít
TH2 : Có cả hai phản ứng :
AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl (1)
0,15 0,45 0,15
Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + H2O (2)
x x x
→ Số mol kết tủa thu ñược : 0,15 – x = 0,12 → x = 0,03 mol
→ Tổng số mol NaOH phản ứng : 0,45 + 0,03 = 0,48 mol → V NaOH dùng = 0,48/0,2 = 2,4 lít
ðS : 1,8 lít và 2,4 lít
Với bài toán như thế này : Khi hỏi ñến NaOH thì có 2 ñáp an, nếu hỏi ñến AlCl 3 thì có 1 ñáp án
Câu 7 : Cho 1 lít dd HCl vào dd chứa 0,2 mol NaAlO 2 lọc,nung kết tủa ñến khối lượng không ñổi ñược 7,65 gam chất rắn Tính nồng ñộ của dd HCl
n chất rắn (Al2O3) = 0,075 mol
TH1 :
HCl + NaAlO2 + H2O → Al(OH)3 + NaCl
0,15 -0,15
2Al(OH)3 → Al2O3 + H2O 0,15 -0,075
TH2 : Có thể có hai phản ứng :
HCl + NaAlO2 + H2O → Al(OH)3 + NaCl
0,2 0,2 0,2
3HCl + Al(OH)3 → AlCl3 + H2O
3x x
Vì ñun nóng kết tủa thu ñược 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
→ C M = 0,35 mol
→ có hai ñáp án 0,15M và 0,35M
Câu 8 : Hỗn hợp X gồm Na và Al Cho m gam X vào lượng dư nước thì thoát ra 1 lít khí.Nếu cũng cho m gam X vào dd NaOH dư thì ñược 1,75 lít khí.Tính thành phần phần trăm khối lượng của các chất trong hỗn hợp X (biết các khí ño ở ñiều kiện tiêu chuẩn )
Ở TN1 nhiều bạn nghĩ Al không tham gia phản ứng nhưng thực tế nó có phản ứng với NaOH vừa tạo ñược
Na + H2O → NaOH + 1/2H2
x x 1/2x
Al + NaOH + H2O → NaAlO2 + 3H2
X 3/2x
V H2 = 1 lít, không biết Al có phản ứng hết hay không
Ở TN2 : Chắc chẳn Al hết vì NaOH dư
Na + H2O → NaOH + 1/2H2 Al + NaOH + H2O → NaAlO2 + 3/2H2
Thể tích khí thu ñược : 1,75V
→ ở TN 1 Al dư
Gọi x, y là số mol Na, Al phản ứng : TN 1 : V = 22,4(x/2 + 3x/2 ) ; TN 2 : 1,75V = 22,4(x/2 + 3y/2)
→ Biểu thức quan hệ giữa x, y : y = 2x
→ Tính % Na = 23.x/(23x + 27y) = 29,87 %
Câu 9 : Chia m gam hỗn hợp A gồm Ba, Al thành 2 phần bằng nhau:
-Phần 1: Tan trong nước dư thu ñược 1,344 lít khí H 2 (ñktc) và dd B
-Phần 2: Tan trong dd Ba(OH) 2 dư ñược 10,416 lít khí H2(ñktc)
Tính khối lượng kim loại Al trong hỗn hợp ban ñầu
Bài này giống bài trên : Al ở phần (1) dư
Phần I :
Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2
x x x
2Al + Ba(OH)2 + 2H2O → Ba(AlO2)2 + 3H2
x 3x
Tổng số mol H2 = x +3 x = 4x = 0,015
Trang 8Phần II :
Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2
x x x
2Al + Ba(OH)2 + 2H2O → Ba(AlO2)2 + H2
y 3/2y
→ x + 3/2y = 0,465
→ x = 0,015 ; y = 0,03
→ Khối lượng Al : 0,03.27 = 0,81 gam
Câu 10:Thêm 240 ml dd NaOH vào cốc ñựng 100 ml dd AlCl3 nồng ñộ C M mol, khuấy ñều tới phản ứng hoàn toàn thấy trong cốc có 0,08 mol kết tủa Thêm vào cốc 100 ml dd NaOH 1M khuấy ñều thấy phản ứng xảy ra hoàn toàn thu ñựoc 0,06 mol kết tủa Tính nồng ñộ CM
A.2M B.1,5M C.1M D.1,5M
Trường hợp ñầu : Vì kết tủa lúc ñầu là 0,08 mol, sau ñó thêm 0,1 mol NaOH thì còn kết tủa là 0,06 mol → Chứng
tỏ rằng Chỉ có phản ứng :
AlCl 3 + 3NaOH → Al(OH) 3 + 3NaCl
0,08< 0,24 mol< - 0,08 mol
Và AlCl 3 dư a mol
AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl
a 3a a
Lúc này Al(OH)3 ñược tạo thành là : 0,08 + a
Al(OH)3 + NaOH → NaAlO 2 + H 2 O
Ban ñầu 0,08 + a
Phản ứng x x
Kết thúc 0,08 + a – x
→ 0,08 + a – x = 0,06 → x – a = 0,02
x + 3a = 0,1
→ x = 0,04 ; a = 0,02 mol → Toàn bộ số mol AlCl3 = a + 0,08 = 0,02 + 0,08 = 0,1
→ C M = 0,1/0,1 = 1M
Câu 11 : Trong một cốc ñựng 200 ml dd AlCl 3 2M Rót vào cốc V ml dd NaOH nồng ñộ a M, ta thu ñược một kết tủa, ñbạn sấy khô và nung ñến khối lượng không ñổi thì ñược 5,1 gam chất rắn
a.Nếu V = 200 ml thì a có giá trị nào sau ñây
A 2M B 1,5M hay 3M
C 1M hay 1,5M D 1,5M hay 7,5M
b.Nếu a = 2 mol/lít thì giá trị của V là :
A 150 ml B 650 ml
C 150 ml hay 650 ml D 150 ml hay 750 ml
Bài này các bạn tự giải :
AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl (1) Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + H2O (2)
Phải chia làm hai trường hợp :
TH1 : Có 1 phản ứng
AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl (1)
TH2 : Có cả hai phản ứng :
AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl (1) Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + H2O (2)
Bài toán nhiệt nhôm :
Câu 12: Khi cho 41,4 gam hỗn hợp X gồm Fe2 O 3 , Cr 2 O 3 và Al 2 O 3 tác dụng với dd NaOH ñặc (dư), sau phản
ứng thu ñược chất rắn có khối lượng 16 gam ðể 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 Cr 2 O 3 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%
Cho X phản ứng với NaOH
Cr 2 O 3 + 2NaOH → 2NaCrO 2 + H 2 O Al 2 O 3 + 2NaOH → 2NaAlO 2 + H 2 O
Vì Fe 2 O 3 không phản ung nên m chất rắn còn lại = m Fe2O3 = 16 gam → n Fe2O3 = 16/160 = 0,1 mol
Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm X
Cr2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Cr (1) Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe (2)
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 = 152.0,1 = 15,2 gam → %Cr 2 O 3 = 15,2.100/41,4 = 36,71%
→ Chọn ñáp án D
Trang 9Câu 13: Nung nóng m gam hỗn hợp Al và Fe 2 O 3 (trong môi trường không có không khí) ñến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu ñược hỗn hợp rắn Y Chia Y thành hai phần bằng nhau:
- Phần 1 tác dụng với dd H 2 SO 4 loãng (dư), sinh ra 3,08 lít khí H 2 (ở ñktc);
- Phần 2 tác dụng với dd NaOH (dư), sinh ra 0,84 lít khí H 2 (ở ñktc)
Giá trị của m là
A 22,75 B 21,40 C 29,40 D 29,43
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
→ Số mol khí H 2 thu ñược ở phần II : 3/2x = 0,84/ 22,4 = 0,0375 mol → x = 0,025 mol
Phần (1) tác dụng với H 2 SO 4 :
2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2
0.025 0,0375
Fe + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2
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
Câu 14: Cho V lít dd NaOH 2M vào dd chứa 0,1 mol Al 2 (SO 4 ) 3 và 0,1 mol H 2 SO 4 ñến khi phản ứng hoàn toàn, thu ñược 7,8 gam kết tủa Giá trị lớn nhất của V ñể thu ñược lượng kết tủa trên là
A 0,45 B 0,35 C 0,25 D 0,05
NaOH → Na + + OH
-x -x
Al2(SO4)3 → 2Al 3+ + 3SO4 2-
0,1 0,2
H2SO4 → 2H + + SO4
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
Khi phản ứng : H + tác dụng với OH - trước,
H + + OH -→ H2O
0,2 0,2
Khi phản ứng với Al3+ có hai khả năng :
Chỉ có phản ứng : Al 3+ + 3OH - → Al(OH)3
0,3 0,1
→ Tổng OH - = 0,2 + 0,3 = 0,5 mol → V = 0,5/2 = 0,25 lít
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 ñược sau phản ứng (1) là 0,2 mol nhưng nó sẽ bị phản ứng một phần a mol ở phản ứng (2), do sau khi kết thúc (2) có 0,1 mol kết tủa → a = 0,2 – 0,1 = 0,1 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
Câu 15: Hoà tan hoàn toàn 0,3 mol hỗn hợp gồm Al và Al 4 C 3 vào dd KOH (dư), thu ñược a mol hỗn hợp khí
và dd X Sục khí CO2 (dư) vào dd X, lượng kết tủa thu ñược là 46,8 gam Giá trị của a là
A 0,55 B 0,60 C 0,40 D 0,45
Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3 + 3CH4
x 4x 3x
Al(OH)3 + KOH → KAlO2 + H2O
4x 4x
Al + KOH + H2O → KAlO2 + 3/2 H2
y y 3/2y
→ Tổng thể tích khí là : 3x + 3/2y
Dd gồm : KAlO 2 : 4x + y mol và KOH dư
CO2 + KAlO 2 + H 2 O → Al(OH) 3 + KHCO 3
4x + y 4x + y
n kết tủa = 0,6 mol → 4x + y = 0,6 mol
x + y = 0,3
→ x = 0,1 ; y = 0,2 mol → Tổng số mol của khí : 3.0,1 + 3/2.0,2 = 0,6 mol
Trang 10→ Chọn ñáp án B
Câu 16: Cho hỗn hợp gồm Na và Al có tỉ lệ số mol tương ứng là 1 : 2 vào nước (dư) Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu ñược 8,96 lít khí H 2 (ở ñktc) và m gam chất rắn không tan Giá trị của
m là
A 10,8 B 5,4 C 7,8 D 43,2
Na + H2O → NaOH + ½ H2
x x x/2
Al + NaOH + H2O → NaAlO2 + 3/2 H2 (2)
Ban ñầu 2x x
→ NaOH hết, chất rắn không tan là Al dư 2x – x = x mol, n H2 (2) = 3/2 x (mol)
Gọi số mol của Na, Al là x, 2x (vì n Na : n Al = 1 : 2 )
n H2 = 8,96/22,4 = 0,4 mol Theo (1), (2) → Tổng số mol H 2 : ½ x + 3/2 x = 2x
→ 2x = 0,4 → x = 0,2 mol
→ Vậy Al dư : 0,2.27 = 5,4 gam
→ Chọn B
Câu 17: ðốt nóng một hỗn hợp gồm Al và 16 gam Fe 2 O 3 (trong ñiều kiện không có không khí) ñến khi phản
ứng xảy ra hoàn toàn, thu ñược hỗn hợp rắn X Cho X tác dụng vừa ñủ với V ml dd NaOH 1M sinh ra 3,36 lít H 2 (ở ñktc) Giá trị của V là
A 200 B 100 C 300 D 150
n Fe3O4 = 16/160 = 0,1 mol, n H2 = 3,36/22,4 = 0,15 mol
2Al + Fe 2 O 3→ Al 2 O 3 + Fe (1)
0,2 0,1 0,1
Phản ứng xảy ra hoàn toàn nên chất rắn X thu ñược sau (1) là : Al2O3, Fe và Al
Vì X có phản ứng với NaOH tạo ra H2 nên không thể Fe2O3 dư (Phản ứng xảy ra hoàn toàn không có nghĩa là cả hai chất tham gia phản ứng ñều hết mà có thể có một chất dư, không khi nào có cả hai chất dư )
→ Số mol Al = 2 n Fe2O3 = 0,2 mol, n Al2O3 = n Fe2O3 = 0,1 mol
Al 2 O 3 + 2NaOH → 2NaAlO 2 + H 2 O (1)
0,1 0,2
Al + NaOH + H 2 O → NaAlO 2 + 3/2 H 2 (2)
0,1 0,1 mol 0,15 mol
→ Từ (2) → n NaOH (2) = 2/3n H2 = 0,1 mol
Từ (1) → n NaOH = 2n NaOH = 0,3 mol
→ Tổng số mol NaOH = 0,2 + 0,1 = 0,3 mol
→ V NaOH = 0,3/1 = 300 ml
Chon C
Câu 18 : ðiện phân nóng chảy Al 2 O 3 với anot than chì (hiệu suất ñiện phân 100%) thu ñược m kg Al ở catot
và 67,2 m 3 (ở ñktc) hỗn hợp khí X có tỉ khối so với hiñro bằng 16 Lấy 2,24 lít (ở ñktc) hỗn hợp khí X sục vào
dd nước vôi trong (dư) thu ñược 2 gam kết tủa Giá trị của m là
A 54,0 B 75,6 C 67,5 D 108,0
Tại catot(-) :Al 3+ + 3e → Al Tại anot (+) : O -2 – 2e → ½ O2
Khí oxi sinh ra ở anot ñốt cháy dần C : C + O 2 → CO 2
CO 2 + C → 2CO
C o – 4e → C +4 và C o – 2e → C +2
Phương trình ñiện phân :
2Al2O3 + 3C → 4Al + 3CO2 (1)
0,8 -0,6
Al2O3 + C → 2Al + 3CO (2)
1,2< -1,8
2Al2O3 → 4Al + 3O2 (3)
0,8< -0,6 2,24 lít khí X + Ca(OH) 2 → 2 gam ↓ CaCO 3 → Số mol CO 2 trong ñó là 0,02 mol
→ Số mol CO 2 có trong 67,2 lít là 0,6
Xét 67,2 lít khí X : CO : x mol ; CO 2 : 0,6 mol, O 2 : y mol
Ta có : x + 0,6 + y = 3 mol ; M = (28.x + 44.0,6 + 32.y )/3 = 16.2
Giải hệ ta có : x = 1,8 ; y = 0,6
→ Thay vào các phương trình → Tổng số mol Al = 0,8 + 1,2 + 0,8 = 2,8 mol
→ m Al = 75,6 gam
ðáp án B
BÀI TẬP TỰ LUYỆN :
Bài toán tìm ñiều kiện ñể có kết tủa nhỏ nhất :
Hòa tan 28,1 gam hỗn hợp X gồm MgCO3 a% về khối lượng và BaCO3 vào dd HCl dư thu ñược khí A Cho A hấp thụ hết vào 100 ml dd Ca(OH)2 2M thu ñược kết tủa B
a.Tìm a ñể khối lượng kết tủa B nhỏ nhất ðS : 30%
b.Tìm a khối lượng kết tủa B nhỏ nhất ðS : 100 %
Bài toán tìm ñiều kiện ñể có kết tủa lớn nhất :