Giải bài tập SBT Hóa 12 Bài 27: Nhôm và hợp chất của nhôm

1. Giải bài 27.1 trang 62 SBT Hóa học 12

2. Giải bài 27.2 trang 62 SBT Hóa học 12

Hòa tan 3 chất rắn cần phân biệt vào dung dịch KOH dư

+ Không có hiện tượng: Mg

+ Chất rắn tan và có khí không màu thoát ra: Al

+ Chất rắn tan: Al₂O₃

Các dung dịch ZnSO₄ và AlCl₃ đều không màu. Để phân biệt 2 dung dịch này có thế dùng dung dịch của chất nào sau đây ?

A. NaOH                              B. HNO₃

C. HCl                                 D. NH₃

Phương pháp giải

Với các dung dịch ZnSO₄ và AlCl₃ để phân biệt có thể dùng dung dịch NH₃ để nhận biết.

Hướng dẫn giải

Cho từ từ đến dư dung dịch NH₃ vào 2 ống nghiệm chứa 2 dung dịch ZnSO₄ và AlCl₃

+ Xuất hiện kết tủa sau đó kết tủa tan: ZnSO₄

\(ZnS{O_4} + 2N{H_3} + 2{H_2}O \to Zn{(OH)_2} + {(N{H_4})_2}S{O_4}\)

\(Zn{(OH)_2} + 4N{H_3} \to {\text{[}}Zn{(N{H_3})_4}{\text{]}}{(OH)_2}\)

+ Xuất hiện kết tủa: AlCl₃

\(AlC{l_3} + 3N{H_3} + 3{H_2}O \to Al{(OH)_3} + 3N{H_4}Cl\)

Hiện tượng nào sau đây đúng khi cho từ từ dung dịch NH₃ đến dư vào ống nghiệm đựng dung dịch AlCl₃ ?

A. Sủi bọt khí, dung dịch vẫn trong suốt và không màu.

B. Sủi bọt khí và dung dịch đục dần do tạo ra chất kết tủa.

C. Dung dịch đục dần do tạo ra chất kết tủa sau đó kết tủa tan và dung dịch lại trong suốt.

D. Dung dịch đục dần do tạo ra chất kết tủa và kết tủa không tan khi cho dư dung dịch NH₃.

Phương pháp giải

Viết phương trình của phản ứng hóa học, dựa vào độ tan, chất khí của các chất để kết luận.

Hướng dẫn giải

3NH₃ + 3H₂O + AlCl₃ → Al(OH)₃ + 3NH₄Cl

Dung dịch đục dần do tạo ra Al(OH)₃ kết tủa và kết tủa không tan khi cho dư dung dịch NH₃

Trong 1 lít dung dịch Al₂(SO₄)₃ 0,15M có tổng số mol các ion do muối phân li ra (bỏ qua sự thuỷ phân của muối) là

A. 0,15 mol.                         B. 0,3 mol.

C. 0,45 mol.                          D. 0,75 mol.

Phương pháp giải

Tính số mol của Al₂(SO₄)₃, dựa vào phương trình phân ly để tính số mol của các ion.

Hướng dẫn giải

n_Al2(SO4)3=0,15.1=0,15mol

Al₂(SO₄)₃ → 2Al³⁺ + 3SO₄^2-

→ Tổng số mol của các ion là 0,3 + 0,45 = 0,75 mol

→ Chọn D.

Cho m gam Al tác dụng hết với dung dịch HNO₃ rất loãng chỉ thu được hỗn hợp khí gồm 0,015 mol N₂O và 0,01 mol NO. Giá trị của m là

A. 13,5.                                 B. 1,35.

C. 0,81.                                 D. 8,1.

Phương pháp giải

Áp dụng phương pháp bảo toàn electron, tìm ra số mol của Al. Từ đó tính được giá trị của m.

Hướng dẫn giải

Al → Al³⁺ + 3e         

2N⁺⁵ + 8e → N₂⁺¹

N⁺⁵ + 3e → N⁺²

Áp dụng phương pháp bảo toàn electron: 3n_Al = 8n_N2O + 3n_NO

\({n_{Al}} = \frac{{8{n_{{N_2}O}} + 3{n_{NO}}}}{3} = \frac{{8.0,015 + 3.0,01}}{3} = 0,05mol\)

\(m = {m_{Al}} = 0,05.27 = 1,35\,gam\)

Chọn B.

Cho 5,4 g Al vào 100 ml dung dịch KOH 0,2M. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thể tích khí H₂ (đktc) thu được là

A. 4,48 lít.                             B. 0,448 lít.

C. 0,672 lít.                           D. 0,224 lít.

Phương pháp giải

- Viết phương trình hóa học của phản ứng, so sánh chất dư chất hết

- Tính số mol H₂ theo số mol của chất hết, suy ra thể tích của H₂

Hướng dẫn giải

n_KOH = 0,1.0,2 = 0,02 (mol); n_Al = 0,2 (mol) → Al dư.

2Al + 2KOH + 2H₂O → 2KAlO₂ + 3H₂

0,02       0,02                                 0,03(mol)

V_H2 = 22,4.0,03 = 0,672(lít)$)$

→ Chọn C.

Nung nóng hỗn hợp gồm 10,8 g bột Al với 16 g bột Fe₂O₃ (không có không khí), nếu hiệu suất phản ứng là 80% thì khối lượng Al₂O₃ thu được là

A. 8,16 g.                              B. 10,20 g.

C. 20,40 g.                            D. 16,32 g.

Phương pháp giải

- Tính số mol của Al và Fe₂O₃, viết phương trình phản ứng hóa học rồi so sánh chất dư, chất hết.

- Tính số mol của Al₂O₃ theo số mol của chất hết, chú ý tính cả hiệu suất phản ứng.

- Từ đó tìm được khối lượng của Al­₂O₃

Hướng dẫn giải

\({n_{Al}} = 0,4mol;{n_{F{e_2}{O_3}}} = 0,1mol\)

\(2Al + F{e_2}{o_3} \to A{l_2}{O_3} + 2Fe\)

\({m_{A{l_2}{O_3}}} = \frac{{102.0,1.80}}{{100}} = 8,16(gam)\)

Chọn A.

Đốt cháy bột Al trong bình khí Cl₂ dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn khối lượng chất rắn trong bình tăng 4,26 g. Khối lượng Al đã phản ứng là

A. 2,16 g.                B. 1,62 g.          

C. 1,08 g.                D. 3,24 g.

Phương pháp giải

Viết phương trình phản ứng và áp dụng tăng giảm khối lượng cho phản ứng.

Hướng dẫn giải

2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃

54 g     3.71 = 213 g

x g       4,26 g

→ x = (54.4,26)/213= 1,08 gam

→ Chọn C.

Cho 4,005 g AlCl₃ vào 1000 ml dung dịch NaOH 0,1M. Sau khi phản ứng xong thu được khối lượng kết tủa là

A. 1,56 g                     B. 2,34 g

C. 2,60 g                     D. 1,65 g.

Phương pháp giải

- Viết phương trình phản ứng, so sánh chất dư, chất hết

- Do NaOH dư nên có thêm phản ứng hòa tan Al(OH)₃, tính số mol Al(OH)₃ bị hòa tan bởi NaOH dư.

- Từ đó tính số mol Al(OH)₃ còn lại, suy ra khối lượng.

Hướng dẫn giải

\({n_{AlC{l_3}}} = 0,03mol;{n_{NaOH}} = 0,1mol\)

\(\begin{gathered}
  AlC{l_3} + NaOH \to Al{(OH)_3} + 3NaCl \hfill \\
  0,03\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,09\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,03 \hfill \\ 
\end{gathered} \)

\(\begin{gathered}
  Al{(OH)_3} + NaOH \to NaAl{O_2} + 2{H_2}O \hfill \\
  0,01\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,01 \hfill \\ 
\end{gathered} \)

\({n_{Al{{(OH)}_3}du}} = 0,02mol\)

\({m_{Al{{(OH)}_3}}} = 78.0,02 = 1,56gam\)

Chọn A.

Để khử hoàn toàn m gam hỗn hợp CuO và PbO cần 8,1 g kim loại nhôm sau phản ứng thu được 50,2 g hỗn hợp 2 kim loại. Giá trị của m là

A. 57,4.                 B. 54,4.

C. 53,4.                 D. 56,4.

Phương pháp giải

- Gọi công thức chung của 2 oxit là \(\overline M O\)

- Viết phương trình phản ứng, từ số mol Al suy ra số mol O phản ứng

- Từ đó tính được khối lượng oxit bằng tổng khối lượng kim loại và khối lượng O phản ứng

Hướng dẫn giải

\(\overline {3M} O + 2Al \to A{l_2}{O_3} + 3\overline M \)

m_O = 0,45.16 = 7,2 gam

Khối lượng hỗn hợp 2 oxit ban đầu là : 50,2 + 7,2 = 57,4 gam

→ Chọn A.

Cho 16,2 g kim loại X (có hoá trị n duy nhất) tác dụng với 3,36 lít O₂ (đktc), phản ứng xong thu được chất rắn A. Cho A tác dụng hết với đung dịch HCl thấy có 1,2 g khí H₂ thoát ra. Kim loại X là

A. Mg.                                              B. Zn.

C. Al.                                               D. Ca.

Phương pháp giải

- Áp dụng phương pháp bảo toàn electron, tìm ra số mol của X

- Từ đó tính được nguyên tử khối của X

- Biện luận các giá trị hóa trị của X để tìm X.

Hướng dẫn giải

\({n_{{O_2}}} = \frac{{3,36}}{{22,4}} = 0,15mol;{n_{{H_2}}} = \frac{{1,2}}{2} = 0,6mol\)

\(X\xrightarrow{{ + 0,15\,mol\,{O_2}}}A\xrightarrow{{ + HCl}}0,6mol\,{H_2}\)

\(X \to {X^{n + }} + ne\)

\({O_2} + 4e \to 2{O^{ - 2}}\)

\(2{H^ + } + 2e \to {H_2}\)

Áp dụng bảo toàn electron: n.n_X = 4n_O2 + 2n_H2

\({n_X} = \frac{{4{n_{{O_2}}} + 2{n_{{H_2}}}}}{n} = \frac{{1,8}}{n}mol\)

\({M_X} = \frac{{16,2}}{{\frac{{1,8}}{n}}} = 9n\)

Với n = 3 thì M_X = 27 (Al)

Vậy X là Nhôm (Al).

→ Chọn C.

Khi cho m gam Al tác dụng với dung dịch NaOH dư được x lít khí và khi cho cũng m gam Al tác dụng với HNO₃ loãng dư được y lít khí N₂ duy nhất (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện). Quan hệ giữa x và y là

A. x = 5y.                      B. y = 5x.

C. x = y.                        D. x= 2,5y.

Phương pháp giải

Từ tỷ lệ về số mol của Al với N₂ và H₂, suy ra mối quan hệ của x và y

Hướng dẫn giải

\(Al\xrightarrow{{ + NaOH}}\frac{3}{2}{H_2}\)

\(10Al\xrightarrow{{ + HN{O_3}}}3{N_2}\)

n_H2= (m/27).(3/2) = x/22,4 (1)

n_N2 = (m/27).(3/10) = y/22,4 (2)

Từ (1), (2), suy ra: x/y = 2/5

Chọn A.

Nhận định nào sau đây không đúng ?

A. Trong phản ứng của Al với dung dịch NaOH thì Al là chất khử và NaOH là chất oxi hoá.

B. Al có khả năng tác dụng với nước ngay ở điều kiện thường.

C. Al là kim loại có tính khử mạnh, nó bị oxi hoá dễ dàng thành ion Al³⁺.

D. Hỗn hợp gồm bột nhôm và bột oxit sắt từ được gọi là hỗn hợp tecmit.

Phương pháp giải

Từ lý thuyết về Al, viết phương trình hóa học để xác định chất oxi hóa và chất khử. Từ đó chọn đáp án đúng.

Hướng dẫn giải

Trong phản ứng giữa Al với dung dịch NaOH, chất đóng vai trò oxi hóa là H₂O không phải NaOH

\(\mathop {Al}\limits^0  + NaOH + \mathop {{H_2}O}\limits^{ + 1}  \to NaAl{O_2} + \frac{3}{2}\mathop {{H_2}}\limits^0 \)

Chọn A.

Trường hợp nào sau đây thu được Al(OH)₃?

A. Cho dung dịch Al₂(SO­₄)₃ vào dung dịch NaOH dư

B. Cho dung dịch Al₂(SO₄)₃ vào dung dịch HCl dư.

C. Cho dung dịch Al₂(SO₄)₃ vào dung dịch Ca(OH)₂ dư.

D. Cho dung dịch Al₂(SO₄)₃ vào dung dịch NH₃ dư.

Phương pháp giải

Viết phương trình hóa học của các phản ứng trên, dựa vào sản phẩm thu được rồi kết luận.

Hướng dẫn giải

Đáp án A: Al₂(SO₄)₃ + 6NaOH → 2Al(OH)₃ + 3Na₂SO₄

NaOH_dư + Al(OH)₃ → NaAlO₂ + 2H₂O

Đáp án B: Không có phản ứng

Đáp án C: Al₂(SO₄)₃ + 3Ca(OH)₂ → 2Al(OH)₃ + 3CaSO₄

Ca(OH)_2 dư + 2Al(OH)₃ → Ca(AlO₂)₂ + 4H₂O

Đáp án D: Al₂(SO₄)₃ + 6NH₃ + 6H₂O → 2Al(OH)₃ + 3(NH₄)₂SO₄

Chọn D.

Tại sao Al khử H₂O rất chậm và khó, nhưng lại khử H₂O dễ dàng trong dung dịch kiềm mạnh, giải phóng khí H₂ ? Kiềm giữ vai trò gì trong phản ứng này ? Viết phương trình hoá học của các phản ứng.

Phương pháp giải

Dựa vào lý thuyết về Al để giải thích Al khử H₂O rất chậm và khó, nhưng lại khử H₂O dễ dàng trong dung dịch kiềm mạnh, giải phóng khí H₂

Hướng dẫn giải

Al khử H₂O rất khó khăn, không thu được khí H₂ vì Al phản ứng với nước tạo ra màng bảo vệ là Al(OH)₃, nó ngăn không cho Al tiếp xúc với nước. Trong dung dịch kiềm mạnh (NaOH, KOH,...) màng bảo vệ Al(OH)₃ sinh ra liền bị phá huỷ, do đó Al khử H₂O dễ dàng, giải phóng khí H₂.

2Al + 6H₂O→ 2Al(OH)₃+ 3H₂                   (1)

Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ +2H₂O         (2)

Hai phản ứng trên xảy ra luân phiên nhau, cho tới khi Al bị oxi hoá hết. Ở đây, kiềm giữ vai trò hoà tan màng bảo vệ Al(OH)₃, tạo điều kiện cho Al khử H₂O dễ dàng.

Có gì giống nhau và khác nhau khi nhỏ từ từ cho đến dư :

a)   Dung dịch NH₃ vào dung dịch AlCl₃?

b)   Dung dịch Ba(OH)₂ vào dung dịch AlCl₃?

Phương pháp giải

Viết phương trình hóa học của các phản ứng trên, dựa vào sản phẩm thu được rồi so sánh.

Hướng dẫn giải

a) Kết tủa tạo ra không tan trong dung dịch NH₃ dư :

AlCl₃ + 3NH₃ + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3NH₄Cl

b) Kết tủa tạo ra tan trong dung dịch Ba(OH)₂ dư :

2AlCl₃ + 3Ba(OH)₂ → 2Al(OH)₃ + 3BaCl₂

2Al(OH)₃ + Ba(OH)₂ → Ba(AlO₂)₂ + 4H₂O.

Tuỳ thuộc vào nồng độ của dung dịch HNO₃, Al có thể khử HNO₃ thành NO₂, N₂O, NO, N₂, NH₄NO₃. Viết phương trình hoá học của các phản ứng

Phương pháp giải

Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra để chứng tỏ tùy thuộc vào nồng độ của dung dịch HNO₃, Al có thể khử HNO₃ thành NO₂, N₂O, NO, N₂, NH₄NO₃.

Hướng dẫn giải

Các phương trình hoá học :

Al + 6HNO₃→ Al(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O

Al + 4HNO₃ → Al(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

8Al + 30HNO₃ → 8Al(NO₃)₃ + 3N₂O + 15H₂O

10Al + 36HNO₃ → 10Al(NO₃)₃ + 3N₂ + 18H₂O

8Al + 30HNO₃ →8Al(NO₃)₃ + 3NH₄NO₃ + 9H₂O

Có 4 kim loại riêng biệt là Na, Ca, Cu, Al. Hãy nhận biết mỗi kim loại bằng phương pháp hoá học và viết các phương trình hoá học.

Phương pháp giải

- Dùng nước để phân 4 kim loại thành 2 nhóm: tan và không tan.

- Dùng khí CO₂ để phân biệt 2 kim loại thuộc nhóm tan

- Dùng NaOH để phân biệt 2 kim loại thuộc nhóm không tan

Hướng dẫn giải

Dùng H₂O để phân thành 2 nhóm kim loại : Nhóm (1) gồm Na và Ca, nhóm (2) gồm Cu và Al. Sản phẩm là các dung dịch NaOH và Ca(OH)₂.

Dùng CO₂ nhận biết dung dịch Ca(OH)₂, suy ra chất ban đầu là Ca. Kim loại còn lại ở nhóm (1) là Na.

Kim loại nào ở nhóm (2) tác dụng với dung dịch NaOH tạo bọt khí, kim loại đó là Al. Kim loại còn lại ở nhóm (2) là Cu.

Chỉ dùng những chất ban đầu là NaCl, H₂O, Al hãy điều chế :

a)  AlCl₃.

b)  Al(OH)₃.

c) Dung dịch NaAlO₂

Phương pháp giải

- Điện phân dung dịch NaCl (1)

- Cho sản phẩm của phản ứng điện phân dung dịch NaCl tác dụng với Al. (2)

- Cho sản phẩm của phản ứng (2) tác dụng với NaOH (3)

- Cho sản phẩm của phản ứng (3) tác dụng với NaOH.

Hướng dẫn giải

a) Hoà tan NaCl vào nước tới bão hoà rồi điện phân dung dịch :

\(2NaCl + 2{H_2}O\xrightarrow[{mangngan}]{{dp{\text{dd}}}}{H_2} + C{l_2} + 2NaOH(1)\)

Thu Cl₂ cho phản ứng với Al :

2Al + 3Cl₂→2AlCl₃     (2)

- Lấy AlCl₃ vừa điều chế được (2) cho tác dụng với NaOH ở (1) :

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

- Lấy Al(OH)₃ điều chế được ở (3) cho tác dụng với NaOH :

Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O

Có gì giống và khác nhau khi cho khí CO₂ và dung dịch HCl loãng tác dụng với dung dịch NaAlO₂? Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra.

Phương pháp giải

Viết phương trình phản ứng khi cho khí CO₂ và dung dịch HCl loãng tác dụng với dung dịch NaAlO₂, từ đó rút ra kết luận.

Hướng dẫn giải

- Kết tủa xuất hiện, không tan trong CO₂ dư :

NaAlO₂ + CO₂ + 2H₂O → Al(OH)₃ + NaHCO₃

- Kết tủa xuất hiện rồi tan trong dung dịch HCl dư :

NaAlO₂ + HCl + H₂O → Al(OH)₃  + NaCl

Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O.

Cho 13,5 g Al vào dung dịch NaOH nóng, lấy dư.

a)  Viết phương trình hoá học của phản ứng dưới dạng phân tử và ion thu gọn.

b)  Tính thể tích khí H₂ bay ra ở 735 mmHg và 22,5°C.

Phương pháp giải

a. Viết phương trình hóa học của phản ứng

b. Tính số mol Al, tính số mol H₂ theo phương trình phản ứng.

Áp dụng công thức V = (nRT)/p

Hướng dẫn giải

a) 2Al + 2NaOH + 2H₂O→ 2NaAlO₂ + 3H₂

natri aluminat

2Al + 2OH^-  + 2H₂O → 2AlO₂ ^- + 3H₂

     ion aluminat

b)

\({n_{Al}} = \frac{{13,5}}{{27}} = 0,5mol\)

\({n_{{H_2}}} = \frac{3}{2}.{n_{Al}} = 0,75mol\)

\({V_{{H_2}}} = \frac{{nRT}}{P} = \frac{{ - ,75.0,082.(22,5 + 273).760}}{{735}} = 18,8(l).\)

Hoà tan 0,12 mol FeCl₃, 0,15 mol MgS0₄ và 0,16 mol Al₂(S0₄)₃ vào dung dịch chứa 0,4 mol H₂SO₄ và 0,1 mol HCl được dung dịch X. Cho 254 ml dung dịch NaOH 10M vào X được m gam kết tủa. Xác định giá trị của m.

Phương pháp giải

- Tính số mol của các ion tham gia phản ứng: Fe³⁺, Mg²⁺, Al³⁺, H⁺, OH^-.

- Thứ tự phản ứng:

H⁺ + OH^- → H₂O

Fe³⁺ + 3OH^- → Fe(OH)₃

Mg²⁺ + 2OH^- → Mg(OH)₂

Al³⁺ + 3OH^- → Al(OH)₃

Al(OH)₃ + OH^- → AlO₂^- + 2H₂O

Hướng dẫn giải

n _Fe³⁺ = 0,12 mol; n _Mg²⁺ = 0,15 mol; n _Al³⁺ = 0,32 mol

 n _H⁺ =0,9 mol  n _OH^- = 2,54 mol

Khi cho NaOH vào dd X thì:

(1) H⁺ + OH^- → H₂O

→ n _OH- = n _H+ = 0,9mol

(2) Fe³⁺ + 3OH^-  → Fe(OH)₃↓

→ n _OH^- = 3n _Fe³⁺ = 3.0,12= 0,36mol

(3) Mg²⁺ + 2OH^-  → Mg(OH)₂ ↓

→ n _OH- = 2 n _Mg²⁺ = 2.0,15=0,3mol

Từ (1),(2) và (3) → n _OH- (dư) =2,54- 0,9- 0,36- 0,3= 0,98 mol

(4) Al³⁺ + 3OH^- → Al(OH)₃↓

→ n _OH- = 3n _Al³⁺ = 3.0,32=0,96 mol

Do OH^- dư 0,02 mol nên tiếp tục có pứ:

(5) Al(OH)₃ + OH^- → AlO₂^- + 2H₂O

→ n _Al(OH)3 = 0,32 -0,02= 0,3 mol

Vậy kết tủa gồm Fe(OH)₃: 0,12 mol, Mg(OH)₂: 0,15 mol, Al(OH)₃: 0,3 mol

→ m ↓= 0,12.107+ 0,15.58+ 0,3.78 = 44,94g

Cho 100 ml dung dịch NaOH x mol/l (x > 0,4M) vào dung dịch chứa 0,02 mol MgCl₂ và 0,02 mol AlCl₃. Lọc lấy kết tủa và nung đến khối lượng không đổi được m gam chất rắn. Để m nhỏ nhất thì giá trị của x bằng bao nhiêu.

Phương pháp giải

- Viết các phương trình phản ứng có thể xảy ra.

- Kết tủa thu được nhỏ nhất khi Al(OH)₃ tan hết

- Tính số mol NaOH dựa vào phương trình phản ứng

- Tính được giá trị của x theo công thức tính C_M

Hướng dẫn giải

MgCl₂ + 2NaOH → Mg(OH)₂↓ + 2NaCl

Al(OH)₃ + 3NaOH → Al(OH)₃↓ + 3NaCl

NaOH + Al(OH)₃ → NaAlO₂ + 2H₂O

Kết tủa nhỏ nhất khi Al(OH)₃ tan hết

→ n_NaOH = 2n _MgCl2 + 3n _AlCl3 + n _Al(OH)3 = 2.0,02 + 3.0,02 + 0,02= 0,12 mol

Vậy x = 0,12/0,1 = 1,2M