Những dạng bài tập vô cơ thường gặp nhiều đó là các bài tập liên quan đến “ kim loại nhôm và hợp chất”. Đây cũng là một trong những dạng bài tập làm cho các em học sinh có học lực trung bình, khá cảm thấy khó hiểu và phức tạp. Thậm chí đối với các em học sinh giỏi nếu như kiến thức không chắc và sâu cũng phải mất khá nhiều thời gian mới giải quyết được bài toán. Các em học sinh lúng túng, không hiểu khi học lý thuyết và giải các bài tập về nhôm và hợp chất như viết phản ứng của Al, Al2O3, Al(OH)3 tác dụng với dung dịch kiềm hay bài toán muối Al3+ tác dụng với dung dịch kiềm sinh ra kết tủa, sau đó kết tủa có tan hay không, tan hết hay tan một phần; lại còn bài toán của muối AlO2 tác dụng với dung dịch axit H+,… Nguyên nhân phần lớn các em đều không hiểu sâu lý thuyết và bản chất của các bài toán nên dẫn đến khó hiểu. Do đó tôi lựa chọn chuyên đề “Bài tập nhôm và hợp chất của nhôm” để giúp cho các em học sinh có thể hiểu sâu hơn kiến thức và giải được tốt các bài tập về nhôm và hợp chất, đặc biệt rút ngắn được thời gian khi giải bài tập.
TIỂU LUẬN CUỐI KÌ CHUN ĐỀ “BÀI TẬP NHƠM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM Hà Nội, tháng 12 năm 2018 Chuyên đề: Bài tập nhôm hợp chất nhôm LÝ DO CHỌN CHUYÊN ĐỀ Những dạng tập vơ thường gặp nhiều tập liên quan đến “ kim loại nhôm hợp chất” Đây dạng tập làm cho em học sinh có học lực trung bình, cảm thấy khó hiểu phức tạp Thậm chí em học sinh giỏi kiến thức không sâu phải nhiều thời gian giải toán Các em học sinh lúng túng, không hiểu học lý thuyết giải tập nhôm hợp chất viết phản ứng Al, Al2O3, Al(OH)3 tác dụng với dung dịch kiềm hay toán muối Al 3+ tác dụng với dung dịch kiềm sinh kết tủa, sau kết tủa có tan hay khơng, tan hết - + hay tan phần; lại tốn muối AlO2 tác dụng với dung dịch axit H , … Nguyên nhân phần lớn em không hiểu sâu lý thuyết chất tốn nên dẫn đến khó hiểu Do tơi lựa chọn chuyên đề “Bài tập nhôm hợp chất nhơm” để giúp cho em học sinh hiểu sâu kiến thức giải tốt tập nhôm hợp chất, đặc biệt rút ngắn thời gian giải tập Tôi hy vọng với chuyên đề giúp cho em học sinh đạt kết cao kiểm tra, kì thi quốc gia chung Rất mong nhận đóng góp tất bạn đọc để chun đề tơi hồn thiện có ý nghĩa Chuyên đề gồm có phân chính: - Tóm tắt lý thuyết chun đề “ Bài tập nhôm hợp chất nhôm” - Phân loại dạng tập chuyên đề “ Bài tập nhôm hợp chất nhôm” - Các phương pháp giải tập chuyên đề “ Bài tập nhôm hợp chất nhôm” - Dạng tập chuyên đề “ Bài tập nhôm hợp chất nhôm” - Vận dụng vào giảng dạy chuyên đề “ Bài tập nhôm hợp chất nhôm” - Kiểm tra đánh giá chuyên đề “ Bài tập nhôm hợp chất nhôm” NỘI DUNG I TĨM TẮT LÝ THUYẾT A Nhơm Vị trí cấu tạo 1.1 Vị trí nhơm bảng tuần hoàn IIA IIA n=2 n=3 IIIA 5B 12Mg 13Al 14Si − Nhơm ngun tố hóa học có số hiệu ngun tử 13, nhóm IIIA, chu kì − Trong nhóm, nhơm đứng ngun tố phi kim B Trong chu kì, nhơm đứng sau ngun tố kim loại Mg trước nguyên tố phi kim Si 1.2 Cấu tạo nhôm 2 2 − Cấu hình electron: 1s 2s 2p 3s 3p hay [Ne]3s 3p − Độ âm điện: 1,61 → nhôm nguyên tố p − Số oxi hóa: tỏng hợp chất, Al có số oxi hóa bền +3 − Mạng tinh thể: lập phương tâm diện Tính chất vật lý − Màu trắng, bạc, mềm, dễ kéo sợi, dễ dát mỏng − Là kim loại nhẹ (d = 2,7 g/cm nóng chảy 660°C − Dẫn điện dẫn nhiệt tốt Độ dẫn nhiệt 2/3 đồng Độ dẫn điện ), nhôm gấp lần sắt Tính chất hóa học Nhơm kim loại có tính khử mạnh, sau kim loại kiềm kim loại kiềm thổ, nên dễ bị oxi hóa thành ion dương Al → Al 3+ + 3e a) Tác dụng với phi kim − Tác dụng với halogen 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3 − Tác dụng với oxi 4Al + 3O2 → 2Al2O3 * Al bền khơng khí nhiệt độ thường có lớp màng oxit Al2O3 mỏng, mịn bền bảo vệ b) Tác dụng với axit + − Khử dễ dàng ion H dung dịch HCl H2SO4 loãng tạo thành H2 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑ − Tác dụng mạnh với dung dịch HNO3 lỗng, HNO3 đặc, nóng H2SO4 nóng đặc Al + 4HNO3 (lỗng) → Al(NO3)3 + NO + 2H2O CHÚ Ý: Nhơm bị thụ động hóa dung dịch HNO đặc nguội H2SO4 đặc nguội Có nghĩa Al bị HNO3 H2SO4 đặc nguội làm thụ động, không tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng c) Tác dụng với oxit kim loại Ở nhiệt độ cao, Al khử nhiều oxit kim loại Fe2O3, Cr2O3… gọi phản ứng nhiệt nhôm 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe d) Tác dụng với nước − Phá bỏ lớp oxit bề mặt Al ( tạo thành hỗn hống Al-Hg) nhơm phản ứng với nước nhiệt độ thường: 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3↓ + 3H2↑ Phản ứng nhanh chóng dừng lại lớp Al(OH)3 khơng tan nước ngăn cản không cho nhôm tiếp xúc với nước − Nhôm không phản ứng với nước dù nhiệt độ cao bề mặt nhơm phủ kín lớp Al2O3 mỏng, bền mịn, khơng cho nước khí thấm qua e) Tác dụng với dung dịch kiềm − Trước hết, lớp bảo vệ Al2O3 bị hòa tan dung dịch kiềm: Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O (1) − Tiếp đến, Al khử nước: 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3↓ + 3H2 (2) − Lớp bảo vệ Al(OH)3 bị hòa tan dung dịch kiềm: Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O (3) Các phản ứng (2) (3) xảy xen kẽ nhơm bị hòa tan hết 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2↑ B Hợp chất nhơm I Nhơm oxit Tính chất vật lý: chất rắn, màu trắng, không tan nước khơng tác dụng với nước, nóng chảy 2050°C Tính chất hóa học: oxit lưỡng tính − Tác dụng với dung dịch axit: Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O − Tác dụng với dung dịch kiềm: Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O II Nhôm hiđroxit Tính chất vật lý: chất rắng, màu trắng, kết tủa dạng keo Tính chất hóa học a) Là hiđroxxit lưỡng tính: − Tác dụng với dung dịch axit: Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O − Tác dụng với dung dịch kiềm: Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O b) Kém bền nhiệt 2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O III Nhôm sunfat − Muối nhôm sunfat tan nước làm dung dịch nóng lên bị hiđrat hóa − Phèn chua muối sunfat kép kali nhôm ngậm nước: K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O hay viết gọn KAl(SO4)2.12H2O dùng ngành thuộc da, công nghiệp giấy, chất cầm màu công nghiệp nhuộm vải, chất làm nước đục,… + + + − Phèn nhôm: M2SO4.Al2(SO4)3.24H2O (M Na , Li , NH4 ) − Giải thích việc dùng phèn làm nước đục: Trong dung dịch Al2(SO4)3 phân li hồn tồn: Al2(SO4)3 → 2Al Sau ion Al Al 3+ 3+ 3+ + 3SO4 2- bị thủy phân: + + 3H2O Al(OH)3 + 3H Al(OH)3 kết tủa keo lôi kéo chất bẩn lắng từ từ xuống đáy thành cặn, trở nên Do môi trường axit nên nước chua IV Muối aluminat, AlO2 - Tính chất vật lý − Đều chất rắn, không màu − Đa số tan nước NaAlO2, Ba(AlO2)2… Tính chất hóa học − Tác dụng với CO2: NaAlO2 + CO2 + 2H2O → Al(OH)3↓ + NaHCO3 − Tác dụng với axit: NaAlO2 + HCl + H2O → Al(OH)3↓ + NaCl Nếu HCl dư hòa tan Al(OH)3: Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O - − Dung dịch muối aluminat AlO2 có mơi trường bazơ (pH > 7) II PHÂN LOẠI DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Dung dịch muối Al 3+ - tác dụng với dung dịch kiềm (OH ) Bài toán 1: Cho dung dịch muối Al 3+ = a, −= 3+ - tác dụng với dung dịch kiềm (OH ) biết b Các phương trình phản ứng: Al 3+ - + 3OH →Al(OH)3 (1) - (2) - Al(OH)3 + OH →AlO2 + 2H2O Đặt T = n OH n Al - 3+ - 3+ - TH1: Nếu T ≤ (OH hết, Al dư)→chỉ xảy phản ứng (1), nghĩa tạo kết tủa kết tủa khơng bị hòa tan (trường hợp gặp) n↓ = n OH 3- - - TH2: Nếu T = T > (OH dư)→ Kết tủa bị hòa tan hết, xảy phản ứng (trường hợp gặp) - TH3: Nếu < T < →Kết tủa sinh phản ứng (1) bị hòa tan phần phản ứng (2) (trường hợp hay gặp) Al a 3+ - + 3OH →Al(OH)3 3a (1) a - - Al(OH)3 + OH →AlO2 + 2H2O (2) b - 3ab-3a 3+ →n↓còn lại = a - (b - 3a) = 4a - b = 4nAl - - nOH VD: Cho 100 ml dung dịch NaOH 3,5M tác dụng với 100 ml dung dịch AlCl3 1M Kết thúc phản ứng, thu m gam kết tủa Tính m? Bài giải Ta có: n OH = 0,35 mol, n Al = 0,1 mol 3+ - Cách 1: Làm theo cách viết phương trình Al3+ + 3OH- →Al(OH)3 Ban đầu: 0,1 0,35 Phản ứng: 0,1 0,3 0,05 Sau phản ứng: (1) 0,1 0,1 - Vì OH dư nên xảy tiếp phản ứng hòa tan kết tủa: - - Al(OH)3 + OH →AlO2 + 2H2O Ban đầu: 0,1 0,05 Phản ứng: 0,05 0,05 Sau phản ứng: 0,05 Vậy m = 0,05 78 = 3,9 gam Cách 2: Áp dụng xét tỉ lệ 3 (OH dư)→ Kết tủa bị hòa tan hết, xảy phản ứng (trường hợp gặp) - TH3: Nếu < T < →Kết tủa sinh phản ứng (1) bị hòa tan phần phản ứng (2) (trường hợp hay gặp) Al 3+ - + 3OH →Al(OH)3 a 3a a - (1) - Al(OH)3 + OH →AlO2 + 2H2O b - 3a b-3a (2) →n↓còn lại = a - (b - 3a) = 4a - b = 4nAl 3+ - - nOH Hoạt động Thực thí nghiệm − GV chia lớp thành nhóm − HS quan sát GV thực thí nghiệm − GV: + Dùng pipet lấy xác 100 ml dung dịch AlCl3 0,2M cho vào bình tam − Khi nhỏ từ từ dung dịch KOH vào bình tam giác, ban đầu bình xuất kết tủa dạng keo trắng * Giải thích tượng tạo kết tủa: Ion Al 3+ dung dịch AlCl3 tác dụng với ion OH dung dịch KOH - Al 19 3+ - + 3OH → Al(OH)3↓keo trắng giác Kết tủa keo trắng sinh Al(OH)3 + Tương tự dùng pipet lấy xác 100 − Khi tiếp tục nhỏ dung dịch KOH vào, ml dung dịch KOH 1M, sau nhỏ từ từ kết tủa keo trắng tan tạo dung dịch đến hết vào bình tam giác chứa dung suất dịch AlCl3 * Giải thích tượng hòa tan kết tủa: − HS: Quan sát tượng, trao đổi với thành viên nhóm giải thích Ion OH thành - hòa tan kết tủa tạo - - Al(OH)3 + OH →AlO2 + 2H2O * Áp dụng lý thuyết để giải thích: nAlCl3 = 0,1.0,2 = 0,02 mol nKOH = 0,1.1 = 0,1 mol n T = nOH Al - 0,1 = =5 0,02 3+ → kết tủa bị hòa tan hết − HS thực thí nghiệm hướng dẫn GV Hoạt động 3: Vận dụng giải số Câu Trong phòng thí nghiệm, người ta tốn điển hình − GV hướng dẫn giải mẫu số toán đơn giản cho HS − HS tự làm số tập phức tạp GV gọi số HS lên bảng làm tập chữa cho 0,02 mol dung dịch AlCl3 vào 0,07 mol dung dịch KOH Tính khối lượng kết tủa tạo sau phản ứng? Câu Trong phòng thí nghiệm, ngườ ta cho 350 ml dung dịch NaOH 2M tác dụng với 100ml dung dịch Al2(SO4)3 1M Sau phản ứng thu kết tủa X dung dịch Y Cô cạn Y thu m gam 20 chất rắn Xác định m khối lượng kết tủa? − GV giao cho HS tập nhà suy Câu Trong phòng thí nghiệm, người ta nghĩ làm cho 100 ml dung dịch Al2(SO4)3 tác dụng với 100 ml dung idchj Ba(OH)2 nồng độ mol dung dịch Ba(OH)2 lần nồng độ mol dung dịch Al2(SO4)3 thu kết tủa A Nung A đến khối lượng không đổi khối lượng chất rắn thu bé khối lượng A 5,4 gam Tính nồng độ mol Al2(SO4)3 Ba(OH)2 dung dịch ban đầu? VI KIỂM TRA – ĐÁNH GIÁ Bảng ma trận đánh giá Nội Mức độ kiến thức, kỹ Biết dung kiến TNKQ Hiểu TL TNKQ TL Tổng Vận dụng thấp Vận dụng cao TNKQ TL TNKQ Giải thành Giải thích TL thức Nhơm Viết hợp chất phương nhơm hóa học phản Trình bày xác trình trình muối tạo thào sục dựa vào hệ số tượng phòng 3+ Al vào dung cân thí nghiệm ứng dịch kiềm phương trình sục dung dịch 3+ cho Al tác dụng với dung tốn tượng để tìm tỉ lệ muối Al , dựa vào dung n dịch OH− nAl3+ kiềm biện luận trường hợp xảy ra, 3+ vào dịch kiềm: ban đầu thấy có kết tủa dạng trắng, keo sau kết tủa tan dần 21 kiềm dư Số câu 2 (Câu (Câu (Câu (Câu 3, (Câu (Câu 1, 2) 4) 5, 6, 7, 12) 11) 12 9, 10) 8) Số 1,5 1,5 3,5 0,8 2,5 0,2 10 điểm Đề kiểm tra 45 phút A TRẮC NGHIỆM (4 ĐIỂM) I Biết Câu Theo thuyết axit – bazơ Bronsted hiđroxit lưỡng tính là: A NaHCO3 B NH4HCO3 C Al(OH)3 D Ba(OH)2 Câu Cơng thức hóa học phèn chua là: A K2SO4.Al2(SO4)3.12H2O C KAl(SO4)3.12H2O B K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O D KAl(SO4)3.24H2O II Hiểu Câu Khi để khơng khí nhơm khó bị ăn mòn sắt do: A nhơm có tính khử mạnh sắt B bề mặt nhơm có lớp Al2O3 bền vững bảo vệ C nhơm có tính khử yếu sắt D bề mặt nhơm có lớp Al(OH)3 bảo vệ Câu Biến đổi hóa học sau Al(OH)3 có tính axit: 3+ A Al(OH)3 (r) → Al (dd) B Al(OH)3 (r) → Al2O3 (r) - C Al(OH)3 (r) → [Al(OH)4] (dd) D Al(OH)3 (r) → Al2O3 (r) → Al(r) III Vận dụng bậc thấp Câu Cho a mol NaAlO2 tác dụng với dung dịch có chứa b mol HCl Điều kiện a b xuất kết tủa? A b < 4a B b = 4a C b > 4a 22 D b ≥ 4a Câu Nhúng nhôm vào dung dịch CuSO4 Sau phản ứng lấy nhơm thấy khối lượng dung dịch nhẹ 1,38g Khối lượng Al phản ứng là: A 0,45g B 0,65g C 0,54g D 0,58g Câu Lấy 200ml dung dịch KOH cho vào 160ml dung dịch AlCl3 1M thu 10,92g kết tủa Nồng độ mol dung dịch KOH dùng (biết kết tủa tan phần): A 2,5M B 2,1M C 2,1M 2,5M D 2,4M 0,8M Câu Đốt 2,7g bột nhơm ngồi khơng khí thời gian, thấy khối lượng tăng thêm 1,44g Phần trăm khối lượng bột nhơm bị oxi hóa oxi khơng khí là: A 45% B 53% C 60% D 14% IV Vận dụng bậc cao Câu Cho m gam hỗn hợp Ba Al vào H2O dư thu 0,4 mol H2, m gam hỗn hợp cho vào dung dịch NaOH dư thu 3,1 mol H2 Giá trị m là: A 67,7 B 94,7 C 191,0 D 185,0 Câu 10 Cho 100 ml dung dịch Al2(SO4)3 tác dụng với 100 ml dung idchj Ba(OH) nồng độ mol dung dịch Ba(OH) lần nồng độ mol dung dịch Al2(SO4)3 thu kết tủa A Nung A đến khối lượng khơng đổi khối lượng chất rắn thu bé khối lượng A 5,4 gam Nồng độ mol Al2(SO4)3 Ba(OH)2 dung dịch ban đầu là: A.0,5M; 1,5M B 1M; 3M C 0,6M; 1,8M D 0,4M; 1,2M B TỰ LUẬN ( ĐIỂM) Câu 11 (3.5 điểm) Dùng phương pháp hóa học để tách Fe, Al, Cu khổi hỗn hợp ba kim loại Viết phương trình phản ứng Câu 12 (2,5 điểm) Lấy 26,8 gam hỗn hợp Al Fe2O3 thực hoàn tồn phản ứng nhiệt nhơm, thu chất rắng A, cho chất rắng hòa tan hồn tồn dung dịch HCl dư thấy 11,2 lít khí H (đktc) Hãy xác định thành phần % chất hỗn hợp 23 ĐÁP ÁN A TRẮC NGHIỆM 10 C B B C A C A C A B B TỰ LUẬN Câu 11 − Cho hỗn hợp ba kim loại tác dụng với dung dịch NaOH dư, có Al tác dụng, lọc ta phần dung dịch nước lọc phần không tan Cu Fe 2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2 ↑ − Sục khí CO2 vào dung dịch nước lọc, lọc ta Al(OH)3 kết tủa: CO2 + 2Na[Al(OH)4] → 2Al(OH)3 + Na2CO3 + H2O 2Al(OH) → Al2O3 + 3H2O t o đpdd Al2O3 → đpdd Al2O3 → 2Al + H2O 2Al + 3/2O2 − Phần không tan cho tác dụng với dung dịch HCl, lọc ta phần không tan Cu dung dịch nước lọc FeCl2 đpdd FeCl → Fe + Cl2 ( Nếu học sinh trình bày cách khác cho điểm tối đa) Câu 12 Đáp số: %mAl = 40,3%; %mFe O 24 = 59,7% KẾT LUẬN Trên chuyên để vể “Bài tập nhôm hợp chất nhôm” Trong chuyên đề, dạng đưa tập áp dụng tổng quát áp dụng giải chi tiết cho số Ngoài sau dạng tơi đưa thêm vài tập dạng để em vận dụng phương pháp giải nhanh, tự luyện tập giải tập nhà thành thạo hơn, để tham gia vào kì thi em làm tập chủ động tự tin Ngồi ra, tơi có vận dụng lý thuyết chuyên đề vào phương pháp dạy học thí nghiệm để học sinh quan sát trực tiếp tượng, từ em hiểu sau chất nhôm hợp chất nhôm Tuy nhiên, chuyên đề chắn nhiều thiếu sót Rất mong nhận đóng góp để chun đề dầy đủ Tơi xin chân thành cảm ơn! 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO - Sách giáo khoa Hóa học 12, NXB Giáo dục, 2007 - Hồng Nhâm, Hóa hocc̣ vơ cơ, NXB Giáo dục, 2003 - R.A LIĐIN, V.A.MOLOSCO, L.L ANĐREEVA, Tinhh́ chất lýhóa hocc̣ chất vô cơ, NXB Khoa hocc̣ vàkỹthuât,c̣ 2001 - Đềthi tuyển sinh Đaịhocc̣ – Cao đẳng từ năm 1998 – 2014 - Trần Ngọc Huy, Phương pháp giải tập hóa học trung học phổ thơng,NXB Giáo dục, 2009 - Phạm Ngọc Bằng, Vũ Khắc Ngọc…, 16 phương pháp kĩ thuật giải nhanh tập trắc nghiệm mơn hóa học, NXB Đại Học Sư Phạm, 2010 - PGS TS Nguyễn Xuân Trường, Ôn luyên kiến thức luyên giải nhanh tâpp trắc nghiêṃ hóa hocp THPT 26 MỤC LỤC LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI I TÓM TẮT LÝ THUYẾT II PHÂN LOẠI DẠNG BÀI TẬP III CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP 16 IV DẠNG BÀI TẬP MỚI 17 V VẬN DỤNG VÀO GIẢNG DẠY 18 VI KIỂM TRA – ĐÁNH GIÁ 21 KẾT LUẬN 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 26 27 ... chun đề “ Bài tập nhôm hợp chất nhôm - Phân loại dạng tập chuyên đề “ Bài tập nhôm hợp chất nhôm - Các phương pháp giải tập chuyên đề “ Bài tập nhôm hợp chất nhôm - Dạng tập chuyên đề “ Bài tập. .. Dạng tập chuyên đề “ Bài tập nhôm hợp chất nhôm - Vận dụng vào giảng dạy chuyên đề “ Bài tập nhôm hợp chất nhôm - Kiểm tra đánh giá chuyên đề “ Bài tập nhôm hợp chất nhơm” NỘI DUNG I TĨM TẮT.. .Chuyên đề: Bài tập nhôm hợp chất nhôm LÝ DO CHỌN CHUYÊN ĐỀ Những dạng tập vô thường gặp nhiều tập liên quan đến “ kim loại nhôm hợp chất Đây dạng tập làm cho em học sinh