Home Hóa lớp 12 Lý thuyết và Bài toán về phản ứng nhiệt nhôm (có giải)

Lý thuyết và Bài toán về phản ứng nhiệt nhôm (có giải)

411
0

BÀI TOÁN PHẢN ỨNG

NHIỆT NHÔM

Al + Fe3O4   –to–> hh X (rắn)  –>NaOH–> khí H2 (V lít) và dung dịch Y (CO2 dư) kết tủa

  • Yêu cầu tính hiệu suất:

Phương pháp giải: Suy luận và kết hợp với phương pháp bảo toàn mol nguyên tố

+ Từ khí => Hỗn hợp X có Al dư => mol Al dư

+ Từ mol kết tủa => mol Al3+ trong dd Y => mol Al trong rắn X => mol Al đã phản ứng

+ Tính hiệu suất

Câu 1: Nung hỗn hợp gồm 0,12 mol Al và 0,04 mol Fe304 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. Giá trị của m là:

A . 34,1                                                       B . 32,58

C . 31,97                                                     D . 33,39

Giải:

Bảo toàn nguyên tố Oxi và Hidro:

nH2O= 4nFe3O4= 4.0,04= 0,16 mol; nHCl= 2nH2O + 2nH2 = 2.0,16 + 2.0,15 = 0,62 mol

Bảo toàn khối lượng:

mX + mHCl = mmuối + mH2 + mH2O

<=>0,12.27 + 0,04.232 + 0,62.36,5= mmuối + 0,15.2 + 0,16.18 =>mmuối= 31,97 g

=>Đáp án C

Câu 2: Thực hiện phản ứng nhiệt phân hỗn hợp gồm Al và m gam hai oxit sắt trong khi trơ, thu được hỗn hợp rắn X. Cho X vào dung dịch NaOH dư thu được dung dịch Y, chất không tan Z và 0,672 lít khí H2 (đktc). Sục khí CO2 dư vào Y thu được 7,8 g kết tủa. Cho Z tan hết vào dung dịch H2SO4 thu được dung dịch chứa 15,6 gam muối Sunfat và 2,464 lít khí SO2 ( ở đktc, là sản phẩm khử duy nhất của H2SO4). Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là:

A . 5,04                                                     B . 6,29

C . 6,48                                                     D . 6,96

Giải:

nAl dư = 0,02 mol; nAl ban đầu = n kết tủa = 0,1 mol =>nAl pứ = 0,08 mol

=>nAl2O3= 0,04 mol =>nO trong oxit sắt = 0,04.3= 0,12 mol

– Z chỉ chứa Fe

nSo2= 0,11 mol =>ne nhận = 0,22 mol

-Nếu chỉ tạo muối sắt (III) thì:

nFe3+= 0,22/3 =>mFeSO4= 400. (0,22/6) = 14,67 g < 15,6 (loại)

-Nếu chỉ tạo muối sắt (II) thì:

nFe3+= 0,22/2 =>mFeSO4= 152. (0,22/2) = 16,72 g > 15,6 g (loại)

=>Tạo cả 2 muối sắt (II) và sắt (III)

Fe  -> Fe2+ + 2e

x                   2x mol

Fe -> Fe3+ + 3e

y                   3y mol

nSO42-= 0,22/2= 0,11 mol

mmuối= mFe2++ mFe3++ nSO42-= 15,6 =>56x+ 56y + 96.0,11= 15,6 (1)

ne = 2x+ 3y= 0,22              (2)

Từ (1) và (2) suy ra: x= 0,05 mol và y= 0,04 mol

=>m= mFe  + mO = 56. (0,05+0,04) + 16.0,12= 6,96 g

=>Đáp án D

Câu 3: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm (trong điều kiện không có không khí hiệu suất 100%) với 9,66 g hỗn hợp X gồm Al và một oxit sắt, thu được hỗn hợp rắn Y. Hòa tan Y bằng dung dịch NaOH dư sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Z, chất không tan T và 0,03 mol khí. Sục khí CO2 đến dư vào dung dịch Z, lọc lấy kết tủa nung đến khối lượng không đổi được 5,1 gam một chất rắn. Công thức của oxit sắt và khối lượng của nó trong hỗn hợp X trên là:

A . Fe3O4 và 2,76 g                             B . Fe3O4 và 6,96 g

C . FeO và 7,2 g                                  D . Fe2O3 và 8,00 g

Giải:

=>Đáp án B

Câu 4: Thực hiện phản ứng nhiệt phân hỗn hợp gồm Al và m gam hai oxit sắt trong khi trơ, thu được hỗn hợp rắn X. Cho X vào dung dịch NaOH dư thu được dung dịch Y, chất không tan Z và 0,672 lít khí H2 (đktc). Sục khí CO2 dư vào Y thu được 8,58 g kết tủa. Cho Z tan hết vào dung dịch H2SO4 thu được dung dịch chứa 20,76 gam muối Sunfat và 3,472 lít khí SO2 ( ở đktc, là sản phẩm khử duy nhất của H2SO4). Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là:

A . 6,8 g                                                   B . 8,04 g

C. 6,96 g                                                   D . 7,28 g

Giải:

Câu 5: Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm Al và FeO đến phản ứng hoàn toàn thu được chất rắn Y. Chia Y thành 2 phần bằng nhau. Phần một phản ứng tối đa với V lít dung dịch NaOH 1M. Hòa tan hết phần 2 cần 3,5 V lít dung dịch HCl 2M. Hỗn hợp Y gồm:

A . Al, Fe và Al2O3             B . Fe và Al2O3                              C . Fe, FeO và Al2O3              D . FeO, Al2O3, Fe  và Al

Giải:

-Phản ứng nhiệt nhôm hoàn toàn chọn V = 1 lít

Phần một phản ứng tối đa với 1 lít dung dịch NaOH 1M dung dịch thu được:

NaAlO2: 1 mol =>nAl = 1 mol

Hòa tan hết phần 2 cần 3,5 V lít dung dịch HCl 2M dung dịch thu được:

Al3+ : 1 mol

Fe2+ : x mol–btdt–> x= 2 mol. Suy ra hỗn hợp X:    Al: 1        Cl:1mol                                                                 FeO: 2 mol

Bảo toàn e: Al2O3, FeO và Fe =>Đáp án C

Câu 6: Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm Al và Fe2O3 trong điều kiện không có không khí thu được 28,92g chất rắn Y. Chia Y thành 2 phần. Phần một phản ứng với dung dịch NaOH dư thu được 1,008 lít H2 (đktc) và 3,36g chất rắn không tan.

Phần 2 tác dụng vừa đủ với 678 ml dung dịch HNO3 2,5M, thu được 3,88 lít khí NO (đktc) và dung dịch Z chứa m gam hỗn hợp muối. Các phản ứng xảy ra hoàn. Giá trị của m gần Với giá trị nào nhất:

A . 101                                                   B . 102

C . 100                                                   D . 99

Giải:

Phản ứng xảy ra hoàn toàn phần 1 tác dụng NaOH có khí H2 bay ra khi ra hỗn hợp rắn nhiệt nhôm

=>BTNT H: 4b + 2c= 1,52

-> 1,52 = 0,09 . 3.2 + 4.0,17+ 10b => b= 0,03 =>c= 0,7

=>m=99,75g =>Đáp án C

Câu 7: Hỗn hợp X gồm Al và FexOy. Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm hoàn toàn m gam hỗn hợp X trong điều kiện không có không khí thu được hỗn hợp Y. Chia Y làm 2 phần:

Phần 1: cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 1,008 lít H2 và còn lại 5,04 gam chất rắn

Phần 2: tác dụng với HNO3 loãng dư thu được dung dịch A và 8,064 lít NO (điều kiện tiêu chuẩn, là sản phẩm khử duy nhất). Cho A tác dụng với dung dịch NaOH thì khối lượng kết tủa lớn nhất thu được là 54,63 g. Giá trị m là:

A . 38,7g                                           B . 39,72g

C . 38,91 g                                        D . 36,48 g

Giải:

Phản ứng xảy ra hoàn toàn phần 1 tác dụng NaOH có khí H2 bay ra xảy ra hỗn hợp rắn sau nhiệt nhôm

Câu 8: Nung m gam hỗn hợp A gồm Al và Fe304 trong môi trường không có không khí đến phản ứng xảy ra hoàn toàn (Giả sử chỉ có phản ứng khử oxit sắt thành sắt), thu được hỗn hợp B. Chia B thành 2 phần. Phần 1 tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 1,176 lít khí. Tách lấy phần không tan cho tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 1,008 lít khí.

Phần 2 tác dụng với dung dịch H2 SO4 loãng, dư, thu được 6,552 lít khí.

Các khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Giá trị của m là:

A . 24,06                                                   B . 25,08

C . 23,04                                                   D . 22,02

Giải:

Câu 9: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp gồm Al và m gam hai oxit sắt trong khi trơ, thu được hỗn hợp rắn X. Cho X vào dung dịch NaOH dư thu được dung dịch Y, chất không tan Z và 0,672 lít khí H2 (đktc). Sục khí CO2 dư vào Y, thu được 8,58 gam kết tủa. Cho Z hết vào dung dịch H2SO4, thu được dung dịch chứa 20,76 g muối sunfat và 3,472 lít khí SO2 (ở đktc, là sản phẩm khử duy nhất của H2SO4). Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là:

A . 8,04 g                                                 B . 6,96 g

C . 6,8 g                                                   D . 7,28 g

Giải:

Câu 10: Nung nóng hỗn hợp X gồm Al và Cr2O3 đến khi phản ứng hoàn toàn trong điều kiện không có không khí thu được chất rắn Y. Y tác dụng vừa đủ với 0,3 mol NaOH loãng dư thu được 0,15 mol H2. Y tác dụng với dung dịch HCl dư thì thu được a mol H2. Giá trị a là:

A .  0,45           B . 0,35             C . 0,25                  D . 0,3

Giải:

Chất rắn Y phản ứng với NaOH loãng => Chứng tỏ Y chứa Al

=>Cr2O3 phản ứng hết

2Al + Cr2O3 –t0–> Al2O3 + 2Cr

2Al + 2NaOH + 2H2O -> 2NaAlO2 + 3H2O

0,1       0,1                             <-   0,15 mol

Al2O3 + 2NaOH-> 2 NaAlO2+ H2O

0,1       <-  0,3

  • Y chứa 0,1 mol Al; 0,2 mol Cr; 0,1 mol Al2O3

=>a= 3/2 nAl + nCr= 3/2 .0,1 +0,2= 0,35 mol

=>Đáp án B

Câu 11: Hỗn hợp X gồm Al và một oxit sắt. Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm m gam X trong khí trơ, thu được hỗn hợp Y. Chia Y làm 2 phần:

-Phần 1: phản ứng với dung dịch NaOH dư thu được 1,008 lít khí H2 và còn lại 5,04 gam chất rắn không tan

-Phần 2 (có khối lượng 39,72 gam) phản ứng với dung dịch HNO3 loãng dư, thu được 10,752 lít khí NO (ở đktc, là sản phẩm khử duy nhất). Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là:

A .  49,72                                            B .  49,65

C . 38,91                                             D . 39,72

Giải:

  • Hỗn hợp Y (phần 1) gồm a mol Al, b mol Al2O3, c mol Fe. Giả sử phần 2 nhiều gấp k lần phần 1
  • Phần 1: +NaOH dư -> 0,045 mol H2 + 5,04g chất rắn không tan là oxit sắt Fe

=>a= nAl dư = 2/3 nH2 = 0,03 mol                   (1)

    c= 5,04/56= 0,09 gam

  • Phần 2: (39,72 gam) + HNO3 (loãng dư) -> 0,48 mol NO

k(27a + 102b + 56c)= 39,72 gam                  (2)

Áp dụng bảo toàn electron có: 3.0,03k + 3.0,09k= 3.0,48 (3)

=>k=4 =>  m= 39,72 + (39,72/4)= 49,65 gam =>Đáp án B

Câu 12: Đun 61,32 gam hỗn hợp rắn gồm Al và các oxit sắt trong khí trơ ở nhiệt độ cao đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp X. Chia X thành hai phần bằng nhau:

-Phần 1 cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 2,016 lít khí (dktc)

-Phần 2 hòa tan hết trong dung dịch chứa 1,74 mol HNO3, thu được dung dịch Y chỉ chứa các muối và 4,032 lít NO (đktc) thoát ra. Cô cạn dung dịch Y lấy rắn thu được đem nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi thu được 2 chất rắn có số mol bằng nhau. Nếu cho Y tác dụng với dung dịch NaHCO3 dư thu được a gam kết tủa. Giá trị của a là:

A . 50,4                                                  B. 50,91

C . 57,93                                                D . 58,2

Giải

  • Phần 1: + NaOH dư -> khí H2

=>Chứng tỏ X chứa Al dư ; oxit sắt đã bị khử hoàn toàn

nAl= 2/3 nH2= 2/3 . (2,016/22,4) = 0,06 mol

  • Phần 2:

+Chất rắn sau khi nung Y thu được là: Al2O3 và Fe2O3

=>1/2 .0,06 + nAl2O3= ½ nFe                       (1)

+ m1./2 hh = 27nAl + 102nAl2O3 + 56nFe= 61,32/2 = 30,66g

=>102 nAl2O3 + 56 nFe= 30,66 – 27.0,06      (2)

Từ 1 và 2 suy ra: nFe= nFe2+ + 3 nFe3+= 0,3 mol

                                nNH4NO3= 0,12 mol      (3)

BT e => 3nAl + 2nFe2+ + 3 nFe3+=3nNO + 8nNH4NO3

=> 2nFe2+ + 3 nFe3+-8nNH4NO3 = 3. (4,032/22,4)-3.0,06= 0,36 mol            (4)

BTNT N ->nHNO3= 3nAl + 6 nAl2O3 + 2nFe2+ + 3 nFe3++ 2nNH4NO3 + nNO= 1,74 mol

=>2nFe2+ + 3 nFe3++ 2nNH4NO3 = 1,74 – 3.0,06- 0,18- 6.0,12= 0,66 mol     (5)

Từ 3, 4, 5 suy ra: nFe2+ = 0,3 mol; nFe3+ = 0 mol; nNH4NO3 = 0,03

=>a= mAl(OH)3 + mFeCO3 = 78.(0,06+ 2. 0,12) + 116.0,3 = 58,2 g

=>Đáp án D

Qua bài tập về : “Phản ứng nhiệt nhôm” ở trên, chúc các em có một ngày học tập thật vui vẻ và đạt kết quả cao trong kỳ thi sắp tới nhé.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here