Bài 27: NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM

B. LỜI GIẢI CHI TIẾT CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

I. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CƠ BẢN

1. Viết phương trình hóa học của các phản ứng thực hiện dãy chuyển đổi sau:

$Al\overset{(1)}{\rightarrow}AlCl_{3}\overset{(2)}{\rightarrow}Al(OH)_{3}\overset{(3)}{\rightarrow}NaAlO_{2}\overset{(4)}{\rightarrow}Al(OH)_{3}\overset{(5)}{\rightarrow}Al_{2}O_{3}\overset{(6)}{\rightarrow}Al$

Giải:

Các phương trình hóa học:

Phương trình hóa học của phản ứng:

(1) $2Al+3Cl_{2}\overset{t^{0}}{\rightarrow}2AlCl_{3}$

(2) $AlCl_{3}+3NH_{3}+3H_{2}O\rightarrow Al(OH)_{3}$ + $3NH_{4}Cl$

hoặc $AlCl_{3}+3NaOH$ (vừa đủ) $\rightarrow Al(OH)_{3}$ + 3NaCl

(3) $Al(OH)_{3}+NaOH\rightarrow NaAlO_{2}+2H_{2}O$

(4) $NaAlO_{2}+CO_{2}+2H_{2}O\rightarrow Al(OH)_{3}$ + $NaHCO_{3}$

(5) $2Al(OH)_{3}\overset{t^{0}}{\rightarrow}Al_{2}O_{3}+3H_{2}O$

(6) $2Al_{2}O_{3}\overset{dpnc}{\rightarrow}4Al+3O_{2}$

2. Có 2 lọ không ghi nhãn đựng dung dịch $AlCl_{3}$ và dung dịch NaOH. Không dùng thêm chất nào khác, làm thế nào để nhận biết mỗi chất?

Giải:

Cho hai mẫu thử chứa $AlCl_{3}$ và NaOH đổ từ từ vào nhau sẽ tạo kết tủa trắng, sau đó lấy 2 mẫu thử khác cũng chứa $AlCl_{3}$ và NaOH cho vào kết tủa trắng, chất trong mẫu thử nào hòa tan kết tủa là NaOH, chất trong mẫu thử kia là $AlCl_{3}$.

$3NaOH+AlCl_{3}\rightarrow Al(OH)_{3}+3NaCl$

$Al(OH)_{3}+NaOH\rightarrow NaAlO_{2}+2H_{2}O$

3. Phát biểu nào dưới đây là đúng?

A.Nhôm là một kim loại lưỡng tính.

B.$Al(OH)_{3}$ là một bazơ lưỡng tính.

C.$Al_{2}O_{3}$ là oxit trung tính.

D.$Al(OH)_{3}$ là một hiđroxit lưỡng tính.

Trả lời:

Chọn D. $Al(OH)_{3}$ là một hiđroxit lưỡng tính.

4. Trong những chất sau, chất nào không có tính lưỡng tính?

A.$Al(OH)_{3}$.

B.$Al_{2}O_{3}$.

C.$ZnSO_{4}$.

D.$NaHCO_{3}$.

Trả lời:

Chọn C. $ZnSO_{4}$ không có tính lưỡng tính.

5. Cho một lượng hỗn hợp Mg-Al tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 8,96 lít $H_{2}$. Mặt khác, cho lượng hỗn hợp như trên tác dụng với dung dịch NaOH dư thì thu được 6,72 lít $H_{2}$. Các thể tích khí đều đo ở đktc. Tính khối lượng của mỗi kim loại có trong lượng hỗn hợp đã dùng.

Giải:

- Phương trình hóa học của phản ứng:

⇒ $m_{Al}$ = 0,2.27 = 5,4g; $m_{Mg}$ = 0,1.24 = 2,4 g.

Vậy: Khối lượng của mỗi kim loại có trong lượng hỗn hợp đã dùng là 5,4g và 2,4g.

6. Cho 100ml dung dịch $AlCl_{3}$ 1M tác dụng với 200 ml dung dịch NaOH. Kết tủa tạo thành được làm khô và nung đến khối lượng không đổi cân nặng 2,55 gam. Tính nồng độ mol của dung dịch NaOH ban đầu.

Giải:

Có hai trường hợp:

a) Dung dịch NaOH thiếu:

$AlCl_{3}+3NaOH\rightarrow Al(OH)_{3}+3NaCl$

⇒ $C_{M(NaOH)}$ = $\large \frac{0,05.3}{0,2}$ = 0,75M

b) Dung dịch NaOH dư một phần:

⇒ $C_{M(NaOH)}$ = $\large \frac{0,35}{0,2}$ = 1,75M.

7. Có 4 mẫu bột kim loại Na, Al, Ca, Fe. Chỉ dùng nước làm thuốc thử thì số kim loại có thể phân biệt được tối đa là bao nhiêu?

A.1.

B.2.

C.3.

D.4.

Trả lời:

Chọn D. Dùng nước có thể phân biệt được tối đa 4 kim loại trên.

8. Điện phân $Al_{2}O_{3}$ nóng chảy với dòng điện cường độ 9,56A trong thời gian 3000 giây, thu được 2,16 gam Al. Hiệu suất của quá trình điện phân là

A.60%.

B.70%.

C.80%.

D.90%.

Giải: Chọn C.

- Từ định luật Farađây, ta có: $m_{Al}$ = $\large \frac{27.9,65.3000}{96500.3}$ = 2,7g

- Hiệu suất điện phân là: H = $\large \frac{2,16}{2,7}$ .100% = 80%.

II. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP MỞ RỘNG, NÂNG CAO

1. Nhôm hiđroxit thu được từ cách làm nào sau đây?

A.Cho dư dung dịch HCl vào dung dịch natri aluminat.

B.Thổi dư khí $CO_{2}$ vào dung dịch natri aluminat.

C.Cho dư dung dịch NaOH vào dung dịch $AlCl_{3}$.

D.Cho $Al_{2}O_{3}$ tác dụng với nước.

Trả lời:

Chọn B. Có thể thu được nhôm hiđroxit từ phản ứng:

$NaAlO_{2}+CO_{2}+2H_{2}O\rightarrow Al(OH)_{3}$ + $NaHCO_{3}$

2. Chỉ dùng hóa chất nào sau đây có thể phân biệt được ba chất rắn là Mg, Al và $Al_{2}O_{3}$?

A.Dung dịch HCl.

B.Dung dịch KOH.

C.Dung dịch NaCl.

D.Dung dịch $CuCl_{2}$.

Trả lời:

Chọn B. Có thể dùng dung dịch KOH để phân biệt ba chất rắn là Mg, Al và $Al_{2}O_{3}$.

3. Trong 1 lít dung dịch $Al_{2}(SO_{4})_{3}$ 0,15M có tổng số mol các ion do muối phân li ra là

A.0,15mol.

B.0,3mol.

C.0,45mol.

D.0,75mol.

Giải:

Chọn D. Trong 1 lít dung dịch $Al_{2}(SO_{4})_{3}$ 0,15M hay 0,15.1 = 0,15mol $Al_{2}(SO_{4})_{3}$ có 2.0,15mol $Al^{3+}$ và 3.0,15mol $SO_{4}^{2-}$ nghĩa là có

2.0,15 + 3.0,15 = 0,75mol ion.

4. Hòa tan m gam Al vào dung dịch $HNO_{3}$ loãng chỉ thu được hỗn hợp khí gồm 0,015mol $N_{2}O$ và 0,01mol NO. Giá trị của m là

A.13,5g.

B.1,35g.

C.0,81g.

D.8,1g.

Giải:

Chọn B.

- Phương trình hóa học:

$8Al+30HNO_{3}\rightarrow 8Al(NO_{3})_{3}+3N_{2}O+15H_{2}O$ (1)

$Al+4HNO_{3}\rightarrow Al(NO_{3})_{3}+NO+2H_{2}O$ (2)

- Từ (1) và (2): $n_{Al}$ = $\large \frac{8}{3}$$n_{N_{2}O}$ + $n_{NO}$ = $\large \frac{8}{3}$.0,015 + 0,01 = 0,05mol.

⇒ $m_{Al}$ = 0,05.27 = 1,35g.

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

A.4,48 lít.

B.0,448 lít.

C.0,672 lít.

D.0,224 lít.

Giải: Chọn C.

- Phương trình hóa học:

$2Al+2KOH+2H_{2}O\rightarrow 2KAlO_{2}+3H_{2}$

Vì $n_{Al}$ = $\large \frac{5,4}{27}$ = 0,2mol; $n_{KOH}$ = 0,2.0,1 = 0,02mol ⇒ Al dư.

- Từ phương trình trên, ta có: $n_{H_{2}}$ = $\large \frac{3}{2}$$n_{KOH}$ = $\large \frac{3}{2}$.0,02 = 0,03mol.

⇒ $V_{H_{2}}$ = 0,03.22,4 = 0,672 lít.

6. Nung nóng hỗn hợp gồm 10,8g bột Al với 16g bột $Fe_{2}O_{3}$ (không có không khí), nếu hiệu suất phản ứng là 80% thì khối lượng $Al_{2}O_{3}$ thu được là

A.8,16g.

B.10,20g.

C.20,40g.

D.16,32g.

Giải: Chọn A.

- Phương trình hóa học: $2Al+Fe_{2}O_{3}\rightarrow Al_{2}O_{3}+2Fe$

Vì $n_{Al}$ = $\large \frac{10,8}{27}$ = 0,4mol; $n_{Fe_{2}O_{3}}$ = $\large \frac{16}{160}$ = 0,1 mol ⇒ Al dư.

- Số mol $Al_{2}O_{3}$ thu được (lí thuyết) là: $n_{Al_{2}O_{3}}$ = $n_{Fe_{2}O_{3}}$ = 0,1mol.

- Số mol $Al_{2}O_{3}$ thu được (thực tế) là: $n'_{Al_{2}O_{3}}$ = 0,1.$\large \frac{80}{100}$ = 0,08mol.

- Khối lượng $Al_{2}O_{3}$ thu được (thực tế) là: $m'_{Al_{2}O_{3}}$ = 0,08.102 = 8,16g.

7. Đốt cháy bột Al trong bình khí $Cl_{2}$ dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn khối lượng chất rắn trong bình tăng 4,26g. Khối lượng Al đã phản ứng là

A.2,16g.

B.1,62g.

C.1,08g.

D.3,24g.

Giải: Chọn C.

- Phương trình hóa học: $2Al+3Cl_{2}\rightarrow 2AlCl_{3}$

- Vì khối lượng tăng lên của bình chính là khối lượng $Cl_{2}$ tham gia phản ứng nên ta có:

$n_{Al}$ = $\large \frac{2}{3}$$n_{Cl_{2}}$ = $\large \frac{2}{3}$.$\large \frac{4,26}{71}$ = 0,04mol.

⇒ $m_{Al}$ = 0,04.27 = 1,08g.

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

A.57,4g.

B.54,4g.

C.53,4g.

D.56,4g.

Giải: Chọn A.

- Gọi $\bar{M}$ là kí hiệu, phân tử khối trung bình của hỗn hợp hai oxit trên.

- Phương trình hóa học: $3\bar{M}O+2Al\rightarrow Al_{2}O_{3}+3\bar{M}$

- Ta có: $n_{\bar{M}O}$ = $\large \frac{3}{2}$$n_{Al}$ = $\large \frac{3}{2}$.$\large \frac{8,1}{27}$ = 0,45mol

$n_{O}$ (tham gia) = $n_{\bar{M}O}$ = 0,45mol

⇒ $m_{O}$ (tham gia) = 0,45.16 = 7,2g.

⇒ $m_{\bar{M}O}$ = $m_{\bar{M}}$ + $m_{O}$ = 50,2 + 7,2 = 57,4g.

9. Cho 700ml dung dịch KOH 0,1M vào 100ml dung dịch $AlCl_{3}$ 0,2M. Sau phản ứng, khối lượng kết tủa tạo ra là

A.0,78g.

B.1,56g.

C.0,97g.

D.0,68g.

Giải: Chọn A.

- Vì $n_{KOH}$ = 0,1.0,7 = 0,07mol; $n_{AlCl_{3}}$ = 0,2.0,1 = 0,02mol .

- Các phương trình hóa học:

- Khối lượng kết tủa thu được là: $m_{Al(OH)_{3}}$ = 78.0,01 = 0,78g.

10. Bằng phản ứng hóa học nào có thể nhận biết được các chất sau:

a) Các kim loại: Al, Mg, Ba, Na.

b) Các dung dịch muối: NaCl, $Ba(NO_{3})_{2}$, $Al_{2}(SO_{4})_{3}$.

c) Các oxit: CaO, FeO, $Al_{2}O_{3}$.

d) Các dung dịch: $NaNO_{3}$, $Ca(NO_{3})_{2}$, $Al(NO_{3})_{3}$.

Trả lời:

a) Dùng $H_{2}O$ nhận biết được hai nhóm kim loại: nhóm (1): Na, Ba và nhóm (2): Mg, Al. Nhận biết ion $Ba^{2+}$ trong nhóm (1) bằng ion $CO_{3}^{2-}$; nhận biết kim loại Al trong nhóm (2) bằng dung dịch NaOH.

b) Nhận biết ion $Al^{3+}$ bằng dung dịch NaOH, sau đó nhận biết ion $Ba^{2+}$ bằng dung dịch muối cacbonat, còn lại là dung dịch chứa $Na^{+}$.

c) Học sinh tự nhận biết

d) Dùng dung dịch NaOH nhận biết: $Al(NO_{3})_{3}$ tạo kết tủa sau đó tan trong dung dịch NaOH dư; $Ca(NO_{3})_{2}$ làm dung dịch vẩn đục, còn lại là $NaNO_{3}$.

11. Một hỗn hợp rắn gồm Ca và $CaC_{2}$ tác dụng với nước dư thu được hỗn hợp khí có tỉ khối đối với $H_{2}$ là 5. Để trung hòa dung dịch sau phản ứng cần dùng 600ml dung dịch HCl 0,5M. Tính:

a) Khối lượng hỗn hợp rắn đã dùng ban đầu.

b) Thành phần phần trăm thể tích của hỗn hợp khí.

Giải:

- Các phương trình hóa học:

$Ca+2H_{2}O\rightarrow Ca(OH)_{2}+H_{2}$ (1)

$CaC_{2}+2H_{2}O\rightarrow Ca(OH)_{2}+C_{2}H_{2}$ (2)

$Ca(OH)_{2}+2HCl\rightarrow CaCl_{2}+2H_{2}O$ (3)

- Ta có: $n_{HCl}$ = 0,5.0,6 = 0,3mol.

- Gọi x, y là số mol Ca và $CaC_{2}$. Từ (1), (2) và (3), ta có:

x + y = $n_{Ca(OH)_{2}}$ = $\large \frac{1}{2}$$n_{HCl}$ = $\large \frac{1}{2}$.0,3 = 0,15mol.

⇒ x + y = 0,15 (a)

$\large \frac{2x+26y}{x+y}$ = 5.2 = 10 (b)

⇒ x = 0,1mol; y = 0,05mol.

- Khối lượng các chất rắn trong hỗn hợp ban đầu là:

$m_{Ca}$ = 0,1.40 = 4g; $m_{CaC_{2}}$ = 0,05.64 = 3,2g.

- Khối lượng hỗn hợp rắn đã dùng ban đầu là: $m_{hh}$ = 4 + 3,2 = 7,2g.

b) Thành phần phần trăm thể tích của hỗn hợp khí

%$V_{H_{2}}$ = %$n_{H_{2}}$ = $\large \frac{0,1}{0,1+0,05}$.100% = 66,67%

%$V_{C_{2}H_{2}}$ = 100% - 66,67% = 33,33%.

12. Cho 25,8g hỗn hợp bột Al và $Al_{2}O_{3}$ tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 6,72 lít $H_{2}$ (đktc). Hãy cho biết:

a) Các phản ứng hóa học đã xảy ra.

b) Khối lượng mỗi chất có trong hỗn hợp đầu.

c) Thể tích dung dịch NaOH 4M tham gia các phản ứng.

Giải:

a) Các phản ứng hóa học:

$2Al+2NaOH+6H_{2}O\rightarrow 2Na[Al(OH)_{4}]+3H_{2}$

$Al_{2}O_{3}+2NaOH+3H_{2}O\rightarrow 2Na[Al(OH)_{4}]$

b) Khối lượng mỗi chất có trong hỗn hợp đầu:

Ta có: $n_{Al}$ = $\large \frac{2}{3}$$n_{H_{2}}$ = $\large \frac{2}{3}$.$\large \frac{6,72}{22,4}$ = 0,2mol

và $m_{Al}$ = 0,2.27 = 5,4g; $m_{Al_{2}O_{3}}$ = 25,8 – 5,4 = 20,4g.

c) Thể tích dung dịch NaOH 4M tham gia các phản ứng:

- Số mol NaOH đã dùng là: $n_{NaOH}$ = $n_{Al}$ + 2$n_{Al_{2}O_{3}}$ = 0,2 + 2.$\large \frac{20,4}{102}$ = 0,6mol.

- Thể tích dung dịch NaOH 4M tham gia các phản ứng là:

$V_{NaOH}$ = $\large \frac{0,6}{4}$ = 0,15 lít = 150ml.