Tài liệu Skkn phương pháp giải bài tập nhôm và hợp chất của nhôm.

Sáng kiến kinh nghiệm Trường THPT Điểu Cải PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Để hệ thống, nắm chắc kiến thức thì việc giải các bài tập hoá học là cách tốt nhất giúp thí sinh hoàn thành chủ động chiếm lĩnh kiến thức bài học, qua đó các em làm tốt bài thi của mình. Qua thực tiễn giảng dạy, tôi đã rút ra một số kinh nghiệm giải toán hoá học đối với dạng bài tập về nhôm và hợp chất của nhôm. Hy vọng rằng những ý kiến này sẽ giúp ích cho các em học sinh trong quá trình học tập, hệ thống, nắm chắc kiến thức và tiết kiệm thời gian khi làm các bài thi và kiểm tra. Trong quá trình thực hiện đề tài, tôi xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường, tổ chuyên môn và các đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này. Đây là những kinh nghiệm rút ra của cá nhân tôi. Tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến của hội đồng khoa học nhà trường, các đồng nghiệp và Ban giám hiệu nhà trường giúp tôi có được phương pháp dạy học phần này tốt hơn. Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng 1 Sáng kiến kinh nghiệm Trường THPT Điểu Cải II. CƠ SỞ LÍ LUẬN Để hoàn thành mỗi câu hỏi trắc nghiệm với thời gian ngắn khoảng 2 phút là một vấn đề không dễ dàng đối với học sinh. Vì vậy, các em phải nắm chắc kiến thức, vận dụng linh hoạt để có thể tìm ra đáp án của bài toán. Muốn làm được điều này thì giáo viên giảng dạy đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc hướng dẫn học sinh nhận dạng, phân loại và có cách giải phù hợp với mỗi bài. Khi giảng dạy ở lớp 12, tôi thấy nhiều em học sinh gặp khó khăn trong việc giải các bài tập phần này, dường như những kiến thức này khá mới và ít liên quan tới các kiến thức về kim loại mà các em đã được học. Các em thường sử dụng cách giải truyền thống là viết và tính theo phương trình hoá học, như vậy sẽ mất rất nhiều thời gian, đôi khi không thể viết và giải được theo phương pháp truyền thống để giải quyết một bài toán. Vì vậy, với thời lượng trung bình 2 phút/câu thì các em không thể hoàn thành được bài tập. Để giúp các em có thể giải nhanh được các bài tập phần này, tôi đề xuất phương pháp giải giúp các em có thêm lựa chọn và qua đó tiết kiệm thời gian khi làm bài thi trắc nghiệm. Đó là “Phương pháp giải bài tập nhôm và hợp chất của nhôm” Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng 2 Sáng kiến kinh nghiệm Trường THPT Điểu Cải III. TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI A. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC CỦA NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM 1) Phản ứng của nhôm với dung dịch axit. ( E 0 Al 3 / Al  1,66V  E 0 2 H  / H 2 ) * Tác dụng dung dịch axit HCl, H2SO4 loãng. 2Al + 6H+  2Al3+ + 3H2  * Tác dụng dung dịch HNO3 và H2SO4 đậm đặc nóng. Al + HNO3  Al(NO3)3 + (NO2; NO; N2; N2O; NH4NO3) + H2O Al + H2SO4 đđ  Al2(SO4)3 + ( SO2; S; H2S) + H2O Lưu ý: Al thụ động HNO3, H2SO4 đặc nguội. 2) Al2O3 và Al(OH)3 là chất lưỡng tính * Tác dụng với axit: Al2O3 + 6H+   2Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+   Al3+ + 3H2O * Tác dụng với dung dịch kiềm +) Al2O3 + 2OH- + 3H2O   2 [Al(OH)4]Al2O3 + 2OH-   2AlO2- + H2O hoặc +) Al(OH)3 + OH-   [Al(OH)4]- Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng 3 Sáng kiến kinh nghiệm hoặc Trường THPT Điểu Cải Al(OH)3 + OH-   AlO2- + 2H2O Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng 4 Sáng kiến kinh nghiệm Trường THPT Điểu Cải 3) Phản ứng của nhôm với dung dịch kiềm Theo dãy điện hóa, nhôm đẩy được hiđro ra khỏi nước. Nhưng thực tế, vật bằng nhôm không bị nước hòa tan khi nguội và cả khi đun nóng vì có lớp màng oxit bảo vệ. Nhưng, những vật bằng nhôm lại bị hoà tan trong dung dịch kiềm mạnh như NaOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2 .... là do: Ban đầu, màng oxit nhôm bị phá huỷ trong dung dịch kiềm mạnh: Al2O3 + 2NaOH + 3H2O   2Na[Al(OH)4] hoặc (I) Al2O3 + 2NaOH   2NaAlO2 + H2O Sau đó, kim loại nhôm tác dụng với nước: 2Al + 6H2O   2Al(OH)3  + 3H2  (II) Và màng Al(OH)3 bị tan trong dung dịch kiềm mạnh: Al(OH)3 + NaOH   Na[Al(OH)4] hoặc (III) Al(OH)3 + NaOH   NaAlO2 + 2H2O Các phản ứng (II) và (III) xảy ra liên tục. Vì vậy có thể viết lại cho quá trình: 2Al + 2NaOH + 6H2O   2Na[Al(OH)4] + 3H2  Hoặc: 2Al + 2NaOH + 2H2O   2NaAlO2 + 3H2 4) Muối nhôm tác dụng với dung dịch kiềm Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng 5 Sáng kiến kinh nghiệm Al3+ + 3OH-   Trường THPT Điểu Cải Al(OH)3  Nếu OH- dư thì tiếp tục có phản ứng: Al(OH)3 + OH-   [Al(OH)4]- tan Khi thêm từ từ dung dịch kiềm mạnh vào dung dịch chứa Al3+, lúc đầu thấy xuất hiện kết tủa keo trắng, kết tủa tăng đến lớn nhất rồi lại tan dần tạo dung dịch không màu. Nhưng, Al(OH)3 hay HAlO2.H2O có tính axit rất yếu nên dễ bị axit mạnh hơn đẩy ra khỏi dung dịch muối. [Al(OH)4 ]- + H+   Al(OH)3  + H2O Khi H+ dư: Al(OH)3 + 3H+   Al3+ + 3H2O Khi thêm từ từ dung dịch chứa axit đến dư vào dung dịch chứa AlO2-, lúc đầu xuất hiện kết tủa keo trắng, kết tủa tăng đến lớn nhất rồi lại tan dần tạo dung dịch không màu. Al(OH)3 hay HAlO2.H2O có tính axit yếu hơn cả axit cacbonic nên khi sục khí CO2 vào dung dịch chứa AlO2- sẽ sinh ra kết tủa: NaAlO2 + CO2 + 2H2O   Al(OH)3  + NaHCO3 Nên khi sục CO2 đến dư vào dung dịch muối chứa AlO2- sẽ xuất hiện kết tủa keo trắng. Khi nắm được những kiến thức này là điều kiện rất tốt để giải quyết tốt các bài tập dạng dưới đây. Và mỗi bài cụ thể ta lại có những cách riêng để giải quyết nó. B. MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT, PHƯƠNG PHÁP ĐƯỢC SỬ DỤNG Học sinh cần vận dụng tốt các định luật thường dùng trong hoá học: Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng 6 Sáng kiến kinh nghiệm Trường THPT Điểu Cải Đặc biệt là phương pháp bảo toàn mol electron và định luật bảo toàn nguyên tố: Số mol từng nguyên tố hoặc nhóm nguyên tố trước và sau phản ứng không đổi. C. MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CỤ THỂ Dạng 1. Al tác dụng với dung dịch axit và tác dụng với dung dịch kiềm + Tác dụng với dung dịch kiềm (khử nước). 2Al + 2OH- + 2H2O  2AlO2- + 3H2  + Tác dụng dung dịch axit HCl, H2SO4 loãng. 2Al + 6H+  2Al3+ + 3H2  Phương pháp: - Cách truyền thống, viết phương trình phản ứng - Phương pháp bảo toàn mol electron. Quá trình oxi hóa: Al0 - 3e  Al+3 Quá trình khử: 2H+ + 2e  H20 Dùng định luật bảo toàn mol electron để lập phương trình đại số. Ví dụ: Cho m gam hỗn hợp bột Al và Fe tác dụng với dung dịch NaOH dư thoát ra 6,72 lít khí (đktc). Nếu cho m gam hỗn hợp trên tác dụng với dung dịch HCl dư thì thoát ra 8,96 lít khí (đktc). Khối lượng của Al và Fe trong hỗn hợp đầu là A. 10,8 gam Al và 5,6 gam Fe. B. 5,4 gam Al và 5,6 gam Fe. C. 5,4 gam Al và 8,4 gam Fe. D. 5,4 gam Al và 2,8 gam Fe. Hướng dẫn giải Đặt nFe = x mol ; nAl = y mol. - Cách truyền thống, viết phương trình phản ứng Hỗn hợp tác dụng với dung dịch NaOH dư, Al phản ứng hết. 2Al + 2NaOH + 2H2O  2NaAlO2 + 3H2  0,2 mol  0,3 mol Hỗn hợp tác dụng với dung dịch HCl dư, Al và Fe phản ứng hết. 2Al + 6HCl  2AlCl3 + 3H2  Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng 7 Sáng kiến kinh nghiệm Trường THPT Điểu Cải  0,3 mol 0,2 mol Fe + 2HCl  FeCl2 + H2  y mol y mol Ta có: y + 0,3 = 0,4  y = 0,1 mol. Vậy hỗn hợp có 5,6 gam Fe và 5,4 gam Al. - Phương pháp bảo toàn mol electron. Hỗn hợp tác dụng với dung dịch NaOH dư, Al phản ứng hết. Quá trình oxi hóa: Quá trình khử: Al - 3e  Al3+ y  3y mol 2H+ + 2e  H20 0,6 � 0,3 mol Bảo toàn mol electron suy ra 3y = 0,6 (*) Hỗn hợp tác dụng với dung dịch HCl dư, Al và Fe phản ứng hết. Quá trình oxi hóa: Quá trình khử: Fe0 - 2e  Fe2+ x  2x mol Al0 - 3e  Al3+ y  3y mol 2H+ + 2e  H20 0,8 � 0,4 mol Bảo toàn mol electron suy ra 2x + 3y = 0,8 (**) Từ (*) và (**) suy ra: x = 0,1 mol; y = 0,2 mol. Vậy hỗn hợp có 5,6 gam Fe và 5,4 gam Al. + Tác dụng dung dịch HNO3 và H2SO4 đậm đặc nóng. Al + HNO3  Al(NO3)3 + (NO2; NO; N2; N2O; NH4NO3) + H2O Al + H2SO4 đđ  Al2(SO4)3 + ( SO2; S; H2S) + H2O Phương pháp: - Cách truyền thống, viết phương trình phản ứng - Phương pháp bảo toàn mol electron. Quá trình oxi hóa: Al0 - 3e  Al+3 Quá trình khử (có thể có): 2H+ + 2e  H20 5 4 N + 1e  N (NO2) Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng 8 Sáng kiến kinh nghiệm Trường THPT Điểu Cải 5 2 N + 3e  N (NO) 5 1 5 0 2 N + 8e 2 N (N2O) 2 N + 10e 2 N (N2) 5 3 N + 8e  N (NH4NO3) S+6 S+6 S+6 + 2e  S+4 (SO2) + 6e  S0 (S) + 8e  S-2 (H2S) Dùng định luật bảo toàn mol electron để lập phương trình đại số. Ví dụ: Hoà tan m gam Al vào dung dịch HNO3 loãng chỉ thu được hỗn hợp khí gồm 0,015 mol N2O và 0,01 mol NO. Giá trị của m là A. 8,1 gam. B. 1,53 gam. C. 1,35 gam. D. 13,5 gam. Hướng dẫn giải - Cách truyền thống, viết phương trình phản ứng 8Al + 30HNO3  8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O  0,015 0,04 mol Al + 4HNO3  Al(NO3)3 + NO + 2H2O  0,01 0,01 mol Suy ra x = 0,05 mol. Vậy khối lượng Al = 1,35 gam. - Phương pháp bảo toàn mol electron. Đặt nAl = x mol. Quá trình oxi hóa: Al - 3e  Al 0 x Quá trình khử: 5 +3 2 N + 3e  N (NO) 0,03  3x mol 5 0,01 mol 1 2 N + 8e  2 N (N2O) 0,12  0,015 mol Áp dụng định luật bảo toàn mol electron ta có: 3x = 0,03 + 0,12 = 0,15 Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng 9 Sáng kiến kinh nghiệm Trường THPT Điểu Cải Suy ra x = 0,05 mol. Vậy khối lượng Al = 1,35 gam. So sánh 2 cách giải trên đối với các bài đơn giản ta thấy 2 cách giải đều thuận lợi, dễ dàng. Cách 1 định hình cơ bản cho các học sinh còn yếu, tuy nhiên các em gặp khó khăn khi cân bằng phản ứng, cách 2 dành cho học sinh khá hơn giúp các em tiết kiệm thời gian và công sức. Việc lập phương trình đại số lại rất đơn giản, các em chỉ cần nhớ các quá trình oxi hóa khử là có thể giải quyết tốt bài toán dạng này. Dạng 2. Muối của Al3+ tác dụng với dung dịch kiềm mạnh Thứ tự các phản ứng có thể xảy ra: Al3+ + 3OH-   Khi OH- dư: Al(OH)3  (I) Al(OH)3 + OH-   [Al(OH)4]- tan  Al3+ + 4OH-   [Al(OH)4]- hay AlO2- + 2H2O (II) a) Mức độ dễ: Cho biết số mol của Al3+ và OH-, hãy tính số mol và lượng kết tủa. * phương pháp: k Đặt n OH n Al3 + ) Nếu k ≤ 3: Chỉ xảy ra (I) và chỉ tạo Al(OH)3 . (Al3+ dư nếu k < 3) Khi đó: n Al(OH)3  n OH  3 (Theo bảo toàn nhóm OH-) + ) Nếu 3 < k < 4: Xảy ra cả (I) và (II). Tạo hỗn hợp Al(OH) 3  và [Al(OH)4]-. (Cả Al3+ và OH- đều hết) Khi đó: Đặt số mol Al(OH)3 là x; Số mol [Al(OH)4]- là y  Hệ phương trình: n Al3+ �b�o to�n mol nguy�n t�Al  x + y =�  3x + 4y =� n OH- b�o to�n nho'm OH  Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng 10 Sáng kiến kinh nghiệm Đặc biệt k Trường THPT Điểu Cải n 3 3 4  3,5 n Al(OH)3  n[Al(OH) ]  Al 4 2 2 thì + ) Nếu k ≥ 4: Chỉ xảy ra (II) và chỉ tạo [Al(OH)4]- (OH- dư nếu k > 4) Khi đó: n Al(OH)   n Al3 4 Ví dụ 1. Nhỏ từ từ 200 ml dung dịch NaOH 1,7M vào 200 ml dung dịch AlCl 3 0,5M thu được m gam kết tủa. Tính giá trị của m ? Hướng dẫn giải n AlCl3 Ta có: nNaOH = 0,34 mol, = 0,1 mol Tôi xin đề nghị 2 hướng giải để tiện so sánh Cách 1: Theo cách cơ bản AlCl3 + 3 NaOH   Al(OH)3 + 3 NaCl Ban đầu: 0,1 0,34 Phản ứng: 0,1  0,3 0,1 0,3 0,04 0,1 0,3 Sau phản ứng: 0 Vì NaOH còn dư nên có tiếp phản ứng: Al(OH)3 + NaOH   Ban đầu: 0,1 Phản ứng: 0,04  0,04 Na[Al(OH)4] 0,04 Sau phản ứng: 0,04 0  0,04 0,04 Vậy sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được:  0,04 mol Al(OH)3  m = 0,04 . 78 = 3,12 g 0,04 mol Na[Al(OH)4] Cách 2: Xét tỉ lệ k n OH   0,34 mol, n Al3  0,1 mol Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng 11 Sáng kiến kinh nghiệm k  n OH n Al3 Trường THPT Điểu Cải  Al(OH)3 x mol  = 3,4  Tạo hỗn hợp [Al(OH) 4 ] y mol x  y  0,1  Hệ: 3x  4y  0,34 0,06  xy  0,04  m = 0,04 . 78 = 3,12 g Với 2 cách giải tôi vừa nêu, thì cách 2 đơn giản hơn, tiết kiệm được thời gian. Chỉ cần biết sản phẩm là có thể lập hệ phương trình đại số. Nếu nắm chắc bài tập dạng này các em sẽ tư duy được các tỉ lệ tạo kết tủa hay tan hoàn toàn. Ví dụ 2: Cho 100 ml dung dịch NaOH 1M tác dụng với 20 ml dung dịch Al2(SO4)3 0,5M được dung dịch A. Tính nồng độ mol/l các chất trong dung dịch A? Hướng dẫn giải n OH   k n Al3  0,1 mol, 2n Al2(SO4)3 = 0,02 mol n OH n Al3 = 5 > 4  Tạo [Al(OH)4]- và OH- dư Dung dịch A có: n Al(OH)   n Al3 4 = 0,02 mol; n OH d�  0,1 – 0,02.4 = 0,02 mol 0,02 0,02  0,17M  0,17M 0,1  0,02 0,1  0,02  CM (Na[Al(OH)4]) = ; CM(NaOH) = Ví dụ 3: Dung dịch X chứa 0,42 mol NaOH. Cho X tác dụng với dung dịch chứa 0,02 mol Fe2(SO4)3. Thêm tiếp vào đó 0,04 mol Al2(SO4)3 thu được 500ml dung dịch Y và m gam kết tủa. Tính CM các chất trong Y và giá trị m? Hướng dẫn giải Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng 12 Sáng kiến kinh nghiệm Trường THPT Điểu Cải n Fe 2 (SO4 ) 3  nNaOH = 0,42 mol; 0,02 mol; n Al 2 (SO4 ) 3  0,04 mol Trước tiên tạo Fe(OH)3  và Fe3+ hết, OH- dư n Fe(OH) 3  n Fe3  n Al3  Sau đó: k Ta thấy m Fe(OH) 3  0,04 mol;  = 0,04.107 = 4,28 g 0,08 mol; n OH du  0,42 – 0,04 . 3 = 0,3 mol n OH n Al3 = 3,75  Cả Al3+ và OH- đều hết, tạo hỗn hợp Al(OH)3 : x mol và [Al(OH)4 ]-: y mol Bảo toàn mol nguyên tố Al và nhóm OH  x  y  0,08 mol Al3   Ta có hệ:  3x  4y  0,3 mol OH  0,02 mol  xy  0,06 mol  m Al(OH) 3  = 0,02.78 = 1,56 g Vậy khối lượng kết tủa là: m = 4,28 + 1,56 = 5,84 gam  Na Al  OH   : 0,06 mol 4     0,42 – 0,06   0,18 mol  Na 2SO 4 : 2 Dung dịch Y gồm  CM (Na[Al(OH)4 ]) = 0,12M; CM (Na2SO4]) = 0,36M b) Mức độ khó Đề cho: Biết sản phẩm kết tủa và số mol một chất tham gia, tính chất tham gia còn lại. *Dạng bài 1: Tính lượng OH- khi biết số mol Al(OH)3, số mol Al3+ . Phương pháp: Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng 13 Sáng kiến kinh nghiệm Trường THPT Điểu Cải  So sánh nếu số mol Al(OH)3 = số mol Al3+ : cả 2 chất tham gia phản ứng vừa đủ chỉ tạo Al(OH)3. Khi đó: n Al(OH)3  n Al3  So sánh nếu n OH   3n Al(OH)3 thì có 2 trường hợp có thể xảy ra: - ) Có hiện tượng hoà tan kết tủa hay Al3+ hết. Khi đó sản phẩm có cả Al(OH)3 và [Al(OH)4 ]- : Ta có: n[Al(OH)  4]  n Al3  n Al(OH)3 n OH   3n Al(OH)3  4n[Al(OH)  4] - ) Chưa hoà tan kết tủa hay Al 3+ còn dư. Khi đó sản phẩm chỉ có Al(OH)3 và n OH   3n Al(OH)3 . Ví dụ 1: Cho 300ml dung dịch AlCl3 0,4M tác dụng với 0,5 lít dung dịch NaOH thu được 1,56g kết tủa. Tính nồng độ mol/lít của dung dịch NaOH. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Hướng dẫn giải Số mol Al3+ = 0,12 mol. Số mol Al(OH)3 = 0,02 mol < số mol Al3+ nên có 2 trường hợp xảy ra. + Trường hợp 1: Al3+ dư  Chỉ tạo Al(OH)3 Nên số mol OH- = 3.0,02 = 0,06 mol.  CM(NaOH) = 0,12M  Al  OH  3 : 0,02 mol     Al OH : 0,12 – 0,02  0,1 mol    4 + Trường hợp 2: Al3+ hết  tạo   Số mol OH- = 3 . 0,02 + 4 . 0,1 = 0,46 mol  CM(NaOH) = 0,92M Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng 14 Sáng kiến kinh nghiệm Trường THPT Điểu Cải Ví dụ 2: Cho 29,07g Al2(SO4)3 tác dụng với V lít dung dịch NaOH 0,2M thu được 11,7g kết tủa. Tìm giá trị lớn nhất của V? Hướng dẫn giải Số mol Al3+ = 0,17 mol. Số mol Al(OH)3  = 0,15 mol < số mol Al3+ nên có 2 trường hợp xảy ra. + Trường hợp 1: Al3+ dư  Chỉ tạo Al(OH)3 Nên số mol OH- = 3.0,15 = 0,45 mol.  V(dd NaOH) = 0,45/0,2 = 2,25 lít = Vmin  Al  OH  3 : 0,3 mol     Al OH : 0,17 – 0,15  0,02 mol   4 + Trường hợp 2: Al3+ hết  tạo    Số mol OH- = 3 . 0,15 + 4 . 0,02 = 0,53 mol  V(dd NaOH) =0,53/0,2 = 2,65 lít = Vmax *Dạng bài 2: Tính số mol Al3+ khi biết số mol OH-, số mol kết tủa Al(OH)3.. Phương pháp: So sánh số mol OH- của kiềm cho với số mol OH- trong kết tủa. *Nếu lượng mol OH- trong kết tủa bé hơn lượng mol OH - của kiềm thì kết tủa đã bị hòa tan một phần. Sản phẩm của có: Al(OH)3 và [Al(OH)4 ]n[Al(OH)   4]  n OH bai  3n Al(OH)3 4 n Al3  n Al(OH)3  n[Al(OH) (Theo bảo toàn nhóm OH-)  4] *Khi thí nghiệm với nhiều lần thêm dung dịch kiềm thì ta coi như một lần thí nghiệm với số mol OH- bằng tổng các lần thêm và tính bình thường. Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng 15 Sáng kiến kinh nghiệm Trường THPT Điểu Cải Ví dụ 1: Thêm 0,6 mol NaOH vào dd chứa x mol AlCl 3 thu được 0,2 mol Al(OH)3. Thêm tiếp 0,9 mol NaOH thấy số mol của Al(OH)3 là 0,5. Thêm tiếp 1,2 mol NaOH nữa thấy số mol Al(OH)3 vẫn là 0,5 mol. Tính x? Hướng dẫn giải  n OH   0,6  0,9  1,2  2,7mol n Al(OH)3  ; 0,5 Số mol OH- trong kết tủa là 1,5 mol < 2,7 mol  có tạo [Al(OH)4 ]n[Al(OH)   4]  n OH bai  3n Al(OH)3 4 = 0,3 mol n Al3  n Al(OH)3  n[Al(OH)  4] = 0,8 mol ( bảo toàn Al) *Dạng bài 3: Với nhiều lần thí nghiệm cùng số mol Al3+ với số mol kiềm khác nhau nhưng đều thu được một kết tủa như nhau, chẳng hạn như: THÍ NGHIỆM 1: Cho x mol Al3+ vào y mol OH- tạo z mol kết tủa. THÍ NGHIỆM 2: Cho x mol Al3+ vào 3y mol OH- tạo z mol kết tủa hoặc 2z mol kết tủa. Ta có thể kết luận: THÍ NGHIỆM 1: OH- hết và Al3+ còn dư. n Al(OH)3  n OH  3 = x. THÍ NGHIỆM 2: Al3+ và OH- đều hết và đã hoà tan một phần kết tủa. Al3+ + 3OH-   Al(OH)3  Al3+ + 4OH-   [Al(OH)4]- hay AlO2- + 2H2O Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng 16 Sáng kiến kinh nghiệm Trường THPT Điểu Cải Bảo toàn mol nguyên tố Al ta được: n[Al(OH)  4]  n Al3  n Al(OH)3 (TN 2)  n OH (TN2)  3n Al(OH)3 (TN 2) 4 Thí dụ : + THÍ NGHIỆM 1: Cho 500ml dung dịch NaOH 1,8M tác dụng với x mol Al2(SO4)3 được a gam kết tủa. + THÍ NGHIỆM 2: Mặt khác cho 750ml dung dịch NaOH 1,8M tác dụng với x mol Al2(SO4)3 vẫn thu được a gam kết tủa. Tính a và x? Hướng dẫn giải Ở cả 2 thí nghiệm, lượng OH- khác nhau mà vẫn thu được cùng một lượng kết tủa: THÍ NGHIỆM 1: OH- hết, Al3+ dư. n OH- = 0,9 mol  n Al(OH)3  n OH  3 = 0,3 mol  a = 23,4 g. THÍ NGHIỆM 2: Al3+ và OH- đều hết và có hiện tượng hoà tan kết tủa. Số mol OH- = 1,35 mol    n Al3   Al  OH  3 : 0,3 mol     Al OH : 0,1125 mol   4 Tạo   0,3 + 0,1125 = 0,4125 mol Số mol Al2(SO4)3 = 0,20625 mol = x. Dạng 3. Dạng bài H+ tác dụng với dung dịch AlO2- hay [Al(OH)4 ]-: a) Mức độ dễ: Tính khối lượng kết tủa khi cho biết số mol của H+ và AlO2-. *phương pháp: Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng 17 Sáng kiến kinh nghiệm k Đặt Trường THPT Điểu Cải n H n AlO2 + Trường hợp 1: 0 < k  1  H+ hết, AlO2- dư nên chỉ tạo kết tủa: H+ + AlO2- + H2O  Al(OH)3  Khi đó số mol Al(OH)3  = số mol H+ Kết tủa cực đại khi k = 1. + Trường hợp 2: 1 < k  4  cả H+ và AlO2- hết  vừa tạo kết tủa sau đó tan một phần Đặt số mol Al(OH)3  là x và số mol Al3+ là y H+ + AlO2- + H2O  Al(OH)3  4H+ + AlO2-  Al3+ + 2H2O � x+y=n � �x + 4y = nAlO2 � H+ Ta có hệ phương trình: � Suy ra: số mol kết tủa n Al(OH)3  = x = 4n AlO - - n H + 2 3 + Trường hợp 2: 4  k  H+ dư và AlO2- hết  kết tủa tan một hết. 4H+ + AlO2-  Al3+ + 2H2O Ví dụ: Rót từ từ 350 ml dung dịch HCl 1M vào dung dịch chứa 0,1 mol NaOH và 0,1 mol natri aluminat. Khối lượng kết tủa thu được là ? A. 3,9 gam. B. 7,8 gam hoặc 0,78 gam. C. 15,6 gam hoặc 3,9 gam. D. 0,78 gam. Hướng dẫn giải Ta có: nH+ = 0,35 mol, n NaAlO2 = 0,1 mol nOH- = 0,1 mol, Tôi xin đề nghị 2 hướng giải để tiện so sánh Cách 1: Theo cách cơ bản H+ + OH-   Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng H2O 18 Sáng kiến kinh nghiệm Trường THPT Điểu Cải 0,1  0,1 H+ còn dư 0,35 - 0,1 = 0,25 mol H+ + AlO2- + H2O  Al(OH)3  0,25 0,1 Sau đó: Ban đầu: Phản ứng: 0,1  0,1 Sau phản ứng: 0,15  0,1 0 0,1 Vì NaOH còn dư nên có tiếp phản ứng: Ban đầu: 3H+ + Al(OH)3 Al3+ + 3H2O 0,15 0,1 Phản ứng: 0,15  0,05  0,05 Sau phản ứng: 0 0,05 0,05 Vậy sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được: 0,05 mol Al(OH)3   m = 0,05 . 78 = 3,9 g 0,05 mol AlCl3 Cách 2: Xét tỉ lệ k Ta có: nH+ = 0,35 mol, n OH   0,35 mol, H+ + OH-   n Al3  0,1 mol H2O 0,1  0,1 H+ còn dư 0,35 - 0,1 = 0,25 mol k 1< n H n AlO  2  Al  OH  3 : x mol  3 Al : y mol  = 2,5 < 4 Tạo hỗn hợp   x  y  0,1mol AlO 2     Hệ:  x  4y  0,25 mol H  0,05  xy  0,05  m = 0,05 . 78 = 3,9 g Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng 19 Sáng kiến kinh nghiệm hoặc k = 2,5 nên Trường THPT Điểu Cải n Al(OH)3  n AlO  2 2 = 0,05 mol b) Mức độ khó Đề cho: lượng kết tủa và một chất tham gia, tính lượng chất tham gia còn lại. *dạng bài 1: Tính số mol H+ khi biết số mol kết tủa Al(OH)3, số mol AlO2-. Phương pháp: * Nếu nAl(OH)3 = nAlO2- : cả 2 chất phản ứng vừa đủ với nhau tạo Al(OH)3. Khi đó: n H  n Al(OH)3 n Al(OH)3  n AlO  * Nếu 2 thì có 2 TH xảy ra: - ) Cả H+ và đều AlO2- hết, kết tủa tan một phần. Khi đó sản phẩm có Al(OH)3 và Al3+ : n H  4n AlO   3n Al(OH)3 Ta có: 2 - ) Chỉ có phản ứng tạo kết tủa và AlO2- còn dư. Khi đó n H  n Al(OH)3 Ví dụ : Cho 100ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,1M và NaAlO 2 1,5M tác dụng với 200 ml dung dịch HCl thu được 6,24g kết tủa. Tính nồng độ mol/lít của dung dịch HCl. Hướng dẫn giải n Al(OH) 3  = 0,08 mol, nOH- = 0,01 mol, H+ + OH-   Trước tiên: n NaAlO2 = 0,15 mol H2O 0,01  0,01 Nhận xét: n Al(OH)3  n AlO  2 thì có 2 trường hợp: Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng 20