Các dạng bài tập về nhôm và phương pháp giải
|
CHUYÊN ĐỀ: MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VỀ NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (198.62 KB, 20 trang ) SỞ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC em thường sử dụng cách giải truyền thống là viết và tính theo phương trình hoá học, như vậy sẽ mất rất nhiều thời gian để giải quyết một bài toán. Vì vậy, với thời lượng trung bình 1,5 đến 1,8 phút/câu thì các em không thể hoàn thành được bài tập. Để giúp các em có thể giải nhanh được các bài tập phần này, tôi đưa ra phương pháp giải một số dạng bài tập về nhôm và hợp chất của nhôm. II- ĐỐI TƯỢNG BỒI DƯỠNG: Học sinh lớp 12 sau khi học xong chương VI- kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhôm và học sinh lớp 12 ôn thi THPT quốc gia. III- DỰ KIẾN SỐ TIẾT BỒI DƯỠNG: 10 TIẾT B. NỘI DUNG: I- HỆ THỐNG KIẾN THỨC SỬ DỤNG TRONG CHUYÊN ĐỀ: Một số tính chất cơ bản của nhôm và hợp chất của nhôm được sử dụng trong bài tập 1. Nhôm : - Vị trí trong bảng tuần hoàn: ở ô số 13, chu kì 3, nhóm IIIA. - Cấu hình electron: [Ne]3s23p1. - Tính chất hóa học: nhôm dễ nhường 3 e nên có tính khử mạnh Al → Al3+ + 3e. a. Tác dụng với phi kim Tác dụng với halogen t0 � 2AlCl3 2Al + 3Cl2 �� Tác dụng với oxi 4Al + 3O 2 t0 2Al2O3 Al bền trong không khí ở nhiệt độ thường do có lớp màng oxit Al 2O3 rất mỏng bảo vệ. b. Tác dụng với axit Với axit thường (HCl, H2SO4 loãng) Al dễ dàng khử ion H+ trong dung dịch HCl và H2SO4 → loãng H2 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 Với axit có tính oxi hóa (HNO3, H2SO4 đặc): Al tác dụng mạnh với dung dịch HNO3 loãng, HNO3 đặc, nóng và H2SO4 đặc, nóng. Al + 4HNO3(loãng) → Al(NO3)3+ NO + 2H2O t0 2Al + 6H2SO4 đặc �� � 2Al2(SO4)3 +3SO2+ 6H2O Nhôm bị thụ động hoá bởi dung dịch HNO3 đặc, nguội hoặc H2SO4 đặc nguội. c. Tác dụng với oxit kim loại 2Al + Fe 2O3 t0 Al2O3 +2Fe Phản ứng của Al với oxit của kim loại yếu hơn gọi là phản ứng nhiệt nhôm. d. Tác dụng với nước - Phá bỏ lớp oxit trên bề mặt Al (hoặc tạo thành hỗn hống Al-Hg thì Al sẽ phản ứng với nước ở niệt độ thường) 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2 - Nhôm không phản ứng với nước dù ở nhiệt độ cao là vì trên bề mặt của nhôm được phủ kín một lớp Al2O3 rất mỏng, bền và mịn, không cho nước và khí thấm qua. e. Tác dụng với dung dịch kiềm - Trước hết, lớp bảo vệ Al2O3 bị hoà tan trong dung dịch kiềm: Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O (1) - Al khử nước: 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2 (2) - Lớp bảo vệ Al(OH)3 bị hoà tan trong dung dịch kiềm Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O (3) Các phản ứng (2) và (3) xảy ra xen kẽ nhau cho đến khí nhôm bị hoà tan hết. 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 1. NHÔM OXIT (Al2O3): Tính chất hoá học: Là oxit lưỡng tính. - Tác dụng với dung dịch axit Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O Al2O3 + 6H+ → 2Al3+ + 3H2O - Tác dụng với dung dịch kiềm Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O natri aluminat Al2O3 + 2OH → 2AlO2 + H2O 2. NHÔM HIĐROXIT (Al(OH)3 ) Tính chất hoá học: Là hiđroxit lưỡng tính. - Tác dụng với dung dịch axit Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O - Tác dụng với dung dịch kiềm Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O Al(OH)3 + OH→ AlO2 + 2H2O 3. Muối của nhôm: a. Muối (SO42-; NO3-; Cl-...) của nhôm: Công thức tổng quát: AlxX3 - Tính chất hóa học của muối nhôm còn phụ thuộc vào gốc axit X. - Nếu AlxX3 là muối tan thì có tính chất chung tác dụng với dung dịch kiềm: AlxX3 + 3NaOH→Al(OH)3 + 3NaX Al3+ + 3OH- →Al(OH)3 - Nếu sau phản ưng NaOH còn dư thì xảy ra phản ứng hòa tan kết tủa: Al(OH)3 + NaOH→NaAlO2 + 2H2O b. Muối aluminat của nhôm: AlO2Là muối của axit yếu, có thể tác dụng với axit mạnh hơn NaAlO2 + H2O + CO2→Al(OH)3 + NaHCO3 NaAlO2 + HCl + H2O→Al(OH)3 + NaCl Nếu sau phản ưng HCl dư thì: Al(OH)3 + 6HCl→ 2AlCl3 + 3H2O NaAlO2 + 2H2O+ CO2→Al(OH)3 + NaHCO3 III- PHÂN LOẠI CÁC DẠNG BÀI Gồm 3 dạng toán cơ bản + Dạng 1: Bài toán về phản ứng nhiệt nhôm + Dạng 2: Bài toán về muối nhôm tác dụng với dung dịch kiềm + Dạng 3: Muối aluminat tác dụng với dung dịch axit IV- PHƯƠNG PHÁP GIẢI TỪNG DẠNG 1, Dạng 1: Bài toán về phản ứng nhiệt nhôm a, Cách xử lí t0 � yAl2O3 + 3M PTTQ: 2y Al + 3MxOy �� (Hỗn hợp X) ( hỗn hợp Y) - Định luật bảo toàn khối lượng: mX= mY - Nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn thì tùy theo tính chất của hỗn hợp Y tạo thành để biện luận. Ví dụ: + Nếu hỗn hợp Y chứa 2 kim loại → Al dư, MxOy phản ứng hết + Nếu hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch kiềm giải phóng ra khí H2 → Al dư, MxOy phản ứng hết. Chất rắn sau khi Y phản ứng với dung dịch kiềm chỉ chứa M. + Nếu cho hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch axit thường mà có khí thoát ra thì Y chỉ có M hoặc Y chứa M và Al dư - Nếu phản ứng xảy ra không hoàn toàn thì Y gồm: Al2O3, M, MxOy dư và Al dư. b. Ví dụ minh họa: VD1: Nung nóng m gam hỗn hợp Al và Fe2O3 (trong điều kiện không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn , thu được hỗn hợp rắn Y. Chia Y thành hai phần bằng nhau: - Phần 1: tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng (dư) sinh ra 3,08 lít khí H2 (ở đktc) - Phần 2: tác dụng với dung dịch NaOH (dư) sinh ra 0,84 lít khí H 2 (ở đktc) Giá trị của m là: A. 22,75 gam B. 21,40 gam C. 29,40 gam D.29,43 gam Giải: nH2(1) = 0,1375 mol ; nH2(2) = 0,0375 mol - Hỗn hợp rắn Y tác dụng với NaOH giải phóng H 2 → Al dư và vì phản ứng xảy ra hoàn toàn nên thành phần hỗn hợp rắn Y gồm: Al2O3, Fe và Al dư - Gọi nFe = x mol ; nAl dư = y mol có trong 1/2 hỗn hợp Y - Bảo toàn e ta có : 2x+ 3y = 2nH2(1) = 0,1375 .2 = 0,275 1,5y =nH2(2) = 0,0375 → x = 0,1 , y = 0,025 - Theo đlbt nguyên tố đối với O và Fe: nAl2O3 = nFe2O3 = ½ nFe = 0,05 mol - Theo đlbt khối lượng: m = (0,05.102 + 0,1.56 + 0,025.27).2 = 22,75 gam → đáp án A VD2: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm Al và một oxit sắt FexOy (trong điều kiện không có không khí) thu được 92,35 gam chất rắn Y. Hòa tan Y trong dung dịch NaOH (dư) thấy có 8,4 lít khí H 2 (ở đktc) thoát ra và còn lại phần không tan Z. Hòa tan 1/2 lượng Z bằng dung dịch H 2SO4 đặc, nóng (dư) thấy có 13,44 lít khí SO 2 (ở đktc) thoát ra. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khối lượng Al 2O3 trong Y và công thức oxit sắt lần lượt là: A. 40,8 gam và Fe3O4 B. 45,9 gam và Fe2O3 C. 40,8 gam và Fe2O3 D. 45,9 gam và Fe3O4 Giải : nH2 = 0,375 mol ; nSO2 = 2.0,6 = 1,2 mol ( khi hòa tan cả hỗn hợp Z ) - Từ đề suy ra thành phần chất rắn Y gồm: Fe, Al 2O3, Al dư và phần không tan Z là Fe - Bảo toàn e ta có:1,5 nAl dư = nH2 = 0,375 mol → nAl dư = 0,25 mol 3nFe = 2nSO2 = 2.1,2 → nFe = 0,8 mol m Al2O3 = 92,35 - 0,8.56 - 0,25.27 = 40,8 gam (1) → nAl2O3 = 0,4 mol - Theo đlbt nguyên tố đối với O → nO(trong oxit sắt FexOy ) =3 nAl2O3 = 0,4.3 = 1,2 mol - Ta có:x/y = 0,8/1,2= 2/3 → công thức oxit sắt là Fe2O3 (2) - Từ (1) ; (2) → đáp án C VD3: Trộn 5,4 gam bột Al với 17,4 gam bột Fe3O4 rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm (trong điều kiện không có không khí). Giả sử chỉ xảy ra phản ứng khử Fe 3O4 thành Fe. Hòa tan hoàn toàn chất rắn sau phản ứng bằng dung dịch H2SO4 loãng (dư) thu được 5,376 lít khí H2 (ở đktc). Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm và số mol H2SO4 đã phản ứng là: A. 75 % và 0,54 mol B. 80 % và 0,52 mol C. 75 % và 0,52 mol D. 80 % và 0,54 mol Giải: nAl = 0,2 mol ; nFe3O4 = 0,075 mol ; nH2 = 0,24 mol - Phản ứng xảy ra không hoàn toàn , gọi x là số mol Al phản ứng: Phản ứng: Sau pư: 8Al + 3Fe3O4 x(mol) 3/8.x 0,2-x - Ta có phương trình: → 4Al2O3 0,5x(mol) 0,075-3/8.x 0,5x + 9Fe 9/8.x 9/8.x 9/8.x.2 + (0,2 - x).3 = 0,24.2 → x = 0,16 mol → Hphản ứng = 0,16/0,2.100 = 80% (1) Kết hợp bảo toàn điện tích và bảo toàn e: n SO42-phản ứng = nFe + nAl + 3nAl 2O3 + 4.nFe3O4 = 0,36 + 0,12 + 0,48 + 0,12 = 1,08 mol → nH2SO4phản ứng =nSO42-phản ứng =1,08 mol (2) - Từ (1) ; (2) → đáp án D 2 .Dạng 2: Bài toán về muối nhôm tác dụng với dung dịch kiềm a, Phản ứng: Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 (1) (kết tủa trắng keo) Sau (1) OH- dư tiếp tục xảy ra phản ứng Al(OH)3 + OH-→AlO2- + 2H2O (2) b. Thiết lập đồ thị: Đặt nAl3+=a; nOH-=x; nAl(OH)3 thu được =y =sinh ra ở (1) - hòa tan ở (2) + TH1: x �a: sau (1) OH- hết chưa xảy ra phản ứng (2) � y=x/3 + TH2: 3a |
