Bài toỏn về phản ứng thể hiện tớnh lưỡng tớnh của Al2O3,

10. Cấu trỳc luận văn

2.5.3. Bài toỏn về phản ứng thể hiện tớnh lưỡng tớnh của Al2O3,

Zn(OH)2…

Nhận xột:

a, Al2O3, Al(OH)3, Zn(OH)2... là những chất lưỡng tớnh vừa tỏc dụng với axit , vừa tỏc dụng với kiềm.

Thớ dụ, phản ứng với NaOH:

Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O Al2(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O Zn(OH)2 + 2NaOH Na2ZnO2 + 2H2O

(Cần chỳ ý là với Bazơ yếu như NH3 thỡ Al(OH)3 khụng cú phản ứng nhưng Zn(OH)2 bị tan do tạo phức tan:

Zn(OH)2 + 4NH3 Zn NH( 3 4) ( OH)2)

b, Al(OH)3 bị tan hoàn toàn trong dung dịch NaOH dư: Al(OH)3 + NaOH  NaAlO2 + 2H2O

Để thu lại kết tủa cần thờm axit, như HCl vào dung dịch: NaAlO2+ HCl + H2O Al(OH)3 + NaCl

Để lượng kết tủa là cực đại, HCl thờm vào phải vừa đủ, hoặc thay HCl bằng một axit yếu, lấy dư:

NaAlO2+ CO2(dư) + H2O Al(OH)3 + NaHCO3

c, Thờm dung dịch Bazơ (OH) vào dung dịch muối Al3+

- Đầu tiờn cú kết tủa keo trắng Al(OH)3 xuất hiện: 3

3

Al  3OH Al(OH)  (1)

- Nếu Al3+ hết OH dư thỡ kết tủa bị tan theo phản ứng: Al(OH)3 + OH  AlO2 2H2O (2)

Với một giỏ trị của nAl(OH)

3 cú thể tương ứng với hai giỏ trị nOH khỏc nhau:

Thớ dụ trộn muối Al3+ với dung dịch NaOH thu được a gam kết tủa thỡ cú thể hiểu a là lượng Al(OH)3 sinh ra do phản ứng (1) khi NaOH khụng dư, hoặc là lượng kết tủa Al(OH)3 cũn lại sau hai phản ứng (1) và (2) khi NaOH dư. Rừ ràng là với cựng một lượng kết tủa, số mol NaOH phản ứng trong hai trường hợp là khỏc nhau:

 Thờm dung dịch axit (H+) vào dung dịch aluminat AlO2

- Đầu tiờn cú kết tủa keo trắng Al(OH)3 xuất hiện: AlO2 + H+ + H2O  Al(OH)3

- Nếu AlO2 hết, lượng H+ dư hoà tan hoàn toàn kết tủa: Al(OH)3 + 3H+  Al3+ + 3H2O

 Khi cho axit H+ tỏc dụng với dung dịch hỗn hợp gồm OHvà AlO2 thỡ cỏc phản ứng xảy ra theo thứ tự:

OH + H+ H2O (1) AlO2 + H+ + H2O  Al(OH)3 (2) Al(OH)3 + 3H+ Al3+ + 3H2O

- Nếu H+ hoặc OH dư thỡ khụng thu được kết tủa

- Nếu H+ hoặc OH hết sau phản ứng (2), thỡ kết tủa khụng bị hoà tan và lượng kết tủa là cực đại.

Bài toỏn minh hoạ

Bài 1: Thờm 16,8 gam NaOH vào dung dịch chứa 8 gam Fe2(SO4)3 và 13,68 gam Al2(SO4) rồi thờm nước đến thể tớch 250 ml. Tớnh CM của cỏc muối tan trong dung dịch? Lời giải: n 2( 4 3) Fe SO n = 0,02 mol; 2( 4 3) 0,04 ; 0, 42 Al SO NaOH n  mol n  mol 2 4 3 3 2 4

Fe (SO ) 6NaOH2Fe(OH)  3Na SO (1) 0,02  0,12 0,06

Al (SO )2 4 36NaOH2Al(OH)3 3Na SO2 4 (2) 0,04  0,24 0,08 0,12

nNaOH phản ứng(1) + (2) = 0,36 mol nNaOH dư = 0,42 – 0,36 = 0,06 mol

 Al(OH)3 + NaOH  NaAlO2 + 2H2O 0,06 0,06 0,06

Dung dịch sau phản ứng cú 0,06 mol NaAlO2 và 0,18 mol Na2SO4  , 2 0,06 0, 24 ; , 2 4 0,18 0,72

0, 25 0, 25

M NaAlO M Na SO

C   M C   M

Bài 2: Trộn dung dịch chứa 34,2 gam Al2(SO4)3 với 250 ml dung dịch NaOH C mol/l thu được 7,8 gam kết tủa.Tớnh C?

Lời giải:

Do nồng độ dung dịch NaOH chưa xỏc định nờn cú 2 khả năng: 1. NaOH khụng dư:

2 4 3 3 2 4

Al (SO ) 6NaOH2Al(OH)  3Na SO

0,25C  1.0, 25 3 C  1 0,1 1.0, 25 1, 2 3 NaOH 3 n  n hay  C C M 2. NaOH dư:

Al (SO )2 4 36NaOH2Al(OH)3  3Na SO2 4 (1) Al(OH)3NaOHNaAlO2 2H O2 (2)

7,8 gam là Al(OH)3 cũn lại sau (1) và (2)

Đặt số mol NaOH tham gia (1) và (2) là p và t, ta cú:

3 ( ) Al OH n cũn lại = 0,1 1 3p t   và 2( 4 3) 1 0,1 6 Al SO n   p  p = 0,6 và t = 0,1 nNaOH   p t 0,7 0,25. C C 2,8M Vậy C = 1,2M và 2,8M

Bài 3: Cho 200 ml dung dịch Al2(SO4)3 trộn với 500 ml dung dịch NaOH được kết tủa A. Lọc bỏ kết tủa được dung dịch B. Thờm dần dung dịch HCl 0,5M vào dung dịch B lại thấy xuất hiện kết tủa A. Để thu được lượng kết tủa lớn nhất phải dựng 40 ml dung dịch axit trờn. Lọc bỏ kết tủa vừa thu được (sau khi thờm HCl) thỡ được dung dịch C. Cho toàn bộ dung dịch C tỏc dụng với dung dịch BaCl2 lấy dư, thu được 13,98 gam kết tủa D.

Tớnh nồng độ mol của dd Al2(SO4)3 và dd NaOH ban đầu?

Lời giải:

Theo đề bài suy ra NaOH dư so với muối Al2(SO4)3

Al (SO )2 4 36NaOH2Al(OH)3 3Na SO2 4 (1) Al(OH)3 NaOHNaAlO22H O2 (2) Dd B chứa Na2SO4, NaAlO2. Khi thờm HCl vào, xảy ra phản ứng:

2 2 3

NaAlO HCl H O Al(OH)  NaCl (3) Để lượng kết tủa là lớn nhất thỡ HCl phải vừa đủ để phản ứng hết với NaAlO2  dung dịch C cú Na2SO4 và NaCl

2 4 2 4

Na SO BaCl BaSO  2NaCl (4)

4 2 4 2 4 3

2 4 3 2 4 3

2 4 3 BaSO Na SO Al (SO )

Al (SO ) M.Al (SO )

NaOH Al (SO ) HCl M.NaOH n n 3n 0,06mol 0,02 n 0,02mol C 0,1M 0,2 n 6.n n 6.0,02 0,02 0,14. 0,14 C 0,28M. 0,5                 

Bài 4: Cho a mol AlCl3 vào 1 lớt dung dịch NaOH nồng độ b mol/l được 0,05 mol kết tủa. Thờm tiếp 1 lớt dung dịch NaOH trờn thỡ được 0,06 nol kết tủa.Tớnh a và b?

Lời giải:

- Thờm tiếp dung dịch NaOH lượng kết tủa tăng lờn, chứng tỏ trong trường hợp đầu Al3+ dư, NaOH hết.

AlCl3 + 3NaOH  Al(OH)3+ 3NaCl b  1.

3b

n = 0,05 = 1.

3b  b= 0,15 mol

- Khi thờm tiếp 1 lớt dung dịch NaOH mà lượng kết tủa chỉ tăng 0,01 mol < 0,05 mol chứng tỏ kết tủa đó bị tan 1 phần.

AlCl3 + 3NaOH  Al(OH)3 + 3NaCl Al(OH)3 + NaOH  NaAlO2 + 2H2O

Đặt số mol của NaOH tham gia phản ứng (1) và (2) là p và t mol  3 ( ) Al OH n cũn lại = 1 0,06 3 p t  và nAl2(SO4 3)   p t 2.0,15 0,3  p = 0,27 và t = 0,03  3 1 0,09 3 AlCL n  a p mol

Bài 5: Trộn 100 mol dung dịch AlCl3 1M với 200 ml dung dịch NaOH 2,25M được dung dịch X. Để kết tủa hoàn toàn ion Al3+ trong dung dịch X dưới dạng hiđroxit cần dựng V lớt khớ CO2 (đktc). Tớnh V?

Lời giải:

3 0,1.1 0,1 ; 0, 2.2, 25 0, 45

AlCl NaOH

n   mol n   mol

AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3 + 3NaCl

0,1  0,3 0,1  dư 0,15 mol NaOH Al(OH)3 + NaOH  NaAlO2 + 2H2O

0,1  0,1 0,1 dư 0,05 mol NaOH Dung dịch X gồm cú 0,05 NaOH và 0,1 mol NaAlO2 sục CO2 vào dung dịch X:

CO2 + NaOH  NaHCO3 0,05 0,05

CO2 + NaAlO2 + H2O  Al(OH)3+ NaHCO3 0,1 0,1  2 0,05 0,1 0,15 2 0,15.22, 4 3,36 CO CO n V        lớt Bài toỏn vận dụng

Bài toỏn tự luận.

Bài 1: Trộn dung dịch chứa amol AlCl3 với dung dịch chứa b mol NaOH. Để thu được kết tủa thỡ tỉ lệ a/b bằng bao nhiờu?

Đỏp ỏn: 1

4

a b 

Bài 2: Cho 200 ml dung dịch AlCl3 1,5M tỏc dụng với V lớt dung dịch NaOH 0,5M thu được 15,6 gam kết tủa.

a, Tớnh thể tớch V

b, Tớnh CM của cỏc chất tan trong dung dịch sau phản ứng

Đỏp ỏn: a, 1,2 lớt; 2 lớt; B, CM, NaCl = 0,41M; CM,NaAlO2= 0,045M

Bài 3: X là dung dịch AlCl3, Y là dung dịch NaOH 2M. Cho 150 ml dung dịch Y vào cốc chứa 100ml dung dịch X khuấy đều tới phản ứng hoàn toàn thấy trong cốc cú 7,8 gam kết tủa. Thờm tiếp vào cốc 100 ml dung dịch Y khuấy đều đến khi kết thỳc phản ứng trong cốc cú 10,92 gam kết tủa.

Tớnh nồng độ mol của dung dịch X?

Bài 4: Hoà tan 47,4 gam phốn chua KAl(SO4)2. 12H2O vào nước được dung dịch X. Thờm dần đến hết 300ml dung dịch Ba(OH)2 1M vào X thỡ được a gam kết tủa và dung dịch Y. Lọc bỏ kết tủa rồi sục khớ CO2 dư vào dung dịch nước lọc thấy tạo ra b gam kết tủa. Tớnh giỏ trị a, b?

Đỏp ỏn: a = 46, g , b = 78 g

Bài 5: Chia m gam hỗn hợp X gồm Al, Ba thành 2 phần bằng nhau:

- Phần 1: Tỏc dụng với H2O(dư) được 0,04 mol H2

- Phần 2: Tỏc dụng với 50 ml dung dịch NaOH 1M dư được 0,07 mol H2 và dung dịch Y. Cho V ml dung dịch HCl 1M vào Y được 1,56 gam kết tủa. Tớnh giỏ trị V lớn nhất để thu được lượng kết tủa trờn?

Đỏp ỏn: V = 0,13 lớt

Bài 6: Dung dịch A là dung dịch NaOH C%. Lấy 36 gam dung dịch A hoặc 148 gam dung dịch A trộn với 400 ml dung dịch AlCl3 0,1M đều thu được cựng một lượng kết tủa .Tớnh C% của dung dịch NaOH?

Đỏp ỏn: C % = 4%

Bài 7: Hoà tan hoàn toàn m gam ZnSO4 vào nước được dung dịch X. Nếu cho 110 ml dung dịch KOH 2M vào X thỡ thu được 3a gam kết tủa. Mặt khỏc, nếu cho 140 ml dung dịch KOH 2M vào X thỡ thu được 2a gam kết tủa.

Tớnh m?

Đỏp ỏn: m = 16,1 gam

Bài 8: Cho 100 ml dung dịch NaOH x mol/l vào dung dịch chứa 0,02 mol MgCl2 và 0,02 mol AlCl3. Lọc lấy kết tủa và nung núng đến khối lượng khụng đổi được m gam chất rắn. Tớnh giỏ trị của x để m nhỏ nhất?

Đỏp ỏn: x = 1,2M

Bài 9: Hoà tan 0,1 mol phốn nhụm – amoni(NH4)2SO4.Al2(SO4)3.24H2O vào nước được dung dịch X. Cho đến dư dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch X thỡ thu được kết tủa Y. Tớnh khối lượng Y?

Bài 10: Cho 150ml dd KOH 1,2M tỏc dụng với 100ml dd AlCl3 xM thu được dd Y và 4,68 gam kết tủa. Lọc bỏ kết tủa, thờm tiếp 175ml dd KOH 1,2M vào dd Y thu được 2,34 gam kết tủa. Tớnh x?

Đỏp ỏn: x = 1,2M

Bài tập trắc nghiệm khỏch quan.

Cõu 1: Khi nhỏ từ từ dung dịch NaOH vào dd Al(NO3)3 mụ tả hiện tượng nào sau đõy là đỳng.

A.Khụng cú hiện tượng gỡ

B.Cú kết tủa trắng keo xuất hiện, khụng tan trong NaOH dư C.Cú kết tủa màu nõu đỏ xuất hiện, tan trong NaOH dư D.Cú kết tủa trắng keo xuất hiện, tan trong NaOH dư.

Cõu 2: Nhỏ từ từ dd Ba(OH)2 0,5M vào 150ml dung dịch AlCl3 1M lọc lấy kết tủa thu được đem nung trong khụng khớ đến khối lượng khụng đổi thu được 5,1g chất rắn. Thể tớch dd Ba(OH)2 0,5M tối thiểu cần dựng là.

A.300ml B. 400ml C.500ml D.300ml hoặc 500ml

Cõu 3: Cho V lớt dd Ba(OH)2 0,4M vào dd chứa 0,3 mol AlCl3, kết thỳc phản ứng thấy cú 7,8g kết tủa. Tỡm V?

A.0,375 lớt B.1,375 lớt C.3,875 lớt D.0,375 lớt và 1,375 lớt

Cõu 4: Cho dd chứa 0,8 mol NaOH vào dd hỗn hợp chứa 0,1 mol HCl và a(mol) AlCl3 tạo ra 0,1 mol kết tủa. Giỏ trị của a là:

A.0,175 B.0,2 C.0,225 D.0,223

Cõu 5: Dóy gồm tất cả cỏc chất tỏc dụng với Al2O3 là: A.Ba, dd HCl, dd NaOH, dd Cu(NO3)2

B.dd HNO3, dd Ca(OH)2, dd NH3. C.CO, dd H2SO4, dd Na2CO3

D.Dung dịch NaHSO4,dd KOH, dd HBr

Cõu 6: Hũa tan hoàn toàn m (g) ZnSO4 vào nước được dd X. Nếu cho 110ml dd KOH 2M vào X thỡ thu được 3a (g) kết tủa. Mặt khỏc nếu cho 140 ml dd KOH 2M vào X thỡ thu được 2a (g) kết tủa. Giỏ trị của m là:

Cõu 7: Cho 0,12 mol Ba kim loại vào dung dịch chứa 0,03 mol Al2(SO4)3 thu được khớ X, dd Y và a gam chất rắn Z. Giỏ trị của a là:

A. 24,09 gam B.20,97 gam C. 3,12 gam D.23 gam

Cõu 8: Đốt núng một hỗn hợp X gồm bột Al và Fe2O3 trong mụi trường khụng cú khụng khớ thu được chất rắn Y. Cho Y tỏc dụng với dd NaOH dư được 0,3 mol H2. Cho Y tỏc dụng với dd HCl dư được 0,4 mol H2. Số mol Al trong hỗn hợp X là

A.0,25 B.0,3 C.0,4 D.0,6

Cõu 9: Một dung dịch X chứa NaOH và 0,3 mol NaAlO2. Cho 1 mol HCl vào X thu được 15,6 gam kết tủa.Tớnh số mol NaOH trong dung dịch X?

A. 0,4 B. 0,3 C. 0.5 D. 0,6

Cõu 10: Cho 150 ml dung dịch KOH 1,2M tỏc dụng với 100 ml dung dịch AlCl3 nồng độ a mol/l thu được dung dịch Y và 4,68 gam kết tủa. Loại bỏ kết tủa, thờm tiếp 175 ml dung dịch KOH 1,2M vào dung dịch Y được 2,34 gam kết tủa. Tớnh a?

A. 1,6M B. 1,2M C.1,8M D.1,4M