Trường hợp tìm CTPT FexOy, có thể xác định nhanh bằng cách tìm tỉ lệ mol giữa Fe và O có trong oxit.. Thành phần phần trăm theo khối lượng của Cr2O3 trong hỗn hợp X là:. A.. Hóa Học [r]
(1)Hóa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com
PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TẬP NHIỆT NHÔM
Biên soạn:
Hóa Học Mỗi Ngày
I/ CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Bài tốn nhiệt nhơm dạng tập hay phức tạp bậc THPT Trong kì thi dạng tập thường cho phổ biến nên học sinh cần nắm vững chất phản ứng nhiệt nhôm để vận dụng tốt việc giải tập
1/ Khái niệm: Phản ứng nhiệt nhôm phản ứng Al đẩy ion kim loại oxit nhiệt độ cao thành kim loại có tính khử yếu Al
o t C
2 a b
M
Al + MxOy Al O
M O (số oxh M giảm ) Thường gặp phản ứng nhiệt nhôm với oxit sắt FexOy:
2yAl + 3FexOy
o t C
yAl2O3 + 3xFe
sơ đồ phản ứng tổng quát:
o t C x y
x y Fe, Al
Al + Fe O hh
Fe O , Al O
2/ Các trường hợp phản ứng xảy ra:
a/ Nếu phản ứng xảy hồn tồn có trường hợp:
+ Al hết, FexOy hết nên sản phẩm gồm Al2O3 Fe + Al dư, FexOy hết nên sản phẩm gồm Al2O3 ,Fe Al dư + Al hết, FexOy dư nên sản phẩm gồm Al2O3 ,Fe FexOy dư
Lưu ý:
- Nếu Al dư, chất rắn sau phản ứng tác dụng với dung dịch NaOH giải phóng khí H2
- Nếu FexOy dư, chất rắn sau phản ứng tác dụng với dung dịch NaOH khơng có khí
thốt chất rắn bị hoà tan phần
b/ Nếu phản ứng xảy khơng hồn tồn: Hỗn hợp thu gồm Al2O3 ,Fe, FexOy dư
Al dư
Giả sử thực phản ứng nhiệt nhơm khơng hồn tồn gồm a mol Al với b mol Fe2O3
trong hỗn hợp thu gồm chất có số mol sau: Gọi x số mol Fe2O3 tham gia phản ứng
2Al + Fe2O3
o t C
Al2O3 + 2Fe
2x x … x 2x
Hỗn hợp sau phản ứng gồm: Fe: 2x (mol); Al2O3: x (mol); Fe2O3 dư: (b-x) mol; Al dư:
(a-2x) mol
Một số chúý:
Khi tốn u cầu tính hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm ta giải trường hợp phản ứng xảy khơng hồn tồn
Cần xác định sau phản ứng chất hết, chất dư hay phản ứng vừa đủ
Nên áp dụng định luật bảo toàn: khối lượng, nguyên tố, electron để giải nhanh trắc nghiệm
(2)Hóa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com
II/ BÀI TẬP VẬN DỤNG
Câu 1(ĐH B 2007) Nung hỗn hợp bột gồm 15,2 gam 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 axit HCl (dư) V lít khí H2 (ở đktc) Giá trị V
A 7,84 B 4,48 C 3,36 D 10,08
Hướng dẫn giải
2 Cr O
15,2
n = = 0,1(mol) 152
Bảo toàn khối lượng: mAl = 23,3 – 15,2 = 8,1 (g) n = 0,3 (mol)Al Sơ đồ:
0,1 mol Cr2O3
0,3 mol Al
hh X HCl H2
toC
+
CrCl2
AlCl3
x(mol)
+3 +2
+3 0
+1
0
Dựa vào thay đổi số oxh nguyện tố (sơ đồ trên): Bảo toàn electron: 0,3*3 = 0,1*2 + 2x x= 0,35(mol)
H
V = 22,4*0,35 = 7,84 (lit)
Đáp án A
Câu 2:(CĐ 2007) Khi cho 41,4 gam hỗn hợp X gồm Fe2O3, Cr2O3 Al2O3 tác dụng với dung dịch NaOH đặc (dư), sau phản ứng thu chất rắn có khối lượng 16 gam Để khử hoàn toàn 41,4 gam X phản ứng nhiệt nhôm, phải dùng 10,8 gam Al Thành phần phần trăm theo khối lượng Cr2O3 hỗn hợp X là:
A 50,67% B 20,33% C 66,67% D 36,71%
Hướng dẫn giải
Tóm tắt:
41,4g hh
Fe2O3 Cr2O3
Al2O3
+ NaOHđặc
toC 16 g rắn +10,8 g Al
Fe2O3 khơng tác dụng dung dịch NaOH đặc dư → khối lượng không tan Fe2O3
2 Fe O
Al
16
n = 0,1( )
160 10,8
n = 0, 4( ) 27
mol mol
Thực phản ứng nhệt nhôm
2Al + Cr2O3 t Co
Al2O3 + 2Cr
0,2 → 0,1
2Al + Fe2O3 t Co
Al2O3 + 2Fe
0,2 ← 0,1
Cr O
0,1*152
% *100 36,71% 41,4
Đáp án D
(3)Hóa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com
khơng khí) đến phản ứng xảy hồn tồn , thu hỗn hợp rắn Y Chia Y ta thành hai phần nhau:
− Phần tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng ( dư) sinh 3,08 lít khí H2 ( đktc)
− Phần tác dụng với dung dịch NaOH (dư) , sinh 0,84 lít khí H2 ( đktc)
Giá trị m
A 22,75 B 21,40 C 29,40 D 29,43
Hướng dẫn giải
m g hh (Al, Fe2O3) t
oC
hh raén Y
P1
P2
+ H2SO4
3,08 lit H2 +dd NaOH
0,84 lit H2
dö
?
(0,1375 mol)
(0,0375 mol)
Phản ứng : 2Al + Fe2O3 → 2Fe + Al2O3 (1)
Nhận xét: Ở P2 tác dụng với NaOH tạo khí H2 nên Al dư sau phản ứng thành phần
chất Y gồm Al2O3, Fe Al dư
Xét P2: Bảo toàn electron n(Al dư) =
0, 0375
2 0, 025
3 mol
Al dư sau phản ứng P1 P2 tạo số mol H2 nên
nFe = nH2= 0,1375 – 0,0375 = 0,1 mol Vậy sau phản ứng nhiệt nhơm có 0,2 mol Fe 0,05 mol Al dư Theo phản ứng (1):
nAl(ban đầu) = 0,2 + 0,05 = 0,25 (mol) → mAl = 0,25.27 = 6,75 (g)
2 3
Fe O Fe O
n = 0,1 (mol)m = 0,1*160 = 16(g)
m = 16 + 6,75 = 22,75 (g)
Đáp án A
Câu 4:(CĐ 2008) Đốt nóng hỗn hợp gồm Al 16 gam Fe2O3 (trong điều kiện
không có khơng khí) đến phản ứng xảy hồn 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 là:
A 150 B 100 C 200 D 300.
Hướng dẫn giải
Tóm tắt:
16g Fe2O3 Al
toC
hh raén X V ml dd NaOH 1M 3,36lit H2 n(Fe2O3) =
16 0,1
160 (mol) ; H2
3,36
n = 0,15( )
22,4 mol
Do X tác dụng với dung dịch NaOH tạo khí H2 → Al cịn dư
2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe
0,2(mol) ← 0,1 (mol) → 0,1 (mol)
Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O
0,1(mol) → 0,2 (mol)
2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2
(4)Hóa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com
Tổng số mol NaOH pư = 0,2 + 0,1 = 0,3 (mol) → V(NaOH) = 0,3 (lit) = 300(ml)
Đáp ánD
Câu 5(ĐH B 2010): Trộn 10,8g bột Al với 34,8g bột Fe3O4 tiến hành phản ứng nhiệt
nhơm điều kiện khơng có khơng khí Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp rắn sau phản ứng dung dịch H2SO4 lỗng (dư) thu 10,752 lít khí H2 (đktc) Hiệu suất phản ứng
nhiệt nhôm
A 80% B 90% C 70% D. 60%
Hướng dẫn giải
nAl = 0,4 mol; nFe O3 4 = 0,15 mol, nH2 = 0,48 mol Đặt 8x số mol Al tham gia phản ứng:
8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe
8x (mol) 9x (mol)
Hỗn hợp sau phản ứng tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng dư tạo khí H2 :Fe: 9x
(mol) ; Al dư : 0,4 – 8x (mol)
Bảo toàn electron: (0,4 – 8x)*3+ 9x*2 = 0,48*2 → x = 0,04
H% = 100 80%
4 ,
8 04 ,
x
Đáp ánA
Bài 6: Trộn 2,7 gam Al vào 20 g hỗn hợp Fe2O3 Fe3O4 tiến hành phản ứng nhiệt
nhôm hỗn hợp A Hịa tan A HNO3 thấy 0,36 mol NO2 sản phẩm khử
duy Xác định khối lượng Fe2O3 Fe3O4
A 11,82 B 13,92 C.13,2 D 14,92
Hướng dẫn giải
+5 3
0 +4 +3 +3
+H N O +8
2 3 3
3 4 Fe O
0,1(mol) Al + hh A 0,36 mol N O + dd Fe (NO ) dd Al (NO ) Fe O (x mol)
o t C
Bảo toàn electron: 0,1*3 + x = 0,36 → x = 0,06 hay Fe O
m = 0,06*232 = 13,92 (g) Đáp ánB
Bài 7:Thực phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp A gồm Al FexOy Sau phản ứng thu 92,35 gam chất rắn B Hòa tan B dung dịch NaOH dư thấy 8,4 lit khí ra(đktc) cịn lại phần khơng tan C Hịa tan hết ¼ lượng chất C H2SO4 đặc thấy tiêu
tốn hết 60gam dung dịch H2SO4 98% Giả sử sản phẩm tạo muối sắt III H = 100%
Hãy tìm CTPT FexOy
A FeO B Fe2O3 C Fe3O4 D Không xác định
Hướng dẫn giải
Al FexOy
92,35g
Al2O3 Fe
Al dö
NaOHdö
0,375 mol H2 + D
1 D
Bieát + 0,6 mol H2SO4
B hh A
Do B tác dụng NaOH tạo khí nên Al dư nAl dư =
0,375*2
0,25( )
3 mol
(5)Hóa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com
=> nFe D =0,6 *2
6 = 0,8 (mol)
Xét hỗn hợp B có
2 Al O
m =92,35 – (56 0,8 +27 0,25) = 40,8g
2
Al O O
40,8
n = 0, 4(mol) n = 0,4*3 = 1,2(mol) 102
Bảo toàn nghuyên tố Fe O: x 0,8
Fe O