Ề
Ệ
Ả Ứ BÀI TOÁN V PH N NG NHI T NHÔM
ả ứ ạ ệ I.Các d ng bài toán trong ph n ng nhi t nhôm
ả ứ ệ ấ ả
1.1. D ng 1: Bài toán có hi u su t ph n ng không hoàn toàn trong ph n ứ ệ ạ ng nhi t nhôm
ươ ả * Ph ng pháp gi i chung
ả ứ Ph n ng: 2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe
ả ứ
ph n ng
2O3ph n ng
ả ứ ệ ấ Hi u su t ph n ng H = %Al ặ ả ứ ho c = % Fe
2O3, Fe, Al d , Feư
2O3 th
ợ ả ứ ồ ườ ượ ng đ c cho
ỗ H n h p X sau ph n ng g m: Al vào
2
2SO4 loãng) t o khí H
ụ ớ ị ạ + Tác d ng v i dung d ch axit (HCl, H
Fe + 2H+ à Fe2+ + H2 (1)
2Al + 6H+ à 2Al3+ + 3H2 (2)
=> nH2 = nFe + nAldư
2O3 b ph n ng
ụ ế ỗ ợ ị ả ứ ị ớ + N u h n h p X tác d ng v i dung d ch NaOH thì Al và Al
2Al dư + 2NaOH + 3H2O à 2Na[Al(OH)4] + 3H2
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O à 2Na[Al(OH)4]
ộ ồ ế ớ ộ
ng nhi
ư
ệ ả ứ ấ ị ử ệ ệ Ví D 1:ụ Tr n 10,8 gam b t nhôm v i 34,8g b t Fe ộ ứ ệ ề ằ sau ph n ng b ng dung d ch H ả ứ Hi u su t ph n ng nhi ả 3O4 r i ti n hành ph n ợ ắ ỗ t nhôm trong đi u ki n không có không khí. Hòa tan h n h p r n 2(đktc). 2SO4 loãng d thu đ ỉ s Fe ượ c 10,752 lít H ả ử 3O4 ch b kh thành Fe) ị t nhôm? (gi
Phân tích
ớ ệ ế ệ t tính hi u su t ng không bi
3O4 ta c n so
ấ ầ
ư ự ế ở bài này đã bi ấ ể ả ứ ị ườ ủ ế ố t s mol c a Al và Fe ấ ủ ệ mol các ch t đ xác đ nh xem hi u su t c a ph n ng tính theo
ấ V i bài tính hi u su t nh bài này HS th theo Al hay Fe3O4 th c t ỉ ệ sánh t l ấ ch t nào
2O3, Fe, Al d ,ư
ấ
ả ứ ạ ị ợ ỗ ệ Vì là bài tính hi u su t nên h n h p A sau ph n ng g m: Al Fe3O4 cho vào dung d ch axit (HCl, H ồ 2SO4 loãng) t o khí H 2
Fe + 2H+ à Fe2+ + H2 (1)
2Al + 6H+ à 2Al3+ + 3H2 (2)
2O
Fe3O4, Al2O3 + H+ à Mu i + Hố
=> nH2 = nFe + nAldư
ướ ẫ ả H ng d n gi i:
Theo bài ra ta có nAl = 0,4 mol, n Fe3O4 = 0,15 mol
ệ ấ ả ứ
=> hi u su t H = %Fe
3O4 ph n ng
ả ứ Ph n ng: 8Al + 3Fe3O4 4Al2O3 + 9Fe
ầ Ban đ u (mol) 0,4 0,15
Ph n ng ả ứ 8x 3x 9x
Sau ph n ng ả ứ (0,48x) 0,15 – 3x 9x
ó 0,48 = 9x + (0,4 – 8x) => x = 0,04 mol
Theo PT 1,2 ta có nH2 = nFe + nAldư
3O4 =
ệ ậ ấ V y hi u su t H = % Fe
ợ ồ ộ
3O4 m t th i gian, c h n h p r n X. Hòa tan hoàn toàn X trong dung d ch HCl d thu
ờ ư ị
2 và m gam mu i. Tính giá tr c a m?
ị ủ ố Ví D 2:ụ Nung h n h p g m 0,12 mol Al và 0,04 mol Fe thu đ ượ đ ỗ ượ ỗ ợ ắ c 0,15 mol khí H
Phân tích
ả ứ ạ ỉ ả ỗ ờ ẩ ề ấ
ề ồ ụ ư ớ ị
ụ ầ ạ ỗ ớ
ị ị ộ Trong bài này ph n ng ch x y ra m t th i gian, đ bài cũng không đ nh ợ ả ẩ ả ướ h ng s n ph m t o ra nên h n h p s n ph m X g m nhi u ch t (Fe, Al2O3, Al d , Feư ợ ỗ 3O4 d , FeO) khi h n h p này tác d ng v i dung d ch axit ta ạ tách h n h p X thành 2 ph n (Kim lo i và oxit kim lo i) tác d ng v i dung d ch HCl ợ
ả ứ Ph n ng: 2H+ + O2 (trong oxit) à H2O
2H+ > H2
ự ể ậ ố ị D a vào các đ nh lu t BTNT Oxi và hidro đ tính s mol HCl
ố ượ ố ồ ạ BTKL tính kh i l ng mu i g m kim lo i và Cl
ướ ẫ H ng d n gi ả : i
ả ứ ơ ồ S đ ph n ng:
2O3, Fe3O4, FeO, Fe, Al dư
ỗ ợ Al + Fe3O4 > h n h p X: Al
ồ ỗ ợ ạ H n h p X g m các oxit và kim lo i
BTNT oxi n O (trong X) = n O (Fe3O4) = 0,04 . 4 = 0,16 mol
ả ứ Ph n ng: 2H+ + O2 (trong oxit) à H2O
2H+ > H2
+ = 2n O
2 + 2n H2 = 2. 0,16 + 2. 0,15 = 0,62 mol
ð nH
+ = 0,38 mol
ð nCl = nH
ụ ð Áp d ng BTKL: m Mu iố = mKl + mCl
=> m Mu iố = 0,12 . 27 + 0,04 .3. 56 + 0,62 . 35.5 = 31,97 gam
ạ ệ ớ ệ ấ D ng 2: Bài toán nhi t nhôm v i hi u su t H = 100%
ươ ả * Ph ng pháp gi i chung
ư ế ị c Al d hay oxit kim lo i d , tr c 1ướ : C n xác đ nh đ
ườ ỗ ợ B cho kh i l ượ ầ ợ ầ ố ượ ng h n h p c n xét các tr ợ ạ ư ườ ng h p n u ế ư ng h p Al d và Al h t
B c 2ướ :
ự ặ ợ
ườ ị ả ứ ng g p là h n h p sau ph n ng tác ấ ố 2SO4) tính s mol ch t
ớ ố ụ ư ấ ữ ệ ủ ỗ + D a vào các d ki n c a bài toán th ặ ị d ng v i dung d ch NaOH ho c dung d ch axit (HCl, H ả ứ d và s mol các ch t ph n ng
ậ ụ ố ố ượ ặ ả ả Al, Fe, O, b o toàn kh i l ng ho c b o
ả ả + V n d ng b o toàn nguyên t ể toàn electron các các ph n đ tính toán
ầ ủ B c 3ướ : Tính toán theo yêu c u c a bài toán
2O3 (trong đi u ki n không có
ợ ỗ
ế ả
ệ ợ ắ c h n h p r n Y. ị ề ượ ỗ ớ ả ứ ằ ầ
ụ ầ ở ị ầ 2 ( đktc) Ph n 2: tác d ng v i dung d ch
ị ủ ư ở Ví d 1:ụ Nung nóng m gam h n h p Al và Fe không khí) đ n khi ph n ng x y ra hoàn toàn, thu đ Chia Y thành hai ph n b ng nhau: Ph n 1: tác d ng v i dung d ch ớ ư H2SO4 loãng d sinh ra 3,08 lít khí H NaOH d sinh ra 0,84 lít khí H ụ 2 ( đktc). Tính giá tr c a m?
ướ ẫ H ng d n gi ả : i
nH2 (p1) = 0,1375 mol ; nH2 (p2) = 0,0375 mol
→ ỗ ợ ắ ư ụ
i phóng H 2 ồ ả ợ ắ ầ ả ỗ ớ H n h p r n Y tác d ng v i NaOH gi x y ra hoàn toàn nên thành ph n h n h p r n Y g m: Al ả ứ Al d và vì ph n ng 2O3, Fe và Al dư
ợ ỗ G i nọ Fe = x mol ; nAl dư = y mol có trong 1/2 h n h p Y
ừ ề ệ ươ T đ ta có h ph ng trình: 2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe
Al2O3 = nFe2O3 = 0,05 mol
ố ố ớ Theo đlbt nguyên t đ i v i O và Fe: n
ố ượ ng: m = (0,05 . 102 + 0,1 . 56 + 0,025 . 27). 2 = 22,75
Theo đlbt kh i l gam
ỗ ồ ề 3O4 trong đi u ki n không
ợ ả
ượ ư ụ ấ ắ ệ ợ ắ ượ ỗ c h n h p r n X. ị c dung d ch Y, ch t r n Z
2 (d ) vào dung d ch Y, thu đ
ụ ư ị ượ c 39
ế ủ ị ủ Ví d 2ụ : Nung nóng m gam h n h p g m Al và Fe ả ứ có không khí. Sau khi ph n ng x y ra hoàn toàn, thu đ ớ ị Cho X tác d ng v i dung d ch NaOH (d ) thu đ ở và 3,36 lít khí H2 ( đktc). S c khí CO gam k t t a. Tính giá tr c a m?
ướ ẫ ả H ng d n gi i:
2O3 (x mol) và Al d (y ư
ừ ề ợ ắ ầ ỗ ồ
T đ suy ra thành ph n h n h p r n X g m: Fe, Al mol)
ả ứ ả Các ph n ng x y ra là:
8Al + 3Fe3O4 > 4Al2O3 + 9 Fe
2Al + 2NaOH + 6H2O > 2Na[Al(OH)4] + 3H2
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O > 2Na[Al(OH)4]
CO2 + Na[Al(OH)4] > Al(OH)3 + NaHCO3
nH2 = 0,15 mol, nAl(OH)3 = 0,5 mol
Al bđ = n ÔAl(OH)3 = 0,5 mol
ả ố Theo b o toàn nguyên t Al ta có n
nAl dư = nH2 = 0,1 mol
= 0,5 – 0,1 = 0,4mol
=> nAl p (1)ư
Theo Pt (1) nFe3O4 = nAl = 0,15 mol
ố ượ ậ V y kh i l ng m = 27. 0,5 + 232 . 0,15 = 48,3 gam
ỗ ồ ề 3O4 trong đi u ki n không
ợ ả
ượ ụ ư ấ ắ ệ ợ ắ ượ ỗ c h n h p r n X. ị c dung d ch Y, ch t r n Z
2 (d ) vào dung d ch Y, thu đ
ụ ư ị ượ c 39
ế ủ ị ủ Ví d 3ụ : Nung nóng m gam h n h p g m Al và Fe ả ứ có không khí. Sau khi ph n ng x y ra hoàn toàn, thu đ ị ớ Cho X tác d ng v i dung d ch NaOH (d ) thu đ ở và 3,36 lít khí H2 ( đktc). S c khí CO gam k t t a. Tính giá tr c a m?
ướ ẫ ả H ng d n gi i:
2O3 (x mol) và Al d (y ư
ừ ề ợ ắ ầ ỗ ồ
T đ suy ra thành ph n h n h p r n X g m: Fe, Al mol)
ả ứ ả Các ph n ng x y ra là:
8Al + 3Fe3O4 > 4Al2O3 + 9 Fe
2Al + 2NaOH + 6H2O > 2Na[Al(OH)4] + 3H2
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O > 2Na[Al(OH)4]
CO2 + Na[Al(OH)4] > Al(OH)3 + NaHCO3
nH2 = 0,15 mol, nAl(OH)3 = 0,5 mol
Al bđ = n ÔAl(OH)3 = 0,5 mol
ả ố Theo b o toàn nguyên t Al ta có n
nAl dư = nH2 = 0,1 mol
= 0,5 – 0,1 = 0,4mol
=> nAl p (1)ư
Theo Pt (1) nFe3O4 = nAl = 0,15 mol
ố ượ ậ V y kh i l ng m = 27. 0,5 + 232 . 0,15 = 48,3 gam
ỗ
ả ứ ộ ỗ
2O3 (Cr = 52) và m gam Al. Sau ợ ắ 2 (đktc). Tính giá tr c a V?
ồ ả ứ c 23,3 gam h n h p r n X. Cho toàn b X ph n ng ị ủ ớ ợ Ví d 4:ụ Nung h n h p g m 15,2 gam Cr ượ ph n ng hoàn toàn, đ ư v i axit HCl d thoát ra V lít H
ướ ẫ ả H ng d n gi i:
Ta có nCr2O3 = 0,1 mol
P :ư 2Al + Cr2O3 > Al2O3 + 2Cr (1)
ố ượ ả B o toàn kh i l ng ta có m hh = mX = 23,3 gam
ð mAl = 23,3 – 15,2 = 8,1 gam => nAl = 0,3 mol
Cr = 2nCr2O3 = 0,2 mol
ư ư ð Theo PTP Al d => n
ð nAl dư = 0,3 – 0,2 = 0,1 mol
p :ư Cr + 2HCl > CrCl2 + H2 (2)
2Aldư + 6HCl > 2AlCl3 + 3H2 (3)
H2 = nCr + nAl = 0,35 mol
ư Theo các P (2,3) n
2 VH2 = 7,84 lít
ể Th tích H
ắ ợ ồ ộ ỗ ợ A thành 2
Ví d 5:ụ ỗ Cho h n h p A g m Al và m t oxit s t. Chia h n h p ằ ầ ph n b ng nhau.
2SO4 loãng thu đ
ầ ớ ị ượ ụ Ph n 1: cho tác d ng v i dung d ch H c 6,72 (l) khí (đktc).
ầ ệ ả ứ ượ ỗ ợ t nhôm hoàn toàn, thu đ
ớ ượ
2 (đktc). Xác đ nh công th c c a
c h n h p B, cho B tác ế c 1,344 lít khí (đktc) sau đó cho ti p ứ ủ ị ư ư ượ 2SO4 loãng, d đ c 4,032 lít H
Ph n 2: Ph n ng nhi ị ụ d ng v i dung d ch NaOH d thu đ dung d ch Hị oxit s t?ắ
ướ ẫ ả H ng d n gi i:
ầ Ph n 1: 2Al + 3H2SO4 > Al2(SO4)3 + 3H2
nAl ban đ uầ = nH2 = 0,2 mol
ầ Ph n 2: 2yAl + 3FexOy > yAl2O3 + 3xFe
2O3, Fe và Al dư
ồ ỗ ợ H n h p B g m: Al
2Al dư + 2NaOH + 6H2O > 2NaAl(OH)4 + 3 H2
nAl dư = nH2 = 0,04 mol
nAl pư = 0,2 – 0,04 = 0,16 mol
Al2O3 = nAl pư = 0,08 mol
ả ố Theo b o toàn nguyên t Al: n
O(FexOy) = nO (Al2O3) = 0,08 . 3 = 0,24 mol
ả ố B o toàn nguyên t oxi ta có: n
2SO4
ầ ắ ạ ụ ớ Ph n r n còn l i là Fe tác d ng v i H
=> nFe = nH2 = 0,18 mol
ỉ ệ => FexOy: t l : x : y = 0,18 : 0,24 = 3 : 4
3O4
ậ ắ ứ V y công th c oxit s t là Fe
ậ ậ ụ II.Bài t p v n d ng
2O3 r i cho ti n hành ph n ng nhi ượ
ộ ả ứ ế ồ
ế ệ ệ ệ t c m
ề ợ ắ ị ủ ỗ Bài 1. Tr n 8,1 gam Al và 48 gam Fe nhôm trong đi u ki n không có không khí, k t thúc thí nghi m thu đ gam h n h p r n. Giá tr c a m là:
A. 56,1 gam. B. 61,5 gam C. 65,1 gam D. 51,6 gam
ể ử ộ ượ ả ứ ng Fe ấ 2O3 sau ph n ng th y
ố ượ ỏ ượ ả Bài 2. Dùng m gam Al đ kh hoàn toàn m t l kh i l ng oxit gi m 0,58 g. H i l ng nhôm đã dùng m là:
3O4 và Al có t l
ồ mol t
ươ ứ ế ả ứ ự ệ
ả ồ A. m = 0,27 g B. m = 2,7g C. m = 0,54 g D. m = 1,12 g. Bài ợ ỗ 3. (ĐH A2012) H n h p X g m Fe ả ứ Th c hi n ph n ng nhi x y ra hoàn toàn thu đ ỉ ệ ng ng 1 : 3. ệ t nhôm X (không có không khí) đ n khi ph n ng ợ ượ ỗ c h n h p g m
A. Al, Fe, Fe3O4 và Al2O3. B. Al2O3, Fe và Fe3O4.
C. Al2O3 và Fe. D. Al, Fe và Al2O3.
ả ứ ệ
2O3 và Al trong ụ
ế ệ c h n h p ch t r n Y. Cho Y tác d ng
ư ẽ ị
ợ ỗ t nhôm h n h p X g m Fe ượ ỗ ợ c 0,3 mol H ượ ề ớ ụ ư ẽ ớ ố Bài 4:Ti n hành ph n ng nhi đi u ki n không có không khí thu đ ượ v i dung d ch NaOH d s thu đ ị d ng v i dung d ch HCl d s thu đ ồ ấ ắ ế ặ 2 M t khác n u cho Y tác 2. S mol Al trong X là: c 0,4 mol H
A. 0,3 mol B. 0,6 mol C. 0,4 mol D. 0,25 mol
2O3 đ n ph n ng hoàn toàn thu đ
ợ ỗ ế ượ ỗ c h n
ả ứ ầ ụ ầ ằ ớ ị
2
ầ ở ớ ị ụ đktc. Ph n 2 tác d ng v i dung d ch
2
ị ủ ư ở Bài 5: Nung m gam h n h p Al, Fe ợ ắ h p r n Y. Chia Y làm 2 ph n b ng nhau. Ph n 1 tác d ng v i dung d ch ư H2SO4 loãng d , sinh ra 3,08 lít khí H NaOH d , sinh ra 0,84 lít khí H đktc. Giá tr c a m là
A. 21,40 B. 29,40 C. 29,43 D. 22,75
ồ ố ượ ế
ả ả ề
ấ ắ ằ ỗ ỗ ng 21,67 gam. Ti n hành ph n ả ử ỉ ả ệ t nhôm trong đi u ki n không có không khí (gi s ch x y ra ph n ả ứ ử Fe2O3 thanh Fe) Hòa tan h n h p ch t r n sau ph n ng b ng dung
ấ ắ ượ ợ 2 (đktc) và 12,4 gam ch t r n không c 2,016 lít khí H
ư ấ ủ ả ứ ệ ệ ợ 2O3 có kh i l Bài 6: H n h p X g m Al, Fe ứ ệ ng nhi ứ ng kh ị d ch NaOH d thu đ tan. Hi u su t c a ph n ng nhi t nhôm là
A. 45% B. 50% C. 71,43% D . 75%
3O4. Ti n hành nhi ằ
ế ộ
ợ ợ ồ t nhôm hoàn ượ c 2,688
ầ ợ ệ ỗ Bài 7: Có 9,66 gam h n h p b t nhôm và Fe ế ỗ toàn r i hòa tan h t h n h p sau ph n ng b ng dung d ch HCl đ ố ượ lít H2 (đktc). Kh i l ả ứ ị ỗ ng nhôm trong h n h p ban đ u là?
A. 2,16 B. 2,7 C. 2,88 D. 0,54
ế
ể ử ế ụ ớ ượ ẩ ạ ị
ả ứ 2O3 đ n ph n ng hòa toàn, Câu 8: Dùng m gam Al đ kh h t 1,6 gam Fe ư ả ứ ả s n ph m sau ph n ng tác d ng v i l ng d dung d ch NaOH t o 0,672 lít khí (đktc). Tính m.
ỗ ồ cượ
ợ ầ
ấ ắ
ạ ượ ị ủ ư ợ 2O3 thu đ Câu 9: khi nung hoàn toàn h n h p A g m x gam Al và y gam Fe ị ằ ầ ỗ h n h p B. Chia B thành hai ph n b ng nhau: Ph n 1 tan trong dung d ch ư NaOH d , không có khí thoát ra và còn l 2 trong dung d ch Hị 2SO4 loãng d thu đ ầ i 4,4 gam ch t r n không tan. Ph n c 1,12 lít khí(đktc). Giá tr c a y là
A. 5,6 gam B. 11,2 gam C. 16 gam D. 8 gam
ả
ả ứ ị ụ ư ế c h n h p ớ ợ A. N u cho A tác d ng v i dung d ch KOH d thì thu
ư ượ ớ ượ ỗ ế c 0,672 lít khí (đktc). N u cho A tác d ng v i H c
ố ượ ặ ợ ấ ầ ỗ Bài 10: Nung Al và Fe3O4 (không có không khí, ph n ng x y ra hoàn toàn) thu đ ượ đ 1,428 lít SO2 duy nh t (đktc). % kh i l ụ 2SO4 đ c, nóng d đ ng Al trong h n h p ban đ u là:
A. 33,69% B. 26,33% C. 38,30% D. 19,88%
III.Đáp án
Câu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Đáp án A C B A D D B A B C
