Phản ứng nhiệt nhôm



Chương 2: Kim loại

Phản ứng nhiệt nhôm

Lý thuyết và Phương pháp giải

1. Bài toán có hiệu suất phản ứng không hoàn toàn trong phản ứng nhiệt nhôm

* Phương pháp giải chung

        2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe

- Hiệu suất phản ứng H = %Al phản ứng hoặc = % Fe2O3 phản ứng.

- Hỗn hợp X sau phản ứng gồm: Al2O3, Fe, Al dư, Fe2O3 thường được cho vào.

    + Tác dụng với dung dịch axit (HCl, H2SO4 loãng) tạo khí H2

        Fe + 2H+ → Fe2+ + H2    (1)

        2Al + 6H+ → 2Al3+ + 3H2    (2)

        ⇒ nH2 = nFe + (3/2).nAl

    + Nếu hỗn hợp X tác dụng với dung dịch NaOH thì Al và Al2O3 bị phản ứng.

        2Al dư + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2

        Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O

2. Bài toán nhiệt nhôm với hiệu suất H = 100%

* Phương pháp giải chung

- Bước 1: Cần xác định được Al dư hay oxit kim loại dư, trường hợp nếu cho khối lượng hỗn hợp cần xét các trường hợp Al dư và Al hết.

- Bước 2:

    + Dựa vào các dữ kiện của bài toán thường gặp là hỗn hợp sau phản ứng tác dụng với dung dịch NaOH hoặc dung dịch axit (HCl, H2SO4) tính số mol chất dư và số mol các chất phản ứng.

    + Vận dụng bảo toàn nguyên tố Al, Fe, O, bảo toàn khối lượng hoặc bảo toàn electron các các phản để tính toán.

- Bước 3: Tính toán theo yêu cầu của bài toán.

Bài tập vận dụng

Bài 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. Tính giá trị của m?

Hướng dẫn:

- Từ đề suy ra thành phần hh rắn X gồm: Fe, Al2O3 (x mol) và Al dư (y mol)

- Các phản ứng xảy ra là:

    8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9 Fe        (1)

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

    Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2

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

- nH2 = 0,15 mol, nAl(OH)3 = 0,5 mol

Theo bảo toàn nguyên tố Al ta có nAl bđ = nAl(OH)3 = 0,5 mol

    nAl dư = (2/3).nH2 = 0,1 mol

→ nAl pư (1) = 0,5 – 0,1 = 0,4mol

Theo Pt (1) nFe3O4 = (3/8).nAl = 0,15 mol

Vậy khối lượng m = 27. 0,5 + 232 . 0,15 = 48,3 gam

Bài 2: Trộn 10,8 gam bột nhôm với 34,8g bột Fe3O4 rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí. Hòa tan hỗn hợp rắn sau phản ứng bằng dung dịch H2SO4 loãng dư thu được 10,752 lít H2(đktc). Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm? (giả sử Fe3O4 chỉ bị khử thành Fe)

Phân tích:

- Với bài tính hiệu suất như bài này HS thường không biết tính hiệu suất theo Al hay Fe3O4 thực tế ở bài này đã biết số mol của Al và Fe3O4 ta cần so sánh tỉ lệ mol các chất để xác định xem hiệu suất của phản ứng tính theo chất nào.

- Vì là bài tính hiệu suất nên hỗn hợp A sau phản ứng gồm: Al2O3, Fe, Al dư, Fe3O4 cho vào dung dịch axit (HCl, H2SO4 loãng) tạo khí H2.

    Fe + 2H+ → Fe2+ + H2        (1)

    2Al + 6H+ → 2Al3+ + 3H2        (2)

    Fe3O4, Al2O3 + H+ → Muối + H2O

→ nH2 = nFe + (3/2).nAl du

Hướng dẫn:

Theo bài ra ta có nAl = 0,4 mol, nFe3O4 = 0,15 mol

→ hiệu suất H = %Fe3O4 phản ứng

Phản ứng:        8Al    +     3Fe3O4    → 4Al2O3 + 9Fe

Ban đầu:            0,4           0,15 (mol)

Phản ứng:         8x            3x                                   9x

Sau phản ứng: (0,4-8x)    (0,15 – 3x)                          9x

Theo PT 1,2 ta có nH2 = nFe + (3/2).nAl du

    0,48 = 9x + (3/2).(0,4 – 8x)

    → x = 0,04 mol

Vậy hiệu suất H = % Fe3O4 = (0,04.3/0,15).100 = 80%

Chuyên đề Hóa 9: đầy đủ lý thuyết và các dạng bài tập có đáp án khác:

Xem thêm các loạt bài Để học tốt Hóa học 9 hay khác:

Các em có thể đăng ký các khóa học bởi các thầy cô luyện thi vào lớp 10 nổi tiếng của vietjack, giúp các em chinh phục kì thi vào 10 với giá ưu đãi nhất tại Khóa học luyện thi vào 10

KHÓA HỌC GIÚP TEEN 2005 ĐẠT 9-10 LUYỆN THI LỚP 10

Tổng hợp các video dạy học từ các giáo viên giỏi nhất - CHỈ TỪ 499K tại khoahoc.vietjack.com

Loạt bài Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Hóa học lớp 9 có đáp án được biên soạn bám sát nội dung chương trình sgk Hóa học 9.

Nếu thấy hay, hãy động viên và chia sẻ nhé! Các bình luận không phù hợp với nội quy bình luận trang web sẽ bị cấm bình luận vĩnh viễn.


chuong-2-kim-loai.jsp