Tài liệu Chuyên đề môn Hóa học Chuyên đề GIẢI BÀI TẬP MUỐI Al3+ VỚI DUNG DỊCH KIỀM, MUỐI [Al(OH)4]- VỚI DUNG DỊCH AXIT TẠO KẾT TỦA Al(OH)3

Bùi Thị Hoàn - Giáo viên Hóa Học - THPT Xuân Hòa SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC TRƯỜNG THPT XUÂN HÒA CHUYÊN ĐỀ ÔN THI ĐH MÔN HÓA HỌC GIẢI BÀI TẬP MUỐI Al3+ VỚI DUNG DỊCH KIỀM, MUỐI [Al(OH)4]- VỚI DUNG DỊCH AXIT TẠO KẾT TỦA Al(OH)3 Tác giả: Bùi Thị Hoàn GV Môn Hóa học Bùi Thị Hoàn - Giáo viên Hóa Học - THPT Xuân Hòa Chuyên đề: GIẢI BÀI TẬP MUỐI Al3+ VỚI DUNG DỊCH KIỀM, MUỐI [Al(OH)4]- VỚI DUNG DỊCH AXIT TẠO KẾT TỦA Al(OH)3 A.Kiến thức 1) Al(OH)3 là hidroxit lưỡng tính [Al(OH)4]Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ Al(OH)3 + OH- → [Al(OH)4]- hoặc Al(OH)3 + OH- → AlO2- + 3H2O + 3H2O 2) Muối nhôm tác dụng với dung dịch kiềm Al3+ Nếu OH- dư : + Al(OH)3 3OH+ → OH- Al(OH)3 ↓ → [Al(OH)4]- (tan) → Hiện tượng quan sát được khi nhỏ từ từ dung dịch bazo vào dung dịch Al 3+ là ban đầu thấy xuất hiện kết tủa keo trắng, kết tủa tăng đến cực đại rồi tan dần trong bazo dư tạo dung dịch trong suốt. *Tuy nhiên Al(OH)3 là axit yếu dễ bị axit mạnh đẩy ra khỏi muối [Al(OH)4]- + H+ → Al(OH)3 ↓ + Nếu H+ dư: Al(OH)3 3H+ + Al3+ → H2O + 3H2O → Hiện tượng quan sát được khi nhỏ từ từ dung dịch H + đến dư vào dd Al(OH)4- là thấy xuất hiện kết tủa keo trắng, kết tủa tăng đến cực đại sau tan dần đến hết tạo dung dịch trong suốt. B. Một số dạng bài tập. I. Dạng bài muối Al3+ tác dụng với dung dịch kiềm (OH-) Al3+ Khi OH- dư : + Al(OH)3 3OH+ OH- → Al(OH)3 ↓ → [Al(OH)4]- (1) (2) - Bài tập dạng này liên quan đến 3 loại chất là Al3+ , OH- , Al(OH)3. Biết lượng của 2 chất tính lượng còn lại. DẠNG 1: Biết lượng Al3+ và OH- , tính lượng kết tủa (Bài toán thuận) Khi cho từ từ OH- vào dung dịch chứa Al3+ thì thấy xuất hiện kết tủa Al(OH)3 sau đó kết tủa tan dần. Bùi Thị Hoàn - Giáo viên Hóa Học - THPT Xuân Hòa Đặt T nOH  nAl 3 TH1: T ≤ 3: Chỉ xảy ra phản ứng số (1) khi đó OH- hết, Al3+ có thể hết hoặc dư, số mol kết tủa tính theo OH-. nAl (OH )3  Nếu nAl ( OH )  n 3  Al 3 nOH  3 nOH  ( bảo toàn nhóm OH ) 3 thì lượng kết tủa thu được là lớn nhất. TH2: T > 3 : Xảy ra 2 phản ứng khi đó Al3+ hết, OH- có thể hết hoặc dư. Al3+ 3OH- + a Al(OH)3 → Al(OH)3 ↓ 3a + x a OHx → [Al(OH)4]x nOH- = 3a + x = 3nAl3+ + x nAl(OH) 3 = a - x = nAl3+ - x � n↓ = 4 - → Khi giải toán dạng này có thể tính toán theo phương trình bình thường hoặc sư dụng công thức phù hợp cho từng trường hợp. VD1: Rót 350ml dung dịch NaOH 1M vào 100ml dung dịch AlCl 3 1M. Sau phản ứng kết thúc khối lượng kết tủa thu được là A. 3,9 (g). B. 7,8 (g). C. 9,1 (g). Giải: nOH- = nNaOH = 0,35 (mol) ; nAl3+ = nAlCl 3 = 0,1 (mol). Ta giải bài tập theo 2 cách: C1: Tính toán theo phương trình: AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl D. 12,3 (g). Bùi Thị Hoàn - Giáo viên Hóa Học - THPT Xuân Hòa Ban đầu: 0,1 0,35 Pư: Spư: 0,1 → 0,3 → 0,1 0 0,05 → 0,1 → Vì NaOH dư nên có tiếp phương trình Al(OH)3 + Ban đầu: NaOH 0,1 → Na[Al(OH)4] 0,05 Pư: 0,05 Spư: 0,05 ← 0.05 → = 0,05 (mol) 0 m↓ = 0,05.78 = 3,9 (g) C2: Tính theo công thức: = 3,5 > 3 → tính ↓ theo công thức n↓ = 4 - → = 4.0,1 - 0,35 = 0,05 (mol) m↓ = 3,9 (g) VD2: Cho 100ml dung dịch Al(OH)3 0,2M tác dụng với 150ml dung dịch NaOH 0,2M , kết tủa thu được m(g) kết tủa. Tính m? Giải nOH- = nNaOH = 0,03 (mol) ; T nOH  nAl 3 nAl3+ = nAl(OH) 3 = 0,02 (mol).  1,5 < 3 Tính kết tủa theo công thức: n�Al (OH )  3 nOH  3 = 0,01 (mol) m↓ = 0,01.78 = 0,78 (g) DẠNG 2: Biết lượng Al3+ và lượng kết tủa Al(OH)3 tính lượng OH*Nếu n↓Al(OH) 3 = nAl3+ thì lượng kết tủa thu được là lớn nhất. Cả 2 chất tham gia phản ứng (1) vừa đủ *Nếu → < = thì có 2 trường hợp xảy ra: Bùi Thị Hoàn - Giáo viên Hóa Học - THPT Xuân Hòa TH1: Chưa có hiện tượng hòa tan kết tủa, Al3+ dư → chỉ xảy ra một phản ứng (1) → n  3n  �Al (OH ) OH 3 TH2: Có hiện tượng hòa tan kết tủa, Al3+ tan hết → xảy ra cả hai phản ứng (1) và (2) → n  4n n �Al (OH ) OH  Al 3  3 VD1: Cho 0,5 lít dung dịch NaOH tác dụng với 300ml dung dịch Al 2(SO4)3 0,2M thu được 1,56 (g) kết tủa. Tính nồng độ mol của dung dịch NaOH? Giải: nAl3+ = 2n Al ( SO ) =0,12 mol, 2 n↓Al(OH) 3 = 0,02 (mol). 4 3 → < → có 2 trường hợp xảy ra TH1: Al3+ dư: = = 0,06 (mol) → = 0,12 (M) TH2: Al3+ hết, kết tủa tan 1 phần: = - = 4.0,12 - 0,02 = 0,46 (mol) → = = 0,92 (M) VD2: Cho 200 ml dung dịch NaOH vào 200 ml dung dịch AlCl 3 1M thu được 7,8 (g) kết tủa. Tính nồng độ mol của dung dịch NaOH? Giải: nAl3+ = 2n Al Cl =0,2 mol, n↓Al(OH) 3 = 0,1 (mol). 3 → < → có 2 trường hợp xảy ra C1: TH1: Al3+ dư → tính OH- theo kết tủa Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 ↓ Bùi Thị Hoàn - Giáo viên Hóa Học - THPT Xuân Hòa � 0, 3 → = 0,3 → 0,1 = = 1,5 (M) TH2: Al3+ hết, OH- dư làm tan 1 phần kết tủa: Al3+ 0,2 + 3OH- � Al(OH)3 0,6 OH- + → Al(OH)3 ↓ � 0,2 → [Al(OH)4]- ( 0,2 – 0,1) � 0,1 → = 0,7 → = = 3,5 (M) C2: TH1: Al3+ dư: → = 3 = 0,3 → = 1,5 (M) TH2: Al3+ hết, ↓ tan 1 phần: = → - = 4.0,2 – 0,1 = 0,7 (mol) = 3,5 (M) DẠNG 3: Biết lượng OH- và lượng kết tủa Al(OH)3 tính lương Al3+ * So sánh > n↓ = 4 - → có hiện tượng hòa tan kết tủa → = Bùi Thị Hoàn - Giáo viên Hóa Học - THPT Xuân Hòa Nếu = → = Nếu trong bài có nhiều lần thêm OH - liên tiếp thì bỏ qua các giai đoạn trung gian, ta chỉ tính tổng số mol OH- qua các lần thêm vào rồi so sánh với số mol OH- trong kết tủa lần cuối cùng. VD1: Cho 250 ml NaOH 2M vào 250 ml dd AlCl 3 x M; sau phản ứng thu được 7,8 (g) kết tủa. Tính x? Giải: nOH- = nNaOH =0,5 mol, → > n↓Al(OH) 3 = 0,1 (mol), nAl3+ = 0,25.x (mol) = 0,3 (mol) → có hiện tượng hòa tan 1 phần kết tủa C1: Sư dụng CT → = 4 - → = 3OH- → = = 0,15 (M) → x = 0,6 (M) C2: Viết phương trình: Al3+ + 0,25x � 0,75x Al(OH)3 + ( 0,25x – 0,1) � → 0,75x + 0,25x – 0,1 = 0,5 → Al(OH)3 ↓ � OH- 0,25x → [Al(OH)4]- ( 0,25x – 0,1) x = 0,6 (M) VD2: Thêm 0,6 mol NaOH vào dd chứa x mol AlCl 3 thu được 0,2 mol kết tủa. Thêm tiếp 0,9 mol NaOH vào thấy số mol kết tủa là 0,5 mol. Thêm tiếp 1,2 mol NaOH nữa thấy kết tủa vẫn là 1,5 mol. Tính x? Giải: Tổng số mol OH- = 0,6 + 0,9 + 1,2 = 2,7 (mol) = 0,5.3 = 1,5 mol < = 2,7 (mol) Bùi Thị Hoàn - Giáo viên Hóa Học - THPT Xuân Hòa → = 4 - → = = = 0,8 (M) BÀI TẬP VẬN DỤNG 1) Thêm 150ml dung dịch NaOH 2M vào một cốc đựng 100ml dung dịch AlCl3 nồng độ x mol/l, sau khi phản ứng hoàn toàn thấy trong cốc có 0,1 mol chất kết tủa. Thêm tiếp 100ml dung dịch NaOH 2M vào cốc, sau khi phản ứng hoàn toàn thấy trong cốc có 0,14 mol chất kết tủa. Tính x. A. 1,6M B. 1,0M C. 0,8M D. 2,0M 2) Cho 200 ml dung dịch AlCl3 1M tác dụng với dung dịch NaOH 0,5M thu được một kết tủa keo, đem sấy khô cân được 7,8 gam. Thể tích dung dịch NaOH 0,5M lớn nhất dùng là bao nhiêu? A. 0,6 lít B. 1,9 lít C. 1,4 lít D. 0,8 lít 3) Thêm NaOH vào dung dịch chứa 0,01 mol HCl và 0,01 mol AlCl3. Lượng kết tủa thu được lớn nhất và nhỏ nhất ứng với số mol NaOH lần lượt là: A. 0,04 mol và �0,05 mol B.0,03 mol và �0,04 mol C. 0,01 mol và �0,02 mol D.0,02 mol và �0,03 mol 4) Cho 200ml dd KOH vào 200ml dd AlCl3 1M thu được 7,8 gam kết tủa. Nồng độ mol của dung dịch KOH đã dùng là: A. 1,5M hoặc 3,5M 3M B. 3M C. 1,5M D. 1,5M hoặc 5) Cho 3,42 gam Al2(SO4)3 tác dụng với 200 ml dung dịch NaOH, sau phản ứng thu được 0,78 gam kết tủa. Nồng độ mol/l nhỏ nhất của dung dịch NaOH đã dùng là? A. 0,15M B. 0,12M C. 0,28M D. 0,19M 6) Cho V lít dung dịch NaOH vào dung dịch chứa 0,1 mol Al2(SO4)3 và 0,1 mol H2SO4 đến phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 7,8 gam kết tủa. Giá trị lớn nhất của V để thu được lượng kết tủa trên là: A. 0,9 B. 0,45 C. 0,25 D. 0,6 7) Cho 120 ml dd AlCl3 1M tác dụng với 200 ml dd NaOH thu 7,8 gam kết tủa. Nồng độ mol/l lớn nhất của NaOH là? A. 1,7M B. 1,9M C. 1,4M D. 1,5M Bùi Thị Hoàn - Giáo viên Hóa Học - THPT Xuân Hòa 8) Một cốc thuỷ tinh chứa 200ml dung dịch AlCl3 0,2M. Cho từ từ vào cốc V ml dung dịch NaOH 0,5M. Tính khối lượng kết tủa lớn nhất khi V biến thiên trong đoạn 250ml �V �320ml. A. 3,12g B. 3,72g C. 2,73g D. 8,51g 9) Cho V lít dd NaOH 0,4M vào dd có chứa 58,14 gam Al2(SO4)3 thu được 23,4 gam kết tủa. Giá trị lớn nhất của V là? A. 2,68 lít B. 6,25 lít C. 2,65 lít D. 2,25 lít 10) Rót V ml dung dịch NaOH 2M vào cốc đựng 300 ml dung dịch Al2(SO4)3 0,25M thu được một kết tủa. Lọc kết tủa rồi nung đến khối lượng không đổi được 5,1 gam chất rắn. V có giá trị lớn nhất là? A. 150 B. 100 C. 250 D. 200 11) Cho 100 ml dung dịch Al2(SO4)30,1M. Số ml dung dịch NaOH 0,1M lớn nhất cần thêm vào dung dịch trên để chất rắn có được sau khi nung kết tủa có khối lượng 0,51 gam là bao nhiêu? A. 500 B. 800 C. 300 D. 700 12) Cho dung dịch NaOH 0,3M vào 200 ml dung dịch Al2(SO4)3 0,2M thu được một kết tủa trắng keo. Nung kết tủa này đến khối lượng không đổỉ được 1,02 gam chất rắn. Thể tích dung dịch NaOH lớn nhất đã dùng là? A. 2 lít B. 0,2 lít C. 1 lít D. 0,4 lít 13) Cho 250ml dd NaOH 2M vào 250ml dd AlCl3 x mol/l, sau khi phản ứng hoàn toàn thu 7,8 gam kết tủa.Tính x. A. 1,2M B. 0,3M C. 0,6M D. 1,8M 14) Trong 1 cốc đựng 200 ml dung dịch AlCl3 0,2M. Rót vào cốc 100 ml dung dịch NaOH, thu được một kết tủa, đem sấy khô và nung đến khối lượng không đổi thu được 1,53 gam chất rắn. Nồng độ mol/l của dung dịch NaOH đã dùng là? A. 0,9M B. 0,9M hoặc 1,3M C. 0,5M hoặc 0,9M D. 1,3M 15) Cho 200 ml dd AlCl3 1,5M tác dụng với V lít dd Ba(OH)2 0,25M, lượng kết tủa thu đươc là 15,6 gam. Giá trị lớn nhất của V là? A. 2,4 lít B. 1,2 lít C. 2 lít D. 1,8 lít II. Dạng bài cho dung dịch axit (H+) và dung dịch muối [Al(OH)4]- hay AlO2- Bùi Thị Hoàn - Giáo viên Hóa Học - THPT Xuân Hòa – Phản ứng xảy ra: [Al(OH4)]- + H+ → Al(OH)3 + H2O (3) Nếu H+ dư : Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O (4) – Bài toán liên quan đến: H+ , [Al(OH4)]- , Al(OH)3. Biết lượng của 2 chất, tính lượng chất còn lại. DẠNG 1: Biết lượng [Al(OH)4]- và Al(OH)3 tính lượng H+. Nếu = → chỉ xảy ra phản ứng (3), cả 2 chất tham gia phản ứng vừa đủ n  n H �Al (OH )3 → Nếu > → có 2 trường hợp: TH1: [Al(OH)4]- dư: chỉ xảy ra phản ứng (3) n  n H �Al (OH )3 → TH2: [Al(OH)4]- hết, kết tủa Al(OH)3 tan 1 phần [Al(OH)4]a(mol) Al(OH)3 x (mol)  H+ + → → a → + 3H+ → → Al(OH)3 + H2O a Al3+ + 3H2O 3x  nH = a + 3x = n  Al (OH )  + 3x 3  nAl(OH) 3 = a - x = n  Al (OH )  - x 3 → n   4n   3n �Al (OH )4 � H �Al (OH )3 � � VD1: Cần cho bao nhiêu lít dung dịch HCl 1M vào dung dịch chứa 0,7 mol Na[Al(OH)4] để thu được 39 (g) kết tủa? Giải: = 0,5 (mol) ; = 0,7 (mol) Bùi Thị Hoàn - Giáo viên Hóa Học - THPT Xuân Hòa → < → có 2 trường hợp xảy ra: TH1: dư : → TH2: = = 0,5 (mol) = 0,5 lit hết, kết tủa tan 1 phần: =4 - 3 = 4.0,7 - 3.0,5 = 1,3 (mol) VD2: Cho 1 lit dd HCl tác dụng với 500 ml dd hỗn hợp gồm NaOH 1M và Na[Al(OH)4] 1,5 M thu được 31,2 (g) kết tủa. Tính ? Giải: = 0,5 (mol) ; = 0,75 (mol) ; 0,4 (mol) → có hiện tượng tạo kết tủa thì OH- hết = < ; TH1: = → TH2: = 0,5 (mol) → có 2 TH: 0,4 (mol) = 0,5 + 0,4 = 0,9 (mol) → =4 → -3 = 0,9 (M) = 1,8 (mol) = 0,5 + 1,8 = 2,3 (mol) → = 2,3 (M) DẠNG 2: Biết lượng H+ và lượng kết tủa tính [Al(OH)4]Ta so sánh đề cho và Bùi Thị Hoàn - Giáo viên Hóa Học - THPT Xuân Hòa - Nếu = → H+ chỉ tham gia phản ứng tạo kết tủa, lúc này [Al(OH)4]- có thể > → H+ tham gia phản ứng tạo kết tủa lớn nhất rồi hòa tan một phần hết hoặc dư. - Nếu kết tủa, lúc này hết. =4 -3 → = VD: Cho 0,5 mol HCl vào dung dịch K[Al(OH)4] thu được 0,3 mol kết tủa. Số mol K[Al(OH4)] là A. 0,5 mol. B. 0,4 mol. C. 0,35 mol. D. 0,2 mol. Giải: n + >n + H (bài cho) �Al(OH) → H tham gia phản ứng tạo kết tủa lớn nhất rồi hòa tan 3 một phần kết tủa, lúc này hết. → n Al (OH )   3  nH   3n� 4  0,5 + 3. 0,3  0,35 M 4 DẠNG 3: Biết lượng H+ và lượng [Al(OH4)]- tính lượng kết tủa Al(OH)3 Đặt T nH  n Al (OH )  4  * Nếu T �1: chỉ xảy ra phản ứng (3), H+ hết, [Al(OH4)]- có thể hết hoặc dư n  n H �Al (OH )3 * Nếu T > 1: Xảy ra cả 2 phản ứng (3) và (4), [Al(OH4)]- hết H+ hết hoặc dư n   4n   3n �Al (OH )4 � H �Al (OH )3 � � → n  �Al (OH )3 4 n Al (OH )   - nH  4 3 VD: Thêm 0,08 mol dung dịch HCl vào dung dịch có 0,1 mol Na[Al(OH)4] thu được chất kết tủa. Số kết tủa thu được là Bùi Thị Hoàn - Giáo viên Hóa Học - THPT Xuân Hòa A. 0,06 mol. B. 0,08 mol. C. 0,16 mol. D. 0,26 mol. Giải : T nH  n Al (OH )  4    0,8 < 1 → H+ hết, [Al(OH4)]- có thể hết hoặc dư n  n   0, 08 mol H �Al (OH ) 3 Áp dụng công thức: BÀI TẬP VẬN DỤNG 1) Cần ít nhất bao nhiêu ml dung dịch HCl 1M cần cho vào 500 ml dung dịch Na[Al(OH)4] 0,1M để thu được 0,78 gam kết tủa? A. 10 B. 100 C. 15 D. 170 2) Dung dịch A chứa m gam KOH và 40,2 gam K[Al(OH)4]. Cho 500 ml dd HCl 2M vào dd A thu 15,6 gam kết tủa. Giá trị của m là? A. 22,4g hoặc 44,8g B. 12,6g C. 8g hoặc22,4g D. 44,8g 3) Cho p mol Na[Al(OH)4] tác dụng với dung dịch chứa q mol HCl. Để thu được kết tủa thì cần có tỉ lệ : A. p: q < 1: 4 B. p: q = 1: 5 C. p: q > 1:4 D. p: q = 1: 4 4) Cho dung dịch A chứa 0,05 mol Na[Al(OH)4] và 0,1 mol NaOH tác dụng với dung dịch HCl 2M. Thể tích dung dịch HCl 2M lớn nhất cần cho vào dung dịch A để xuất hiện 1,56 gam kết tủa là? A. 0,06 lít B. 0,18 lít C. 0,12 lít D. 0,08 lít 5) Thêm dung dịch HCl vào dung dịch hỗn hợp gồm 0,1 mol NaOH và 0,1 mol Na[Al(OH)4] thu được 0,08 mol chất kết tủa. Số mol HCl đã thêm vào là: A. 0,16 mol B. 0,18 hoặc 0,26 mol C. 0,08 hoặc 0,16 mol D. 0,26 mol -------------------000--------------------- Bùi Thị Hoàn - Giáo viên Hóa Học - THPT Xuân Hòa