phương pháp giải phản ứng nhiệt nhôm

phương pháp giải phản ứng nhiệt nhôm môn Hóa THPT

2

rích đoạn sách “Chinh phục điểm 8, 9, 10 hóa học: Quyển 1 Vô cơ – ThS Trần Trọng Tuyền

3 Facebook: https://www.facebook.com/thay.trantrongtuyen (Trần Trọng Tuyền)

ĐT: 0974 892 901

6.3 BÀI TOÁN VỀ PHẢN ỨNG NHIỆT NHÔM

A LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM LIÊN QUAN

Ở nhiệt độ cao, Al khử được oxit của Cr, Fe, Cu, …:

Bài toán 1: Al khử oxit sắt ở nhiệt độ cao

Tæng qu²t: 2yAl+ 3FexOy → 3xFe + yAl2O3

VÝ dô: 2Al+ Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe;

8Al +

+ Nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn (H=100%)

→ Ba trường hợp có thể xảy ra:

3Fe3O4 →

4Al2O3 +

9Fe

+ Nếu phản ứng một thời gian ( H < 100%)

→ Sản phẩm gồm: Al2O3; Fe; Al dư và sắt oxit dư

+ Sản phẩm tác dụng với dung dịch bazơ, giải phóng H2 → Sản phẩm chứa Al dư

B CÂU HỎI ĐIỂM 8, 9, 10 LIÊN QUAN

DẠNG 1: PHẢN ỨNG SAU MỘT THỜI GIAN ( H < 100%)

Hướng dẫn giải:

Phân tích hướng giải:

+ Phản ứng sau một thời gian → H < 100% → Al và Fe 3 O 4 đều dư → X gồm Fe, Al 2 O 3 , Al dư

Câu 1: Nung hỗn hợp gồm 0,12 mol Al và 0,04 mol Fe3O4 một thời gian, thu được hỗn hợp rắn

X Hòa tan hoàn toàn X trong dung dịch HCl dư thu được 0,15 mol khí H2 và m gam muối Giá trị của m là

Trích đề thi đại học khối B−2014

3 4

= 0,12 mol

→ m = mAl3 + + (mFe2 + + mFe3 + ) + mCl− = 27.0,12 + 56.0,12 + 35, 5.0,62 = 31, 97gam

→ §²p ²n C

Lời bình: Khi ta thường xuyên tạo cho mình thói quen tư duy theo các phương pháp bảo toàn thì

sẽ nghĩ ra hướng tư duy như cách 2, làm cho bài toán trở nên đơn giản hơn.

Câu 2: 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 phầnbằng 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

Trích đề thi THPT Quốc Gia−2015 Hướng dẫn giải:

Phân tích hướng giải:

+ Phản ứng nhiệt nhôm sau một thời gian → H < 100% → các chất tham gia phản ứng đều dư Nếu ta tính toán theo phương trình phản ứng thì sẽ rất mất thời gian, do đó để đơn giản ta nhìn nhận và tính toán theo các phương pháp bảo toàn.

BTNT Al và BTNT Na.

+ Nhiệt nhôm hỗn hợp X, sản phẩm tạo ra tác dụng với HCl đều có sự thay đổi số oxi hóa → ta

có thể nhìn nhận BTE (đầu → cuối).

2

Cr O p → nCr O p = 3.0,04 − 2.0,05

= 0,01 mol2

→ %mCr O ®± p = 0,01 100 =

66,67%

0,015

→ §²p ²n D

Lời bình: Ở bài này tác giả không giới thiệu cách giải tính theo phương trình hóa học nữa vì nó

quá phức tạp và mất thời gian.

Câu 3: Nung 28,08 gam hỗn hợp X gồm Al và một oxit sắt trong khí trơ, chia chất rắn thu được

thành hai phần bằng nhau Cho phần một vào dung dịch NaOH dư, thu được 2,016 lít H2 (đktc),còn lại chất rắn Y Hòa tan hết Y vào dung dịch HNO3 dư, thu được 2,464 lít NO (đktc, sảnphẩm khử duy nhất của N+5) Phần hai phản ứng tối đa với 64,68 gam H2SO4 (đặc, nóng) trongdung dịch, thu được SO2 là sản phẩm khử duy nhất của S+6 Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm là

2

3

Fe2 (SO4)3 = (0,66 −3a −3b) mol





t 0

= 0,06 mol

2Al + 3FeOmol ban ®Çu: 0,12 0,15

Câu 5: Hỗn hợp X gồm m gam Al và m gam các oxit của sắt Nung nóng hỗn hợp X sau 1 thời

gian thu được hỗn hợp Y Cho hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 18,0096 lít

H2 (đktc) và dung dịch Z Cô cạn dung dịch Z thu được 103,2635 gam muối khan Cho hỗn hợp

X tác dụng với dung dịch HNO3 loãng dư thu được 13,2757 lít NO (đktc, sản phẩm khử duynhất) Giá trị của m là

Trích đề thi thử THPT Trần Bình Trọng−Phú Yên−lần 5−2015

H

Al2O3 + 2NaOH →2NaAlO2 +H2O (4)mol p: 0,03 → 0,06

BTE(®Çu →c

uèi)→3n Al

= 2nCr O

2 →

nAl =2.0,03 3+ 2.0,12 = 0,1 molBTNT Na BTNT Al

To¯n bé Al ®i v¯o

Câu 7: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp gồm Al và m gam hai oxit sắt trong khí trơ,

thu được hỗn hợp rắn X Cho X vào dung dịch NaOH dư, thu được dung dịch Y, chất không tan

Z và 0,672 lít khí H2 (đktc) Sục khí CO2 dư vào Y, thu được 7,8 gam kết tủa Cho Z tan hết vàodung dịch H2SO4 , thu được dung dịch chứa 15,6 gam muối sunfat và 2,464 lít khí SO2 (ở đktc,

là sản phẩm khử duy nhất của H2SO4) Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn Giá trị của m là

Trích đề thi đại học khối A−2014 Hướng dẫn giải:

Phân tích hướng giải:

+ X tác dụng với NaOH tạo khí H 2 → Al dư → hai oxit sắt phản ứng hết.

+ Bài hỏi giá trị của m khi chưa biết công thức của hai oxit → Ta tính giá trị của m theo BTKL.

H ↑: 0,672 = 0,03 mol2

22, 4

Al

p = 0,04 mol

H

2 3

2



3



Câu 8: Trộn m gam bột Al với bột oxit sắt rồi nung trong điều kiện không có oxi cho tới phản

ứng hoàn toàn, được hỗn hợp X Chia X thành 2 phần không đều nhau Phần 1 cho tác dụng vớidung dịch NaOH dư thoát ra 0,12 gam khí và còn lại 3,36 gam chất không tan Phần 2 có khốilượng 10,5 gam, cho tác dụng với dung dịch HCl dư thoát ra 0,168 mol khí Giá trị của m là:

Hướng dẫn giải:

Phân tích hướng giải:

+ Chia X thành 2 phần không bằng nhau → phần này gấp n lần phần kia.

+ Phần 1 tác dụng với NaOH dư có khí thoát ra → X chứa Al dư

2 3

→ m = 27.0,24 = 6,48 gam → §²p ²n A

Lời bình: Sai lầm dễ mắc phải khi làm bài này đó là ta không đọc kĩ đề bài sẽ dễ đọc nhầm

thành “chia X thành 2 phần bằng nhau” từ đó dẫn đến kết quả sai.

Câu 9: Hỗn hợp X gồm 3,92 gam Fe, 16 gam Fe2O3 và m gam Al Nung X ở nhiệt độ caotrong điều kiện không có không khí, thu được hỗn hợp chất rắn Y Chia Y thành hai phầnbằng nhau Phần một tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng (dư), thu được 4a mol khí H2.Phần hai phản ứng với dung dịch NaOH dư, thu được a mol khí H2 Biết các phản ứng đềuxảy ra hoàn toàn Giá trị của m là

2

Al Al d Al O

Phần 2 t²c dụng với NaOH thu đợc a mol khí H BTE

Al d:



2a mol 3

Hướng dẫn giải:

Phân tích hướng giải:

+ Chia hỗn hợp 43,15 gam thành 2 phần → Tổng khối lượng 2 phần =43,15 gam.

+ Phần 2, hỗn hợp X tác dụng với NaOH có khí H 2 tạo ra → X chứa Al dư → Fe 2 O 3 và Cr 2 O 3

đều phản ứng hết.

+ Chất rắn Z (Fe, Cr), chỉ có Fe tác dụng với dung dịch HCl loãng nguội (Cr không tác

dụng với dung HCl loãng nguội).

Câu 10: Chia 43,15 (g) hỗn hợp gồm Al, Fe2O3, Cr2O3 thành 2 phần

- Cho 1,344 (l) khí CO (đktc) đi qua phần 1 nung nóng, sau một thời gian thu được 25,41 (g) rắn

và hỗn hợp khí A có tỉ khối so với H2 bằng 18

- Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm phần 2 trong khí trơ, thu được hỗn hợp rắn X Biết X tác dụngtối đa với 180ml dung dịch NaOH 1M và kết thúc quá trình này thu được V (l) khí H2 (đktc),dung dịch Y, chất không tan Z Cho Z tác dụng với dung dịch HCl loãng nguội thì thấy thoát ra1,344 (l) khí H2 (đktc) Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn Giá trị của V là :

Phân tích hướng giải:

+ Chia Y thành 2 phần không bằng nhau, ta gọi phần 2 gấp n lần phần 1.

→ 2,52 gam chất rắn không tan trong NaOH dư là Fe.

Câu 11: Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm bột Al và FexOy

trong điều kiện không có không khí thu được hỗn hợp Y Nghiền nhỏ, trộn đều hỗn hợp Y rồi chia thành 2 phần:

- Phần 1 có khối lượng 14,49 gam được hòa tan hết trong dung dịch HNO3 loãng, dư, đun nóng thu được dung dịch Z và 0,165 mol NO (sản phẩm khử duy nhất)

- Phần 2 đem tác dụng với dung dịch NaOH dư đun nóng thu được 0,015 mol khí H2 và còn lại

2,52 gam chất rắn Giá trị của m gần với giá trị nào sau đây nhất?

- Phần 2 có khối lượng 29,79 gam, tác dụng với dung dịch HNO3 loãng dư thu được 8,064 lít

NO (đktc, là sản phẩm khử duy nhất) Giá trị của m và công thức của oxit sắt là

BTE→3na + 3na = 3.0,36 (3)





+HNO3 →NO ↑: 8, 064

= 0,36 mol

22, 4Thay (2), (3) v¯o (3) → 3n.0,03+3n.0,09 = 3.0,36 → n = 3

→ mphÇn

1 =1 .29,79 = 9,93 gam = 27.0,03 +

56.0,09 + 102c3



6.4A CÂU HỎI ĐIỂM 8, 9, 10 TỰ LUYỆN

phần Phần một tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 1,008 lít H2 (đktc) và 3,36 gam chấtrắn không tan Phần hai tác dụng vừa đủ với 608 ml dung dịch HNO3 2,5M thu được 3,808 lít

NO (đktc) và dung dịch Z chứa m gam hỗn hợp muối Các phản ứng xảy ra hoàn toàn Giá trị m

gần giá trị nào nhất sau đây?

2



Câu 1 : Hỗn hợp X gồm Na và Al Cho m gam X vào một lượng dư nước thì thoát ra V lít khí

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

= 27)

Câu 2: Cho m gam hỗn hợp X gồm Ba, Al và Fe tác dụng với một lượng nước dư thu được 4,48

lít H2 (đktc), dung dịch Y và chất rắn Z Cho toàn bộ chất rắn Z tác dụng với 100 ml dung dịchCuSO4 1M, khuấy đều thu được 9,76 gam hỗn hợp kim loại và dung dịch T chứa hai muối Chodung dịch T tác dụng với một lượng dư dung dịch NaOH, lọc lấy kết tủa nung đến khối lượngkhông đổi thu được 3,2 gam chất rắn Các phản ứng xảy ra hoàn toàn Giá trị của m là

A 13,45 B 15,15 C 16,23 D 15,96.

Câu 3: Cho m gam hỗn hợp X gồm Ba, Al và Cu tác dụng với một lượng nước dư thu được

4,704 lít H2 (đktc), dung dịch Y và chất rắn Z Sục khí CO2 từ từ cho đến dư vào dung dịch Y,lọc thu được 7,8 gam kết tủa Hòa tan toàn bộ chất rắn Z cần vừa đúng 100 ml dung dịch hỗnhợp FeCl3 1M và Fe2(SO4)3 0,8M Các phản ứng xảy ra hoàn toàn Giá trị của m là

Câu 4: Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm Na2O và Al2O3 vào nước thu được dung dịch Xtrong suốt Thêm từ từ dung dịch HCl 1M vào X, khi hết 100 ml thì bắt đầu xuất hiện kết tủa; khihết 300 ml hoặc 700 ml thì đều thu được a gam kết tủa Giá trị của a và m lần lượt là

A 15,6 và 27,7 B 23,4 và 35,9 C 23,4 và 56,3 D 15,6 và 55,4.

Trích đề thi tuyển sinh Đại học khối A –

2012 Câu 5: Cho m gam hỗn hợp X gồm Ba, Zn, BaO, ZnO tan hoàn toàn vào nước dư, thu

được 1,12 lít H2 (đktc) và dung dịch Y chứa hai chất tan có cùng nồng độ mol Cho 450 ml dungdịch H2SO4 0,2M vào Y, sau khi các phản ứng kết thúc thu được 21,61 gam kết tủa Giá trị của

m là

Câu 6: Hỗn hợp X gồm Na, Al, Al2O3 và Na2O Hòa tan hoàn toàn 20,05 gam X vào nước, thuđược 2,8 lít khí H2 (đktc) và dung dịch Y Thêm rất từ từ từng giọt dung dịch HCl 1M vào Y,đến khi kết tủa bắt đầu xuất hiện thì dùng hết 50 ml, lúc này nếu thêm tiếp 310 ml nữa sẽ thuđược m gam kết tủa Vậy m là giá trị nào sau đây?

Trích đề thi thử THPT Lương Thế Vinh-Quảng bình-Lần 1 –

2015 Câu 7: Cho hỗn hợp A gồm ba kim loại Na, Al, Fe phản ứng hoàn toàn với H2SO4 loãng,

dư thu được a mol H2 Nếu thay kim loại Na và Fe trong hỗn hợp A bằng kim loại X có hóa trị IInhưng

có khối lượng bằng 1 khối lượng của Na và Fe rồi cho tác dụng hết với H SO loãng, dư thì thể2 4

Trích đề thi thử THPT Lý Tự Trọng − Bình Định −lần 1 –

2015 Câu 9: 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 đượclượng kết tủa trên là

Câu 10: Khi cho 200 ml dung dịch X gồm AlCl3 a mol và NaCl b mol (a : b = 4 : 3) tác dụng với

325 ml dung dịch KOH 2M, sau khi các phản ứng kết thúc thu được 11,7 gam kết tủa Mặt khác,khi cho 80 ml dung dịch X tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thì thu được m gam kết tủa Giá trị

của m là

Trích đề thi thử chuyên Lý Tự Trọng − Cần Thơ − lần 3 −

2015 Câu 11: Hoà tan hết m gam ZnSO4 vào nước được dung dịch X Cho 110 ml dung dịchKOH 2M vào X, thu được a gam kết tủa Mặt khác, nếu cho 140 ml dung dịch KOH 2M vào Xthì cũng thu được a gam kết tủa Giá trị của m là

Trích đề thi tuyển sinh đại học khối B –

2010 Câu 13: Hỗn hợp X gồm m gam Al và m gam các oxit của sắt Nung nóng hỗn hợp X sau 1

thời gian thu được hỗn hợp Y Cho hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 36,0192lít H2 (đktc) và dung dịch Z Cô cạn dung dịch Z thu được 206,527 gam muối khan Cho hỗnhợp X tác dụng với dung dịch HNO3 loãng dư thu được 26,5514 lít NO (đktc, sản phẩm khử duynhất) Giá trị của m là

Trích đề thi thử chuyên Bến Tre –

2015 Câu 14: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp gồm m gam Al và 4,56 gam Cr2O3 (trongđiều kiện không có O2), sau khi phản ứng kết thúc, thu được hỗn hợp X Cho toàn bộ X vào mộtlượng dư dung dịch HCl (loãng, nóng), sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 2,016 lít

H2 (đktc) Còn nếu cho toàn bộ X vào một lượng dư dung dịch NaOH (đặc, nóng), sau khi cácphản ứng kết thúc thì số mol NaOH đã phản ứng là

A 0,14 mol B 0,08 mol C 0,16 mol D 0,06 mol.

Trích đề thi tuyển sinh đại học khối B−2011 Câu 15: Nung nóng 23,3 gam hỗn hợp gồm Al và Cr2O3 (trong điều kiện không cókhông khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp chất rắn X Chất rắn X phảnứng vừa đủ với 300 ml dung dịch KOH 1M (loãng) Nếu hòa tan hết X bằng dung dịch HCl thìcần vừa đủ dung dịch chứa a mol HCl Giá trị của a là

Trích đề thi thử THPT Chu Văn An −lần 3 –

2014 Câu 16 : Nung nóng m gam hỗn hợp gồm Al và Fe3O4 trong điều kiện không có không khí.Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp rắn X Cho X tác dụng với dung dịchNaOH (dư) thu được dung dịch Y, chất rắn Z và 3,36 lít khí H2 (ở đktc) Sục khí CO2 (dư) vàodung dịch Y, thu được 39 gam kết tủa Giá trị của m là

Câu 17: Hỗn hợp X gồm 3,92g Fe, 16g Fe2O3 và m gam Al Nung X ở nhiệt độ cao trong điềukiện không có không khí, thu được hỗn hợp chất rắn Y Chia Y thành hai phần bằng nhau Phầnmột cho tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng dư thu được 4a mol khí H2 Phần hai cho phản ứng

với dung dịch NaOH dư, thu được a mol khí H2 Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn Giá trị của

m là

Trích đề thi tuyển sinh Đại học khối A –

2013 Câu 18: Trộn đều 6,102 gam hỗn hợp Al, Fe3O4 và CuO (các chất có cùng số mol) rồi tiếnhành phản ứng nhiệt nhôm thu được hỗn hợp X Cho X tác dụng với x lít dung dịch HNO3 1M dưđược V ml (ở đktc) hỗn hợp khí NO2 và NO theo tỉ lệ mol tương ứng là 1:1 Tính giá trị của x( biết dùng dư 5% so với lượng phản ứng)

Câu 19: 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)

Câu 20: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp bột X (gồm Al và một oxit sắt) sau phản ứng

thu được 92,35 gam chất rắn Y Cho Y tác dụng với dung dịch NaOH dư, phản ứng xong vẫncòn phần không tan Z và thu được 8,4 lít khí E (đktc) Cho 1 lượng chất Z tan hoàn toàn trong

4dung dịch H2SO4 đặc nóng cần vừa đủ 60 gam H2SO4 98% Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn Khối lượng Al2O3 tạo thành có chứa trong chất rắn Y là:

A 38,08 gam B 40,8 gam C 24,48 gam D 48,96 gam

Câu 21: Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm Al và Fe3O4 trong điều kiện không cókhông khí thu được hỗn hợp rắn Y Nghiền nhỏ, trộn đều và chia Y thành hai phần hơn kémnhau 9,66 gam Cho phần 1 tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 0,336 lít H2 (đktc).Phần 2 tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư thu được 1,008 lít H2 (đktc) Các phản ứng xảy rahoàn toàn Thành phần phần trăm khối lượng của Al trong hỗn hợp X là

Giá trị của m và công thức của oxit sắt là

A 39,72 gam và FeO B 36,48 gam và Fe3O4

C 38,91 gam và FeO D 39,72 gam và Fe3O4

Trích đề thi thử THPT Đoàn Thượng −Hải Dương −lần 3 −

2015 Câu 23 : Nung nóng m gam hỗn hợp X gồm bột Al và FexOy trong điều kiện không có