Giải bài tập SGK Hóa 12 Nâng cao Bài 34: Một số hợp chất quan trong của nhôm

Hợp chất nào của nhôm tác dụng với dung dịch NaOH (theo tỉ lệ mol 1:1) có sản phẩm là Na[Al(OH)₄]?

A. Al₂(SO₄)₃

B. AlCl₃

C. Al(NO₃)₃

D. Al(OH)₃

Phương pháp giải

Để xác định hợp chất nào của nhôm tác dụng với dung dịch NaOH (theo tỉ lệ mol 1:1) có sản phẩm là Na[Al(OH)₄] ta cần viết phương trình hóa học của các hợp chất trên với NaOH, cân bằng phương trình và xác định hệ số cân bằng đề chọn đáp án phù hợp.

Hướng dẫn giải

Hợp chất Al(OH)₃ của nhôm tác dụng với dung dịch NaOH (theo tỉ lệ mol 1:1) có sản phẩm là Na[Al(OH)₄]

Phương trình hóa học: Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4]

⇒ Đáp án D.

Dãy nào dưới đây gồm các chất vừa tác dụng được với dung dịch axit và dung dịch kiềm?

A. AlCl₃ và Al₂(SO₄)₃

B. Al(NO₃)₃ và Al(OH)₃

C. Al₂(SO₄)₃ và Al₂O₃

D. Al(OH)₃ và Al₂O₃

Phương pháp giải

Để chọn đáp án thích hợp ta cần ghi nhớ những hợp chất có tính chất lưỡng tính vừa tác dụng được với dung dịch axit và dung dịch kiềm.

Hướng dẫn giải

Dãy gồm các chất vừa tác dụng được với dung dịch axit và dung dịch kiềm là: Al(OH)₃ và Al₂O₃.

⇒ Đáp án D.

Có 3 chất rắn là: Mg, Al₂O₃, Al. Hãy nhận biết mỗi chất đã cho bằng phương pháp hóa học. Viết các phương trình hóa học.

Phương pháp giải

Để nhận biết các chất trên ta dựa vào tính chất khác biệt và đặc trưng của mỗi chất để lựa chọn thuốc thử và phương pháp phù hợp.

Hướng dẫn giải

Cách nhận biết mỗi chất đã cho bằng phương pháp hóa học:

- Dùng dung dịch NaOH hòa tan 3 mẫu chất rắn

• Chất rắn không tan là Mg.
• Chất rắn tan ra là Al₂O₃:

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄]

- Chất rắn tan ra và kèm theo hiện tượng thoát khí là Al:

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂\(^{\uparrow}\)

Viết các phương trình hóa học biểu diễn những chuyển đổi hóa học sau, ghi rõ các điều kiện của phản ứng và cho biết phản ứng nào thuộc loại phản ứng oxi hóa khử:

Phương pháp giải

Để viết phương trình hóa học cần dựa vào chất sản phẩm và chất tham gia phản ứng để suy ra những chất còn lại và viết phương trình hóa học.

Hướng dẫn giải

Các phương trình hóa học của dãy chuyển hóa trên:

(1) 4Al + 3O₂ \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) Al₂O₃   

(2) Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O  

(3) AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃ + 3NaCl    

(4) Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O         

(5) Al(OH)₃ + KOH → K[Al(OH)₄]            

(6) 2Al(OH)₃ ^{\(\overset{t^0}{\rightarrow}\)} Al₂O₃ + 3H₂O                

(7) Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄] 

Trong các phản ứng đã cho (1) là phản ứng oxi hóa khử.

Có các dung dịch AlCl₃, HCl, NaOH, H₂O và những dụng cụ cần thiết. Hãy điều chế và chứng minh tính lưỡng tính của Al₂O₃ và Al(OH)₃. Viết các phương trình hóa học.

Phương pháp giải

- Cần dựa vào những chất sẵn có và cách điều chế Al₂O₃ và Al(OH)₃ để viết phương trình hóa học phù hợp.

- Để chứng minh tính lưỡng tính ta cần viết các phương trình hóa học tác dụng với axit và bazơ.

Hướng dẫn giải

- Điều chế Al₂O₃ và Al(OH)₃:

• Lấy một lượng dung dịch AlCl₃ nhỏ từng giọt dung dịch NaOH vào cho tới khi lượng kết tủa không tăng thêm nữa thì dừng.

AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃\(^{\downarrow}\) + 3NaCl

• Đem nung đến kết tủa đến khối lượng không đổi để tạo Al₂O₃:

2Al(OH)₃ \(\overset{t^0}{\rightarrow}\) Al₂O₃ + 3H₂O

- Chứng minh tính lưỡng tính của Al₂O₃ và Al(OH)₃:

Al₂O₃ và Al(OH)₃ vừa cho proton H⁺ vừa nhận proton H⁺

Al(OH)₃\(^{\downarrow}\) + 3HCl → AlCl₃ + H₂O

Al(OH)₃ + KOH → K[Al(OH)₄]

Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄]

Cho 31,2gam hỗn hợp bột Al và Al₂O₃ tác dụng với dung dịch NaOH dư, phản ứng xong thu được 13,44 lít H₂ (đktc). Hãy cho biết:

a. Các phương trình hóa học của các phản ứng đã xảy ra?

b. Khối lượng mỗi chất có trong hỗn hợp ban đầu?

c. Thể tích dung dịch NaOH 4M đã dùng (biết rằng trong thí nghiệm này người ta đã dùng dư 10 cm³ so với thể tích cần dùng).

Phương pháp giải

• Bước 1: Viết phương trình hóa học
• Bước 2: Từ số mol H₂ suy ra mol Al và A₂O₃
• Bước 3: Tính khối lượng mỗi chất có trong hỗn hợp ban đầu.
• Bước 4: Tính mol NaOH theo mol Al và A₂O_3, suy ra thể tích dung dịch NaOH cần dùng.

Hướng dẫn giải

Câu a

Phương trình hóa học:

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄]          (1)

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂\(^{ \uparrow}\)  (2)

Câu b

\(n_{H_{2}} = \frac{13,44}{22,4} = 0,6 \ mol\)

Theo phương trình (2):

\(n_{Al} = \frac{2}{3} n_{H_{2}} = 0,4 \ mol \Rightarrow m_{Al} = 0,4.27 = 10,8 \ gam\)

\(m_{Al_{2}O_{3}} = 31,2 - 10,8 = 20,4 \ gam  \Rightarrow n_{Al_{2}O_{3}} = 0,2 \ mol\)

Câu c

\(\\ Theo \ (1): \ n_{NaOH} = 2n_{Al_{2}O_{3}} = 0,4 \ mol \\ Theo \ (2): \ n_{NaOH} = n_{Al} = 0,4 \ mol\)

⇒ n_NaOH = 0,4 + 0,4 = 0,8 mol.

\(V_{NaOH}  = \frac{0,8}{4} = 0,2 \ lit = 200 \ cm^3\)

Vì trong thí nghiệm này người ta đã dùng dư 10 cm³ so với thể tích cần dùng nên:

Thể tích dung dịch NaOH đã dùng là:

V^'_NaOH = 200 + 10 = 210 cm³.

Cho 150 cm³ dung dịch NaOH 7M tác dụng với 100 cm³ dung dịch Al₂(SO₄)₃ 1M. Hãy xác định nồng độ mol của các chất có trong dung dịch sau phản ứng.

Phương pháp giải

• Bước 1: Từ mol NaOH và Al₂(SO₄)₃ xác định chất còn dư sau phản ứng.
• Bước 2: Tính thể tích dung dịch, suy ra nồng độ mol. của các chất có trong dung dịch sau phản ứng

Hướng dẫn giải

Ta có:

n_NaOH = 0,15 . 7 = 1,05 mol

\({n_{A{l_2}{{(S{O_4})}_3}}}\) = 0,1 . 1 = 0,1 mol

Al₂(SO₄)₃ + 6NaOH → 2Al(OH)₃ + 3Na₂SO₄

0,1                0,6            0,2             0,3

Do NaOH còn dư 1,05 - 0,6 = 0,45 mol nên Al(OH)₃ sinh ra bị hòa tan:

Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄]

0,2             0,2             0,2

Sau thí nghiệm các chất có trong dung dịch là:

Na₂SO₄ 0,3 mol; Na[Al(OH)₄] 0,2 mol; NaOH dư 1,05 - 0,6 - 0,2 = 0,25 mol

Thể tích dung dịch: V_dd = 150 + 100 = 250 ml = 0,25 lít

Nồng độ các chất trong dung dịch:

\(\\ C_{M \ Na_{2}SO_{4}} = \frac{0,3}{0,25} = 1,2 M \\ C_{M \ Na[Al(OH)]_{4}} = \frac{0,2}{0,25} = 0,8 M \\ C_{M \ NaOH} = \frac{0,25}{0,25} = 1M\)