Chuyên đề 8 - Bài toán về sắt và các hợp chất của sắt.

Chuyên đề 8 - Bài toán về sắt và các hợp chất của sắt. I-Tính chất hóa học của sắt và các hợp chất của sắt : 1) Sắt : (Fe) Là kim loại dễ nhiễm từ , có tính khử trung bình . a. Tác dụng với ôxi : + VD: 3Fe + 2O2 Fe3O4 (*) b. Tác dụng với hầu hết các phi kim hoạt động khi đun nóng -> tạo muối Sắt (III) : +VD : 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 - Với các phi kim hoạt động yếu -> muối Sắt (II) : +VD : Fe + S FeS c. Tác dụng với axit loãng " muối Sắt (II) + H2# : + VD : Fe + 2HCl " FeCl2 + H2# d. Tác dụng với dung dịch muối của kim loại hoạt động yếu hơn " muối Sắt (II) + KL: +VD : Fe + 2AgNO3 " Fe(NO3)2 + 2Ag$ *Lưu ý : Khi cho sắt tác dụng với dung dịch muối Sắt (III) phản ứng tạo thành dung dịch muối Sắt (II): Fe + Fe2(SO4)3 " 3FeSO4 e. Tác dụng với axit có tính oxi hoá mạnh (H2SO4 đặc nóng ,HNO3 loãng ,đặc nóng... ) -> ôxi hoá thành muối Sắt (III). *Tác dụng với H2SO4 đặc ,nóng -> Khí không màu, mùi hắc thoát ra (SO2). 2Fe + 6H2SO4 đặc Fe2(SO4)3 + 3SO2 # + 6H2O *Tác dụng với HNO3 -> Muốí Sắt (III) nitrat + ( N2O , N2 , NO ,NO2 , NH4NO3 ) + H2O. - Nếu xuất hiện khí không màu thoát ra ,khí đó có thể là (N2O , N2) PT : 8Fe + 30HNO3 loãng 8Fe(NO3)3 + 3N2O# + 15H2O - Nếu xuất hiện khí không màu thoát ra sau đó hoá nâu ngoài không khí ,khí đó là (NO) PT : Fe + 4HNO3 đặc Fe(NO3)3 + NO# + 2H2O 2NO + O2 " 2NO2 (nâu đỏ) - Nếu xuất hiện khí nâu đỏ ,khí đó là (NO2) PT : Fe + 6HNO3 đặc Fe(NO3)3 + 3NO2# + 3H2O . - Nếu cho kim loại Sắt tác dụng với HNO3 thu được 2 muối,trong đó phải có 1 muối là NH4NO3 PT : 8Fe + 30HNO3 loãng 8Fe(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O . =>Lưu ý : Sắt không phản ứng với D2 HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội. *Điều chế : - Dùng các chất khử mạnh như : H2 , Al , C , CO ....để khử các ôxit Sắt ở nhiệt độ cao hoặc điện phân dung dịch muối Sắt (II) 2) Các ôxit của Sắt : (FeO, Fe3O4 , Fe2O3) + Là những ôxit bazơ không tan trong nước : - Tác dụng với dung dịch axit không có tính ôxi hoá ( HCl ,H2SO4 loãng) -> Muối tương ứng và nước FeO + 2HCl " FeCl2 + H2O. Fe2O3 + 3H2SO4 (l) " Fe2(SO4)3 + 3H2O. Tổng quát : FexOy + 2yHCl " xFeCl2y/x + yH2O . 2FexOy + 2yH2SO4 loãng " xFe2(SO4)2y/x + 2yH2O . =>Lưu ý : Sắt từ ôxit (Fe3O4 hoặc có thể viết FeO.Fe2O3) tác dụng với dung dịch axit không có tính ôxi hoá cho dung dịch 2 muối trong đó có 1 muối Sắt (II) và 1 muối Sắt (III). Fe3O4 + 4H2SO4 (l) " FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O - Tác dụng với dung dịch axit có tính ôxi hoá ( HNO3 nóng , H2SO4 đặc ,nóng) à đều bị ôxi hoá lên muối Sắt (III) *Tác dụng với H2SO4 đặc à Sắt (III) sufat + Khí không màu, mùi hắc thoát ra (SO2) + H2O . 2FeO + 4H2SO4 đặc Fe2(SO4)3 + SO2# + 4H2O . 2 Fe3O4 + 10H2SO4 đặc 3Fe2(SO4)3 + SO2 # + 10H2O . Fe2O3 + 3H2SO4 đặc " Fe2(SO4)3 + 3H2O Tổng quát : 2FexOy + (6x - 2y)H2SO4 xFe2(SO4)3 + (3x – 2y) SO2# + (6x - 2y)H2O *Tác dụng với HNO3 -> Muối Sắt (III) nitrat + ( N2O , N2 , NO ,NO2 , NH4NO3 ) + H2O. PT : 8FeO + 26HNO3 loãng 8Fe(NO3)3 + N2O# + 13H2O . 3Fe3O4 + 28HNO3 đặc 9Fe(NO3)3 + NO# + 14H2O . Tổng quát : 3FexOy + (12x - 2y)HNO3 3xFe(NO3)3 + (3x – 2y) NO# + (6x - y)H2O . - Bị khử những chất khử ở nhiệt độ cao như : CO , C , H2 , Al ,... Phản ứng khử xảy ra theo cơ chế khử từ : Fe2O3 " Fe3O4 " FeO " Fe PT : 3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2 . Tổng quát : yCO + FexOy xFe + yCO2 . yH2 + FexOy xFe + yH2O . 2yAl + 3FexOy yAl2O3 + 3xFe *Lưu ý : Nếu đầu bài chỉ cho biết khử ôxit Sắt à ta coi ôxit bị khử về Sắt . + Điều chế : 2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O . Fe(OH)2 FeO + H2O . hay 3Fe + 2O2 Fe3O4 3) Sắt (II) hiđrôxit Fe(OH)2) , Sắt (III) hiđrôxit Fe(OH)3) + Là những bazơ (Fe(OH)2 màu lục nhạt), (Fe(OH)3 màu nâu đỏ) không tan trong nước: - Tác dụng với dung dịch axit -> Muối Sắt tương ứng và nước Fe(OH)2 + 2HCl " FeCl2 + 2H2O . 2Fe(OH)3 + 3H2SO4 " Fe2(SO4)3 + 6H2O . *Lưu ý : Từ Fe(OH)2 có thể chuyển thành Fe(OH)3 khi nung Fe(OH)2 trong không khí theo phản ứng : 4Fe(OH)2$lục nhạt + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3$nâu đỏ - Bị nhiệt phân huỷ -> Ôxit Sắt tương ứng và nước : 2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O Fe(OH)2 FeO + H2O 4) Muối của Sắt : - Gồm 2 loại chính : Muối Sắt (II) và muối Sắt (III) a- Muối Sắt (II) : (Có màu lục nhạt ) - Chia thành 2 loại : *Muối sắt (II) không tan trong nước: FeS , FeS2 , FeCO3 ,…. - Tác dụng với dung dịch axit không có tính ôxi hoá : (HCl , H2SO4 loãng …) FeS + H2SO4 loãng "FeSO4 + H2S# (Phản ứng dùng để điều chế H2S) FeS2 + H2SO4 loãng "FeSO4 + H2S# + S$ (Phản ứng dùng để điều chế S) FeCO3 + 2HCl " FeCl2 + CO2# + H2O . - Tác dụng với dung dịch axit có tính ôxi hoá : (HNO3 , H2SO4 đặc …) 3FeCO3 + 10HNO3 " 3Fe(NO3)3 + NO# + 3CO2# + 5H2O . 2FeCO3 + 4H2SO4 đặc " Fe2(SO4)3 + SO2# + 2CO2# + 4H2O . FeS + 6HNO3 " Fe(NO3)3 + 3NO# + H2SO4 + 2H2O . - Tác dụng với ôxi dư: 4FeS + 7O2 2Fe2O3 + 4SO2# . Nung FeCO3 trong điều kiện không có không khí : FeCO3 FeO + CO2# . Nung FeCO3 trong điều kiện có không khí dư : 4FeCO3 + O2 2Fe2O3 + 4CO2# Nung FeCO3 trong bình chứa H2 dư : 4FeCO3 + H2 Fe + CO2# + H2O *Muối sắt (II) tan trong nước: FeCl2 , FeSO4 , Fe(NO3)2 , …. - Các muối Sắt (II) dễ bị thuỷ phân trong môi trường nước cho dung dịch có tính axit yếu (làm nhạt màu quì tím chuyển sang hồng )(PH<7). - Tác dụng với ôxi : Sục ôxi vào dung dịch muối Sắt (II) à Muối Sắt (III) + Fe(OH)3$ 12FeCl2 + 3O2 + 6H2O " 4Fe(OH)3$ + 8FeCl3 - Tác dụng với dung dịch kiềm : FeSO4 + 2NaOH " Fe(OH)2$ + Na2SO4 - Khi cho kim loại đứng trước Sắt trong dãy hoạt động hoá học (trừ kim loại tan trong nước)vào dung dịch muối Sắt (II) à muối mới và kim loại Sắt: 2Al + 3FeSO4 " Al2(SO4)3 + 3Fe$ - Tác dụng với dung dịch NH3 : Fe(NO3)2 + 2NH3 + 2H2O " Fe(OH)2$ + 2NH4NO3 . - Tác dụng với dung dịch muối : FeCl2 + Na2S " FeS$ + 2NaCl . - Dung dịch muối Sắt (II) có khả năng làm mất màu nước Clo hoặc nước Brômà muối Sắt (III) : 2FeCl2 + Cl2 " 2FeCl3 2FeSO4 + Br2 " 2FeSO4Br VD: Hoà tan 7,2 gam FeO vào dung dịch H2SO4 loãng vừa đủ thu được dung dịch A.Sục khí Cl2 tới dư vào A, đem cô cạn dung dịch thu được m gam muối khan . Tính m ? - Dung dịch muối Sắt (II) làm mất màu dung dịch thuốc tím (KMnO4)trong môi trường axit: 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O. 10FeCl2 + 6KMnO4 + 24H2SO4 5Fe2(SO4)3 + 6MnSO4 + 10Cl2# + 3K2SO4 + 24H2O. *Lưu ý : Nhận biết dung dịch muối Sắt (II) bằng dung dịch kiềm hoặc nước Br2 ,KMnO4. b - Muối Sắt (III) : (Có màu nâu đỏ) + Không tồn tại muối Sắt : Fe2(CO3)3 ,Fe2(SO3)3 ,… - Chia thành 2 loại : *Muối sắt (III) không tan trong nước: Fe2S3 , Fe2(SiO3)3 , FePO4 , … - Tác dụng với dung dịch axit không có tính ôxi hoá : (HCl , H2SO4 loãng …) Fe2S3 + 3H2SO4 loãng " Fe2(SO4)3 + 3 H2S#. (Phản ứng dùng để điều chế H2S) *Muối sắt (III) tan trong nước: FeCl3 , Fe(NO3)3 , Fe2(SO4)3,… + Các muối Sắt (III) tan dễ bị thuỷ phân trong môi trường nước cho dung dịch có tính axit yếu (làm nhạt màu quì tím chuyển sang hồng )(PH<7) : - Tác dụng với dung dịch kiềm : Fe2(SO4)3 + 6NaOH " 2Fe(OH)3$nâu đỏ + 3Na2SO4 . - Tác dụng với kim loại đứng trước Ag trong dãy hoạt động hoá học của kim loại : Cu + 2Fe(NO3)3 " Cu(NO3)2 + 2Fe(NO3)2 Fe + 2FeCl3 " 3 FeCl2 *Lưu ý : - Giữa muối Sắt (II) và muối Sắt (III) có mối quan hệ chuyển hoá : Fe (II) D Fe (III) II - Bài toán và phương pháp giải: * Lưu ý : - Đối với bài toán có sắt hoặc muối sắt tác dụng với dung dịch axit hoặc kiềm cần nắm rõ axit, kiềm cho dư hay phản ứng hết , nung kết tủa trong chân không hay trong không khí .Viết PTPƯ theo thứ tự nếu không rõ ràng cần biện luận ,… - Sau mỗi phản ứng hoặc hệ phản ứng cần xác định rõ: Chất còn dư , chất hết , sản phẩm tạo thành,… với số mol là bao nhiêu ? Chú ý vận dụng phương pháp bảo toàn số mol nguyên tố sắt . - Nếu đầu bài cho biết tỉ lệ về khối lượng của các chất trong hỗn hợp cần chuyển về tỉ lệ theo số mol, sau đó đặt số mol của 1 chất rồi suy ra số mol của các chất còn lại . - Đối với các bài toán khử sắt ôxit cần chú ý tới hiệu suất khử đã đạt 100% chưa, sản phẩm thu được có phải chỉ có Sắt hay không . - Trong các phản ứng giữa Sắt và các hợp chất của Sắt (II) với dung dịch axit có tính ôxi hoá thì kim loại Sắt luôn bị ôxi hóa lên hoá trị cao nhất là Sắt (III). - Đối với các bài toán yêu cầu xác định công thức của oxit Sắt cần đưa về tỉ lệ x/y, lấy giá trị phần nguyên nhỏ nhất của tỉ số x/y " công thức cần tìm . L Bài tập vận dụng : Câu 1 Đốt cháy hoàn toàn 2,24 gam bột sắt trong oxi dư. Chất rắn thu được cho tác dụng hết với dung dịch HCl được dung dịch A. Cho NaOH dư vào A. Kết tủa thu được đem nung trong không khí tới khối lượng không đổi. Khối lượng cuả chất rắn thu được là : A. .23 gam B. 32 gam C. 34 gam D. 35 gam Câu 2 Cho 3,44 gam hỗn hợp Fe và Fe3O4 tác dụng hết với dung dịch HCl thu được dung dịch A .Cho NaOH dư vào A ,lọc lấy kết tủa nung trong không khí đến khối lượng không đổi cân nặng 4 gam. Khối lượng Fe và Fe3O4 trong hỗn hợp ban đầu lần lượt là : A. 2,32 g và 2,8 g B. 1,12 g và 2,32 g C. 3,23g và 2,8 g D. 2,8 g và 2,32 g. Câu 3 Cho a gam Fe hoà tan trong dung dịch HCl. Sau khi cô cạn được 3,1 gam chất rắn. Nếu cho a gam Fe và b gam Mg vào dung dịch HCl như trên thì thu được 3,34 gam chất rắn và 448 ml khí H2(đktc) . Tính a và b ? Câu 4 Một hỗn hợp gồm Fe , FeO , Fe2O3 . Lấy 0,4 gam X cho tác dụng với HCl dư thu được 56 ml khí H2 (đktc) .Đem khử 1 gam hỗn hợp X bằng H2 thì thu được 0,2115 gam H2O . Tính % về khối lượng của mỗi chất trong hỗn hợp . Tính thể tích dung dịch HNO3 0,5M phải dùng để hoà tan hết 1 gam hỗn hợp X trên ,phản ứng cho khí NO Câu 5 Hoà tan một khối lượng m gam FexOy bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng. Thu được dung dịch A và khí B .Cho khí B hấp thụ hoàn toàn bởi dung dịch NaOH dư tạo ra 12,6 gam muối. Mặt khác cô cạn dung dịch A thu được 120 gam muối khan. Xác định công thức của FexOy . Câu 6 Để m gam phôi bào sắt A ngoài không khí thu được 12 gam hỗn hợp rắn B gồm : Fe , FeO , Fe3O4 , Fe2O3 .Hoà tan B bằng dung dịch HNO3 dư thu được 2,24 lít khí NO duy nhất ở (đktc) .Viết các phương trình phản ứng và tính m ? Câu 7 Hoà tan hoàn toàn 7,2 gam một ôxit sắt FexOy cần 69,52 ml dung dịch HCl 10% có khối lượng riêng d= 1,05 g/ml .Xác định công thức hoá học của ôxit sắt . Câu 8 Cho m gam hỗn hợp A gồm : Fe3O4 ,FeCO3 tác dụng với dung dịch HNO3 dư thu được 11,2 lít hỗn hợp khí B gồm 2 khí (đktc) .Tỉ khối của B so với H2 bằng 22,6 .Tính m ? Câu 9 Cho X lít CO (đktc) đi qua ống sứ đựng a gam Fe2O3 đốt nóng. Giả sử chỉ có phản ứng khử Fe2O3 " Fe. Sau phản ứng thu được hỗn hợp khí Yđi qua ống sứ có tỉ khối so với H2 là 17,5 . Nếu hoà tan chất rắn còn lại trong ống sứ thì thấy tốn hết 50 ml dung dịch H2SO4 0,5M .Còn nếu dùng dung dịch HNO3 thì thu được một loại muối sắt duy nhất có khối lượng nhiều hơn khối lượng của chất rắn B là 8,48 gam. Tính % thể tích các khí trong hỗn hợp Y. Tính X và a? Câu 10 Cho V lít CO qua ống sứ đựng 5,8 gam một ôxit của Sắt nóng đỏ một thời gian thu được hỗn hợp khí A và chất rắn B. Cho B tác dụng hết với dung dịch HNO3 loãng thu được dung dịch C và 0,78 lít khí NO (đktc). Cô cạn C thu được 18,15 gam một muối khan. Nếu hoà tan hoàn toàn B bằng dung dịch HCl thì thấy thoát ra 0,672 lít khí (đktc). Xác định công thức của ôxit Sắt và tính thành phần % các chất trong B. Tính V và tính % theo thể tích các khí trong A. Biết tỉ khối của A so với H2 bằng 17,2. Nếu không hoà tan B bằng dung dịch HNO3 Câu 11 Hoà tan hết 22,4 gam bột Fe trong 500 ml dung dịch HCl 2M . Cho luồng khí Cl2 qua dung dịch . Đun nóng đựơc dung dịch A . Thêm NaOH dư vào dung dịch A thu được hỗn hợp 2 kết tủa . Nung hỗn hợp này ngoài không khí được chất rắn có khối lượng giảm 15,12% so với khối lượng kết tủa tạo thành . Tính nồng độ mol các chất trong dung dịch A. Câu 12 ôxi hoá hoàn toàn 4,368 gam bột Fe thu được 6,096 gam hỗn hợp X gồm 2 ôxit của sắt. Chia X làm 3 phần bằng nhau. Cần bao nhiêu lít H2 (đktc) để khử hoàn toàn các ôxit trong phần 1. Tính thể tích khí NO duy nhất thoát ra ở (đktc) khi hoà tan hoàn toàn phần thứ 2 bằng dung dịch HNO3 loãng. Phần thứ 3 trộn với 10,8 gam bột nhôm rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm (hiệu suất 100%) .Hoà tan hỗn hợp thu đựơc sau phản ứng bằng dung dịch HCl dư.Tính thể tích khí thoát ra ở (đktc). Câu 13 Cho hỗn hợp bột Fe và Cu vào bình chứa 200ml dung dịch H2SO4 loãng ,dư thu được 4,48 lít H2 (đktc), dung dịch A và 1 chất không tan B. Để ôxi hoá các sản phẩm trong bình người ta thêm vào đó 20,2 gam KNO3 .Sau khi phản ứng xảy ra thu được 1 chất khí không màu hoá nâu ngoài không khí và dung dịch C. Để trung hoà lượng axit dư trong dung dịch cần 200 ml dung dịch NaOH 2M. Tính khối lượng của các kim loại và thể tích khí không màu. Tính nồng độ mol của dung dịch H2SO4 . Câu 14 Cho 76,72 gam hỗn hợp A gồm Fe và Fe3O4 tác dụng với V ml dung dịch HNO3 4M đun nóng thu được dung dịch B, 6,272 lít hỗn hợp khí C (đktc) gồm NO và N2O .có tỉ khối với H2 bằng 16 , còn lại 7,28 gam chất rắn không tan .Lọc, rửa để tách chất rắn đó, thu được dung dịch D .Hoà tan chất rắn trong lượng dư dung dịch HCl đun nóng thấy tan hết và thu được 2,912 lít khí H2 (đktc) . Tính % khối lượng các chất trong A. Khi cô cạn dung dịch D thì thu được bao nhiêu gam muối khan. Tính V? Câu 15 Hỗn hợp A gồm : Fe ,FeO ,Fe3O4 trộn với nhau theo tỉ lệ về khối lượng 7:3,6:17,4 .Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp A bằng dung dịch HCl thu được dung dịch B .Lấy 1/2 dung dịch B cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được kết tủa C.Lấy 1/2 dung dịch B cho khí Cl2 đi qua đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn ,đun nóng thêm NaOH tới dư ,thu được kết tủa D. Kết tủa C và D có khối lượng chênh lệch nhau 1,7 gam .Nung D + C trong không khí thì thu được m gam chất rắn E .Viết các phương trình phản ứng .Tính khối lượng các chất trong A và tính m? Câu 16 Chuyên đề 9 - Bài toán về nhôm và các hợp chất của nhôm. I-Tính chất hóa học của nhôm và các hợp chất của nhôm : 1) Nhôm : (Al) a. Tác dụng với ôxi : 4Al + 3O2 2Al2O3 (*) b. Tác dụng với phi kim : 2Al + 3Cl2 2AlCl3 c. Tác dụng với axit loãng : 2Al + 6HCl " 2AlCl3 + 3H2# d. Tác dụng với dung dịch muối của kim loại hoạt động yếu hơn : Al + 3AgNO3 " Al(NO3)3 + 3Ag$ *Lưu ý : Khi cho nhôm tác dụng với dung dịch muối sắt (III) Thứ tự các phản ứng xảy ra như sau : 2Al + 3Fe2(SO4)3 " Al2(SO4)3 + 6FeSO4 (1) Nếu Nhôm dư thì tiếp tục xảy ra phản ứng : 2Al + 3FeSO4 " Al2(SO4)3 + 3Fe$ (2) e. Tác dụng với dung dịch kiềm : 2Al + 2NaOH + 2H2O " 2NaAlO2 + 3H2# NaAlO2 là muối của axit HAlO2 (aluminic )là axit rất yếu nên bị các axit mạnh hơn đẩy ra khỏi muối : NaAlO2 + CO2 + 2H2O " Al(OH)3$ + NaHCO3 (Phản ứng trên dùng để điều chế Al(OH)3 từ muối aluminat) f. Tác dụng với axit có tính oxi hoá mạnh (H2SO4 đặc nóng ,HNO3 loãng ,đặc nóng... ) *Tác dụng với H2SO4 đặc ,nóng -> Khí không màu, mùi hắc thoát ra (SO2). 2Al + 6H2SO4 đặc Al2(SO4)3 + 3SO2 # + 6H2O *Tác dụng với HNO3 -> Muối nhôm nitrat + ( N2O , N2 , NO ,NO2 , NH4NO3 ) + H2O. - Nếu xuất hiện khí không màu thoát ra ,khí đó có thể là (N2O , N2) PT : 8Al + 30HNO3 loãng 8Al(NO3)3 + 3N2O# + 15H2O - Nếu xuất hiện khí không màu thoát ra sau đó hoá nâu ngoài không khí ,khí đó là (NO) PT : Al + 4HNO3 đặc Al(NO3)3 + NO# + 2H2O 2NO + O2 " 2NO2 (nâu đỏ) - Nếu xuất hiện khí nâu đỏ ,khí đó là (NO2) PT : Al + 6HNO3 đặc Al(NO3)3 + 3NO2# + 3H2O - Nếu cho kim loại nhôm tác dụng với HNO3 thu được 2 muối,trong đó phải có 1 muối là NH4NO3 PT : 8Al + 30HNO3 loãng 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O =>Lưu ý : Nhôm không phản ứng với D2 HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội. g. Phản ứng nhiệt nhôm : -Khái niệm: Quá trình dùng kim loại nhôm khử các ôxit của các kim loại hoạt động yếu hơn ở nhiệt độ cao gọi là phản ứng nhiệt nhôm. VD : 2Al + 3CuO Al2O3 + 3Cu 2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe 2yAl + 3FexOy yAl2O3 + 3xFe - Điều kiện để có phản ứng : + Kim loại trong ôxit hoạt động hoá học kém nhôm (Đứng sau nhôm trong dãy hoạt động hoá học ) + Ôxit tạo thành phải bền nhiệt hơn các ôxit tham gia . *Điều chế Nhôm : - Điện phân muối Nhôm clorua nóng chảy : 2AlCl3 2Al + Cl2# - Điện phân nóng chảy Nhôm ôxit (có criolit Na3AlF6 ): 2Al2O3 4Al + 3O2# 2)Nhôm ôxit:(Al2O3) + Là một ôxit lưỡng tính rất bền : - Tác dụng với dung dịch axit -> Muối và nước Al2O3 + 3H2SO4 (l) " Al2(SO4)3 + 3H2O. - Tác dụng với dung dịch kiềm -> Muối aluminat và nước . Al2O3 + 2NaOH " 2NaAlO2 + H2O + Điều chế : 2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O 3)Nhôm hiđrôxit: (Al(OH)3) + Là 1 hiđrôxit lưỡng tính dạng keo trắng không tan trong nước: - Tác dụng với dung dịch axit -> Muối nhôm và nước 2Al(OH)3 + 3H2SO4 " Al2(SO4)3 + 6H2O - Tác dụng với dung dịch bazơ mạnh -> Muối aluminat và nước . Al(OH)3 + NaOH " NaAlO2 + 2H2O *Lưu ý : Al(OH)3 không tan trong dung dịch bazơ yếu như : NH4OH , Na2CO3, … 4) Muối của nhôm: - Phân thành 2 loại : a- Muối nhôm thường : VD : AlCl3 , Al2(SO4)3 , Al(NO3)3 …. + Các muối trên có thể ở dạng khan hoặc muối ngậm nước. + Không tồn tại muối nhôm : Al2(CO3)3 ,Al2(SO3)3 ,Al2(SiO3)3… + Các muối nhôm dễ bị thuỷ phân trong môi trường nước cho dung dịch có tính axit yếu (làm nhạt màu quì tím chuyển sang hồng )(PH làm trong nước . *Tính chất hóa học : - Tác dụng với dung dịch kiềm : Al2(SO4)3 + 6NaOH " 2Al(OH)3$ + 3Na2SO4 (1) Khi còn dư kiềm tiếp tục xảy ra phản ứng : Al(OH)3$ + NaOH " NaAlO2 + 2H2O (2) - Để thu được lượng kết tủa lớn nhất à Chỉ có phản ứng (1) xảy ra . - Để thu được lượng kết tủa nhỏ nhất àPhản ứng (1) và (2) đều xảy ra và kiềm dư hoặc vừa đủ pư (2). Ví dụ 1 : + Thí nghiệm 1: Đổ rất từ từ d2 NaOH vào d2 AlCl3 + Thí nghiệm 2: Đổ rất từ từ d2 AlCl3 vào d2 NaOH Viết các PTHH xảy ra và nêu hiện tượng sau khi đổ hết dung dịch này vào dung dịch kia . => Hiện tượng : - TN1: Xuất hiện kết tủa keo trắng do pư (1) xảy ra nhỏ tiếp tục cho đến khi NaOH bắt đầu dư thì kết tủa tan dần do pư (2) xảy ra -> dung dịch cuối cùng trong suốt . - TN2: Xuất hiện kết tủa keo trắng do pư (1) xảy ra sau đó kết tủa tan ngay NaOH dư. - Muối nhôm tác dụng được với dung dịch NH3 : Al2(SO4)3 + 6NH3 + 6H2O " 2Al(OH)3$ + 3(NH4)2 SO4 Al Cl 3 + 3NH3 + 3H2O " Al(OH)3$ + 3NH4Cl Phản ứng trên dùng để điều chế và tách Al(OH)3 từ dung dịch muối của nhôm (Do NH3 không có khả năng hoà tan Al(OH)3 ). *Phèn chua (phèn nhôm kali) : Công thức : K2SO4.Al2(SO4)3 .24H2O hoặc KAl(SO4)2 .12H2O Dùng làm trong nước ,chất cắn màu khi nhuộm. b - Muối aluminat: VD : NaAlO2 , Ba(AlO2)2 , KAlO2...đều tan trong nước . Các muối aluminat đều có môi trường bazơ yếu (PH>7) ,đổi màu quì tím -> xanh nhạt ,d2 phenolphtalein không màu thành đỏ hồng. *Tính chất hóa học : + Tác dụng với dung dịch axit mạnh : NaAlO2 + HCl + H2O " Al(OH)3$ + NaCl Nếu dư axit thì tiếp tục xảy ra phản ứng : Al(OH)3$ + 3HCl " AlCl3 + 3H2O *Hiện tượng : khi nhỏ từ từ D2axit vào D2 muối aluminat mới đầu tạo ra kết tủa ,sau đó kết tủa tan .Ngược lại khi nhỏ từ từ D2 muối aluminat vào D2 axit tạo kết tủa ,lắc nhẹ ống nghiệm kết tủa tan . VD1 : Có 2 dung dịch: H2SO4 loãng và NaAlO2 .Không được dùng thêm hoá chất nào khác hãy trình bày phương pháp phân biệt 2 dung dịch trên . *BG : Lấy một giọt dung dịch này nhỏ vào dung dịch kia ,lắc nhẹ .Nếu thấy xuất hiện kết tủa và không tan thì giọt d2 là H2SO4,còn lại là dung dịch NaAlO2.Nếu kết tủa tan thì giọt là NaAlO2, lọ d2 còn lại H2SO4. VD2 : Có 2 dung dịch: Al2(SO4)3 loãng và NaOH .Không được dùng thêm hoá chất nào khác hãy trình bày phương pháp phân biệt 2 dung dịch trên . *BG : Lấy một giọt dung dịch này nhỏ vào dung dịch kia ,lắc nhẹ .Nếu thấy xuất hiện kết tủa và không tan thì giọt d2 là NaOH ,còn lại là dung dịch Al2(SO4)3.Nếu thấy xuất hiện kết tủa và kết tủa tan ngay thì giọt là Al2(SO4)3, lọ d2 còn lại NaOH. + Tác dụng với dung dịch axit yếu như (H2CO3 ,CH3COOH,...): NaAlO2 + CO2 + 2H2O " Al(OH)3$ + NaHCO3 Các axit yếu không có khả năng hoà tan Al(OH)3 nên người ta dùng CO2 sục vào dung dịch muối aluminat để điều chế Al(OH)3 và dùng để tách các hợp chất của nhôm ra khỏi các hợp chất khác . VD3 : Có hỗn hợp gồm : Al2O3 ,Fe2O3 ,SiO2 . a/ Trình bày phương pháp thu được Al2O3 nguyên chất . b/ Trình bày phương pháp thu được từng ôxit ở dạng tinh khiết . *Mối quan hệ giữa muối nhôm và aluminat : Al2(SO4)3 D Al(OH)3 D NaAlO2 II-Bài toán và phương pháp giải: * Lưu ý : - Đối với bài toán có nhôm hoặc muối nhôm tác dụng với dung dịch kiềm hoặc axit cần nắm rõ kiềm cho dư hay phản ứng hết , Viết PTPƯ theo thứ tự nếu không rõ ràng cần biện luận ,… - Sau mỗi phản ứng hoặc hệ phản ứng cần xác định rõ: Chất còn dư , chất hết , sản phẩm tạo thành,…với số mol là bao nhiêu ? Chú ý vận dụng phương pháp bảo toàn số mol nguyên tố nhôm. L Bài tập vận dụng : Câu 1 Cho 34,2 gam muối nhôm sunfat nguyên chất tác dụng hết với 250 ml dung dịch xút thu được 7,8 gam kết tủa .Hỏi nồng độ mol của dung dịch xút có thể bằng bao nhiêu ? Câu 2 Cho hỗn hợp gồm x mol Al và 0,2 mol Al2O3 tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được dung dịch A .Dẫn CO2 dư vào A thu được kết tủa B .Lọc lấy kết tủa B nung tới khối lượng không đổi thu được 40,8 gam chất rắn C .Giá trị của x là : A.0,2 mol B. 0,3 mol C. 0,4 mol D. 0,5 mol Câu 3 Hoà tan 19,5 gam hỗn hợp gồm Na2O và Al2O3 vào nước thu được 500 ml dung dịch A trong suốt. Thêm dần dần dung dịch HCl 1M vào dung dịch A đến khi kết tủa bắt đầu xuất hiện kết tủa cần 100 ml dung dịch HCl . Viết các phương trình phản ứng . Tính nồng độ mol các chất trong dung dịch A. Câu 4 X là dung dịch chứa 0,32 mol NaOH. Y là dung dịch chứa 0,1 mol AlCl3 . + Thí nghiệm 1: Đổ rất từ từ X vào Y + Thí nghiệm 2: Đổ rất từ từ Y vào X Viết các PTHH xảy ra và tính số mol các chất thu được sau khi đổ hết dung dịch này vào dung dịch kia . Câu 5 Hoà tan 8,46 gam hỗn hợp Al và Cu trong dung dịch HCl dư 10% (so với lí thuyết) thu được 3,36 lít khí A (đktc) dung dịch B và chất rắn C. Tính phần trăm khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu. Cho dung dịch B phản ứng với dung dịch NaOH 0,5M .Tính thể tích dung dịch NaOH cần dùng để sau phản ứng có 3,9 gam kết tủa . Câu 6 Cho m gam Na vào 150 ml dung dịch AlCl3 1M .Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được V lít khí (đktc) và 9,36 gam kết tủa .Viết các phương trình phản ứng xảy ra .Tính m ,V ? Câu 7 A là dung dịch Al(NO3)3 cho từ từ dung dịch NaOH 2M vào 300 ml dung dịch A . a. Tính thể tích dung dịch NaOH cần dùng để thu được lượng kết tủa là lớn nhất . b. Tính thể tích dung dịch NaOH để thu được dung dịch trong suốt (có môi trường bazơ) c. Cho từ từ dung dịch NaOH vào A thu được một lượng kết tủa .Lấy kết tủa đó nung ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi thu được 20,4 gam chất rắn .Tính VNaOH? Câu 8 Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm với 25 gam hỗn hợp A gồm : Al và Fe2O3 thu được hỗn hợp B .Cho B tác dụng với dung dịch NaOH dư được 14,8 gam hỗn hợp C,không thấy khí thoát ra .Phần trăm khối lượng Fe2O3 trong hỗn hợp A A .86,4% B. 84,6% C. 78,4% D. 74,8% Câu 9 Cho 200 ml dung dịch NaOH tác dụng với 500 ml dung dịch AlCl3 0,2M thu được kết tủa ,nung kết tủa đến khối lượng không đổi thì được 1,02 gam chất rắn khan . Tính nồng độ mol của dung dịch NaOH . Câu 10 Cho m gam nhôm phản ứng hết với dung dịch HNO3 thu được 8,96 lít hỗn hợp khí (đktc) gồm NO và N2O có tỉ khối hơi so với H2 bằng 16,75 . Tính m ? Câu 11 Cho m gam hỗn hợp Al và Fe phản ứng hoàn toàn với dung dịch HNO3 loãng thu được 2,24 lít khí NO (đktc) .Mặt khác m gam hỗn hợp này phản ứng hoàn toàn với dung dịch HCl thu được 2,8 lít khí H2 (đktc) .Giá trị của m là : A. 8,3 gam B. 4,15 gam C. 4,5 gam D. 6,95 gam E. 7 gam Câu 12 Hoà tan hoàn toàn m gam bột nhôm vào dung dịch HNO3 dư thu được 8,96 lít hỗn hợp khí X(đktc) gồm : NO và N2O có tỉ lệ là 1:3 .m có giá trị là : A. 24,3 gam B. 42,3 gam C. 25 ,3gam D. 25,7 gam Câu 13 Cho 2,6 gam hỗn hợp X gồm Al , Fe , Cu tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 1,344 lít khí H2(đktc) ,dung dịch B và chất rắn A không tan .Hoà tan chất rắn A trong 300 ml dung dịch HNO3 0,4 M(axit dư) ,thu được 0,56 lít khí NO duy nhất (đktc) và dung dịch E .Biết rằng các phản ứng xảy ra hoàn toàn . a. Viết các phương trình phản ứng và tính % khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp X. b. Nếu cho dung dịch E tác dụng với dung dịch NH3 dư thì thu được tối đa bao nhiêu gam kết tủa .Viết các phương trình phản ứng xảy ra . Câu 14 Hoà tan 5,37 gam hỗn hợp gồm 0,02 mol AlCl3 và một muối halogenua của kim loại M hoá trị II vào nước ,thu được dung dịch A .Cho dung dịch A tác dụng vừa đủ với 200 ml dung dịch AgNO3 ,thu được 14,35 gam kết tủa .Lọc lấy dung dịch ,cho tác dụng với dung dịch NaOH dư ,thu được kết tủa B .Nung B đến khối lượng không đổi thu được 1,6 gam chất rắn . Mặt khác ,nhúng một thanh kim loại D hoá trị II vào dung dịch A .sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn ,khối lượng thanh kim loại D tăng 0,16 gam (giả thiết toàn bộ lượng kim loại M thoát ra bám vào thanh kim loại D ) Cho biết công thức cụ thể của muối halogenua của kim loại M? D là kim loại gì ? Tính nồng độ mol/l của dung dịch AgNO3 . Câu 15 Cho 1,572 gam hỗn hợp A dạng bộ