Phương pháp giải một số dạng bài tập về nhôm và hợp chất của nhôm

Dạng 1: Trắc nghiệm câu hỏi lý thuyết

* Một số ví dụ điển hình

Câu 1: Kim loại vừa tác dụng với dd HCl vừa tác dụng với dung dịch KOH là:

A. Fe

B. Mg

C. Na

D. Al

Hướng dẫn giải chi tiết:

Al vừa tác dụng với dd HCl vừa tác dụng với dd NaOH

PTHH: 2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑

Al + NaOH + H₂O → NaAlO₂ + 3/2 H₂↑

Đáp án D

Câu 2: Nhôm được sản xuất bằng cách điện phân nóng chảy chất nào sau đây?

A. Al(OH)₃

B. AlCl₃

C. Al₂O₃

D. Al₂(SO₄)₃

Hướng dẫn giải chi tiết:

Sau khi đã làm sạch tạp chất, người ta điện phân hỗn hợp nóng chảy của nhôm oxit và criolit trong bể điện phân, thu được nhôm và oxi.

=> Nhôm được sản xuất bằng cách điện phân nóng chảy nhôm oxit.

Đáp án C

Câu 3: Nhúng thanh nhôm vào dung dịch Cu(NO₃)₂ sau một thời gian thấy hiện tượng gì xảy ra:

A. màu xanh lam nhạt dần và có kết tủa màu đỏ lắng xuống đáy ống nghiệm.

B. màu xanh lam chuyển dần nâu đỏ và có chất rắn màu đỏ bám vào thanh nhôm.

C. màu xanh lam đậm dần và có chất rắn màu trắng bám vào thanh nhôm.

D. màu xanh lam nhạt dần và có chất rắn màu đỏ bám vào thanh nhôm.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Nhúng thanh nhôm vào dung dịch Cu(NO₃)₂ sau một thời gian thấy hiện tượng màu xanh lam nhạt dần và có chất rắn màu đỏ bám vào thanh nhôm.

2Al +3Cu(NO₃)₂ → 2Al(NO₃)₃ + 3Cu

Đáp án D

Dạng 2: Nhôm và hợp chất của nhôm tác dụng với dung dịch kiềm

* Một số lưu ý cần nhớ

Ta có phản ứng của Al, Al₂O₃, Al(OH)₃ tác dụng với dung dịch kiềm

Al + NaOH + H₂O → NaAlO₂ + 3/2 O₂

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O

* Một số ví dụ điển hình

Ví dụ 1: Hòa tan a gam hỗn hợp Mg và Al bằng dung dịch HCl thu được 17,92 lít H₂ (đktc). Cũng hỗn hợp trên hòa tan hoàn toàn trong dung dịch NaOH dư thu được 13,44 lít H₂ (đktc). Giá trị của a là

Hướng dẫn giải chi tiết:

Hòa tan trong NaOH => chỉ có Al phản ứng

\({n_{{H_2}}} = \frac{{13,44}}{{22,4}} = 0,6\,\,mol\)

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂

0,4 mol                     ←                        0,6 mol

Hòa tan trong HCl cả 2 kim loại đều tạo khí

\({n_{{H_2}}} = \frac{{17,92}}{{22,4}} = 0,8\,\,mol\)

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

0,4 mol             →           0,6 mol

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

0,2 mol            ←          0,2 mol

=> a = m_Al + m_Mg = 0,4.27 + 24.0,2 = 15,6 gam

Ví dụ 2: Để hòa tan hoàn toàn m gam Al cần dùng 100 ml dung dịch chứa NaOH 1M và Ba(OH)₂ 0,5M. Giá trị của m là

Hướng dẫn giải chi tiết:

\({n_{NaOH}} = 0,1\,\,mol;\,\,{n_{Ba{{(OH)}_2}}} = 0,05\,\,mol\)

PTHH:

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂↑

0,1  ←  0,1 mol

2Al + Ba(OH)₂ + 2H₂O → Ba(AlO₂)₂ + 3H₂↑

0,1 ← 0,05 mol

=> ∑n_{Al phản ứng} = 0,1 + 0,1 = 0,2 mol => m_Al = 0,2.27 = 5,4 gam

Ví dụ 3: Cho 5,4 gam bột nhôm vào 200 ml dung dịch NaOH, sau phản ứng thấy khối lượng dung dịch tăng 3,6 gam. Nồng độ mol/lít của dung dịch NaOH là

Hướng dẫn giải chi tiết:

n_Al = 0,2 mol

Gọi số mol Al phản ứng là x mol

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂↑

 x   →    x                      →                     1,5x

Khối lượng dung dịch tăng 3,6 gam => ∆m_tăng = m_Al – m_H2 = 3,6 gam

=> 27x – 1,5x.2 = 3,6 => x = 0,15 mol

Theo PT: n_NaOH = n_{Al phản ứng} = 0,15 mol

\( = > {C_{M\,\,NaOH}} = \frac{{0,15}}{{0,2}} = 0,75M\)

Ví dụ 4: Hoà tan hỗn hợp A gồm 13,7 gam Ba và 5,4 gam Al vào một lượng nước có dư thì thể tích khí thoát ra ở điều kiện tiêu chuẩn là

Hướng dẫn giải chi tiết:

\({n_{Ba}} = \frac{{13,7}}{{137}} = 0,1\,\,mol;\,\,{n_{Al}} = \frac{{5,4}}{{27}} = 0,2\,\,mol\)

Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂↑

0,1 mol    →    0,1 mol → 0,1 mol

2Al + Ba(OH)₂ + 2H₂O → Ba(AlO₂)₂ + 3H₂↑

0,2 ← 0,1 mol                     →                0,3 mol

\(= > \sum {{n_{{H_2}}} = 0,1 + 0,3 = 0,4\,\,mol\,\, = > {V_{{H_2}}} = 0,4.22,4 = 8,96}\)

Dạng 3: Phản ứng nhiệt nhôm

* Một số lưu ý cần nhớ:

Nhôm khử được oxit kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học

Ta có phương trình phản ứng:

Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + Fe

2Al + 3ZnO → Al₂O₃ + 3Zn

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Nung m gam hỗn hợp Al, Fe₂O₃ đến phản ứng hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn Y. Chia Y làm 2 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 H₂ ở đktc. Giá trị của m là

Hướng dẫn giải chi tiết:

\({n_{{H_2}(P1)}} = \frac{{3,08}}{{22,4}} = 0,1375\,mol;\,\,{n_{{H_2}(P2)}} = \frac{{0,84}}{{22,4}} = 0,0375\,\,mol\)

Phần 2 tác dụng với dung dịch NaOH dư tạo khí => Al còn dư sau phản ứng nhiệt nhôm

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂

0,025 mol              ←                           0,0375 mol

=> n_{Al dư} = 0,025 mol

Phần 1 tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng dư => Al và Fe phản ứng tạo khí

2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂

0,025 mol             →                0,0375 mol

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

0,1 mol         ←              0,1 mol

Phản ứng nhiệt nhôm:

2Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe

0,1 ← 0,05        ←          0,1 mol

=> ∑n_{Al ban đầu} = n_{Al dư} + n_{Al phản ứng} = 0,025 + 0,1 = 0,125 mol

=> m_{hh 1 phần}  \( = {m_{Al}} + {m_{F{{\text{e}}_2}{O_3}}} = 0,125.27 + 0,05.160 = \) 11,375 gam => m_{hh ban đầu} = 11,375.2 = 22,75 gam

Ví dụ 2: Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm Fe₂O₃ và Al trong điều kiện không có không khí thu được hỗn hợp chất rắn Y. Cho Y tác dụng với dung dịch NaOH dư sẽ thu được 0,3 mol H₂. Mặt khác nếu cho Y tác dụng với dung dịch HCl dư sẽ thu được 0,4 mol H₂. Số mol Al trong X là

Hướng dẫn giải chi tiết:

Cho Y tác dụng với dung dịch NaOH dư sẽ thu được 0,3 mol H₂ => trong Y chứa Al dư

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂

0,2 mol                       ←                      0,3 mol

=> n_{Al dư} = 0,2 mol

Y tác dụng với dung dịch HCl dư sẽ thu được 0,4 mol H₂

2Al + 6HCl → AlCl₃ + 3H₂

0,2 mol            →          0,3 mol

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

0,1 mol          ←          0,1 mol

Phản ứng nhiệt nhôm:

2Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe

0,1 mol            ←           0,1 mol

=> ∑n_{Al ban đầu} = n_{Al dư} + n_{Al phản ứng} = 0,2 + 0,1 = 0,3 mol

Ví dụ 3: Trộn 6,48 gam Al với 16 gam Fe₂O₃. Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm thu được chất rắn A. Khi cho A tác dụng dung dịch NaOH dư thu được 1,344 lít khí H₂ (đktc). Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm (được tính theo chất thiếu) là

Hướng dẫn giải chi tiết:

\({n_{Al}} = \frac{{6,48}}{{27}} = 0,24\,mol;\,\,{n_{F{{\text{e}}_2}{O_3}}} = \frac{{16}}{{160}} = 0,1\,mol;\,\,{n_{{H_2}}} = \frac{{1,344}}{{22,4}} = 0,06\,mol\)

Phản ứng nhiệt nhôm: 2Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe   (1)

Xét tỉ lệ:

\(\frac{{{n_{Al}}}}{2} = \frac{{0,24}}{2} > \frac{{{n_{F{{\text{e}}_2}{O_3}}}}}{1} = 0,1\)

=> hiệu suất phản ứng tính theo Fe₂O₃

Al dư tác dụng với dung dịch NaOH tạo khí

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂   (2)

0,04 mol                      ←               0,06 mol

=> n_{Al phản ứng (1)} = n_{Al ban đầu} – n_{Al dư} = 0,24 – 0,04 = 0,2 mol

=> \({{n}_{F{{\text{e}}_{2}}{{O}_{3}}}}\)_{phản ứng} = 0,5

n_{Al phản ứng} = 0,1 mol

=> Hiệu suất phản ứng là

H = \(\frac{{0,1}}{{0,1}}.100\% \) = 100%