C. 10,8 D 8,4 H ớng dẫn giải.−
Ph ơng pháp giảI bI tập về nhôm μ I nội dung
I - nội dung
Với các bài toán hoá học về nhôm, hợp chất của nhôm cũng nh các bài toán − hỗn hợp. Ngoài việc sử dụng các ph ơng pháp giải nh bảo toàn electron, bảo toàn − − khối l ợng, tăng -− giảm khối l ợng ... đã trình bày ở các chuyên đề tr ớc, còn có − − một số dạng bài tập đặc tr ng riêng của nhôm, đó là : −
1. Muối Al3+ tác dụng với dung dịch kiềm tạo kết tủa
Khi cho một l ợng dung dịch chứa OH− - vào dung dịch chứa Al3+ thu đ ợc− kết tủa Al(OH)3. Nếu n
có hai giá trị đúng.
Al (OH ) < n
3 Al3 + sẽ có hai tr ờng hợp phù hợp xảy ra. Bài toán − - Tr ờng hợp 1. L ợng OH− − - thiếu, chỉ đủ để tạo kết tủa theo phản ứng
Al3+ + 3OH- → Al(OH) 3
L ợng OH− - đ ợc tính theo kết tủa Al(OH)− 3, khi đó giá trị OH- là giá trị nhỏ nhất. - Tr ờng hợp 2. L ợng OH− − - đủ để xảy ra hai phản ứng :
Al3+ + 3OH- → Al(OH) 3 (1) Al(OH)3 + OH- → AlO2- + 2H2O (2)
Trong đó, phản ứng (1) hoàn toàn, phản ứng (2) xảy ra 1 phần. L ợng OH− đ ợc tính− theo cả (1) và (2), khi đó giá trị OH- là giá trị lớn nhất.
2. Dung dịch H+ tác dụng với dung dịch AlO2- tạo kết tủa
Khi cho từ từ dung dịch chứa OH- vào dung dịch chứa Al3+ thu đ ợc kết tủa− Al(OH)3. Nếu n
giá trị đúng.
Al (OH ) < n 3 3 +
Al
sẽ có hai tr ờng hợp phù hợp xảy ra. Bài toán có hai −
- Tr ờng hợp 1. L ợng H− − + thiếu, chỉ đủ để tạo kết tủa theo phản ứng AlO2- + H+ + H2O → Al(OH) 3
- Tr ờng hợp 2. L ợng H− − + đủ để xảy ra hai phản ứng :
AlO2- + H+ + H2O → Al(OH) 3 (1) Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O (2)
Trong đó, phản ứng (1) hoàn toàn, phản ứng (2) xảy ra 1 phần. L ợng H− + đ ợc tính− theo cả (1) và (2), khi đó giá trị H+ là giá trị lớn nhất.
3. Hỗn hợp kim loại gồm kim loại kiềm (kiềm thổ), nhôm tác dụng với n ớc −
Khi đó, kim loại kiềm hoặc kiềm thổ tác dụng với n ớc tạo dung dịch kiềm, − sau đó dung dịch kiềm hoà tan nhôm.
Ví dụ : Một hỗn hợp gồm Al, Mg và Ba đ ợc chia làm hai phần bằng nhau − - Phần 1 : đem hoà tan trong n ớc d thu đ ợc V− − − 1 lít khí (đktc) - Phần 2 : hoà tan trong dung dịch NaOH d thu đ ợc V− − 2 lít khí (đktc) Khi đó : ở phần 1 có các phản ứng
Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2 (1) 2Al + Ba(OH)2 + 2H2O → Ba(AlO 2)2 + 3H2 (2) Phần 2 có các phản ứng
Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2 (3) 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO 2 + 3H2 (4)
Nếu V1 < V2 khi đó, ở phần 1 nhôm ch a tan hết, l ợng Ba đ ợc tính theo H− − − 2 thoát ra. Phần 2, cả Ba và Al đều tan hết, l ợng H− 2 đ ợc tính theo cả (3) và (4) −
II - Bài tập minh hoạ
Bài 1. Cho V lít dung dịch NaOH 0,2M vào dung dịch chứa 0,15 mol AlCl3 thu đ ợc 9,86 gam− kết tủa. Giá trị của V là
A. 1,8 và 2,2 lít C. 1,8 và 2,4 lít H ớng dẫn giải.− B. 1,2 và 2,4 lít D. 1,4 và 2,2 lít 9, 86 Kết tủa thu đ ợc là Al(OH)− 3, ta có n Al (OH ) =
3 = 0,12 mol < n
Do đó bài toán có 2 tr ờng hợp : − - Tr ờng hợp 1 : Chỉ có phản ứng −
3NaOH + AlCl3 → Al(OH)3 + 3NaCl n = 3n = 3.0, 12 = 0, 36 mol NaOH V NaOH = AlCl 0, 36 0, 2 3 = 1, 8 (l) - Tr ờng hợp 2 : Có 2 phản ứng xảy ra− 3NaOH + AlCl → Al(OH) + 3NaCl 3 0,45 ← 0,15 → NaOH + Al(OH) 3 0,15 → NaAlO + H O 3 0, 03 ← 0, 15 −0, 12 n = 0, 45 + 0, 03 = 2 2 0, 48 0, 48 mol ⇒ V = = 2, 4 (l) NaOH dd NaOH Đáp án C 0, 2
Bài 2. Chia m gam hỗn hợp A gồm Ba và Al thành 2 phần nh nhau :−
- Phần 1 : tan trong n ớc d thu đ ợc 1,344 lít khí H− − − 2 (đktc) và dung dịch B
- Phần 2 : tan trong dung dịch Ba(OH)2 d đ ợc 10,416 lít khí H− − 2 (đktc) a. Khối l ợng kim loại Al trong hỗn hợp ban đầu là−
A. 8,1 gam B. 2,7 gam
C. 5,4 gam D. 10,8 gam
b. Cho 50 ml dung dịch HCl vào B. Sau phản ứng thu đ ợc 7,8 gam kết tủa. Nồng− độ mol của dung dịch HCl là
A. 0,3 và 1,5 M B. 0,2 và 1,5 M C. 0,3 và 1,8 M D. 0,2 và 1,8 M H ớng dẫn giải.−
a. V < V do đó ở phần 1, Al còn d , l ợng Ba đ ợc tính theo H− − −
Phần 1 :
Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2 a ... a ... a 2Al + Ba(OH)2 + 2H2O → Ba(AlO
a ... 1, 344 (1) 2)2 + 3H2 (2) 3a nH2 = 4a = = 0, 06 m ol 22, 4 ⇒ nBa = a = 0, 015 mol Phần 2 : Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2 (3) a ... a
2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO 2 + 3H2 (4) b ... 1,5b n = a + 1, 5 b = 0, 465 mol H 2 ⇒ b = 0, 3 = n , m = 0, 3.27 = 8,1 gam Al Al Đáp án A.
b. Dung dịch B chứa AlO2- 0,03 mol. Khi tác dụng với HCl tạo kết tủa Al(OH)3. n
Al (OH ) =
3 0, 78 0, 78
= 0, 01 mol . Có hai tr ờng hợp xảy ra− 78
- Tr ờng hợp 1. L ợng H− − + thiếu, chỉ đủ để tạo kết tủa theo phản ứng AlO2- + H+ + H2O → Al(OH) 3 0,01 ... 0,01 0, 01 C M (HCl ) = = 0 , 2 M 0, 05 - Tr ờng hợp 2. L ợng H− − + đủ để xảy ra hai phản ứng : AlO2- + H+ + H2O → Al(OH) 3 (1)
0,03 ... 0,03
Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O (2) 0,03 - 0,01 ... 0,06
Phản ứng (1) hoàn toàn, phản ứng (2) xảy ra 1 phần. nHCl = 0,01 + 0,06 = 007 mol
0, 09
CM (HCl ) = = 1 , 8 M
0, 05 Đáp án D.
Bài 3. Hỗn hợp X gồm Na và Al. Cho m gam X vào l ợng d n ớc thì thoát ra V − − − lít khí. Nếu cũng cho m gam X vào dung dịch NaOH d thì đ ợc 1,75V lít khí. − − Thành phần phần trăm theo khối l ợng của Na trong X là (biết các khí đo ở cùng − điều kiện)
A. 39,87 % B. 77,31 %
C. 49,87 % D. 29,87 %
H ớng dẫn giải.−
Ta thấy l ợng H− 2 thoát ra khi tác dụng với H2O ít hơn khi tác dụng với dung dịch NaOH, do đó khi tác dụng với H2O, Al còn d−
2Na + 2H2O → 2NaOH + H 2 (1) 2a ...2a ... a
2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO 2 + 3H2 (2) 2a ... 3a
Khi tác dụng với dung dịch NaOH d :−
2Na + 2H2O → 2NaOH + H 2 (3) 2a ... a
2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO 2 + 3H2 (4) b ... 1,5b
4a = 1 a + 1, 5 b = 1, 75 ⇒ a = 0, 25 , b =1. nNa = 2a = 0, 5. 1.27 % m Al = Đáp án D 1.27 + 0, 25.23 .100% = 29, 87%
Bài 4. Cho 1 lít dung dịch HCl vào dung dịch chứa 0,2 mol NaAlO2, lọc, nung kết tủa đến khối l ợng không đổi đ ợc 7,65 gam chất rắn. Nồng độ mol của dung dịch − − HCl là
A. 0,15 và 0,35 B. 0,15 và 0,2 C. 0,2 và 0,35 D. 0,2 và 0,3 H ớng dẫn giải.−
- Tr ờng hợp 1. L ợng H− − + thiếu, chỉ đủ để tạo kết tủa theo phản ứng AlO2- + H+ + H2O → Al(OH) 3 (1) to 2Al(OH)3 ⎯⎯→ Al2O3 + 3H2O (2) 7, 65 n HCl = n = n = 2.n = 2.
AlCl 3 Al (OH ) 3 Al 2 O3 = 0,15 mol
102 CM (HCl) = 0,15 M - Tr ờng hợp 2. L ợng H− − + đủ để xảy ra các phản ứng phản ứng : AlO2- + H+ + H2O → Al(OH) 3 (1) 0,2 ... 0,2 ... 0,2 Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O (2) 0,2 - 0,15 ... 0,15 to 2Al(OH)3 ⎯⎯→ Al2O3 + 3H2O (3) 0,15 ... 0,075
n + H = 0, 2 + 0, 15 = 0, 35 C M (HCl ) 0, 35 = = 0 , 35 M 1 Đáp án A