CHUYÊN đề “PHƯƠNG PHÁP GIẢI một số DẠNG bài tập CHUYÊN đề NHÔM và hợp CHẤT của NHÔM” THEO đổi mới

ĐẶT VẤN ĐỀ Trong năm gần đề thi THPT Quốc gia có nhiều đổi mới, là: Tăng số lượng câu dễ phù hợp với đối tượng tốt nghiệp Tăng phân hóa, độ khó câu hỏi khung điểm – 10 Sử dụng câu hỏi tập đặc trưng cho mơn Hóa học: câu hỏi phản ứng hóa học xảy theo nhiều hướng, nhiều trường hợp câu hỏi sử dụng hình ảnh, thí nghiệm; tập sử dụng đồ thị… Với câu hỏi sử dụng hình ảnh thí nghiệm; phản ứng hóa học xảy theo nhiều hướng, nhiều trường hợp ; tập sử dụng đồ thị tơi thấy học sinh lúng túng em thực hành; chưa luyện tập nhiều thường hay xét thiếu khả xảy Trong Hóa học nhơm hợp chất nhơm chun đề có nhiều dạng liên quan đến phản ứng hóa học xảy theo nhiều hướng, liên quan đến đồ thị giải tập Vì lí trình bày tơi xin viết chuyên đề “Phương pháp giải số dạng tập chuyên đề nhôm hợp chất nhôm ” nhằm giúp em khắc phục khó khăn tự tin xử lí dạng Hi vọng chuyên đề tài liệu tham khảo hữu ích bổ ích cho em học sinh đồng nghiệp NỘI DUNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 NHƠM 1.1.1 Vị trí bảng tuần hồn, cấu hình electron ngun tử * Vị trí: thứ 13, nhóm IIIA, chu kì * Cấu hình electron nguyên tử: 1s22s22p63s23p1 hay [Ne]3s23p1 → Nguyên tử Al dễ nhường electron hố trị nên hợp chất có số +3 1.1.2 Tính chất hố học * Nhơm kim loại có tính khử mạnh (sau kim loại kiềm kiềm thổ), nên dễ bị oxi hoá thành ion dương Al → Al3+ + 3e a Tác dụng với phi kim (X2, O2,…) VD: 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3 t → 2Al O 4Al + 3O2  Chú ý: Trong thực tế Al không tác dụng với O2 khơng khí t0 thường có lớp màng Al2O3 mỏng bền bảo vệ b Tác dụng với axit * Với axit có tính oxi hóa ion H+ HCl, H2SO4 loãng, … 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑ VD: 2Al + 3H2SO4 (loãng) → Al2(SO4)3 + 3H2↑ 2Al + 6H+→ 2Al3+ + 3H2↑ * Với axit có tính oxi hóa anion gốc axit HNO3 lỗng, đặc nóng H2SO4 đặc, nóng Với HNO3: - Khi cho kim loại Al tác dụng với dung dịch HNO3 đặc, nóng giải phóng khí NO2 t → Al(NO ) + 3NO ↑ + 3H O Al + 6HNO3 đ  3 2 - Khi cho kim loại Al tác dụng với dung dịch HNO3 lỗng Al khử N+5 xuống số oxi hóa thấp Đặc biệt với dung dịch HNO3 lỗng Al khử N+5 xuống số oxi hóa thấp -3 (trong NH4NO3) Tổng quát: Al +HNO3 loãng→ Al(NO3)3 + sản phẩm khử (NO, N2O, N2, NH4NO3) + H2O → Al(NO3)3 + NO↑ + 2H2O VD: Al + 4HNO3 (loãng)  8Al + 30HNO3 (loãng)  → 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3+ 9H2O Với H2SO4 đặc, nóng: Kim loại Al có khả khử S+6 xuống số oxi hóa thấp Thơng thường tốn thường cho giải phóng khí SO2 Tổng qt: t → Al (SO ) + sản phẩm khử (SO , S, H S) + H O Al + H2SO4 đ  2 t → Al (SO ) + 3SO ↑ + 6H O VD: 2Al +6H2SO4 đ  2 Chú ý: Nhôm bị thụ động bới dung dịch HNO3, H2SO4 đặc, nguội, nghĩa Al không tan dung dịch axit sau tiếp xúc với axit kim loại Al cịn khơng tan axit HCl, H2SO4 lỗng Do dùng thùng nhôm để đựng chuyên chở axit c Tác dụng với oxit kim loại * Ở t0 cao, Al khử nhiều ion kim loại oxit thành nguyên tử kim loại t → 3xM + yAl O (M thường kim loại đứng sau Al) 2yAl + 3MxOy  t → 2Fe + Al O VD: 2Al + Fe2O3  3 t → 2Cr + Al O 2Al + Cr2O3  Phản ứng gọi phản ứng nhiệt nhơm Ứng dụng phản ứng người ta điều chế số kim loại Fe, Cr, Mn,… d Tác dụng với nước Do bề mặt kim loại Al ln có lớp màng Al2O3 mỏng bền bảo vệ nên để kim loại Al tác dụng với nước cần phải phá bỏ lớp oxit bề mặt Al tạo thành hỗn hống Al-Hg Al phản ứng với nước nhiệt độ thường 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3↓ + 3H2↑ Tính chất dùng để sản xuất hiđro, nhiên phản ứng diễn thời gian vô ngắn không quan sát mắt, phản ứng mau chóng dừng lại tạo lớp kết tủa keo lắng xuống, ngăn cản không cho phản ứng xảy Do xét tốn kim loại Al tác dụng với dung dịch axit, dung dịch muối người ta bỏ qua phản ứng Al với nước Chú ý: Thực tế, Al không phản ứng với nước dù nhiệt độ cao bề mặt Al phủ kín lớp Al2O3 mỏng, bền mịn, khơng cho nước khí thấm qua e Tác dụng với dung dịch kiềm Trong thực tế, vật nhơm bị hồ tan dung dịch kiềm NaOH, Ca(OH)2, Ví dụ kim loại Al tan dung dịch NaOH, tượng giải thích sau: - Trước hết, xảy phản ứng phá bỏ lớp màng Al2O3 bảo vệ (do Al2O3 oxit lưỡng tính): Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O (1) Hoặc Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4] - Tiếp theo, kim loại nhôm khử nước: 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 ↓ + 3H2 ↑ (2) - Lớp màng Al(OH)3 sinh lại có tính chất lưỡng tính nên tiếp tục bị hịa tan dung dịch bazơ: Al(OH)3 + NaOH→ NaAlO2 + 2H2O Hoặc (3) Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4] Các phản ứng (2) (3) xảy luân phiên nhôm bị tan hết Để thuận tiện q trình tính tốn làm người ta cộng gộp phương trình (2) (3): 2Al + 2NaOH + 2H2O→ 2NaAlO2 + 3H2↑ Hoặc: 2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2 Tương tự hòa tan kim loại Al dung dịch Ba(OH)2 ta có phương trình: 2Al + Ba(OH)2 + 2H2O → Ba(AlO2)2 + 3H2 ↑ 1.1.3 Ứng dụng - trạng thái thiên nhiên sản xuất nhôm a Ứng dụng - Dùng làm vật liệu chế tạo ô tô, máy bay, tên lửa, tàu vũ trụ - Dùng xây dựng nhà cửa, trang trí nội thất - Dùng làm dây dẫn điện, dùng làm dụng cụ nhà bếp - Hỗn hợp tecmit (Al + FexOy) để thực phản ứng nhiệt nhôm dùng hàn đường ray xe lửa b.Trạng thái thiên nhiên Đất sét (Al2O3.2SiO2.2H2O), mica (K2O.Al2O3.6SiO2), boxit (Al2O3.2H2O), criolit (3NaF.AlF3), c Sản xuất nhôm Trong công nghiệp, nhôm sản xuất phương pháp điện phân Al2O3 nóng chảy *Nguyên liệu: Quặng boxit Al2O3.2H2O có lẫn tạp chất Fe2O3 SiO2 Loại bỏ tạp chất phương pháp hoá học thu Al2O3 gần ngun chất *Điện phân nhơm oxit nóng chảy Chuẩn bị chất điện li nóng chảy: Hồ tan Al2O3 criolit nóng chảy nhằm hạ nhiệt độ nóng chảy hỗn hợp xuống 9000 C dẫn điện tốt, khối lượng riêng nhỏ Quá trình điện phân t Al2O3 → 2Al3+ + 3O2o K (-) Al2O3 (nóng chảy) A (+) Al3+ O23+ 2Al + 3e Al 2O O2 + 4e dpnc Phương trình điện phân: Al2O3  → Al + 3O2 Khí oxi nhiệt độ cao đốt cháy cực dương cacbon, sinh hỗn hợp khí CO CO2 Do q trình điện phân phải hạ thấp cực dương 1.2 HỢP CHẤT CỦA NHƠM: Al2O3 Al(OH)3 1.2.1 Nhơm oxit (Al2O3) * Là oxit lưỡng tính (vừa tác dụng với axit, vừa tác dụng với dung dịch bazơ) - Tác dụng với dung dịch axit →Muối + H2O VD: Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O Al2O3 + 6H+→ 2Al3+ + 3H2O - Tác dụng với dung dịch bazơ→ Muối aluminat (AlO2-) + H2O VD: Al2O3 + 2NaOH→2NaAlO2 + H2O natri aluminat Al2O3 + 2OH − →2AlO2− + H2O 1.2.2 Nhơm hiđroxit (Al(OH)3) * Là hiđroxit lưỡng tính (vừa tác dụng với axit, vừa tác dụng với dung dịch bazơ) - Tác dụng với dung dịch axit→Muối + H2O VD: Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O - Tác dụng với dung dịch kiềm mạnh (NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2→Muối aluminat + H2O VD: Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O natri aluminat Al(OH)3 + OH− →AlO2− + 2H2O Chú ý: Al2O3, Al(OH)3 không tan dung dịch bazơ yếu dung dịch NH3, không tan dung dịch axit yếu axit cacbonic Vì vậy, để điều chế Al(OH)3 người ta cho dung dịch muối Al3+ phản ứng với dung dịch NH3 dư - Al(OH)3 thể tính bazơ trội tính axit Do có tính axit yếu (yếu axit H2CO3) nên: NaAlO2 + CO2 + 2H2O → Al(OH)3 ↓ + NaHCO3 * Bị nhiệt phân: t → Al O + 3H O 2Al(OH)3  1.2.3 Nhôm sunfat - Muối nhôm sunfat khan tan nước vàlàm dung dịch nóng lên bị hiđrat hố - Phèn chua: K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O hay KAl(SO4)2.12H2O dùng ngành thuộc da, công nghiệp giấy, chất cầm màu công nghiệp nhuộm vải, chất làm nước, - Phèn nhôm: M2SO4.Al2(SO4)3.24H2O (M+ Na+; Li+, NH4+) 1.2.4 Cách nhận biết ion Al3+ dung dịch Cho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch thí nghiệm, thấy kết tủa keo xuất tan NaOH dư → có ion Al3+ Al3+ + 3OH− → Al(OH)3↓ Al(OH)3 + OH− (dư) → AlO2− + 2H2O Các dạng tập nhôm hợp chất nhôm DẠNG 1: BÀI TẬP CHO HỖN HỢP GỒM Al VÀ KIM LOẠI KIỀM (Na, K) HOẶC KIM LOẠI KIỀM THỔ (Ca, Ba) TÁC DỤNG VỚI NƯỚC Thứ tự phản ứng sau: Trước hết: M (kim loại kiềm) + H2O Sau đó: Al + MOH + H2O MOH + ½ H2 MAlO2 + 3/2 H2 * Từ số mol M số mol MOH số mol Al ta biện luận để biết Al tan hết hay chưa +Nếu nM = nMOH ≥ nAl Al tan hết +Nếu nM = nMOH < nAl Al tan phần +Nếu chưa biết số mol M Al, lại khơng có kiện để khẳng định Al ta hết hay chưa phải xét hai trường hợp: dư MOH nên Al tan hết thiếu MOH nên Al tan phần Đối với trường hợp ta lập hệ phương trình đại số để giải * Nếu cho hỗn hợp Al Ca Ba quy hỗn hợp kim loại kiềm Al cách: 1Ca ⇔ 2Na 1Ba ⇔ 2Na xét trường hợp * Nếu tốn cho hai dạng thí nghiệm: Thí nghiệm 1: cho hỗn hợp vào nước dư Thí nghiệm 2: cho hỗn hợp vào dung dịch kiềm dư Thường gặp nH (TN1) < nH (TN2) Lúc ta kết luận TN1 kim loại kiềm kim loại kiềm thổ hết cịn nhơm dư TN2 hỗn hợp kim loại hết nH (TN1)=2nNa nH (TN1)=4nCa nH (TN2)=0,5nNa + 1,5nAl nH (TN2)=nCa + 1,5nAl Từ hai thí nghiệm ta tìm lượng nhơm kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ tương ứng a Mức độ nhận biết Ví dụ 1: Cho hỗn hợp kim loại Na, Ba, Al vào H2O dư , phản ứng xảy hoàn toàn thu dung dịch X chất rắn Y Dung dịch X chứa : A NaOH Ba(OH)2 B NaOH, Ba(OH)2, NaAlO2, Ba(AlO2)2 C NaOH NaAlO2 D NaAlO2 Ba(AlO2)2 Giải - Sau phản ứng chất rắn Y nên Al dư - Dung dịch có muối NaAlO2, Ba(AlO2)2 Ví dụ Cho hỗn hợp kim loại K Al vào nước, thu dung dịch A, 4,48 lít khí (đktc) 5,4 g chất rắn, khối lượng K Al tương ứng A 3,9 gam 2,7 gam B 3,9 gam 8,1 gam C 7,8 gam 5,4 gam D 15,6 gam 5,4 gam GIẢI Phương trình hố học 2K+ 2H2O → 2KOH + H2 a a/2 Vì sau phản ứng cịn 5,4 gam chất rắn ⇒ Al dư 2KOH +2Al + 2H2O → 2KAlO2 + 3H2 a 3a/2 → a= 0,1 → mK = 3,9 gam, mAl= 0,1 27 +5,4 = 8,1gam → Đáp án B b Mức độ nhận hiểu Ví dụ (A - 2008): Cho hỗn hợp gồm Na Al có tỉ lệ số mol tương ứng : vào nước (dư) Sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu 8,96 lít khí H2 (ở đktc) m gam chất rắn không tan Giá trị m A 10,8 B 5,4 C 7,8 D 43,2 GIẢI Gọi số mol Na , Al x , 2x (vì n Na : n Al = : ) Na + H2O → NaOH + ½ H2 x x (1) x/2 Al + NaOH + H2O → NaAlO2 + 3/2 H2 BĐ 2x x x x 3x/2 SPƯ x 3x/2 PƯ (2) → NaOH hết , chất rắn không tan Al dư x mol , n H2(2) = 3/2 x(mol) n H2 = 0,4 mol Tổng số mol H2 : ½ x + 3/2 x = 2x → 2x = 0,4 → x = 0,2 mol → Vậy Al dư : 0,2.27 = 5,4 gam → Chọn B c Mức độ vận dụng Ví dụ 4: Hồ tan hỗn hợp X gồm Na Al vào nước dư thu V lít khí Cũng hồ tan m gam hỗn hợp X vào dung dịch NaOH dư thu 7V/4 lít khí Tính %(m) kim loại hỗn hợp ban đầu Giải Cách 1: Học sinh tính tốn bình thường suy luận thân Khi hoà tan hỗn hợp X vào dung dịch NaOH dư thể tích khí lớn hoà tan vào nước nên hoà tan vào nước Al cịn dư Đặt V = 22,4 lít Số mol Na x mol; Al y mol - Khi hoà tan vào nước: Na + H2O → NaOH + ½ H2 x x (1) x/2 Al + NaOH + H2O → NaAlO2 + 3/2 H2 (2) x Tổng số mol H2 = 2x = 3x/2 x = - Khi hoà tan vào dung dịch NaOH dư: Na + H2O → NaOH + ½ H2 x x (1) x/2 Al + NaOH + H2O → NaAlO2 + 3/2 H2 (2) y 3y/2 Tổng số mol H2 = 0,5x + 1,5y = x=2 y=4 Vậy hỗn hợp X có mol Na; mol Al %(m) Na = 29,87%; %(m)Al = 70,13% Cách 2: Tính tốn dựa theo định hướng giáo viên Đặt V = 22,4 lít TN1: X + H2O: có VH =V lít TN2: X+ NaOH dư: có VH =7V/4 lít → nNa=0,5 nH (TN1) =2 mol → nAl= → nH (TN2)=0,5nNa + 1,5nAl %(m) Na = 29,87%; − 0, 5.2 =4 mol 1, %(m)Al = 70,13% Ví dụ 5: Thực hai thí nghiệm sau: • Thí nghiệm 1: Cho m gam hỗn hợp Ba Al vào nước dư, thu 0,896 lít khí (ở đktc) • Thí nghiệm 2: Cũng cho m gam hỗn hợp cho vào dung dịch NaOH dư thu 2,24 lít khí (ở đktc) Các phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị m là: A 2,99 gam B 2,58 gam C 3,99 gam D 1,26 gam Giải: Cách 1: nH (TN1)= 0,04 mol nH (TN2)= 0,1 mol nH (TN1) < nH (TN2) → thí nghiệm Ba hết, Al dư cịn thí nghiệm Ba Al hết - Gọi nBa = x mol nAl = y mol m gam hỗn hợp - Thí nghiệm 1: Ba + 2H2O → Ba2+ + 2OH– + H2 x→ 2x x Al + OH– + H2O → AlO −2 + 3/2H2 2x→ 3x → nH2 = 4x = 0,04 → x = 0,01 mol - Thí nghiệm 2: tương tự thí nghiệm ta có: nH2 = x + 3y/2= 0,1 → y = 0,06 mol → m = 0,01.137 + 0,06.27 = 2,99 gam → đáp án A Cách 2: nH (TN1)= 0,04 mol nH (TN2)= 0,1 mol 10 nH (TN1) < nH (TN2) → thí nghiệm Ba hết, Al dư cịn thí nghiệm Ba Al hết - Thí nghiệm 1: nBa = nH /4 =0,01 mol - Thí nghiệm 2: nH (TN2)=nCa + 1,5nAl → nAl=0,06 mol → m = 0,01.137 + 0,06.27 = 2,99 gam → đáp án A BÀI TẬP TỰ LUYỆN DẠNG Câu Cho m g hỗn hợp Ba Al vào H2O dư thu 0,4 mol H2, m g hỗn hợp cho vào dd NaOH dư thu 3,1 mol H2 giá trị m A 67,7 gam B 94,7 gam C 191 gam D 185 gam Câu 2: Cho m gam hỗn hợp gồm Ba, Na, Al nNa: nAl = 1: hoà tan vào nước dư thu 1,792 lít khí (đktc), dung dịch A 5,4g chất rắn không tan Giá trị m là: A 52,75g B 39,05g C 34,50g D 38,14g Câu 3(B – 2007): Hỗn hợp X gồm Na Al Cho m gam X vào lượng nước dư V lít khí Nếu cho m gam X vào dung dịch NaOH dư thu dung dịch 1,75V lít khí Thành phần % theo khối lượng Na X (biết thể tích khí đo đk nhiệt độ áp suất) A 39,78% B 77,31% C 49,87% D 29,87% Câu 4(ĐH – A – 2013): Hỗn hợp X gồm Ba Al Cho m gam X vào nước dư, sau phản ứng xảy hồn tồn, thu 8,96 lít khí H2 (đktc) Mặt khác, hịa tan hồn tồn m gam X dung dịch NaOH, thu 15,68 lít khí H2 (đktc) Giá trị m A 29,9 B 24,5 C 19,1 D 16,4 Câu 5: Hỗn hợp X gồm K Al Cho m g X tác dụng với nước dư 5,6 lít khí Mặt khác, cho m g X tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư thu 8,96 lít khí (Các phản ứng xảy hồn tồn, thể tích khí đo đktc) m có giá trị A.10,95g B 18g C 16g D 12,8g Câu 6: Cho a gam hỗn hợp kim loại K Al vào nước dư, thu 0,6 mol H2 Mặt khác, a gam cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thu 0,9 mol H2 Giá trị a A 21,2 gam B 32,5 gam C 25,2 gam D 31,7 gam 11 Câu 12: Cho dung dịch NaOH 0,3M vào 200 ml dung dịch Al2(SO4)3 0,2M thu kết tủa trắng keo Nung kết tủa đến khối lượng không đổỉ 1,02 gam chất rắn Thể tích dung dịch NaOH lớn dùng là? A lít B 0,2 lít C lít D 0,4 lít Câu 13 : Cho 250ml dd NaOH 2M vào 250ml dd AlCl3 x mol/l, sau phản ứng hoàn toàn thu 7,8 gam kết tủa.Tính x A 1,2M B 0,3M C 0,6M D 1,8M Câu 14 (THPTQG – 2017):Hịa tan hồn tồn hỗn hợp Al Al2O3 200 ml dung dịch HCl nồng độ a mol/l, thu dung dịch X Cho từ từ dung dịch NaOH 1M vào X, lượng kết tủa Al(OH)3 (m gam) phụ thuộc vào thể tích dung dịch NaOH (V ml) biểu diễn đò thị bên Giá trị a A 0,5 B 1,5 C 1,0 D 2,0 DẠNG 3: BÀI TẬP CHO DUNG DỊCH MUỐI [Al(OH)4]- HAY AlO2- TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH AXIT (H+) – Phản ứng xảy ra: [Al(OH4)]- + H+ → Al(OH)3 + H2O Nếu H+ dư : 3H+ → Al(OH)3 + + Al3+ + (3) 3H2O (4) - – Bài toán liên quan đến: H , [Al(OH4)] , Al(OH)3 Biết lượng chất, tính lượng chất cịn lại Bài tốn 1: Biết lượng [Al(OH)4]- Al(OH)3 tính lượng H+ Nếu n  Al (OH )4    → Nếu n  Al (OH )4    → xảy phản ứng (3), chất tham gia phản ứng vừa đủ − =n ↓ Al (OH )3 n + =n H ↓ Al (OH )3 → có trường hợp: − >n ↓ Al (OH )3 TH1: [Al(OH)4]- dư: → xảy phản ứng (3) n + =n H ↓ Al (OH )3 TH2: [Al(OH)4]- hết, kết tủa Al(OH)3 tan phần [Al(OH)4]a(mol) → Al(OH)3 x (mol) H+ + + → → Al(OH)3 a → 3H+ → + H2O a Al3+ + 3H2O 3x 27 nH + = a + 3x = n [ Al ( OH )3 ]− nAl(OH) = a - x = n → Ví dụ 1: + 3x [ Al ( OH )3 ]− -x n + = 4n − − 3n  Al (OH )4  H ↓ Al (OH )3   Cần cho lít dung dịch HCl 1M vào dung dịch chứa 0,7 mol Na[Al(OH)4] để thu 39 (g) kết tủa? Giải: ݊஺௟ሺைுሻయ↓ = ଷଽ ଻଼ = 0,5 (mol) ; ݊ሾ஺௟ሺைுሻషర ሿ = 0,7 (mol) → ݊஺௟ሺைுሻయ < ݊ሾ஺௟ሺைுሻషర ሿ → có trường hợp xảy ra: TH1: ሾ‫݈ܣ‬ሺܱ‫ ܪ‬ሻି ସ ሿ dư : ݊ு శ = ݊↓ = 0,5 (mol) → ܸு஼௟ = 0,5 lit TH2: ሾ‫݈ܣ‬ሺܱ‫ ܪ‬ሻି ସ ሿ hết, kết tủa tan phần: ݊ு శ = 4݊ሾ஺௟ሺைுሻషర ሿ - 3݊↓ = 4.0,7 - 3.0,5 = 1,3 (mol) Ví dụ 2: Cho lit dd HCl tác dụng với 500 ml dd hỗn hợp gồm NaOH 1M Na[Al(OH)4] 1,5 M thu 31,2 (g) kết tủa Tính ‫ܥ‬ெಹ಴೗ ? Giải: ݊ைு ష = 0,5 (mol) ; ݊ሾ஺௟ሺைுሻషర ሿ = 0,75 (mol) ; ݊஺௟ሺைுሻయ ↓ = 0,4 (mol) → có tượng tạo kết tủa OH- hết ݊ு శ ሺ೛ư ೡớ ೔ ೀಹష ሻ ݊↓ < ; ݊ሾ஺௟ሺைுሻషర ሿ = ݊ைு ష = 0,5 (mol) → có TH: TH1: ݊ு శ = ݊஺௟ሺைுሻయ↓ = 0,4 (mol) → ∑ ݊ு శ = 0,5 + 0,4 = 0,9 (mol) → ‫ܥ‬ெಹ಴೗ = 0,9 (M) TH2: ݊ு శ = ݊ሾ஺௟ሺைுሻషర ሿ - 3݊↓ = 1,8 (mol) → ∑ ݊ு శ = 0,5 + 1,8 = 2,3 (mol) → ‫ܥ‬ெಹ಴೗ = 2,3 (M) 28 Ví dụ 3: Cần cho lít dung dịch HCl 1M cực đại vào dung dịch chứa đồng thời 0,1 mol NaOH 0,3 mol Na [Al (OH ) ] để thu 15,6 gam kết tủa Giải nAl(OH) = 15, = 0,2 mol; 78 → n n  Al (OH )4     Al (OH )4    −= 0,3 mol − >n ↓ Al (OH )3 Lượng axit lớn cần dùng lượng axit tác dụng với dung dịch NaOH tác dụng với Na [Al (OH ) ] đạt kết tủa lón sau làm tan phần kết tủa nH + (max) = nAlO −2 - nkết tủa + n OH − = 4.0,3 – 3.0,2 + 01 = 0,7 mol => VHCl = 0,7 lít Ví dụ 4: 100 ml dung dịch A chứa NaOH 0,1M NaAlO2 0,3M Thêm từ từ HCl 0,1M vào dung dịch A kết tủa tan phần, lọc kết tủa, nung nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi thu 1,02g chất rắn Thể tích dung dịch HCl dùng là: A 0,5 lit B 0,6 lit C 0,7 lit D 0,8 lit Giải: Cách 1: H+ + OH- → H2O 0,01 ← 0,01 HCl + 0,03 NaAlO2 + H2O 0,03 Al(OH)3 + NaCl 0,03 Kết tủa tan phần: Al(OH)3 + (0,03-0,02) 2Al(OH)3 3HCl 0,03 → 0,02 Al2O3 + 3H2O 0,01 => nHCl = 0,07 VHCl = 0,7 lít Cách 2: 2Al(OH)3 0,02 → Al2O3 + 3H2O 0,01 Theo đề ta thấy có tượng kết tủa kết tủa tan phần nên ta có 29 nH + = nAlO −2 - nkết tủa + n OH − = 0,03 – 3.0,02 + 0,01 = 0,07 mol VHCl = 0,7 lít → Bài tốn 2: Biết lượng H+ lượng kết tủa tính lượng [Al(OH)4]Ta so sánh ݊ு శ đề cho ݊↓ - Nếu ݊ு శ ሗ ሺđê೎೓೚ሻ = n↓ → H+ tham gia phản ứng tạo kết tủa, lúc [Al(OH)4]- hết dư - Nếu ݊ு శ ሗ ሺđê೎೓೚ሻ > n↓ → H+ tham gia phản ứng tạo kết tủa lớn hòa tan phần kết tủa, lúc [Al(OH)4]- hết ݊ு శ = ݊ሾ஺௟ሺைுሻషర ሿ - 3݊↓ → ݊ሾ஺௟ሺைுሻషర ሿ = ௡ಹశ ା ଷ௡↓ ସ Ví dụ: Cho 0,5 mol HCl vào dung dịch K[Al(OH)4] thu 0,3 mol kết tủa Số mol K[Al(OH4)] A 0,5 mol B 0,4 mol C 0,35 mol D 0,2 mol Giải: n + >n → H+ tham gia phản ứng tạo kết tủa lớn hòa tan H (bài cho) ↓Al(OH) phần kết tủa, lúc [Al(OH)4]- hết → n[ Al (OH ) ] = nH + + 3n↓ − = 0,5 + 0,3 = 0, 35 M Bài tốn 3: Biết lượng H+ lượng [Al(OH4)]- tính lượng kết tủa Al(OH)3 Đặt T= nH + n Al (OH ) [ ]− * Nếu T ≤ 1: xảy phản ứng (3), H+ hết, [Al(OH4)]- hết dư n + =n H ↓ Al (OH )3 * Nếu T > 1: Xảy phản ứng (3) (4), [Al(OH4)]- hết H+ hết dư n + = 4n − − 3n  Al (OH )4  H ↓ Al (OH )3   → n = ↓ Al (OH )3 n[ Al (OH )4 ]− - nH + 30 Ví dụ: Thêm 0,08 mol dung dịch HCl vào dung dịch có 0,1 mol Na[Al(OH)4] thu chất kết tủa Số mol kết tủa thu A 0,06 mol B 0,08 mol C 0,16 mol D 0,26 mol Giải : T= nH + n Al (OH ) [ = 0,8 < → H+ hết, [Al(OH4)]- hết dư ]− Áp dụng công thức: n ↓ Al (OH ) = n + = 0,08 mol H Giải toán phương pháp đồ thị Đồ thị (Al(OH)3- HCl) (hai nửa không đối xứng) n Al(OH)3 n Al(OH) max a 0,5a ) 45o a1 a (dư NaAlO2) (dư HCl) Sản phẩm: Al(OH)3 Al(OH)3; NaAlO2 dư ; Phản ứng xảy ra: (1) ;(1) ; nHCl 4a a2 (dư HCl) Al(OH)3 ; AlCl3 ; AlCl3 HCl dư ; (1) (2) AlCl3 ; (2) (2) Số mol chất (tính nhanh): Nửa trái: n Al(OH) = n HCl ; Nửa phải: n Al(OH) = 4.n AlO− - n H+ Hình *: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc số mol Al(OH)3 thu vào số mol HCl phản ứng với dung dịch muối chứa a mol NaAlO2 Biểu thức tinh nhanh số mol Al(OH)3 • Nửa trái đồ thị: Dư AlO2+, xảy phản ứng (1), n Al(OH) = n HCl • Nửa phải đồ thị: Dư H+, xảy đồng thời (1) (2), n Al(OH) = 4.n AlO− - n H+ 31 Gọi số mol Al(OH)3 Al3+ x y Ta có: x + y = số mol AlO2− (*) x + 4y = số mol H+ (**) Giải hệ phương trình: Nhân (*) với 4, trừ (**) ⇒ x = n Al(OH) = 4.n AlO− - n H+ Ví dụ 1: Cho từ từ dung dịch HCl 0,2M vào dung dịch NaAlO2, kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị sau (số liệu chất tính theo đơn vị mol): Tỉ lệ a : b A : 11 B : 10 C : 11 D : Ví dụ 2: Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch HCl vào dung dịch hỗn hợp gồm x mol NaOH y mol NaAlO2, kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị sau: Tỉ lệ x : y A : B : C : D : Giải: Số mol NaAlO2 = số mol Al(OH)3 max = y - (I) số mol HCl = x = 0,6 mol 32 - Số mol Al(OH)3 = 0,2 mol - (III), nửa phải: Số mol HCl = 1,6 - 0,6 = 1,0 mol Áp dụng: n Al(OH) = 4.n AlO− - n H+ 3 , thay số: 0, = 4y -1 ⇒ y = 0,4 mol x : y = 0,6 : 0,4 = : Ví dụ 3: Cho từ từ dung dịch HCl loãng vào dung dịch chứa x mol NaOH y mol NaAlO2 (hay Na[Al(OH)4]) Sự phụ thuộc số mol kết tủa thu vào số mol HCl biểu diễn theo đồ thị sau: Giá trị y A 1,4 B 1,8 C 1,5 D 1,7 Giải: Số mol NaAlO2 = số mol Al(OH)3 max = y - (I) số mol HCl = x = 1,1 mol - Số mol Al(OH)3 = 1,1 mol - (III), nửa phải đồ thị: Số mol HCl = 3,8 - 1,1 = 2,7 mol Áp dụng: n Al(OH) = 4.n AlO− - n H+ , thay số: 1,1 = 4y - 2, ⇒ y = 1,5 mol Ví dụ 4: Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch HCl vào dung dịch hỗn hợp gồm a mol Ba(OH)2 b mol Ba(AlO2)2 (hoặc Ba[Al(OH)4]2), kết biểu diễn đồ thị sau: 33 Tỉ lệ a : b A : B : C : D : Giải: - Số mol OH−= 2a - Số mol AlO2− = số mol Al(OH)3 max = 2b - (I), số mol OH− = 2a = số mol H+ = 0,1 mol ⇒ a = 0,05 mol - (II), nửa trái đồ thị, số mol Al(OH)3 = 0,2 mol - (III), nửa phải đồ thị, áp dụng: Áp dụng: n Al(OH) = 4.n AlO− - n H+ 3 , số mol Al(OH)3 0,2 mol, số mol H+: (0,7 - 0,1) = 0,6, thay số: 0, = 4.2b - 0, ⇒b= 0,15 mol a : b = 0,05 : 0,15 = : BÀI TẬP TỰ LUYỆN DẠNG Câu 1: Cần ml dung dịch HCl 1M cần cho vào 500 ml dung dịch Na[Al(OH)4] 0,1M để thu 0,78 gam kết tủa? A 10 B 100 C 15 D 170 Câu 2: Dung dịch A chứa m gam KOH 40,2 gam K[Al(OH)4] Cho 500 ml dd HCl 2M vào dd A thu 15,6 gam kết tủa Giá trị m là? A 22,4g 44,8g B 12,6g C 8g hoặc22,4g D 44,8g 34 Câu : Cho p mol Na[Al(OH)4] tác dụng với dung dịch chứa q mol HCl Để thu kết tủa cần có tỉ lệ : A p: q < 1: B p: q = 1: C p: q > 1:4 D p: q = 1: Câu : Cho dung dịch A chứa 0,05 mol Na[Al(OH)4] 0,1 mol NaOH tác dụng với dung dịch HCl 2M Thể tích dung dịch HCl 2M lớn cần cho vào dung dịch A để xuất 1,56 gam kết tủa là? A 0,06 lít B 0,18 lít C 0,12 lít D 0,08 lít Câu 5: Thêm dung dịch HCl vào dung dịch hỗn hợp gồm 0,1 mol NaOH 0,1 mol Na[Al(OH)4] thu 0,08 mol chất kết tủa Số mol HCl thêm vào là: A.0,16 mol B 0,18 0,26 mol C.0,08 0,16 mol D 0,26 mol Bài 6: Cho 200ml dung dịch H2SO4 0,5M vào dung dịch có chứa a mol NaAlO2 7,8g kết tủa Giá trị a là: A 0,025 B 0,05 C 0,1 D 0,125 Câu 7: Cho x mol NaAlO2 (hoặc Na[Al(OH)4] tác dụng với dung dịch chứa y mol HNO3 Để thu kết tủa A y < 4x B y ≥ 4x C 4x = y D y > 4x Câu 8: Trộn lẫn hỗn hợp dung dịch gồm 0,35 mol dung dịch HCl 0,2 mol H2SO4 loãng vào hỗn hợp dung dịch gồm 0,4 mol KOH 0,2 mol NaAlO2 Lượng kết tủa thu A 7,8 gam B 15,6 gam C 3,9 gam D 11,7 gam Câu 9: Thêm từ từ hết x mol dung dịch HNO3 vào hỗn hợp dung dịch gồm 0,2 mol KOH 0,15 mol KAlO2 thu 7,8 gam kết tủa Giá trị x A 0,25 0,5 B 0,05 0,3 C 0,3 0,5 D 0,05 0,25 Câu 10: Trộn lẫn hỗn hợp dung dịch gồm 0,35 mol dung dịch HCl 0,2 mol H2SO4 loãng vào dung dịch chứa y mol NaAlO2 thu 11,7 gam kết tủa Giá trị y A 0,3 B 0,2 C 0,2 0,45 D 0,3 0,45 DẠNG BÀI TỐN NHIỆT NHƠM: Thường gặp phản ứng nhiệt nhôm: Gọi a số mol Al; b số mol oxit sắt (Fe2O3) 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe 35 *Nếu phản ứng xảy hoàn tồn: Thường khơng biết số mol Al Fe2O3 nên phải xét đủ trường hợp tìm nghiệm hợp lí: Trường hợp 1: Al Fe2O3 dùng vừa đủ: 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe a a → a → → a _ Hỗn hợp sau phản ứng: Fe: a mol; Al2O3: Trường hợp 2: Al dùng dư: a mol 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe 2b → b → b → 2b _ Hỗn hợp sau phản ứng: Fe: 2b mol; Al2O3: b mol; Aldư: (a-2b) mol Điều kiện: (a-2b>0) Trường hợp 3: Fe2O3 dùng dư: 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe a _ Hỗn hợp sau phản ứng: Fe: a mol; Al2O3: → a → a → a a a a ; Fe2O3: (b- )mol Điều kiện: (b- )>0) 2 * Nếu phản ứng xảy khơng hồn tồn: Gọi x số mol Fe2O3 tham gia phản ứng 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe 2x → x → x → 2x _ Hỗn hợp sau phản ứng: Fe: 2x mol; Al2O3: x mol; Fe2O3 dư: (b-x)mol; Al dư: (a-2x)mol Chú ý: Nếu đề yêu cầu tính hiệu suất phản ứng ta giải trường hợp phản ứng xảy khơng hồn tồn Một số ví dụ minh họa Ví dụ 1: Khử hoàn toàn 34,8 gam oxit sắt lượng nhôm vừa đủ, thu 45,6 gam chất rắn Công thức sắt oxit A Fe2O3 B FeO C Fe3O4 D Fe3O4 Fe2O3 Bài giải t 2yAl + 3FexOy  → yAl2O3 + 3xFe Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có: mAl = 10,08 gam →nAl = 0,4 mol 36 →nO(trong FexOy) = nO(trong Al2O3) = 3/2.0,4 = 0,6 mol →nFe = (34,8 – 0,6.16)/56 = 0,45 mol → x : y = 0,45 : 0,6 = : Vậy công thức oxit sắt Fe3O4 Đáp án C Ví dụ 2: Nung nóng hỗn hợp gồm Al 16 gam Fe2O3 (trong điều kiện khơng có khơng khí) đến phản ứng xảy hoàn toàn, thu hỗn hợp rắn X Cho X tác dụng vừa đủ với V ml dung dịch NaOH 1M sinh 3,36 lít H2 (ở đktc) Giá trị V A 300 B 100 C 200 D 150 Bài giải Các phản ứng xảy ra: t 2Al + Fe2O3  → Al2O3 + 2Fe 0,1 (1) 0,1 Vì chất rắn tác dụng với dung dịch NaOH giải phóng khí H2 nên chất rắn X gồm Al2O3, Fe Al dư 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 0,1 (2) 0,15 Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O 0,1 (3) 0,2 Vậy V = 0,3 lít = 300 ml Ví dụ 3: Trộn 10,8 gam bột Al với 34,8 gam bột Fe3O4 tiến hành phản ứng nhiệt nhôm điều kiện khơng có khơng khí Hồ tan hồn tồn hỗn hợp rắn sau phản ứng dung dịch H2SO4 loãng (dư), thu 10,752 lít khí H2 (đktc) Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm A 60% B 70% C 80% D 90% Bài giải t 8Al + 3Fe3O4  → 4Al2O3 + 9Fe x 0,375x (1) 1,125x Vì phản ứng nhiệt nhơm khơng hồn tồn nên chất rắn sau phản ứng gồm Al2O3, Fe, Fe3O4 dư Al dư 37 2Al + 3H2SO4 →Al2(SO4)3 + 3H2 (2) 0,4-x 1,5(0,4-x) Fe + H2SO4 →FeSO4 + H2 (3) 1,125x 1,125x →1,5(0,4-x) + 1,125x = 0,48 → x = 0,32 Vậy H = 0,32/0,4.100% = 80% Lưu ý: Khi tính hiệu suất cần phải xét tỉ lệ mol xem tính hiệu suất theo chất BÀI TẬP TỰ LUYỆN DẠNG Câu Trộn 8,1 gam Al 48 gam Fe2O3 cho tiến hành phản ứng nhiệt nhôm điều kiện khơng có khơng khí, kết thúc thí nghiệm thu m gam hỗn hợp rắn Giá trị m là: A 61,5 gam B 56,1 gam C 65,1 gam D 51,6 gam Câu Dùng m g Al để khử hoàn toàn lượng Fe2O3 sau phản ứng thấy khối lượng oxit giảm 0,58 g Hỏi lượng nhôm dùng m là: A m = 0,27 g B m = 2,7g C m = 0,54 gD m = 1,12 g Câu Đốt X gồm Fe2O3 v Al (khơng có khơng khí).Những chất rắn sau phản ứng : - Nếu cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thu 0,3 mol H2 - Nếu cho tác dụng với dung dịch HCl dư thu 0,4 mol H2 Số mol Al X là: A 0,3 mol B 0,6 mol C 0,4 mol D 0,25 mol Câu Có 26,8g hỗn hợp bột nhơm Fe2O3 Tiến hành nhiệt nhơm hồn tồn hịa tan hết hỗn hợp sau phản ứng dung dịch HCl 11,2 lít H2(đktc) Khối lượng chất hỗn hợp ban đầu là? A mAl=5,4g; m Fe2 O3 =21,4g B mAl=1,08g; m Fe2 O3 =16g C mAl=8,1g; m Fe2 O3 =18,7g D mAl=10,8g; m Fe2 O3 =16g Câu Dùng m gam Al để khử hết 1,6 gam Fe2O3 (H=100%) Sản phẩm sau phản ứng tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH tạo 0,672 lít khí (đktc) Tính m A 0,540 gam B 0,810 gam C 1,080 gam D 1,755 gam Câu Nung hỗn hợp gồm 15,2 gam Cr2O3 (Cr = 52) m gam Al Sau phản ứng hoàn toàn, 23,3 gam hỗn hợp rắn X Cho toàn X phản ứng với axit HCl dư V lít H2 (đktc) V A 4,48 B 11,2 C 7,84 D 10,08 38 Câu Nung hỗn hợp A gồm Al Fe2O3 hỗn hợp B Chia hỗn hợp B thành hai phần - Phần 1: Hoà tan dung dịch H2SO4 dư thu 2,24(l) khí (đktc) - Phần 2: Hồ tan dung dịch KOH dư khối lượng chất rắn không tan 8,8(g) Biết phản ứng xảy hoàn toàn Khối lượng chất hỗn hợp A là: A Al: 5,4 gam; Fe2O3: 22,4 gam B Al: 3,4 gam; Fe2O3: 24,4 gam C Al: 5,7 gam; Fe2O3: 22,1 gam D Đáp án khác Câu Nung Al Fe3O4 (khơng có khơng khí, phản ứng xảy hoàn toàn) thu hỗn hợp A - Nếu cho A tác dụng với dung dịch KOH dư thu 0,672 lít khí (đktc) - Nếu cho A tác dụng với H2SO4 đặc, núng dư 1,428 lít SO2 (đktc) % khối lượng Al hỗn hợp ban đầu là: A 33,69% B 26,33% C 38,30% D 19,88% Câu Khi cho 41,4 gam X gồm Fe2O3, Cr2O3 Al2O3 tác dụng với dung dịch NaOH đặc (dư), sau phản ứng 16 gam chất rắn Để khử hoàn toàn 41,4 gam X phản ứng nhiệt nhôm, phải dùng 10,8 gam Al % khối lượng Cr2O3 X (H= 100%, Cr = 52) A 50,67% B 20,33% C 66,67% D 36,71% Câu 10 Đốt hỗn hợp Al 16 gam Fe2O3 (khơng có khơng khí) đến phản ứng hồn tồn, hỗn hợp rắn X Cho X tác dụng vừa đủ với V ml dung dịch NaOH 1M sinh 3,36 lít H2 (ở đktc) Giá trị V A 400 B 100 C 200 D 300 KẾT LUẬN Qua chuyên đề tơi giúp em học sinh tìm hiểu sâu hơn, chi tiết cách giải số dạng tập nhôm hợp chất nhôm, đồng thời phân loại phân loại chi tiết đưa hệ thống tập đầy đủ cho dạng Từ đó, tơi rút số kết luận sau : Nắm sở lý thuyết chìa khóa việc giải tập hóa học Nắm cách phân loại dạng tập đưa phương pháp giải cho dạng tập giúp học sinh làm tập nhanh xác 39 40 ... tiết cách giải số dạng tập nhôm hợp chất nhôm, đồng thời phân loại phân loại chi tiết đưa hệ thống tập đầy đủ cho dạng Từ đó, tơi rút số kết luận sau : Nắm sở lý thuyết chìa khóa việc giải tập hóa... Al3+ Al3+ + 3OH− → Al(OH)3↓ Al(OH)3 + OH− (dư) → AlO2− + 2H2O Các dạng tập nhôm hợp chất nhôm DẠNG 1: BÀI TẬP CHO HỖN HỢP GỒM Al VÀ KIM LOẠI KIỀM (Na, K) HOẶC KIM LOẠI KIỀM THỔ (Ca, Ba) TÁC DỤNG... diễn theo đồ thị sau: Giá trị y A 1,4 B 1,8 C 1,5 D 1,7 Giải: Số mol NaAlO2 = số mol Al(OH)3 max = y - (I) số mol HCl = x = 1,1 mol - Số mol Al(OH)3 = 1,1 mol - (III), nửa phải đồ thị: Số mol