Giải bài tập SBT Hóa 12 Bài 29: Luyện tập Tính chất của nhôm và hợp chất của nhôm

Phát biểu nào sau đây đúng khi nói về nhôm oxit ?

A. Al₂O₃ được sinh ra khi nhiệt phân muối Al(NO₃)₃.

B. Al₂O₃ bị khử bởi CO ở nhiệt độ cao.

 C. Al₂O₃ tan được trong dung dịch NH₃.

D. Al₂O₃ là oxit không tạo muối.

Phương pháp giải

Dựa vào lý thuyết về nhôm và hợp chất để chọn đáp án đúng.

Hướng dẫn giải

A. đúng

B. sai do CO chỉ khử được oxit của các kim loại đứng sau Al trong dãy điện hóa

C. sai do NH₃ có tính bazơ yếu nên không hòa tan được Al₂O₃

D. sai do Al₂O₃ là oxit lưỡng tính, có tạo muối

→ Chọn A.

Có các dung dịch : KNO₃, Cu(NO₃)₂, FeCl₃, AlCl₃, NH₄Cl. Chỉ dùng hoá chất nào sau đây có thể nhận biết được các dung dịch trên ?

A. Dung dịch NaOH dư. 

B. Dung dịch AgNO₃.                

C. Dung dịch Na₂SO₄.

D. Dung dịch HCl.

Phương pháp giải

Dùng dung dịch NaOH để nhận biết các dung dịch KNO₃, Cu(NO₃)₂, FeCl₃, AlCl₃, NH₄Cl.

Hướng dẫn giải

Cho từ từ dung dịch NaOH đến dư vào các dung dịch trên:

- Tạo ra kết tủa màu xanh là Cu(NO₃)₂

- Tạo ra kết tủa nâu đỏ là FeCl₃

- Tạo ra kết tủa trắng, tan trong NaOH dư là AlCl₃

- Có khí mùi khai (NH₃) thoát ra là NH₄Cl:

NH₄Cl  +NaOH → NaCl + NH₃↑ + H₂O

- Không có hiện tượng gì là KNO­₃

→ Chọn A.

Cho m gam bột Al tác dụng hết với dung dịch HNO₃ dư chỉ thu được 8,96 lít hỗn hợp khí X gồm NO và N₂O (đktc) có tỉ lệ mol là 1 : 3. Giá trị của m là

A. 24,3.                              B. 42,3.

C. 25,3.                              D. 25,7.

Phương pháp giải

- Bước 1: Tính số mol mỗi khí trong hỗn hợp X

- Bước 2: Áp dụng bảo toàn electron tìm số mol Al

- Bước 3: Từ đó tính khối lượng Al

Hướng dẫn giải

\(Al + 4HN{O_3} \to Al{(N{O_3})_3} + NO + 2{H_2}O(1)\)

\(8Al + 30HN{O_3} \to 8Al{(N{O_3})_3} + 3{N_2}O + 15{H_2}O(2)\)

\({n_x} = \frac{{8,96}}{{22,4}} = 0,4(mol);{n_{NO}} = 0,1(mol)\)

\({n_{{N_2}O}} = 0,3(mol)\)

\({n_{Al(1)}} = {n_{NO}} = 0,1mol;{n_{Al(2)}} = \frac{{0,3.8}}{3} = 0,8mol\)

\({m_{Al}} = 0,9.27 = 24,3(g)\)

Chọn A.

Trộn 24 g Fe₂O₃ với 10,8 g Al rồi nung ở nhiệt độ cao (không có không khí). Hỗn hợp thu được sau phản ứng đem hoà tan vào dung dịch NaOH dư thu được 5,376 lít khí (đktc). Hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm là

A.12,5%.                            B. 60%.

C. 80%.                              D. 90%.

Phương pháp giải

- Bước 1: So sánh tỷ lệ số mol của Al và Fe₂O₃, kết luận hiệu suất tính theo chất nào

- Bước 2: Viết phương trình phản ứng, tính số mol Al dư theo số mol H₂, suy ra số mol Al và Fe₂O₃ phản ứng

- Bước 3: Suy ra hiệu suất phản ứng.

Hướng dẫn giải

\({n_{F{e_2}{O_3}}} = \frac{{24}}{{160}} = 0,15mol;{n_{Al}} = \frac{{10,8}}{{27}} = 0,4mol;{n_{{H_2}}} = 0,24mol\)

\(2Al + F{e_2}{O_3}\xrightarrow{{{t^o}}}A{l_2}{O_3} + 2Fe\)

\(\frac{{{n_{Al}}}}{2} > \frac{{{n_{F{e_2}{O_3}}}}}{1}\) , suy ra Al dư, hiệu suất tính theo Fe₂O₃

\(2Al + 2NaOH + 2{H_2}O \to 2NaAl{O_2} + 3{H_2}\)

\({n_{Al(du)}} = \frac{2}{3}{n_{{H_2}}} = 0,16mol \to {n_{Al(pu)}} = 0,4 - 0,16 = 0,24mol\)

\({n_{F{e_2}{O_3}(pu)}} = \frac{1}{2}{n_{Al(pu)}} = 0,12mo\)

\(H = \frac{{0,12}}{{0,15}}.100\%  = 80\% \)

Chọn C.

Cho nhôm tác dụng với dung dịch chứa NaN0₃ và NaOH thấy nhôm tan và giải phóng NH₃. Trong phương trình hoá học của phản ứng trên hệ số nguyên tối giản của H₂O bằng

A. 3.                     B. 2.                      

C. 5.                     D. 7.

Phương pháp giải

Viết phương trình ion thu gọn của phản ứng để xác định hệ số nguyên tối giản của H₂O.

Hướng dẫn giải

8Al + 3NO₃^- + 5OH^- +2H₂O → 8AlO₂^- + 3NH₃

Chọn B.

Xác định những chất cần lấy cho sơ đồ phản ứng sau :

Phương pháp giải

Dựa vào lý thuyết về nhôm và hợp chất của nhôm, đồng thời dựa vào những chất đã cho để suy ra những chất còn lại.

Hướng dẫn giải

M: Al  

B : AlCl₃  

Z : H₂O       

X : NH₃

D : Al(OH)₃         

C: NaAlO₂            

E : Al₂O₃

Có các chất : NH₃, CO₂, HCl, KOH, Na₂CO₃. Có thể dùng những chất nào để kết tủa Al(OH)₃ từ dung dịch :

a)  Nhôm clorua?

b)  Natri aluminat?

Phương pháp giải

Cần nắm rõ tính chất hóa học của nhôm clorua và natri aluminat để chọn những chất thích hợp có thể tạo kết tủa Al(OH)₃

Hướng dẫn giải

a) Các chất có thể dùng là NH₃, KOH, Na₂CO₃ :

AlCl₃ + 3NH₃ + 3H₂O → Al(OH)₃ ↓ + 3NH₄Cl

AlCl₃ + 3KOH (vừa đủ) → Al(OH)₃↓ + 3KCl

2AlCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3CO₂↑+ 6NaCl

b) Các chất có thể dùng là CO₂, HCl :

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

NaAlO₂ + HCl (vùa đủ) + H₂O →Al(OH)₃↓+ NaCl.

Từ Al₂O₃ và các dung dịch KOH, H₂SO₄, viết phương trình hoá học của các phản ứng dùng để điều chế phèn chua.

Phương pháp giải

Cần nắm rõ cách điều chế phèn chua, đồng thời dựa vào những chất có sẵn để viết phương trình hóa học.

Hướng dẫn giải

2KOH + H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2H₂O

Cô cạn dung dịch được tinh thể K₂SO₄ khan

Al₂O₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O

Cô cạn dung dịch thu được tinh thể Al₂(SO₄)₃.18H₂O

- Hoà tan 1 mol K₂SO₄ vào nước cất.

- Hoà tan 1 mol Al₂(SO₄)₃.18H₂O vào cốc nước cất khác.

- Đun nóng cả hai dung dịch, trộn 2 dung dịch với nhau rồi khuấy mạnh, sau đó để nguội, một thời gian thấy dung dịch bị vẩn đục, các tinh thể K₂SO₄.Al₂(SO₄)₃.24H₂O sẽ tách ra.

Dựa trên cơ sở hoá học nào để điều chế nhôm oxit từ quặng boxit ? Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra.

Phương pháp giải

Dựa vào lý thuyết về điều chế nhôm oxi để nêu lên cơ sở hoá học điều chế nhôm oxit từ quặng boxit.

Hướng dẫn giải

Quặng boxit gồm chủ yếu là Al₂O₃, có lẫn các tạp chất là Fe₂O₃ và SiO₂ (cát). Việc tách Al₂O₃ nguyên chất ra khỏi các tạp chất dựa vào tính lưỡng tính của Al₂O₃.

- Nghiền nhỏ quặng rồi cho vào dung dịch NaOH loãng, nóng :

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

Lọc bỏ Fe₂O₃ và SiO₂ không tan.

- Sục khí CO₂ dư vào dung dịch NaAlO₂ :

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

Lọc lấy Al(OH)₃ rồi nhiệt phân : 

\(Al{(OH)_3}\xrightarrow{{{t^o}}}A{l_2}{O_3} + 3{H_2}O\)

Criolit được điều chế theo phản ứng sau : 

Al₂O₃ (rắn) + HF (dd) + NaOH (dd) → Na₃AlF₆ (rắn) + H₂O

Tính khối lượng mỗi chất ban đầu để sản xuất 1 kg criolit. Coi hiệu suất phản ứng đạt 100%.

Phương pháp giải

- Viết phương trình hóa học.

- Tính theo phương trình phản ứng.

Hướng dẫn giải

Al₂O₃ + 12HF + 6NaOH → 2Na₃AlF₆ + 9H₂O

Ta có: 102        12.20     6. 40           2.210

 0,248(kg)←0,5714(kg)←0,5714(kg)←1(kg)

→ 242,8 g A1₂O₃ ; 571,4 g HF ; 571,4 g NaOH.

Cho 2,16 gam Al vào dung dịch HNO₃ loãng, lạnh (vừa đủ) thì thu được dung dịch X và không thấy khí thoát ra. Thêm dung dịch NaOH vào dung dịch X đến khi kết tủa tạo ra rồi vừa tan hết. Tính số mol NaOH đã dùng.

Phương pháp giải

- Áp dụng bảo toàn electron để tính số mol NH₄NO₃

- Vậy NaOH phản ứng với Al(NO₃)₃ và NH₄NO₃ trong dung dịch X.

- Viết phương trình phản ứng và tính theo phương trình phản ứng suy ra số mol NaOH.

Hướng dẫn giải

Không có khí thoát ra ⟹ sản phẩm khử là : NH₄NO₃.

Bảo toàn điện tích ta có: n_Al.3 = n_NH4NO3.8 ⟹ n_{NH4 NO3}= 0,03 (mol).

Dung dịch gồm : Al(NO₃)₃ : 0,08 mol và NH₄NO₃ : 0,03 mol

NH₄NO₃ + NaOH → NaNO₃ + NH₃↑ + H₂O.

Al(NO₃)₃ + 3NaOH → Al(OH)₃↓ + 3NaNO₃.

NaOH + Al(OH)₃ → NaAlO₂ + 2H₂O.

n_NaOH = n_NH4NO3 + 3.n_Al(NO3)3 + n _Al(OH)3 = + 3.0,08 + 0,08 = 0,35 (mol).

Lấy 26,8 gam hỗn hợp bột X gồm Al và Fe₂O₃, tiến hành phản ứng nhiệt nhôm cho tới khi phản ứng xảy ra hoàn toàn (giả sử chỉ xảy ra phản ứng khử Fe₂O₃ thành Fe). Hỗn hợp sản phẩm sau phản ứng cho tác dụng với lượng dư dung dịch HCl được 11,2 lít H₂ (đktc). Xác định khối lượng của Al trong hỗn hợp bột X.

Phương pháp giải

- Bước 1: Viết phương trình phản ứng nhiệt nhôm

- Bước 2: Xét 2 trường hợp

+ TH1: Al hết, Fe₂O₃ dư

Tính số mol Fe theo số mol H₂, suy ra khối lượng Fe, xét tính thỏa mãn của trường hợp này

+ TH2: Al dư, Fe₂O₃ hết

- Bước 3: Gọi số mol của Al và Fe₂O₃ ban đầu là a, b mol

Lập phương trình tổng khối lượng hỗn hợp ban đầu

Lập phương trình số mol H₂

- Bước 4: Giải hệ phương trình, suy ra số mol và khối lượng Al.

Hướng dẫn giải

PTHH của phản ứng nhiệt nhôm : 

\(2Al + F{e_2}{O_3}\xrightarrow{{{t^o}}}A{l_2}{O_3} + 2Fe\)

Trường hợp Al hết: 

\(Fe\xrightarrow{{HCl}}{H_2}\)

⟹ n_Fe = n_H2 = 0,5 (mol) ⟹ m_Fe = 0,5.56 = 28 (g) > 26 (g)

(Loại vì mâu thuẫn định luật bảo toàn khối lượng).

Trường hợp Al dư : 

\(Fe\xrightarrow{{HCl}}{H_2};Al\xrightarrow{{HCl}}\frac{3}{2}{H_2}\)

Gọi a, b lần lượt là số mol của Al và Fe₂0₃ ban đầu.

27a + 160b = 26,8                       → a = 0,4 (mol)

2b + (a - 2b). 1,5 = 0,5                     b = 0,1 (mol)

Vậy m_Al = 27.0,4 = 10,8 (g).

Nung 9,66 gam hỗn hợp bột X gồm Al và một oxit sắt trong điều kiện không có không khí, khi phản ứng nhiệt nhôm xảy ra hoàn toàn (giả sử chí xảy ra phản ứng khử oxit sắt thành sắt) thu được hỗn hợp sản phẩm Y.  Chia Y làm 2 phần đều nhau :

- Phần 1 : Cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thấy thoát ra 0,336 lít H₂ (đktc).

- Phần 2 : Cho tác dụng với dung dịch HCl dư được 1,344 lít H₂ (đktc). Xác định công thức oxit sắt trong hỗn hợp bột X.

Phương pháp giải

- Từ số mol H₂ trong phản ứng mỗi phần, suy ra số mol Fe và Al dư

- Suy ra số mol Al ban đầu trong hỗn hợp X.

- Lập biểu thức khối lượng hỗn hợp ban đầu, suy ra công thức oxit sắt

Hướng dẫn giải

- Phần 1 : Tác dụng với dung dịch NaOH → H₂ nên Al dư.

\(Al\xrightarrow{{NaOH}}\frac{3}{2}{H_2}\)

Phần 2 : Tác dụng với dung dịch HCl 

\(Fe\xrightarrow{{HCl}}{H_2};Al\xrightarrow{{HCl}}\frac{3}{2}{H_2}\)

Từ thể tích H₂ ta dễ dàng tính được :

n_Fe = 0,045 (mol) và n_Al(dư) = 0,01 (mol).

Phản ứng nhiệt nhôm : 2yAl + 3Fe_xO_y ⟶ yAl₂0₃ + 3xFe

                                                                                 0,045 mol

⟹ n_Al (ban đầu) =  (0,045.2y)3x + 0,01 = 0,03y/x + 0,01 mol

\({m_{hh}} = 27.(\frac{{0,03y}}{x} + 0,01) + 0,045.(56x + 16y) = \frac{{9,66}}{2}g\)

\( \Rightarrow \frac{x}{y} = \frac{3}{4}\)

Vây oxit sắt là Fe₃O₄

Cho 18 gam hỗn hợp bột Al, Al₂O₃ và một kim loại R hoá trị II không đổi.

- Nếu cho hỗn hợp tác dụng với dung dịch H₂SO4 loãng (dư) thấy thoát ra 8,96 lít H₂ (đktc).

- Nếu cho hỗn hợp tác dụng với dung dịch NaOH 2M thấy thoát ra 6,72 lít H₂ (đktc) và lượng NaOH tối đa cho phản ứng là 200 ml, ngoài ra còn một phần chất rắn không tan.

Xác định kim loại R và phần trăm khối lượng Al₂0₃ trong hỗn hợp.

Phương pháp giải

- Bước 1: Gọi số mol của Al, Al₂O₃ và R lần lượt là a, b, c mol

- Bước 2: Lập phương trình số mol H₂ khi hỗn hợp tác dụng với dung dịch H₂SO₄

Lập phương trình số mol NaOH

Lập phương trình số mol H₂ khi hỗn hợp tác dụng với dung dịch NaOH

- Bước 3: Giải hệ phương trình, suy ra số mol của Al, Al₂O₃ và R.

- Bước 4: Lập biểu thức tính khối lượng hỗn hợp, suy ra nguyên tử khối của R

Kết luận kim loại R.

Hướng dẫn giải

Gọi a, b, c lần lượt là số mol của Al, Al₂0₃ và R.

Do thể tích 2 khí thoát ra khi tác dụng với dung dịch H₂S0₄ loãng và NaOH khác nhau nên R đứng trước H₂ (trong dãy điện hoá) nhưng không tác dụng với NaOH.

Khi tác dụng với dung dịch H₂S0₄ loãng : 

\(Al\xrightarrow{{{H_2}S{O_4}}}\frac{3}{2}{H_2};R\xrightarrow{{{H_2}S{O_4}}}{H_2}\)

Al₂0₃ + 2NaOH → 2NaAl0₂ + H₂0

n_H2 = 1,5a = 0,3             (2)

n_NaOH =a + 2b = 0,4

Từ (1) và (2) → a = 0,2 mol ; b = 0,1 mol và c = 0,1 mol.

Vậy m_hh = 27.0,2 + 102.0,1 + R.0,1 = 18 ⟹ R = 24 (Mg).

⟹ % Al₂O₃= (0,1.102)/18.100 = 56,67%