Bài tập nhiệt nhôm nâng cao
Bài viết giúp bạn đọc có phương pháp giải nhanh và hiệu quả các bài toán nhiệt nhôm khó.
Mời các bạn học sinh tham khảo thêm:
Bài tập xác định công thức oxit sắt nâng cao
1. LÍ THUYẾT
KN: Khử oxit kim loại bằng Al, to cao
2y Al + 3MxOy y Al2O3 + 3xM
Al (r) + Fe2O3 (r) Al2O3(r) + Fe (r) (1)
TH1: phản ứng xảy ra hoàn toàn (H = 100%)
Ví dụ 1: Pt (1) hh sau phản ứng có 3 TH
+ Al và Fe2O3 đủ → sp : Al2O3, Fe
+ Al dư → sp : Al2O3, Fe, Al dư
+ Fe2O3 dư → sp Al2O3, Fe, Fe2O3 dư
Chú ý: nếu sp + dd NaOH dư → H2 ↑
=> Al dư → sp : Al dư, Fe, Al2O3
TH2: H < 100%
=> hh sp Al2O3, Fe, Al dư, Fe2O3 dư
v Tính H phản ứng nhiệt nhôm, tính theo chất có tỉ lệ nhỏ hơn (nAlbđ/1 , nFe2O3/ 1)
+ ĐLBTKL: m nước = mhh sau pứ không phụ thuộc hiệu xuất
+ BT e – tác dụng với Al + dd NaOH H2
n Al dư . 3 = nH2 . 2
+ Hh sau phản ứng Al dư, Fe , oxit + H+ H2
n Al dư . 3 = nFe . 2 = nH2 . 2
+ Bảo toàn nguyên tố O : nO/oxit bđ = nO/ hh sau pứ
+ Hh sau phản ứng
2 H+ + O2- H2O
2H+ + 2e H2
=> nH+ pứ = 2 nO2-/ oxit + 2 nH2
+ Với oxit của kim loại hóa trị nhiều hóa trị : quá trình nhiệt nhôm xảy ra theo từng nấc
Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe
Bài tập nhiệt nhôm nâng cao
2. BÀI TẬP ÁP DỤNG
Câu 1. Lấy 1 hh gồm Al, Fe2O3 thực hiện phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí. Chia hh sản phẩm thành 2 phần bằng nhau
P1 + dd NaOH dư => 11,2 lít H2 (đktc)
P2 + dd HCl dư => 16,8 lít H2 (đktc)
Tìm m hh ban đầu (H= 100%)
Lời giải
H = 100% , sp + NaOH dư H2 => Al dư
2Al + Fe2O3 => Al2O3 + 2Fe
Al + NaOH + 3H2O => Na[Al(OH)4] + 3/2 H2
Al + 3H+ => Al3+ + 3/2H2
Fe + 2H+ => Fe2+ + H2
nAl dư = (0,5 . 2)/ 3 = 1/3 mol
nAl dư . 3 + nFe . 2= nH2 (2) . 2 => nFe = 0,25 mol
=> mhh = 2. (0,25 . 27 + 1/3 . 27 + 0,125 . 160) = 71,5 (g)
Câu 2. Trộn 5,4g bột Al với 17,4g Fe3O4 tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí ( giả sử Fe3O4 Fe). Hòa tan chất rắn sau phản ứng bằng dd H2SO4 loãng dư thu được 5,376 lít H2 (đktc). Tính hiệu suất phản ứng và nH2SO4 phản ứng.
Lời giải
nAl bđ = 0,2 mol nFe3O4 = 0,075 mol
8Al + 3Fe3O4 4Al2O3 + 9Fe
no 0,2 0,075
npu 8x 3x 4x
n sau 0,2 -8x
BT e nAl dư . 3 + nFe . 2 = nH2 . 2
(0,2 – 8x ). 3 + 3x . 2 = (5,376 . 2) : 22,4 = 0,48 => x = 0,02 mol
0,2 /8 = 0,075 / 3 => H tính theo (Al, Fe3O4)
H = (3x . 100) : 0,075 = (8x . 100) : 0,2 = 80 %
nH+ pứ = 2. nH2 + 2 . nO2-/oxit = 2. 0,24 + 2. (4 . nFe3O4 bđ) = 2 . 0,24 + 2. 4 . 0,075
= 1,08 mol
=> nH2SO4 pư = 1,08 / 2 = 0,54 mol.
Câu 3. Nung nóng m (g) hỗn hợp gồm Al và Fe3O4 trong điều kiện không có không khí. Sau phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hh chất rắn X . Cho X tác dụng với dd NaOH dư thu được dd Y , chất rắn Z và 3,36 lít H2 (đktc). Sục khí CO2 dư vào dd Y thu được 39g kết tủa. Tìm m?
Lời giải
8 Al + 3Fe3O4 4 Al2O3 + 9 Fe ( + Al dư)
Al + 2NaOH + 3H2O 2 Na[Al (OH)4]
CO2 + Na[Al (OH)4] Al(OH)3 + NaHCO3
nAl dư = nH2 . 2/ 3 = 0,1 mol; nAl(OH)3 = 0,5 mol
BTNT Al: nAl dư . 1 + nAl2O3 . 2 = nAl(OH)3 . 1
=> nAl2O3 = 0,2 mol
BTNT oxi nFe3O4 . 4 = nAl2O3 .3
=> nFe = 3 . 0,15 = 0,45 mol
m = m hh sau = 0,1 .27 + 0,2 . 102 + 0,45 . 56 = 48,3 (g)
Câu 4. Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm giữa Al và FexOy thu được 92,35g chất rắn Y. Cho Y tác dụng với dd NaOH dư thu được 8,4 lít H2(đktc). Chất rắn không tan Z. Hòa tan ½ Z trong H2SO4 đặc, nóng dư thu được 13,44lit khí SO2 (đktc). Phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tính mAl2O3 trong hh Y và công thức FexOy?
Lời giải
H = 100% , Al dư, FexOy hết Al + FexOy Al2O3 + Fe
nAl dư = 2. nH2 /3 = 0,25 mol
Z có Fe => nFe(1/2Z ) . 3 = nSO2 . 2 => nFe (1/2Z ) = (0,6 . 2) : 3 = 0,4 mol
=> nFe /(Z) = 0,4 . 2 = 0,8 mol
m Al2O3 = 92,35 – 0,25 . 27 – 0,8 . 56 = 40,8 g
=> nAl2O3 = 0,4 mol
nFe/ oxit = 0,8 mol
BTNT oxi : nO/FexOy = nO / Al2O3 = 0,4 . 3 = 1,2 mol
x : y = nFe : nO = 0,8 : 1,2 = 2 : 3 => Fe2O3