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
Al3+ + 3H2O
Al(OH)3 + 3H+
* Tác dụng với dung dịch kiềm
+ ) Al2O3 + 2OH- + 3H2O
2 [Al(OH)4]-
2AlO2- + H2O
hoặc Al2O3 + 2OH-
+ ) Al(OH)3 + OH-
[Al(OH)4]-
hoặc
AlO2- + 2H2O
Al(OH)3 + OH-
Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng
3
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] (I)
hoặc 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:
hoặc
Al(OH)3 + NaOH
Na[Al(OH)4]
(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
Al(OH)3
Al3+ + 3OH-
Nếu OH- dư thì tiếp tục có phản ứng:
Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng
4
Sáng kiến kinh nghiệm
Trường THPT Điểu Cải
[Al(OH)4]- tan
Al(OH)3 + OH-
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
Al3+ + 3H2O
Khi H+ dư: Al(OH)3 + 3H+
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:
Al(OH)3 + NaHCO3
NaAlO2 + CO2 + 2H2O
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:
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
Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng
5
Sáng kiến kinh nghiệm
Trường THPT Điểu Cải
+ 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
0,2 mol 0,3 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.
Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng
6
Sáng kiến kinh nghiệm
Trường THPT Điểu Cải
Hỗn hợp tác dụng với dung dịch NaOH dư, Al phản ứng hết.
Quá trình oxi hóa:
Quá trình khử:
Bảo toàn mol electron suy ra 3y = 0,6
Al - 3e Al3+
y 3y mol
2H+ + 2e H20
0,6 ¬ 0,3 mol
(*)
Hỗn hợp tác dụng với dung dịch HCl dư, Al và Fe phản ứng hết.
Quá trình oxi hóa:
Quá trình khử:
Bảo toàn mol electron suy ra 2x + 3y = 0,8 (**)
Fe0 - 2e Fe2+
x 2x mol
Al0 - 3e Al3+
y 3y mol
2H+ + 2e H20
0,8 ¬ 0,4 mol
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)
N + 3e N (NO)
2 N + 8e 2 N (N2O)
2 N + 10e 2 N (N2)
N + 8e N (NH4NO3)
S+6 + 2e S+4 (SO2)
S+6 + 6e S0 (S)
S+6 + 8e S-2 (H2S)
5
2
5
1
5
5
0
3
Dùng định luật bảo toàn mol electron để lập phương trình đại số.
Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng
7
Sáng kiến kinh nghiệm
Trường THPT Điểu Cải
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
0,04
0,015 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:
0
Quá trình khử:
+3
5
2
Al - 3e Al
N + 3e N (NO)
x 3x mol
0,03 0,01 mol
2 N + 8e 2 N (N2O)
0,12 0,015 mol
5
1
Áp dụng định luật bảo toàn mol electron ta có: 3x = 0,03 + 0,12 = 0,15
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:
Al(OH)3
Al3+ + 3OH-
Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng
(I)
8
Sáng kiến kinh nghiệm
Khi OH- dư:
Trường THPT Điểu Cải
Al(OH)3 + OH-
[Al(OH)4]- tan
[Al(OH)4]- hay AlO2- + 2H2O
Al3+ + 4OH-
(II)
a) Mức độ dễ:
Cho biết số mol của Al3+ và OH-, hãy tính số mol và lượng kết tủa.
* phương pháp:
Đặt k
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
x + y = n Al3+ b¶o toµn mol nguyª n tè Al
Hệ phương trình:
3x + 4y = n OH- b¶o toµn nho'm OH
Đặc biệt k
n 3
3 4
3,5 thì n Al(OH)3 n[Al(OH) ] Al
4
2
2
+ ) 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 AlCl3
0,5M thu được m gam kết tủa. Tính giá trị của m ?
Hướng dẫn giải
Ta có: nNaOH = 0,34 mol, n AlCl3 = 0,1 mol
Tôi xin đề nghị 2 hướng giải để tiện so sánh
Cách 1: Theo cách cơ bản
Al(OH)3 + 3 NaCl
AlCl3 + 3 NaOH
Ban đầu: 0,1 0,34
Phản ứng: 0,1 0,3 0,1 0,3
Sau phản ứng: 0 0,04 0,1 0,3
Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng
9
Sáng kiến kinh nghiệm
Trường THPT Điểu Cải
Vì NaOH còn dư nên có tiếp phản ứng:
Al(OH)3 + NaOH
Na[Al(OH)4]
Ban đầu: 0,1 0,04
Phản ứng: 0,04 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
k
n OH
n Al3
= 3,4 Tạo hỗn hợp
Al(OH)3 x mol
[Al(OH) 4 ] y mol
Hệ: x y 0,1
x 0,06
3x 4y 0,34
y 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 0,1 mol,
k
n OH
n Al3
n Al3 2n Al2(SO4)3 = 0,02 mol
= 5 > 4 Tạo [Al(OH)4]- và OH- dư
Dung dịch A có: n Al(OH) n Al3 = 0,02 mol; n OH d 0,1 – 0,02.4 = 0,02 mol
4
CM (Na[Al(OH)4]) =
0,02
0,02
0,17M ; CM(NaOH) =
0,17M
0,1 0,02
0,1 0,02
Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng
10
Sáng kiến kinh nghiệm
Trường THPT Điểu Cải
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
nNaOH = 0,42 mol; n Fe 2 (SO4 ) 3 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 0,04 mol; m Fe(OH) 3 = 0,04.107 = 4,28 g
Sau đó:
n Al3 0,08 mol; n OH du 0,42 – 0,04 . 3 = 0,3 mol
Ta thấy k
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
3
Ta có hệ: x y 0,08 mol Al
3x 4y 0,3 mol OH
x 0,02 mol
y 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
Dung dịch Y gồm
0, 42 – 0,06 0,18 mol
Na
SO
:
2 4
2
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:
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 OH 3n Al(OH)3
So sánh nếu n Al(OH)3 n Al3 thì có 2 trường hợp có thể xảy ra:
Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng
11
Sáng kiến kinh nghiệm
Trường THPT Điểu Cải
- ) 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)
n OH 3n Al(OH)3 4n[Al(OH) ]
4]
n Al3 n Al(OH)3
4
- ) Chưa hoà tan kết tủa hay Al3+ 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
+ Trường hợp 2: Al3+ hết tạo
Al
OH
: 0,12 – 0,02 0,1 mol
4
Số mol OH- = 3 . 0,02 + 4 . 0,1 = 0,46 mol
CM(NaOH) = 0,92M
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
+ Trường hợp 2: Al3+ hết tạo
Al OH 4 : 0,17 – 0,15 0,02 mol
Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng
12
Sáng kiến kinh nghiệm
Trường THPT Điểu Cải
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
(Theo bảo toàn nhóm OH-)
n Al3 n Al(OH)3 n[Al(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.
Ví dụ 1: Thêm 0,6 mol NaOH vào dd chứa x mol AlCl3 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) ] = 0,8 mol ( bảo toàn Al)
4
*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.
Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng
13
Sáng kiến kinh nghiệm
Trường THPT Điểu Cải
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.
Al(OH)3
Al3+ + 3OH-
[Al(OH)4]- hay AlO2- + 2H2O
Al3+ + 4OH-
Bảo toàn mol nguyên tố Al ta được:
n[Al(OH)
4]
n Al3 n Al(OH)3 (TN 2)
n OH (TN 2) 3n Al(OH)3 (TN2)
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.
Al OH 3 : 0,3 mol
Số mol OH- = 1,35 mol Tạo
Al
OH
:
0,1125 mol
4
n Al3 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 ]-:
Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng
14
Sáng kiến kinh nghiệm
Trường THPT Điểu Cải
a) Mức độ dễ:
Tính khối lượng kết tủa khi cho biết số mol của H+ và AlO2-.
*phương pháp:
Đặt k
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
ìï x + y = n AlO 2
Ta có hệ phương trình: í
ïïî x + 4y = n H+
Suy ra: số mol kết tủa n Al(OH)3 = x =
4n AlO - - n H+
3
+ Trường hợp 2: 4 k H+ dư và AlO2- hết kết tủa tan một hết.
4H+ + AlO2- Al3+ + 2H2O
2
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.
C. 15,6 gam hoặc 3,9 gam.
B. 7,8 gam hoặc 0,78 gam.
D. 0,78 gam.
Hướng dẫn giải
Ta có: nH+ = 0,35 mol, nOH- = 0,1 mol, n NaAlO2 = 0,1 mol
Tôi xin đề nghị 2 hướng giải để tiện so sánh
Cách 1: Theo cách cơ bản
H+ + OH-
H2O
0,1 0,1
H+ còn dư 0,35 - 0,1 = 0,25 mol
Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng
15
Sáng kiến kinh nghiệm
Trường THPT Điểu Cải
Sau đó:
Ban đầu:
H+ + AlO2- + H2O Al(OH)3
0,25 0,1
Phản ứng:
0,1 0,1 0,1
Sau phản ứng:
0,15 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, n Al3 0,1 mol
H2O
H+ + OH-
H+ còn dư 0,35 - 0,1 = 0,25 mol
1 < k
n H
n AlO
2
0,1 0,1
Al OH 3 : x mol
= 2,5 < 4 Tạo hỗn hợp 3
Al : y mol
Hệ: x y 0,1 mol AlO 2 x 0,05
y 0,05
x 4y 0,25 mol H
m = 0,05 . 78 = 3,9 g
hoặc k = 2,5 nên 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:
Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng
16
Sáng kiến kinh nghiệm
Trường THPT Điểu Cải
* 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
* Nếu n Al(OH)3 n AlO thì có 2 TH xảy ra:
2
- ) Cả H+ và đều AlO2- hết, kết tủa tan một phần. Khi đó sản phẩm có Al(OH)3
và Al3+ :
Ta có: n H 4n AlO 3n Al(OH)3
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 NaAlO2 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, n NaAlO2 = 0,15 mol
H2O
H+ + OH-
Trước tiên:
0,01 0,01
Nhận xét: n Al(OH)3 n AlO thì có 2 trường hợp:
2
+ ) Chưa hoà tan kết tủa, AlO2- còn dư. Khi đó sản phẩm chỉ có Al(OH)3 và
n H n Al(OH)3 n OH = 0,08 + 0,01 = 0,09 mol
CM(HCl) =
0,09
= 0,45M
0,2
+ ) Có hiện tượng hoà tan kết tủa H+ và AlO2- hết. Khi đó sản phẩm có
Al(OH)3 và Al3+ :
Ta có: n H 4n AlO 3n Al(OH)3 n OH = 4.0,15 - 3.0.08 + 0,01 = 0,37 mol
2
CM(HCl) =
0,37
= 1,85M
0,2
Vậy nồng độ của HCl là 0,45M hoặc 1,85M
*dạng bài 2: Tính lượng AlO2- khi biết số mol Al(OH)3, số mol H+ .
Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng
17
Sáng kiến kinh nghiệm
Trường THPT Điểu Cải
Phương pháp:
* Nếu n Al(OH)3 n H thì có 1 trường hợp:
Có hiện tượng hoà tan kết tủa hay H+ hết. Khi đó sản phẩm có Al(OH)3 và
Al3+ :
Ta có:
n AlO
3n Al(OH)3 n H
4
2
* Nếu số mol Al(OH)3 = số mol H+ : cả 2 chất phản ứng vừa đủ với nhau
tạo Al(OH)3. Khi đó: n AlO n Al(OH)3
2
Ví dụ : Cho 600ml dung dịch NaAlO2 tác dụng với 400 ml dung dịch HCl 1M
thu được 11,7g kết tủa. Tính nồng độ mol/lít của dung dịch NaAlO2.
Hướng dẫn giải
Nhận xét: n H n Al(OH)3 :
n H = 0,4 mol ;
n Al(OH) 3 = 0,15 mol
Nên kết tủa tan một phần. Khi đó sản phẩm có Al3+ và Al(OH)3:
n AlO
n H 3n Al(OH)3
2
4
CM(NaAlO2) =
= n AlO
2
0,4 3.0,15
= 0,25 mol
4
0,25
= 0,42M
0,6
Vậy nồng độ của NaAlO2 là 0,42M
Dạng 4. Cho hỗn hợp gồm Al và 1 kim loại kiềm (Na, K) hoặc kim loại kiềm
thổ (Ca, Ba) tác dụng với nước.
Thứ tự phản ứng như sau:
M(OH)x +
Trước hết: M + xH2O
Sau đó:
AlO2- +
Al + OH- + H2O
x
H2
2
3x
H2
2
Từ số mol của M cũng là số mol của OH- và số mol của Al ta biện luận để
biết Al tan hết hay chưa.
Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng
18
Sáng kiến kinh nghiệm
+ Nếu nOH- ≥ nAl
Al tan hết
+ Nếu nOH- < nAl Al chỉ tan một phần.
Trường THPT Điểu Cải
7
Ví dụ : Hoà tan m gam hỗn hợp A trên vào dung dịch KOH dư thì thu được x
4
lít khí. Cũng Hoà tan hỗn hợp A gồm K và Al vào nước dư thu được x lít khí.
Tính % (m) mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu.
Hướng dẫn giải
Khi cho hỗn hợp A vào dung dịch KOH dư được thể tích khí lớn hơn khi
hoà tan vào nước do đó kết luận khi hoà tan vào nước Al còn dư nên tạo thêm
khí.
Gọi số mol của K là a mol; của Al là b mol ( vì Al còn dư a < b)
Khi hoà tan vào nước: 2K H2 ; 2Al 3H2
a 0,5a a 1,5a
Tổng số mol H2 = 0,5a + 1,5a = 2a =
x
22,4
(*)
Khi hoà tan vào dung dịch KOH dư:
2 K H2 ; 2Al 3H2
a 0,5a b 1,5b
Tổng số mol H2 = 0,5a + 1,5b =
7x
4.22, 4
(**)
Từ (*) và (**) suy ra: 2a = b
Vậy hỗn hợp X có a mol K; 2a mol Al
%(m) K = 41,9%; %(m)Al = 58,1%
Dạng 5. Phản ứng nhiệt nhôm
Phương pháp
- Xét phản ứng nhiệt nhôm:
oxit nhôm + kim loại
Al + oxit kim loại
(Hỗn hợp A) (Hỗn hợp B)
Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng
19
Sáng kiến kinh nghiệm
Trường THPT Điểu Cải
- Hay gặp:
2Al + Fe2O3
Al2O3 + 2Fe
y Al2O3 + 3xFe
2yAl + 3FexOy
6FexOy + (3x – 2y)Al2O3
(6x – 4y)Al + 3xFe2O3
- Nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn, tùy theo tính chất của hỗn hợp B tạo thành để
biện luận. Hay gặp các trường hợp:
+ Hỗn hợp B chứa 2 kim loại
Al dư ; oxit kim loại hết
+ Hỗn hợp B tác dụng với dung dịch bazơ kiềm (NaOH,…) giải phóng H2
→ có Al dư.
+ Hỗn hợp B tác dụng với dung dịch axit có khí bay ra thì có khả năng
hỗn hợp B 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 B gồm Al2O3, Fe, Al dư và
Fe2O3 dư
- Thường sử dụng:
+ Định luật bảo toàn khối lượng: mhhA = mhhB
+ Định luật bảo toàn nguyên tố (mol nguyên tử): nAl (A) = nAl
Ví dụ 1: Nung nóng hỗn hợp A gồm 5,4 gam Al và Fe2O3 (trong môi trường
không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp rắn B.
Hòa tan hoàn toàn B bằng dung dịch HNO3 dư thì thu được V lít khí NO2 ( sản
phẩm khử duy nhất) và dung dịch C.
Giá trị của V là?
A. 13,44
B. 6,72.
C. 8,96.
D. 4,48.
Hướng dẫn giải
Sử dụng phương pháp bảo toàn mol electron.
3
Al
0
3
0
o
Al
HNO3
t
Y Fe
X 3
dd Z Al
3
Fe
Fe
cã thÓ cã Al d hoÆc c¸c oxit s¾t
Giáo viên: Nguyễn Đình Hoàng
20
- Xem thêm -
.PDF 
29 
249 
79 
