PHẢN ỨNG NHIỆT NHÔM 1. Cơ chế của phản ứng nhiệt nhôm - Phản ứng nhiệt nhôm: Al + oxit kim loại → oxit nhôm + kim loại - Thường gặp: + 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe + 2yAl + 3FexOy y → Al2O3 + 3xFe - Nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn, tùy theo tính chất của hỗn hợp Y tạo thành để biện luận. Ví dụ: + Hỗn hợp Y chứa 2 kim loại → Al dư ; oxit kim loại hết + Hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch bazơ kiềm (NaOH,…) giải phóng H2 → có Al dư + Hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch axit có khí bay ra thì có khả năng hỗn hợp Y chứa (Al2O3 + Fe) hoặc (Al2O3 + Fe + Al dư) hoặc (Al2O3 + Fe + oxit kim loại dư) - Nếu phản ứng xảy ra không hoàn toàn, hỗn hợp Y gồm Al2O3, Fe, Al dư và Fe2O3 dư 2. Phương pháp giải+ Định luật bảo toàn khối lượng + Định luật bảo toàn nguyên tố 3.Ví dụBài 1: Nung nóng m gam hỗn hợp gồm Al và Fe3O4 trong điều kiện không có không khí. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp rắn X. Cho X tác dụng với dung dịch NaOH (dư) thu được dung dịch Y, chất rắn Z và 3,36 lít khí H2 (ở đktc). Sục khí CO2 (dư) vào dung dịch Y, thu được 39 gam kết tủa. Giá trị của m là:
Lời giải nH2 = 0,15 mol ; nAl(OH)3 = 0,5 mol - Từ đề suy ra thành phần hỗn hợp rắn X gồm: Fe, Al2O3 (x mol) và Al dư (y mol) - Các phản ứng xảy ra là: 2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2 Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4] CO2 + Na[Al(OH)4] → Al(OH)3 + NaHCO3 - nH2 = 0,15 mol → y = 0,1 mol - Theo đlbt nguyên tố đối với Al: 2x + y = 0,5 → x = 0,2 mol - Theo đlbt nguyên tố đối với O: nO(FeO) = nO(AlO) → nFe3O4 = mol - Theo đlbt nguyên tố đối với Fe: nFe = 3nF3O4 = 3.0,15 = 0,45 mol - Theo đlbt khối lượng: m = 0,45.56 + 0,2.102 + 0,1.27 = 48,3 gam → đáp án C Bài 2: 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 H2 (ở đktc) Giá trị của m là:
Lời giải nH2(1) = 0,1375 mol ; nH2(2) = 0,0375 mol - Hỗn hợp rắn Y tác dụng với NaOH giải phóng H2 → 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 - Từ đề ta có hệ phương trình: - Theo đlbt nguyên tố đối với O và Fe: nAl2O3 = nFe2O3 = = 0,05 mol - Theo đlbt khối lượng: m = (0,05.102 + 0,1.56 + 0,025.27).2 = 22,75 gam → đáp án A Bài tậpBài viết Công thức tính bài toán nhiệt nhôm hay nhất, chi tiết với bài tập minh họa có lời giải sẽ giúp học sinh nắm vững Công thức tính bài toán nhiệt nhôm từ đó biết cách làm bài tập về tính bài toán nhiệt nhôm. Công thức tính bài toán nhiệt nhôm hay nhấtCác em thân mến, bài toán nhiệt nhôm là một dạng toán thường xuất hiện trong các đề thi. Tuy nhiên, không phải bạn nào cũng làm đúng. Bài viết dưới đây, sẽ cho các em một cái nhìn tổng quan về dạng bài phản ứng nhiệt nhôm. Từ đó, giúp các em làm tốt các bài tập dạng này. 1. Công thức tính bài toán nhiệt nhôm - Phản ứng nhiệt nhôm là phản ứng của nhôm tác dụng với các oxit kim loại ở nhiệt độ cao. (Hỗn hợp X) Al + oxit kim loại → (Hỗn hợp Y) oxit nhôm + kim loại - Các trường hợp của phản ứng nhiệt nhôm: + Trường hợp 1: Hiệu suất phản ứng đạt 100% → Phản ứng xảy ra hoàn toàn. + Trường hợp 2: Hiệu suất phản ứng < 100%. → Phản ứng xảy ra không hoàn toàn. Một phần lượng oxit đã chuyển hóa thành kim loại. - Phương pháp giải: + Tính toán theo phương trình. + Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố và bảo toàn electron: Bảo toàn khối lượng: Bảo toàn nguyên tố: Bảo toàn electron: 2. Bạn nên biết - Nhiệt lượng do phản ứng nhiệt nhôm tỏa ra rất lớn làm nóng chảy kim loại. 3. Mở rộng - Đa phần các bài toán về nhiệt nhôm có dạng: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp gồm nhôm và oxit sắt. - Phương trình tổng quát: - Chú ý: nếu hỗn hợp sau phản ứng cho tác dụng với dung dịch kiềm thấy có khí thoát ra → Al dư. 4. Bài tập minh họa Câu 1: Tiến hành nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm 0,12 mol Al và 0,04 mol Fe3O4 (không có không khí) một thời gian thu được hỗn hợp rắn Y. Cho Y vào dung dịch HCl thấy sau khi phản ứng xong thu được 0,135 mol khí H2 và còn m gam chất rắn là Fe chưa tan hết. Giá trị của m là
Hướng dẫn giải Qui đổi hỗn hợp X thành: Gọi nFe chưa tan sau phản ứng = x mol Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: Đáp án A Câu 2: Dùng m gam Al để khử hoàn toàn một lượng Fe2O3 sau phản ứng thấy khối lượng oxit giảm 0,58 g. Khối lượng nhôm đã dùng là:
Hướng dẫn giải Đáp án C  Câu 3: Trộn 6,48 gam Al với 16 gam Fe2O3. Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm được chất rắn A. Khi cho A tác dụng với dung dịch NaOH dư, có 1,344 lít H2 (đktc) thoát ra. Tính hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm (hiệu suất được tính đối với chất thiếu).
Hướng dẫn giải Ta có: Phương trình phản ứng nhiệt nhôm Nhận thấy: → Hiệu suất tính theo Fe2O3. Chất rắn A tác dụng với NaOH 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O Bảo toàn electron ta có: Đáp án A Xem thêm các Công thức Hóa học lớp 12 quan trọng hay khác:
Công thức tính nhanh khối lượng muối thu được khi hoàn tan hết hỗn hợp sắt và oxit sắt bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng, dư giải phóng khí SO2 |
