Tài liệu Chuyên đề nhiệt nhôm

WWW.HOAHOC.EDU.VN (Học Hóa bằng sự đam mê) 2016 BÀI TẬP NHIỆT NHÔM VÀ ĐIỆN PHÂN NÓNG CHẢY Al2O3 Con đường tư duy : Với bài toán nhiệt nhôm : Thực chất là Al đi cướp O trong Oxit của các kim loại khác. Dựa vào các giữ kiện kết hợp với các ĐLBT đi tim xem Al dư là bao nhiêu? Đi vào Al2O3 là bao nhiêu. Với bài toán điện phân nóng chảy Al2O3: Đây là dạng toán nói chung rất đơn giản thường CO  thì chúng ta chỉ cần BTNT O với chú ý Al2 O3  CO 2 sau đó BTNT để tính Al. O  2 dpnc/C HƯỚNG DẪN ÁP DỤNG Câu 1: Nung nóng 23,3 gam hỗn hợp gồm Al và Cr2O3 (trong điều kiện không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp chất rắn X. Chất rắn X phản ứng vừa đủ với 300 ml dung dịch KOH 1M (loãng). Nếu hòa tan hết X bằng dung dịch HCl thì cần vừa đủ dung dịch chứa a mol HCl. Giá trị của a là: A. 1,3. B. 1,5. C. 0,9. D. 0,5. Chú ý: Cr không tan trong kiềm loãng . BTNT.K n KOH  0,3 mol   n KAlO2  0,3 mol  n Al  0,3 mol  n Al2 O3  0,1mol   n Al  0,3mol BTNT.Oxi  23,3g    X  n Al  0,1mol  n  0,2 mol  n Cr2O3  0,1mol  Cr  n AlCl3  0,3 mol BTNT.Clo BTNT     a  1,3mol  n CrCl2  0,2 mol Câu 2: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm với 9,66 gam hỗn hợp X gồm FexOy và nhôm, thu được hỗn hợp rắn Y. Cho Y tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 0,672 lít khí (đktc), dung dịch D và chất không tan Z. Sục CO2 đến dư vào dung dịch D lọc kết tủa và nung đến khối lượng không đổi được 5,1 gam chất rắn. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Công thức của oxit sắt là: A. Không xác định được B. Fe2O3 C. Fe3O4 D. FeO Do phản ứng hoàn toàn. SƯU TẦM Page 1 WWW.HOAHOC.EDU.VN (Học Hóa bằng sự đam mê) 2016 BTE n H  0, 03 mol   n Al  0, 02 mol  2 Ta có ngay: 9,66 g Y n Al2O3  a mol  Fe BTNT.Al   0, 02  2a  0,1  a  0, 04 mol BTKL   n Fe  0, 09 mol  n Fe 0, 09 3   C n O 3.0, 04 4 Câu 3: Một hỗn hợp gồm bột Al và Fe2O3, thực hiện phản ứng nhiệt nhôm ở nơi không có không khí. Hỗn hợp sản phẩm rắn thu được sau phản ứng, trộn đều rồi chia thành 2 phần.Cho phần 1 vào dung dịch NaOH lấy dư thì thu được 6,72 lít hidro và chất rắn không tan trong NaOH có khối lượng bằng 34,783% khối lượng của phần 1. Hòa tan hết phần 2 vào dung dịch HCl thì thu được 26,88 lít hidro. Các thể tích ở ĐKC, các phản ứng đều hoàn toàn. Khối lượng từng chất rắn trong hỗn hợp ban đầu là: A. 10,8g Al và 64 g Fe2O3 B. 27g Al và 32 g Fe2O3 C. 32,4g Al và 32 g Fe2O3 D. 45g Al và 80 g Fe2O3 Chú ý: Phản ứng là hoàn toàn và khối lượng 2 phần có thể là khác nhau. Dễ thấy Al có dư sau phản ứng nhiệt nhôm. Trong phần 1 có : n Fe : a mol 3b  0,3.2   BTE BTKL   n Al : b mol 56a  BTNT.O  56a  27b  51a  0,34783  n Al2O3 : 0,5a   a  0,1mol   m1  16,1g b  0,2 mol Với phần 2: n H  1,2  2 m2 n 2e 1,2.2  e   3  m2  48,3g m1 n1 0,1.2  0,2.3 Câu 4: Hỗn hợp bột X gồm Al và Fe2O3. Nếu cho m gam hỗn hợp X tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 5,376 lít H2 (đktc). Nếu nung nóng m gam hỗn hợp X để thực hiện hoàn toàn phản ứng nhiệt nhôm thu được chất rắn Y. Hòa tan hết chất rắn Y với dung dịch NaOH dư thu được 0,672 lít lít H2 (đktc). Để hòa tan hết m gam hỗn hợp X cần bao nhiêu ml dung dịch hỗn hợp HCl 1M và H2SO4 0,5M? A. 300ml Ta có: X  HCl SƯU TẦM B. 450 ml BTE   n Al  C. 360 ml D. 600ml 0,24.2  0,16 mol 3 Page 2 WWW.HOAHOC.EDU.VN BTE Y  NaOH   n du Al  (Học Hóa bằng sự đam mê) 2016 0, 03.2  0, 02 mol 3 BTNT.Al  n pu  n Al 2O3  0, 07 mol Al  0,14 mol  Vậy X có:  n Al  0,16 mol BTE BTNT.H    n H   0,16.3  0, 07.3.2  0,9 mol  n  0, 07 mol  Fe2O3   n H   1.V  0,5.2.V  0,9  V  0, 45 lit Câu 5: Một hỗn hợp X gồm Al và Fe2O3, thực hiện phản ứng nhiệt nhôm sau khi phản ứng hoàn toàn thu được chất rắn A. Cho A tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 3,36 lít H2 (đktc) và chất rắn B. Cho B tác dụng với H2SO4 loãng dư, có 8,96 khí (đktc). Khối lượng của Al và Fe2O3 trong hỗn hợp X: A. 13,5g; 16g B. 10,8g; 16g C. 6,75g; 32g D. 13,5g; 32g 0,15.2  BTE  n Al   0,1mol A  NaOH  3 Ta có:   m Fe2O3 0, 4.2 BTE BTNT.Fe B  H SO   n Fe   0, 4 mol   n Fe2O3  0,2 mol 2 4  2 BTNT.O   n Al2O3  0,2 mol   n Al  0,1  0, 2.2  0,5 mol  m Al  13,5g Câu 6: Cho a gam Al tác dụng với b gam Fe2O3 thu được hỗn hợp A. Hoà tan A trong HNO3 dư, thu được 2,24 lít khí (đktc) một khí không màu, hoá nâu trong không khí. Khối lượng a đã dùng: A. 2,7 g B. 5,4 g C. 4,0 g D. 1,35 g Bài toán này các bạn chú ý .Vì cuối cùng Al và Fe đều lên số oxi hóa cao nhất nên ta có thể hiểu khí NO thoát ra là do Al sinh ra. BTE Do đó có ngay :   n Al  n NO  0,1 mol  a  2,7g Câu 7: Trộn 6,48 g Al với 16 g Fe2O3. Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm thu 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 A. 80% B. 100% C. 75% D. 85%  n Al  0,24 mol Ta có:   Al dư → ta tính hiệu suất theo Fe2O3.  n Fe O  0,1mol 2 3 BTE Giả sử: n pu (0,24  a).3  0, 06.2  a  0,2 mol Al  a mol  SƯU TẦM Page 3 WWW.HOAHOC.EDU.VN (Học Hóa bằng sự đam mê) 2016 n pu Fe2O 3  0,1 mol  H  100% Câu 8: Khử hoàn toàn 16g Fe2O3 bằng bột Al dư ở nhiệt độ cao. Sau phản ứng cho khối lượng rắn vào dung dịch NaOH dư thu được 0,672 lit (đktc) khí. Khối lượng bột Al đã dùng là: A. 9,84 g B. 9,54 g C. 5,94 g D. 5,84 g BTNT pu n Fe O  0,1mol   n Al  0,2 mol 2 3   n Al  0,22 mol  m Al  5,94g BTE du  n Al  0, 02 mol n H2  0,03 mol  Ta có:  BÀI TẬP RÈN LUYỆN Câu 1: Đốt nóng hỗn hợp gồm bột Al và Fe3O4 với lượng vừa đủ để phản ứng nhiệt nhôm xảy ra hoàn toàn. Các chất thu được sau phản ứng tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 4,032 lít H2 đktc. Khối lượng của hỗn hợp ban đầu là : A. 7,425g B. 13,5g C. 46,62g D. 18,24 g Câu 2: Sau khi thực hiện phản ứng nhiệt nhôm với Fe3O4 thu được chất rắn A và nhận thấy khối lượng nhôm giảm 8,1 gam. Cho A tác dụng với dd NaOH dư thu được 6,72 lít khí (đktc), giả sử hiệu suất các phản ứng là 100%. Khối lượng của A là: A. 39,6g B. 31,62g C. 42,14g D. 15,16g Câu 3: Đốt nóng một hỗn hợp gồm Al và 16g Fe2O3 (trong điều kiện không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp rắn X. Cho X tác dụng vừa đủ với Vml dd NaOH 1M sinh ra 3,36 lít H2 (đktc). Giá trị của V là? A. 100ml B. 150 ml C. 200ml D. 300ml Câu 4: Nung nóng hỗn hợp gồm 15,2 gam Cr2O3 và m gam Al. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 23,3 gam hỗn hợp X. Cho toàn bộ X phản ứng với HCl dư thấy thoát ra V (lít) H2 (đktc). Giá trị của V là: A. 7,84 lít B. 4,48 lít C. 3,36 lít D. 10,08 lít Câu 5: Trộn 5,4g Al với 17,4g bột Fe3O4 rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm (giả sử chỉ xảy ra phản ứng khử Fe3O4 thành Fe). Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp rắn sau phản ứng bằng dd H2SO4 loãng, dư thì thu được 5,376 lít H2 (đktc). Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm là? A. 62,5% B. 60% C. 20% D. 80% Câu 6: Trộn m gam bột nhôm với CuO và Fe2O3 rồi tiến hành nhiệt nhôm. Sau một thời gian thu được chất rắn A. Hòa tan A trong HNO3 dư được dung dịch B (không có NH4NO3) và hỗn hợp khí C gồm 0,02 mol NO2 và 0,03 mol NO. Giá trị của m là : SƯU TẦM Page 4 WWW.HOAHOC.EDU.VN A. 0,99 (Học Hóa bằng sự đam mê) B. 0,81 C.1,17 2016 D. 2,34 Câu 7: Một hỗn hợp gồm Al và Fe2O3 có khối lượng là 26,8gam. Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm thu được chất rắn A. Chia A thành 2 phần bằng nhau. Phần 1 tác dụng với dung dịch NaOH dư cho ra khí H2. Phần 2 Tác dụng với dung dịch HCl cho ra 5,6 lít H2( ở đ.k.t.c). Tính khối lượng của Al và Fe2O3 trong hỗn hợp ban đầu A. 5,4gam Al và 11,4 gam Fe2O3 B. 10,8gam Al và 16 gam Fe2O3 C. 2,7gam Al và 14,1 gam Fe2O3 D. 7,1gam Al và 9,7 gam Fe2O3 Câu 8: Khi cho 41,4 gam hỗn hợp X gồm Fe2O3, Al2O3 và Cr2O3 tác dụng với dung dịch NaOH đặc, dư thu được chất rắn có khối lượng 16 gam. Để khử hoàn toàn 41,4 gam X bằng phản ứng nhiệt nhôm cần dùng 10,8 gam Al. Thành phần % theo khối lượng của Cr2O3 trong hỗn hợp X là: A. 30,23% B. 50,67% C. 36,71% D. 66,67% Câu 9: 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 một hỗn hợp rắn X. Cho X tác dụng với dd NaOH dư thu được dd Y, chất rắn Z và 3,36 lít khí H2 (đktc). Sục khí CO2 dư vào dd Y, thu được 39 g kết tủa. Giá trị của m là? A. 45,6g B. 48,3g C. 36,7g D. 57g Câu 10: Nung nóng m gam hỗn hợp Al và Fe2O3 (trong môi trường không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra khoàn toàn, thu được hỗn hợp rắn Y. Chia Y thành 2 phần bằng nhau: - Phần 1: Tác dụng với dd H2SO4 loãng, dư sinh ra 3,08 lít khí H2 ở đktc. - Phần 2: Tác dụng với dd NaOH dư sinh ra 0,84 lít khí H2 ở đktc. Giá trị của m là? A. 22,75g B. 21,4g C. 29,4g D. 29,43g Câu 11: Đốt nóng một hỗn hợp X gồm bột Fe3O4 và bột Al trong môi trường không có không khí. Nếu cho những chất còn lại sau phản ứng (Y) tác dụng với dung dịch NaOH dư sẽ thu được 0,15 mol H2 ; còn nếu cho tác dụng với HCl dư sẽ thu được 0,6 mol H2. Vậy số mol Al trong hỗn hợp X là? A. 0,5 mol B. 0,4 mol C. 0,25 mol D. 0,6 mol Câu 12: Trộn 32gam Fe2O3 với 10,8gam Al rồi nung với nhiệt độ cao, hỗn hợp sau phản ứng hòa tan vào dung dịch NaOH dư thu được 5,376 lít khí ( đ.k.t.c). Số gam Fe thu được là: A. 1,12gam B. 11,20gam C. 12,44gam D. 13,44gam Câu 13. (Trích KA – 2014 ) Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp gồm Al và m gam hai oxit sắt trong khí trơ, thu được hỗn hợp rắn X. Cho X vào dung dịch NaOH dư, thu được dung SƯU TẦM Page 5 WWW.HOAHOC.EDU.VN (Học Hóa bằng sự đam mê) 2016 dịch Y, chất không tan Z và 0,672 lít khí H2 ((đktc). Sục khí CO2 dư vào Y, thu được 7,8 gam kết tủa. Cho Z tan hết vào dung dịch H2SO4, thu được dung dịch chứa 15,6 gam muối sunfat và 2,464 lít khí SO2 (ở đktc, là sản phẩn khử duy nhất của H2SO4). Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là: A. 6,29. B. 6,48 C. 6,96 D. 5,04. Câu 14. (Trích KA – 2014 ) Hỗn hợp X gồm Al, Fe3O4 và CuO, trong đó oxi chiếm 25% khối lượng hỗn hợp. Cho 1,344 lít khí CO (đktc) đi qua m gam X nung nóng, sau một thời gian thu được chất rắn Y và hỗn hợp khí Z có tỉ khối so với H2 bằng 18. Hòa tan hoàn toàn Y trong dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được dung dịch chứa 3,08m gam muối và 0,896 lít khí NO (ở đktc, là sản phẩm khử duy nhất). Giá trị m gần giá trị nào nhất sau đây ? A. 9,5 B. 8,5 C. 8,0 D. 9,0 ĐÁP ÁN CHI TIẾT Câu 1: Chọn đáp án D Vì phản ứng nhiệt nhôm là vừa đủ nên ta có :  n Fe  3a mol  BTNT BTE n Fe3O4  a mol     3a.2  0,18.2  a  0, 06 mol 4a  n Al2 O3  3 mol   m  0, 06.232  8.0, 06 .27  18,24g 3 Câu 2: Chọn đáp án A Ta có:  pu 8,1 BTNT  n Al  0,2 mol n   0,3 mol   n Al 2O3  0,15 mol   Al 27  m A  39, 6g  n Al 2O3  0,15 mol  0,3.2 BTE     n du  0,2 mol Al   n Fe  0,3375 mol  3 Câu 3: Chọn đáp án D BTE dö  n H  0,15mol   n Al  0,1mol  2 BTNT Ta có:    n NaAlO  0,3 mol  V  0,3lit BTNT p/öù 2  n Al  0,2 mol  n Fe2O3  0,1mol  Câu 4: Chọn đáp án A BTKL Ta có:   n Al  23,3  15,2  0,3 mol; n Cr2 O3  0,1mol → Al dư 27 du 0,1.3  0,2.2  n  0,3  0,2  0,1mol BTE   Al   n H2   0,35 mol  V  7,84lit 2  n Cr  0,2 mol SƯU TẦM Page 6 WWW.HOAHOC.EDU.VN (Học Hóa bằng sự đam mê) 2016 Câu 5: Chọn đáp án D  n Al  0,2 mol Ta có:   n Fe O  0, 075 mol 3 4 → Phản ứng vừa đủ ta có thể tính hiệu suất theo 1 trong 2 chất. BTNT.Al n du  n Al 2O3  Al  a mol  BTNT.O   n Fe  BTE   3.a  0,2  a mol 2 0,2  a 1 9.(0,2  a) .3. .3  2 4 8 9(0,2  a) 0,16 .2  0,24.2  a  0, 04 mol  H  .100  80% 8 0,2 Câu 6: Chọn đáp án A Do số oxi hóa của Cu và Fe đã cao nhất nên trong cả quá trình có thể xem NO và NO2 là do Al sinh ra.Khi đó ta có ngay : BTE   n Al  0, 02.1  0,03.3 0,11  mol  m  0,99g 3 3 Câu 7: Chọn đáp án B Phần 1 tác dụng với NaOH có khí H2 → Al dư.  n Al  a mol Phần 2: 13, 4   n Fe2O3  b mol  n Fe  2b mol A  n Al O  b mol 2  2 3  n Al  a  2b mol 2b.2  3(a  2b)  0,25.2 a  0,2 mol  m Al  10,8mol BTKL  BTE    A:  27a  160b  13,4  b  0, 05 mol  m Fe2O3  16 mol Câu 8: Chọn đáp án C 16   0,1mol BTNT.O n Fe2O3    n Cr2O3  0,1 mol 160 n Al  0, 4 mol  Ta có:   %Cr2 O3  0,1.152 .100  36,71% 41,4 Câu 9: Chọn đáp án D BTNT.Al phan ung du Y  CO 2  n Al(OH)  0,5 mol   n Al  n Al  0,5 mol 3  Ta có:  0,15.2 BTE  n du  0,1mol X  NaOH  Al   3 SƯU TẦM Page 7 WWW.HOAHOC.EDU.VN (Học Hóa bằng sự đam mê) BTNT.Al BTNT.O   n Al2O3  0,25 mol    n Fe3O4  2016 0,25.3  0,1875 mol 4  m Fe3O4  0,1875.232  43,5g   m Al  0,5.27  13,5g BTKL   m  57 Câu 10: Chọn đáp án A BTE du Với phần 2: n H  0,0375 mol   n Al  0, 025 mol 2  n du Al  0, 025 mol BTE   0, 025.3  2a  0,1375.2  a  0,1mol  n Fe : a mol Với phần 1:   n Al  0, 05 mol  n du  BTNT  BTKL Al  0, 05 mol → Cả hai phần:    m  22,75  n Fe  0,2 mol  n Fe  0,2 mol n  Al 2O3  0,1mol Câu 11: Chọn đáp án A Ta có: 8b   n Al  a  3  n Al  a mol  X:  Y :  n Fe  3b  n Fe3O4  b mol  4b  n Al O  2 3 3    8b  3  a  3   0,15.2    BTE   3  a  8b   3b.2  0,6.2   3  3a  8b  0,3 a  0,5 mol   3a  2b  1,2 b  0,15 mol Câu 12: Chọn đáp án D Ta có: BTE du n H2  0,24 mol   n Al  0,24.2 pu  0,16 mol  n Al  0, 4  0,16  0,24 mol 3 BTNT.Al BTNT.O   n Al2O3  0,12 mol    n Fe  0, 24 mol  m Fe  13,44g Câu 13. Chọn đáp án C BTE X tác dụng NaOH cho H2 → Al dư .   n du Al  BTNT.Al dau   n ban  n  Al 0, 03.2  0, 02 mol 3 7, 8 trong Fe x O y  0,1mol  n Al2 O3  0, 04 mol  n O  0,12 mol 78 n SO2  0,11mol  n SO2  0,11mol  m Fe  15, 6  0,11.96  5, 04g 4  m oxit sat  5, 04  0,12.16  6, 96g SƯU TẦM Page 8 WWW.HOAHOC.EDU.VN (Học Hóa bằng sự đam mê) 2016 Câu 14. Chọn đáp án A  kim lo¹i : 0, 75m   Y 0,25m  0, 03mol  n O  16  0, 03  n CO  0, 03 mol O   Ta có ngay: 0, 06 n CO    n CO2  0, 25m  BTE   3, 08m  0, 75m    0, 03  .2.62  0, 04.3.62  m  9, 477g 16   SƯU TẦM Page 9