Giải bài tập SGK Hóa 12 Bài 27: Nhôm và hợp chất của nhôm

Viết phương trình hóa học của các phản ứng thực hiện dãy chuyển đổi sau: 

\(Al \xrightarrow[ \ ]{ \ (1) \ } AlCl_{3}\xrightarrow[ \ ]{ \ (2) \ } Al(OH)_3\xrightarrow[ \ ]{ \ (3) \ } NaAlO_{2} \xrightarrow[ \ ]{ \ (4) \ } Al(OH)_{3} \xrightarrow[ \ ]{ \ (5) \ }\)\(Al_{2}O_{3} \xrightarrow[ \ ]{ \ (6) \ } Al\)

Phương pháp giải

Để viết phương trình hóa học của dãy chuyển hóa trên cần nắm rõ tính chất hóa học của nhôm và hợp chất của nhôm.

Hướng dẫn giải

Phương trình hóa học của các phản ứng:

(1) 2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

(2) AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃ + 3NaCl

(3) Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O

(4) NaAlO₂ + CO₂ + 2H₂O → NaHCO₃ + Al(OH)₃

(5) 2Al(OH)₃ ^{\(\xrightarrow[ \ ]{ \ t^0 \ }\)} Al₂O₃ + 3H₂O

(6) 2Al₂O₃ ^{\(\xrightarrow[ \ ]{ \ dpnc \ }\)} 4Al + 3O₂

Có 2 lọ không ghi nhãn đựng dung dịch AlCl₃ và dung dịch NaOH. Không dùng thêm chất nào khác, làm thế nào để nhận biết mỗi chất?

Phương pháp giải

Dựa vào thí nghiệm cho từ từ AlCl₃ vào dung dịch NaOH và ngược lại

=> hiện tượng quan sát được khác nhau

=> nhận biết được mỗi chất

Hướng dẫn giải

Cách nhận biết:

• Đánh số 2 lọ đựng dung dịch là (1), (2)

• Lấy dung dịch ở lọ thứ nhất nhỏ dần dần vào lọ thứ hai nếu sau một lát thấy có kết tủa, kết tủa tăng dần thì lọ thứ nhất đựng dung dịch AlCl₃ còn lọ thứ hai đựng dung dịch NaOH.
• Ngược lại, nếu thấy mới đầu kết tủa, sau đó kết tủa tan dần thì lọ thứ nhất đựng dung dịch NaOH, lọ thứ hai đựng dung dịch AlCl₃.

AlCl₃ + NaOH → Al(OH)₃↓ + NaCl

Al(OH)₃↓ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O

Phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Nhôm là 1 kim loại lưỡng tính.

B. Al(OH)₃ là một bazơ lưỡng tính.

C. Al₂O₃ là một oxit trung tính.

D. Al(OH)₃ là một hiđroxit lưỡng tính.

Phương pháp giải

Để chọn phương án đúng cần nắm rõ lý thuyết của nhôm và hợp chất của nhôm.

Hướng dẫn giải

Al(OH)3 là một hiđroxit lưỡng tính.

→ Đáp án cần chọn là D.

Trong những chất sau, chất nào không có tính lưỡng tính?

A. Al(OH)₃

B. Al₂O₃

C. ZnSO₄

D. NaHCO₃

Phương pháp giải

Để chọn phương án đúng cần ghi nhớ chất có tính lưỡng tính là chất vừa tác dụng với dung dịch axit vừa tác dụng với dung dịch bazơ.

Hướng dẫn giải

ZnSO₄ là chất không có tính lưỡng tính

→ Đáp án đúng là C.

Cho một lượng hỗn hợp Mg – Al tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 8,96 lít H₂. Mặt khác, cho lượng hỗn hợp như trên tác dụng với dung dịch NaOH dư thì thu được 6,72 lít H₂. Các thể tích khí đều đo ở đktc. Tính khối lượng của mỗi kim loại có trong lượng hỗn hợp đã dùng?

Phương pháp giải

• Bước 1: Gọi x, y (mol) lần lượt là số mol Mg, Al trong hỗn hợp

Viết PTHH xảy ra, tính toán theo PTHH

Mg + 2HCl →  MgCl₂ + H₂ ↑   (1)

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂ ↑  (2)

• Bước 2: Cho hỗn hợp tác dụng với dung dịch NaOH dư chỉ có Al phản ứng

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

• Bước 3: Lập hệ phương trình, giải hệ phương trình, suy ra khối lượng

Hướng dẫn giải

Gọi x, y (mol) lần lượt là số mol Mg, Al trong hỗn hợp

Phương trình phản ứng:

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂    (1)

x                                    x

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂     (2)

y                                    3y/2

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

y                                                          3y/2

Số mol H₂

\({n_{{H_2}(1,2)}} = \frac{{8,96}}{{22,4}} = 0,4\,(mol)\)

\({n_{{H_2}(3)}} = \frac{{6,72}}{{22,4}} = 0,3\,(mol)\)

Theo bài ta có hệ phương trình:

\(\left\{ \begin{array}{l}
x + \frac{3}{2}y = 0,4\\
\frac{3}{2}y = 0,3
\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}
x = 0,1\\
y = 0,2
\end{array} \right.\)

m_Mg = 24.0,1 = 2,4(g)

m_Al = 27.0,2 = 5,4(g)

Cho 100 ml dung dịch AlCl₃ 1M tác dụng với 200 ml dung dịch NaOH. Kết tủa tạo thành được làm khô và nung đến khối lượng không đổi cân nặng 2,55 gam. Tính nồng độ mol của dung dịch NaOH ban đầu.

Phương pháp giải

• Bước 1: Đổi số mol của AlCl₃ ; Al₂O₃
• Bước 2: Viết PTHH xảy ra TH1 : NaOH thiếu.

AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃ ↓ + 3NaCl           

2Al(OH)₃   \(\xrightarrow{{{t^o}}}\)  Al₂O₃ + 3H₂O                   

• Bước 3: TH2 : NaOH dư, lượng kết tủa sinh ra đã bị hòa tan 1 phần

AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃ ↓ + 3NaCl            

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

2Al(OH)₃  \(\xrightarrow{{{t^o}}}\)  Al₂O₃ + 3H₂O                    

• Bước 4: Đặt số mol vào mỗi phương trình và tính toán theo phương trình => kết quả.

Hướng dẫn giải

\({n_{AlC{l_3}}} = 0,1.1 = 0,1\;(mol)\)

\({n_{A{l_2}{O_3}}} = \frac{{2,55}}{{102}} = 0,025\;(mol)\)

Trường hợp 1: NaOH thiếu

AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃ ↓ + 3NaCl (1)

             0,05.3       0,05 (mol)

2Al(OH)₃ ^{\(\xrightarrow[ \ ]{ \ t^0 \ }\)} Al₂O₃ + 3H₂O (2)

0,05               0,025 (mol)

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

Trường hợp 2: NaOH dư một phần

AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃ ↓ + 3NaCl (1)

0,1       0,3           0,1 (mol)

Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O (2)

0,05         0,05 (mol)

2Al(OH)₃ ^{\(\xrightarrow[ \ ]{ \ t^0 \ }\)} Al₂O₃ + 3H₂O (3)

0,05                      0,025 (mol)

\( \Rightarrow {n_{NaOH}} = 0,3 + 0,05 = 0,35\;(mol)\)

\({C_{M(NaOH)}} = \frac{{0,35}}{{0,2}} = 1,75\;(M)\)

Vậy nồng độ mol của dung dịch NaOH là 0,75M hoặc 1,75M.

Có 4 mẫu kim loại là Na, Al, Ca, Fe. Chỉ dùng nước làm thuốc thử thì số kim loại có thể phân biệt được tối đa là bao nhiêu?

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4.

Phương pháp giải

Dựa vào hiện tượng khác nhau của các kim loại khi phản ứng với nước (khí thoát ra, màu sắc dung dịch) => nhận biết ra kim loại.

Hướng dẫn giải

Cho 4 kim loại vào nước:

• Kim loại phản ứng mạnh, giải phóng chất khí, dung dịch thu được trong suốt là Na.
• Kim loại phản ứng mạnh, giải phóng chất khí, dung dịch thu được vẩn đục là Ca vì tạo ra Ca(OH)₂ ít tan.
• Dùng dung dịch NaOH thu được cho tác dụng với 2 kim loại còn lại. Kim loại nào tan được và giải phóng ra khí là Al, kim loại không phản ứng là Fe.

Điện phân Al₂O₃ nóng chảy với dòng điện cường độ 9,65 A trong khoảng thời gian 3000 giây, thu được 2,16 gam Al. Hiệu suất của quá trình điện phân là:

A. 60%.

B. 70%.

C. 80%.

D. 90%.

Phương pháp giải

Áp dụng định luật Faraday

m=AIt/nF

Với m- khối lượng nhôm thu được ở điện cực

A- Nguyên tử khối của nhôm = 27 g/mol

I - Cường độ dòng điện

t - Thời gian điện phân

n - số electron của nhôm nhường

F - Hằng số Faraday (F = 96500).

Hướng dẫn giải

\(m = \frac{{A.I.t}}{{n.F}} = \frac{{27.9,65.3000}}{{3.96500}} = 2,7(gam)\)

Thực tế nhôm thu được 2,16 gam (đề cho)

Hiệu suất của quá trình điện phân là:

\(H = \frac{{2,16}}{{2,7}}.100\% = 80\%\)

Vậy đáp án đúng là C.