Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm

3.5 / 5 – ( 2 bầu chọn )

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP PHẢN ỨNG NHIỆT NHÔM

I. CƠ SỞ LÍ THUYẾT

1. Khái niệm
Phản ứng nhiệt nhôm là phản ứng của nhôm tính năng với những oxit sắt kẽm kim loại ở nhiệt độ cao
Al + oxit sắt kẽm kim loại → oxit nhôm + sắt kẽm kim loại
( Hỗn hợp X ) ( Hỗn hợp Y )
2. Dạng thường gặp
2A l + Fe2O3 → Al2O3 + 2F e
8A l + 3F e3O4 → 4A l2O3 + 9F e
2 yAl + 3F exOy → Al2O3 + 3 xFe
2A l + Cr2O3 → Al2O3 + 2C r
2A l + 3C uO → Al2O3 + 3C u

– Trường hợp 1: Nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn.

+ Hết Al và hết oxit sắt kẽm kim loại → Chất rắn Y thu được chỉ có sắt kẽm kim loại sinh ra và Al2O3 .
+ Al hết, dư oxit sắt kẽm kim loại dư → Chất rắn Y thu được Kim loại sinh ra, oxit sắt kẽm kim loại và Al2O3 .
+ Al dư, oxit sắt kẽm kim loại hết → Chất rắn Y thu được Al dư, sắt kẽm kim loại sinh ra và Al2O3 .

 – Trường hợp 2: Nếu phản ứng xảy ra không hoàn toàn, hỗn hợp Y gồm Al2O3, kim loại sinh ra, Al dư và oxit kim loại dư.

3. Phương pháp giải
– Hỗn hợp Y khi công dụng với dung dịch bazơ kiềm ( OH – ) giải phóng H2
Al + OH – + H2O → AlO2 – + 3/2 H2

      → có Al dư số mol Al = 2/3 số mol của H2 
 –  Hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch axit có khí bay ra thì   lượng H2 thoát ra là của Al và kim loại sinh ra phản ứng (đứng trước H trong dãy hoạt động hóa học).

Al + 3H + → Al3 + + 3/2 H2
M + nH + → Mn + + n / 2H2
– Ngoài ra, thường sử dụng thêm :

   +  Định luật bảo toàn khối lượng: mhhX = mhhY 
   +  Định luật bảo toàn nguyên tố (mol nguyên tử):

nAl ( X ) = nAl ( Y )
nkl ( X ) = nkl ( Y )
nO ( X ) = nO ( Y )

II. BÀI TẬP VẬN DỤNG

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

  A. 53,4g                     

  B. 57,4g                     

  C.  54,4g                    

  D. 56,4g

Câu 2: Đun nóng hỗn hợp gồm 10,8g bột Al với 16 bột Fe2O3 (không có không khí), nếu hiệu suất phản ứng là 80% thì khối lượng Al2O3 thu được là:

  A. 7,8g                       

  B. 10,2g                     

  C. 8,16g                     

  D. 16,32g

Câu 3: Dùng m (g) Al để khử hoàn toàn một lượng Fe2O3 sau phản ứng thấy khối lượng oxit giảm 0,58 g. Hỏi lượng nhôm đã dùng m =?

  A. m = 0,27 g                 

  B. m = 2,7g                

  C. m = 0,54 g             

  D. m = 1,12 g.

Câu 4: Trộn 6,48g Al với 16g Fe2O3. Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm thu được chất rắn A. Khi A tác dụng với dung dịch NaOH dư có 1,344 lit khí thoát ra (đkc). Hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm là:

  A. 85%                       

  B. 80%                       

  C. 75%                       

  D. 100%

Câu 5: 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 hỗn hợp rắn X. Cho X tác dụng với dung dịch NaOH (dư) thu được dung dịch Y, chất rắn Z và 3,36 lít khí H2 (ở đktc). Sục khí CO2 (dư) vào dung dịch Y, thu được 39 gam kết tủa. Giá trị của m là:

  A. 45,6.                                  

  B. 48,3.                                  

  C. 36,7.                                  

  D. 57,0.

Bài toán phản ứng nhiệt nhôm

I.Các dạng bài toán trong phản ứng nhiệt nhôm

1.1. Dạng 1: Bài toán có hiệu suất phản ứng không hoàn toàn trong phản ứng nhiệt nhôm

* Phương pháp giải chung

Phản ứng : 2A l + Fe2O3 Al2O3 + 2F e
– Hiệu suất phản ứng H = % Alphản ứng hoặc = % Fe2O3phản ứng
– Hỗn hợp X sau phản ứng gồm : Al2O3, Fe, Al dư, Fe2O3 thường được cho vào
+ Tác dụng với dung dịch axit ( HCl, H2SO4 loãng ) tạo khí H2
Fe + 2H + à Fe2 + + H2 ( 1 )
2A l + 6H + à 2A l3 + + 3H2 ( 2 )
=> nH2 = nFe + nAldư
+ Nếu hỗn hợp X tính năng với dung dịch NaOH thì Al và Al2O3 bị phản ứng
2A l dư + 2N aOH + 3H2 O à 2N a [ Al ( OH ) 4 ] + 3H2
Al2O3 + 2N aOH + 3H2 O à 2N a [ Al ( OH ) 4 ]

Ví Dụ 1: Trộn 10,8 gam bột nhôm với 34,8g bột Fe3O4 rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí. Hòa tan hỗn hợp rắn sau phản ứng bằng dung dịch H2SO4 loãng dư thu được 10,752 lít H2(đktc). Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm? (giả sử Fe3O4 chỉ bị khử thành Fe)

Phân tích

– Với bài tính hiệu suất như bài này HS thường không biết tính hiệu suất theo Al hay Fe3O4 thực tiễn ở bài này đã biết số mol của Al và Fe3O4 ta cần so sánh tỉ lệ mol những chất để xác lập xem hiệu suất của phản ứng tính theo chất nào
– Vì là bài tính hiệu suất nên hỗn hợp A sau phản ứng gồm : Al2O3, Fe, Al dư, Fe3O4 cho vào dung dịch axit ( HCl, H2SO4 loãng ) tạo khí H2
Fe + 2H + à Fe2 + + H2 ( 1 )
2A l + 6H + à 2A l3 + + 3H2 ( 2 )
Fe3O4, Al2O3 + H + à Muối + H2O
=> nH2 = nFe + nAldư

Hướng dẫn giải:

Theo bài ra ta có nAl = 0,4 mol, n Fe3O4 = 0,15 mol
=> hiệu suất H = % Fe3O4 phản ứng
Phản ứng : 8A l + 3F e3O4 4A l2O3 + 9F e
Ban đầu ( mol ) 0,4 0,15
Phản ứng 8 x 3 x 9 x
Sau phản ứng ( 0,4 – 8 x ) 0,15 – 3 x 9 x
Theo PT 1,2 ta có nH2 = nFe + nAldư
ó 0,48 = 9 x + ( 0,4 – 8 x ) => x = 0,04 mol
Vậy hiệu suất H = % Fe3O4 =

Ví Dụ 2: Nung hỗn hợp gồm 0,12 mol Al và 0,04 mol Fe3O4 một thời gian, thu được hỗn hợp rắn X. Hòa tan hoàn toàn X trong dung dịch HCl dư thu được 0,15 mol khí H2 và m gam muối. Tính giá trị của m?

Phân tích

– Trong bài này phản ứng chỉ xảy ra một thời hạn, đề bài cũng không xu thế mẫu sản phẩm tạo ra nên hỗn hợp loại sản phẩm X gồm nhiều chất ( Fe, Al2O3, Al dư, Fe3O4 dư, FeO ) khi hỗn hợp này công dụng với dung dịch axit ta tách hỗn hợp X thành 2 phần ( Kim loại và oxit sắt kẽm kim loại ) công dụng với dung dịch HCl
Phản ứng : 2H + + O2 – ( trong oxit ) à H2O
2H + — — – > H2
Dựa vào những định luật BTNT Oxi và hidro để tính số mol HCl
BTKL tính khối lượng muối gồm sắt kẽm kim loại và Cl –

Hướng dẫn giải:

Sơ đồ phản ứng :
Al + Fe3O4 — — > hỗn hợp X : Al2O3, Fe3O4, FeO, Fe, Al dư
Hỗn hợp X gồm những oxit và sắt kẽm kim loại
BTNT oxi n O ( trong X ) = n O ( Fe3O4 ) = 0,04. 4 = 0,16 mol
Phản ứng : 2H + + O2 – ( trong oxit ) à H2O
2H + — — – > H2
ð nH + = 2 n O2 – + 2 n H2 = 2. 0,16 + 2. 0,15 = 0,62 mol
ð nCl – = nH + = 0,38 mol
ð Áp dụng BTKL : m Muối = mKl + mCl –
=> m Muối = 0,12. 27 + 0,04. 3. 56 + 0,62. 35.5 = 31,97 gam

Dạng 2: Bài toán nhiệt nhôm với hiệu suất H = 100%

* Phương pháp giải chung

– Bước 1: Cần xác định được Al dư hay oxit kim loại dư, trường hợp nếu cho khối lượng hỗn hợp cần xét các trường hợp Al dư và Al hết

– Bước 2:

+ Dựa vào những dữ kiện của bài toán thường gặp là hỗn hợp sau phản ứng tác dụng với dung dịch NaOH hoặc dung dịch axit ( HCl, H2SO4 ) tính số mol chất dư và số mol những chất phản ứng
+ Vận dụng bảo toàn nguyên tố Al, Fe, O, bảo toàn khối lượng hoặc bảo toàn electron những những phản để đo lường và thống kê

– Bước 3: Tính toán theo yêu cầu của bài toán

Ví dụ 1: Nung nóng m gam hỗn hợp Al và Fe2O3 (trong điều kiện không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp rắn Y. Chia Y thành hai phần bằng nhau: Phần 1: tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng dư sinh ra 3,08 lít khí H2 (ở đktc) Phần 2: tác dụng với dung dịch NaOH dư sinh ra 0,84 lít khí H2 (ở đktc). Tính giá trị của m?

Hướng dẫn giải:  

nH2 (p1) = 0,1375 mol ; nH2 (p2) = 0,0375 mol 

– Hỗn hợp rắn Y công dụng với NaOH giải phóng H2 → Al dư và vì phản ứng xảy ra trọn vẹn nên thành phần hỗn hợp rắn Y gồm : Al2O3, Fe và Al dư
– Gọi nFe = x mol ; nAl dư = y mol có trong 50% hỗn hợp Y
– Từ đề ta có hệ phương trình : 2A l + Fe2O3 Al2O3 + 2F e
– Theo đlbt nguyên tố so với O và Fe : nAl2O3 = nFe2O3 = 0,05 mol
– Theo đlbt khối lượng : m = ( 0,05. 102 + 0,1. 56 + 0,025. 27 ). 2 = 22,75 gam

Ví dụ 2: 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 hỗn hợp rắn X. Cho X tác dụng với dung dịch NaOH (dư) thu được dung dịch Y, chất rắn Z và 3,36 lít khí H2 (ở đktc). Sục khí CO2 (dư) vào dung dịch Y, thu được 39 gam kết tủa. Tính giá trị của m?

Hướng dẫn giải:

– Từ đề suy ra thành phần hỗn hợp rắn X gồm : Fe, Al2O3 ( x mol ) và Al dư ( y mol )
– Các phản ứng xảy ra là :
8A l + 3F e3O4 — – > 4A l2O3 + 9 Fe
2A l + 2N aOH + 6H2 O — — > 2N a [ Al ( OH ) 4 ] + 3H2
Al2O3 + 2N aOH + 3H2 O — — > 2N a [ Al ( OH ) 4 ] CO2 + Na [ Al ( OH ) 4 ] — — > Al ( OH ) 3 + NaHCO3
– nH2 = 0,15 mol, nAl ( OH ) 3 = 0,5 mol
Theo bảo toàn nguyên tố Al ta có nAl bđ = n ÔAl ( OH ) 3 = 0,5 mol
nAl dư = nH2 = 0,1 mol
=> nAl pư ( 1 ) = 0,5 – 0,1 = 0,4 mol
Theo Pt ( 1 ) nFe3O4 = nAl = 0,15 mol
Vậy khối lượng m = 27. 0,5 + 232. 0,15 = 48,3 gam

Ví dụ 3: 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 hỗn hợp rắn X. Cho X tác dụng với dung dịch NaOH (dư) thu được dung dịch Y, chất rắn Z và 3,36 lít khí H2 (ở đktc). Sục khí CO2 (dư) vào dung dịch Y, thu được 39 gam kết tủa. Tính giá trị của m?

Hướng dẫn giải:

– Từ đề suy ra thành phần hỗn hợp rắn X gồm : Fe, Al2O3 ( x mol ) và Al dư ( y mol )
– Các phản ứng xảy ra là :
8A l + 3F e3O4 — – > 4A l2O3 + 9 Fe
2A l + 2N aOH + 6H2 O — — > 2N a [ Al ( OH ) 4 ] + 3H2
Al2O3 + 2N aOH + 3H2 O — — > 2N a [ Al ( OH ) 4 ] CO2 + Na [ Al ( OH ) 4 ] — — > Al ( OH ) 3 + NaHCO3
– nH2 = 0,15 mol, nAl ( OH ) 3 = 0,5 mol
Theo bảo toàn nguyên tố Al ta có nAl bđ = n ÔAl ( OH ) 3 = 0,5 mol
nAl dư = nH2 = 0,1 mol
=> nAl pư ( 1 ) = 0,5 – 0,1 = 0,4 mol
Theo Pt ( 1 ) nFe3O4 = nAl = 0,15 mol
Vậy khối lượng m = 27. 0,5 + 232. 0,15 = 48,3 gam

Ví dụ 4: Nung hỗn hợp gồm 15,2 gam Cr2O3 (Cr = 52) và m gam Al. Sau phản ứng hoàn toàn, được 23,3 gam hỗn hợp rắn X. Cho toàn bộ X phản ứng với axit HCl dư thoát ra V lít H2 (đktc). Tính giá trị của V? 

Hướng dẫn giải:

Ta có nCr2O3 = 0,1 mol
Pư : 2A l + Cr2O3 — — > Al2O3 + 2C r ( 1 )
Bảo toàn khối lượng ta có m hh = mX = 23,3 gam
ð mAl = 23,3 – 15,2 = 8,1 gam => nAl = 0,3 mol
ð Theo PTPư Al dư => nCr = 2 nCr2O3 = 0,2 mol
ð nAl dư = 0,3 – 0,2 = 0,1 mol
pư : Cr + 2HC l — — > CrCl2 + H2 ( 2 )
2A ldư + 6HC l — — > 2A lCl3 + 3H2 ( 3 )
Theo những Pư ( 2,3 ) nH2 = nCr + nAl = 0,35 mol
Thể tích H2 VH2 = 7,84 lít

Ví dụ 5: Cho hỗn hợp A gồm Al và một oxit sắt. Chia hỗn hợp  A thành 2 phần bằng nhau.

Phần 1 : cho tính năng với dung dịch H2SO4 loãng thu được 6,72 ( l ) khí ( đktc ) .
Phần 2 : Phản ứng nhiệt nhôm trọn vẹn, thu được hỗn hợp B, cho B tính năng với dung dịch NaOH dư thu được 1,344 lít khí ( đktc ) sau đó cho tiếp dung dịch H2SO4 loãng, dư được 4,032 lít H2 ( đktc ). Xác định công thức của oxit sắt ?

Hướng dẫn giải:

– Phần 1 : 2A l + 3H2 SO4 — — > Al2 ( SO4 ) 3 + 3H2
nAl bắt đầu = nH2 = 0,2 mol
– Phần 2 : 2 yAl + 3F exOy — — > yAl2O3 + 3 xFe
Hỗn hợp B gồm : Al2O3, Fe và Al dư
2A l dư + 2N aOH + 6H2 O — — > 2N aAl ( OH ) 4 + 3 H2
nAl dư = nH2 = 0,04 mol
nAl pư = 0,2 – 0,04 = 0,16 mol
Theo bảo toàn nguyên tố Al : nAl2O3 = nAl pư = 0,08 mol
Bảo toàn nguyên tố oxi ta có : nO ( FexOy ) = nO ( Al2O3 ) = 0,08. 3 = 0,24 mol
– Phần rắn còn lại là Fe công dụng với H2SO4
=> nFe = nH2 = 0,18 mol
=> FexOy : tỉ lệ : x : y = 0,18 : 0,24 = 3 : 4
Vậy công thức oxit sắt là Fe3O4

II.Bài tập vận dụng

Bài 1. Trộn 8,1 gam Al và 48 gam Fe2O3 rồi cho tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí, kết thúc thí nghiệm thu được m gam hỗn hợp rắn. Giá trị của m là:

A. 56,1 gam.        B. 61,5 gam                   C. 65,1 gam                   D. 51,6 gam

Bài 2. Dùng m gam Al để khử hoàn toàn một lượng Fe2O3 sau phản ứng thấy khối lượng oxit giảm 0,58 g. Hỏi lượng nhôm đã dùng m là:

          A. m = 0,27 g       B. m = 2,7g          C. m = 0,54 g       D. m = 1,12 g. Bài 3. (ĐH A-2012) Hỗn hợp X gồm Fe3O4  và Al có tỉ lệ mol tương ứng 1 : 3. Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm X (không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp gồm

A. Al, Fe, Fe3O4  và Al2O3.                    B. Al2O3, Fe và Fe3O4.

C. Al2O3  và Fe.                                     D. Al, Fe và Al2O3.

Bài 4:Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm Fe2O3 và Al trong điều kiện không có không khí thu được hỗn hợp chất rắn Y. Cho Y tác dụng với dung dịch NaOH dư sẽ thu được 0,3 mol H2 Mặt khác nếu cho Y tác dụng với dung dịch HCl dư sẽ thu được 0,4 mol H2. Số mol Al trong X là:

A. 0,3 mol          B. 0,6 mol              C. 0,4 mol                 D. 0,25 mol

Bài 5: Nung m gam hỗn hợp Al, Fe2O3 đến phản ứng hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn Y. Chia Y làm 2 phần bằng nhau. Phần 1 tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng dư, sinh ra 3,08 lít khí H2 ở đktc. Phần 2 tác dụng với dung dịch NaOH dư, sinh ra 0,84 lít khí H2 ở đktc. Giá trị của m là

A. 21,40               B. 29,40               C. 29,43               D. 22,75

Bài 6: Hỗn hợp X gồm Al, Fe2O3 có khối lượng 21,67 gam. Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí (giả sử chỉ xảy ra phản ứng khử  Fe2O3 thanh Fe) Hòa tan hỗn hợp chất rắn sau phản ứng bằng dung dịch NaOH dư thu được 2,016 lít khí H2 (đktc) và 12,4 gam chất rắn không tan. Hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm là

A. 45%                 B. 50%                 C. 71,43%                     D . 75%

Bài 7: Có 9,66 gam hỗn hợp bột nhôm và Fe3O4. Tiến hành nhiệt nhôm hoàn toàn rồi hòa tan hết hỗn hợp sau phản ứng bằng dung dịch HCl được 2,688 lít H2 (đktc). Khối lượng nhôm trong hỗn hợp ban đầu là?

A. 2,16                 B. 2,7                             C. 2,88                 D. 0,54

Câu 8: Dùng m gam Al để khử hết 1,6 gam Fe2O3 đến phản ứng hòa toàn, sản phẩm sau phản ứng tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH tạo 0,672 lít khí (đktc). Tính m.

Câu 9: khi nung hoàn toàn hỗn hợp A gồm x gam Al và y gam Fe2O3 thu được hỗn hợp B. Chia B thành hai phần bằng nhau: Phần 1 tan trong dung dịch NaOH dư, không có khí thoát ra và còn lại 4,4 gam chất rắn không tan. Phần 2 trong dung dịch H2SO4 loãng dư thu được 1,12 lít khí(đktc). Giá trị của y là

A. 5,6 gam                        B. 11,2 gam                C. 16 gam                D. 8 gam

Bài 10: Nung Al và Fe3O4 (không có không khí, phản ứng xảy ra hoàn toàn) thu được hỗn hợp  A. Nếu cho A tác dụng với dung dịch KOH dư thì thu được 0,672 lít khí (đktc). Nếu cho A tác dụng với H2SO4 đặc, nóng dư được 1,428 lít SO2 duy nhất (đktc). % khối lượng Al trong hỗn hợp ban đầu là:

A. 33,69%            B. 26,33%                      C. 38,30%             D. 19,88%  

III.Đáp án

Câu12345678910Đáp ánACBADDBABC

Một số chú ý khi giải bài tập:

– Phản ứng nhiệt nhôm: Al + oxit kim loại  oxit nhôm + kim loại 
                                          (Hỗn hợp X)                      (Hỗn hợp Y) 
– Thường gặp:

Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 31

– Nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn, tùy theo tính chất của hỗn hợp Y tạo thành để biện luận. Ví dụ: 
         + Hỗn hợp Y chứa 2 kim loại → Al dư ; oxit kim loại hết 
         + Hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch bazơ kiềm (NaOH,…) giải phóng H2 → có Al dư 
         + Hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch axit có khí bay ra thì có khả năng hỗn hợp Y chứa (Al2O3 + Fe) hoặc (Al2O3 + Fe + Al dư) hoặc (Al2O3 + Fe + oxit kim loại dư) 
– Nếu phản ứng xảy ra không hoàn toàn, hỗn hợp Y gồm Al2O3, Fe, Al dư và Fe2O3 dư 

– Thường sử dụng: 
         + Định luật bảo toàn khối lượng: mhhX = mhhY 
         + Định luật bảo toàn nguyên tố (mol nguyên tử):

nAl ( X ) = nAl ( Y ) ; nFe ( X ) = nFe ( Y ) ; nO ( X ) = nO ( Y )

Một số ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Nung nóng m gam hỗn hợp Al và Fe2O3 (trong điều kiện không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp rắn Y. Chia Y thành hai phần bằng nhau: 
• Phần 1: tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng (dư) sinh ra 3,08 lít khí H2 (ở đktc) 
• Phần 2: tác dụng với dung dịch NaOH (dư) sinh ra 0,84 lít khí H2 (ở đktc) Giá trị của m là: 
A. 22,75 gam                B. 21,40 gam                            C. 29,40 gam                  D. 29,43 gam

Lời giải

nH2(1) = 0,1375 mol ; nH2(2) = 0,0375 mol 
– Hỗn hợp rắn Y tác dụng với NaOH giải phóng H2 → Al dư và vì phản ứng xảy ra hoàn toàn nên thành phần hỗn hợp rắn Y gồm: Al2O3, Fe và Al dư 
– Gọi nFe = x mol ; nAl dư = y mol có trong 1/2 hỗn hợp Y 

– Từ đề ta có hệ phương trình: 
– Theo đlbt nguyên tố đối với O và Fe: nAl2O3 = nFe2O3 = = 0,05 mol 
– Theo đlbt khối lượng: m = (0,05.102 + 0,1.56 + 0,025.27).2 = 22,75 gam → đáp án A

Ví dụ 2: 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 hỗn hợp rắn X. Cho X tác dụng với dung dịch NaOH (dư) thu được dung dịch Y, chất rắn Z và 3,36 lít khí H2 (ở đktc). Sục khí CO2 (dư) vào dung dịch Y, thu được 39 gam kết tủa. Giá trị của m là: 
A. 45,6 gam                   B. 57,0 gam                      C. 48,3 gam                                     D. 36,7 gam

Lời giải

nH2 = 0,15 mol ; nAl(OH)3 = 0,5 mol 
– Từ đề suy ra thành phần hỗn hợp rắn X gồm: Fe, Al2O3 (x mol) và Al dư (y mol) 
– Các phản ứng xảy ra là: 
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 → y = 0,1 mol 

– Theo đlbt nguyên tố đối với Al: 2x + y = 0,5 → x = 0,2 mol 
– Theo đlbt nguyên tố đối với O: nO(FeO) = nO(AlO) → nFe3O4 = mol 
– Theo đlbt nguyên tố đối với Fe: nFe = 3nF3O4 = 3.0,15 = 0,45 mol 
– Theo đlbt khối lượng: m = 0,45.56 + 0,2.102 + 0,1.27 = 48,3 gam →đáp án C

Ví dụ 3: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm Al và một oxit sắt FexOy (trong điều kiện không có không khí) thu được 92,35 gam chất rắn Y. Hòa tan Y trong dung dịch NaOH (dư) thấy có 8,4 lít khí H2 (ở đktc) thoát ra và còn lại phần không tan Z. Hòa tan 1/2 lượng Z bằng dung dịch H2SO4 đặc, nóng (dư) thấy có 13,44 lít khí SO2 (ở đktc) thoát ra. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khối lượng Al2O3 trong Y và công thức oxit sắt lần lượt là: 
A. 40,8 gam và Fe3O4                                        B. 45,9 gam và Fe2O3 
C. 40,8 gam và Fe2O3                                        D. 45,9 gam và Fe3O4

Lời giải

nH2 = 0,375 mol ; nSO2(cả Z) = 2.0,6 = 1,2 mol 
– Từ đề suy ra thành phần chất rắn Y gồm: Fe, Al2O3, Al dư và phần không tan Z là Fe 
– nH2 = 0,375 mol → nAl dư = 0,25 mol 
– nSO2 = 1,2 mol → nFe = mol 
– mAl2O3 = 92,35 – 0,8.56 – 0,25.27 = 40,8 gam (1) → nAl2O3 = 0,4 mol 
– Theo đlbt nguyên tố đối với O → nO(FeO) = 0,4.3 = 1,2 mol 
– Ta có:  → công thức oxit sắt là Fe2O3 (2) 
– Từ (1) ; (2) → đáp án C

Ví dụ 4: Trộn 5,4 gam bột Al với 17,4 gam bột Fe3O4 rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm (trong điều kiện không có không khí). Giả sử chỉ xảy ra phản ứng khử Fe3O4 thành Fe. Hòa tan hoàn toàn chất rắn sau phản ứng bằng dung dịch H2SO4 loãng (dư) thu được 5,376 lít khí H2 (ở đktc). Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm và số mol H2SO4 đã phản ứng là: 
A. 75 % và 0,54 mol                                              B. 80 % và 0,52 mol 
C. 75 % và 0,52 mol                                              D. 80 % và 0,54 mol

Lời giải

nAl = 0,2 mol ; nFe3O4 = 0,075 mol ; nH2 = 0,24 mol 
– Phản ứng xảy ra không hoàn toàn: 8Al + 3Fe3O4  4Al2O3 + 9Fe 
                                                      x→                         0,5x       (mol) 
– Hỗn hợp chất rắn gồm: 
– Ta có phương trình: .2 + (0,2 – x).3 = 0,24.2 → x = 0,16 mol → Hphản ứng =% (1) 
– nH+phản ứng = 2.nFe + 3.nAl + 6.nAl2O3 + 8.nFe3O4 = 0,36 + 0,12 + 0,48 + 0,12 = 1,08 mol 
→ nH2SO4phản ứng = mol (2) 
– Từ (1) ; (2) → đáp án D

BÀI TẬP ÁP DỤNG

Câu 1: Trộn 10,8 gam bột nhôm với 34,8g bột Fe3O4 rồi tiến hành phản ứng nhiẹt nhôm thu được hỗn hợp A. hòa tan hết A bằng HCl thu được 10,752 lít H2(đktc). Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm và thể tích dung dịch HCl 2M cần dùng là

A. 80 % và 1,08 lít B. 20 % và 10,8 lít C. 60 % và 10,8 lít D. 40 % và 1,08 lít

Câu 2: nung hỗn hợp A gồm Al, Fe2O3 được hỗn hợp B (hiệu suất 100%). Hòa tan hết B bằng HCl dư được 2,24 lít khí (đktc), cũng lượng B này nếu cho phản ứng với dung dịch NaOH dư thấy còn 8,8g rắn C. Khối lượng các chất trong A là?

A. mAl = 2,7 g, mFe2O3 = 1,12 g B. mAl = 5,4 g, mFe2O3 = 1,12 g
C. mAl = 2,7 g, mFe2O3 = 11,2 g D. mAl = 5,4 g, mFe2O3 = 11,2 g

Câu 3: Hỗn hợp A gồm 0,56g Fe và 16g Fe2O3 m (mol) Al rồi nung ở nhiệt độ cao không  có không khí được hỗn hợp D. Nếu cho D tan trong H2SO4 loãng được v(lít) khí nhưng nếu cho D tác dụng với NaOH dư thì thu được 0,25V lít khí. Gía trị của m là?

A. 0,1233 B. 0,2466 C. 0,12 D. 0,3699

Câu 4: Có 26,8g hỗn hợp bột nhôm và Fe2O3. Tiến hành nhiệt nhôm cho tới hoàn toàn rồi hòa tan hết hỗn hợp sau phản ứng bằng dung dịch HCl được 11,2 lít H2(đktc). Khối lượng các chất trong hỗn hợp ban đầu là?

A. mAl = 10,8 g ; m = 1,6 g B. mAl = 1,08 g ; m = 16 g
C. mAl = 1,08 g ; m = 16 g D. mAl = 10,8 g ; m = 16 g

ĐÁP ÁN

1. A                 2. A                             3.B                  4.D

Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 32
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 33
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 34
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 35
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 36
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 37
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 38
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 39
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 40
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 41
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 42
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 43
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 44
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 45
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 46
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 47
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 48
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 49
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 50
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 51
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 52
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 53
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 54
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 55
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 56
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 57
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 58
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 59

Phản ứng nhiệt nhôm tổng quát:

Al + oxit sắt kẽm kim loại → oxit nhôm + sắt kẽm kim loại
( hỗn hợp X ) ( hỗn hợp Y )
Cách giải nhanh bài toán nhiệt nhôm 60
Pt ( 1 ) hỗn hợp sau phản ứng có 3

  • Al và Fe2O3 phản ứng vừa đủ → sản phẩm gồm Al2O3, Fe
  • Al dư → sản phẩm gồm: Al2O3, Fe, Al dư
  • Fe2O3 dư → sản phẩm gồm Al2O3, Fe, Fe2O3 dư

Tùy theo đặc thù của hỗn hợp Y tạo thành để biện luận .
Ví dụ :
+ Hỗn hợp Y chứa 2 sắt kẽm kim loại → Al dư ; oxit sắt kẽm kim loại hết
+ Hỗn hợp Y công dụng với dung dịch bazơ kiềm ( NaOH, … ) giải phóng H2 → Al dư
+ Hỗn hợp Y công dụng với dung dịch axit luôn có khí bay ra

Phương pháp giải:

– Bảo toàn khối lượng: mhhX = mhhY 
– Bảo toàn nguyên tố:  nAl (X) = nAl (Y) ; nFe (X) = nFe (Y) ; nO (X) = nO (Y)

– Bảo toàn electron :
+ Cho Al dư công dụng với dd NaOH sinh ra H2 : 3. nAl dư = 2. nH2
+ Hỗn hợp sau phản ứng ( Al dư, Fe, oxit ) tính năng với H + : 3. nAl dư + 2. nFe = 2. nH2
+ Hh sau phản ứng gồm sắt kẽm kim loại và oxit sắt kẽm kim loại
2H + + O2 – → → H2O
2H + + 2 e → → H2
=> nH + pứ = 2. nO ( trong oxit ) + 2. nH2

Phản ứng nhiệt nhôm và cách giải bài tập

Phản ứng nhiệt nhôm là gì?

Như đã định nghĩa ở đầu bài, phản ứng nhiệt nhôm là một loại phản ứng ở nhiệt độ cao giữa nhôm với oxit hoặc với những chất khác. Với vai trò là chất khử, phản ứng này sinh nhiều nhiệt và tạo ra những đơn chất sắt kẽm kim loại. Ta cùng tìm hiểu và khám phá phản ứng nhiệt nhôm qua 1 số ít phương trình giữa nhôm với những axit ;
Nhôm phản ứng oxit sắt : 2 yAl + 3F exOy → yAl2O3 + 3 xFe
Đây là phản ứng đặc trưng và có nhiều ứng dụng nhất. Cụ thể là hỗn hợp tạo thành gồm ( Fe và Al2O3 dùng để hàn vá đường ray tàu lửa )

Phản ứng nhiệt nhôm điều chế kim loại nào?

Sau khi khám phá dãy hoạt động hóa học của sắt kẽm kim loại thì tất cả chúng ta đã dần nắm được những qui luật về độ phản ứng mạnh hay yếu của sắt kẽm kim loại. Cụ thể trong trường hợp này, nhôm đẩy được những sắt kẽm kim loại khác ra khỏi oxit phải thõa mãn điều kiện kèm theo : Đó phải là những sắt kẽm kim loại trung bình hoặc yếu ( từ Zn trở đi ). Bạn trọn vẹn hoàn toàn có thể dùng dãy hoạt động hóa học để tìm hiểu và khám phá những sắt kẽm kim loại này nếu vẫn chưa nhớ .

Lưu ý khi giải bài tập nhiệt nhôm

Khi thực thi giải bài tập này, những em học viên cần phải quan tâm một số ít điểm quan trọng dưới đây :
+ Nếu hỗn hợp sau khi phản ứng ta cho tính năng với dung dịch kiềm sinh ra khí H2 thì Al còn dư sau phản ứng nhiệt nhôm hoặc hiệu suất H của phản ứng < 100 %. Phản ứng này tương quan đến đặc thù của sắt kẽm kim loại Al, những em cần phải nắm vững . + Khi phản ứng kết thúc mà không thấy khí bay lên thì tức là Al không dư và phản ứng thì xảy ra trọn vẹn + Tổng khối lượng hỗn hợp trước phản ứng = tổng khối lượng hỗn hợp sau phản ứng. ( Định luật bảo toàn khối lượng ) + Áp dụng định luật bảo toàn electron . + Gỉa thiết cho phản ứng xảy ra trọn vẹn → Thì chất rắn chắc như đinh có Al2O3, Fe và hoàn toàn có thể Al hoặc FexOy dư. Gỉa thiết không nói đến trọn vẹn, hoặc bắt tính hiệu xuất thì những bạn nên nhớ đến trường hợp chất rắn sau phản ứng có cả 4 chất Al, FexOy, Al2O3, Fe .

Bài tập phản ứng nhiệt nhôm có lời giải

Câu 1: Khi cho 41,4 gam hỗn hợp X gồm Fe2O3, Cr2O3 và Al2O3 tác dụng với dung dịch NaOH đặc (dư), sau phản ứng thu được chất rắn có khối lượng 16 gam. Để khử hoàn toàn 41,4 gam X bằng phản ứng nhiệt nhôm, phải dùng 10,8 gam Al. Thành phần phần trăm theo khối lượng của Cr2O3 trong hỗn hợp X là (Cho: hiệu suất của các phản ứng là 100%; O = 16; Al = 27; Cr = 52; Fe = 56) 

A. 50,67 % .
B. 20,33 % .
C. 66,67 % .
D. 36,71 % .

Lời giải: 

Khi cho hỗn hợp X tính năng với NaOH ta thu được những phương trình hóa học sau :

Cr2O3 + 2NaOH → 2NaCrO2+ H2O
Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O

Vì Fe2O3 không phản ứng với dung dịch kiềm, nên khối lượng chất rắn còn lại là Fe2O3
m Fe2O3 = 16 gam, từ đó tính được số mol của oxit sắt III : → n Fe2O3 = 16/160 = 0,1 mol
Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm X :

Cr2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Cr (1)
Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe (2)

0,1 mol
Theo đầu bài cho thì số mol Al cần phản ứng sẽ bằng : nAl = 10.8 / 27 = 0.4 mol
Theo phương trình số 2 khi cân đối số mol thì nAl = 2. nFe3O4 = 0,2 mol
Do đó, Số mol còn lại của Al trong phương trình ( 1 ) là : nAl ( 1 ) = 0.4 – 0.2 = 0.2 mol
Dễ dàng suy ra :
n Cr2O3 = 0.1 mol — — > m = 15.2 gam
Phần trăm oxit crom trong hỗn hợp là : % Cr2O3 = 15.2 / 41.4 = 36.71 % — -> Chọn đáp án trắc nghiệm là D .

Câu 2: Nung nóng m gam hỗn hợp Al và Fe2O3 (trong môi trường không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp rắn Y. Chia Y thành hai phần bằng nhau:
– Phần 1 tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng (dư), sinh ra 3,08 lít khí H2 (ở đktc);
– Phần 2 tác dụng với dung dịch NaOH (dư), sinh ra 0,84 lít khí H2 (ở đktc).
Giá trị của m là

A. 22,75
B. 21,40 .
C. 29,40 .
D. 29,43 .

Lời giải: 

Đầu tiên ta xác lập được đây là dạng toán tương quan đến phản ứng nhiệt nhôm giữa Al và oxit sắt II. Phương trình phản ứng :
2A l + Fe2O3 — -> Al2O3 + 2F e ( 1 )
Phần 2 công dụng với dung dịch NaOH ( dư ), sinh ra 0,84 lít khí H2 ( ở đktc ) :
Al + NaOH + H2O  NaAlO2 + 3/2 H2
x 1.5 x mol
x = 0.025 mol
Phần ( 1 ) công dụng với H2SO4 ta được những phương trình sau :
2A l + 3H2 SO4 — — — — -> Al2 ( SO4 ) 3 + 3H2
0.025 0.0375
Fe + H2SO4 l — — — — — — -> FeSO4 + H2
y = 0.1 mol
2A l + Fe2O3 — — — — — – > Al2O3 + 2F e ( 1 )
0.1 mol 0.05 mol 0.1 mol
Khối lượng của Al : m ( Al ) = ( 0,1 + 0,025 ). 27 = 3,375

Khối lượng của Fe2O3 : m(Fe2O3) =  0,05.160 = 8 →

Suy ra tổng khối lượng của chất rắn là : m = 11,375. 2 = 22,75 ( gam )
Vậy đáp án đúng của bài tập này là A. 22,75 gam