Phương pháp giải bài tập về phản ứng nhiệt nhôm môn Hóa học 12 năm 2021

Phản ứng nhiệt nhôm:

Al + oxit kim loại → oxit nhôm + kim loại

 (Hỗn hợp X)               (Hỗn hợp Y)

- Sơ đồ hóa các phản ứng: tránh viết nhiều phương trình phản ứng dẫn đến mất nhiều thời gian.

- Suy luận theo dữ kiện: xác định các chất có mặt sau mỗi quá trình

+ Nếu sau phản ứng thu được H₂ → Al dư

+ Dựa vào các dữ kiện bài toán xét xem hỗn hợp sau phản ứng tác dụng với dung dịch NaOH hay dung dịch axit từ đó tính số mol chất dư (nếu có) và số mol các chất phản ứng.

+ Vận dụng các phương pháp giải nhanh: bảo toàn nguyên tố, bảo toàn mol electron, bảo toàn khối lượng, … để giải bài tập.

Bài 1. Nung hỗn hợp bột gồm 15,2 gam Cr₂O₃ và m gam Al ở nhiệt độ cao. Sau khi phản ứng hoàn toàn, thu được 23,3 gam hỗn hợp rắn X. Cho toàn bộ hỗn hợp X phản ứng với axit HCl nóng (dư) thoát ra V lít khí H₂ (ở đktc). Giá trị của V là

A. 7,84.                               

B. 4,48.                               

C. 3,36.                               

D. 10,08.

Hướng dẫn giải

\(C{{\text{r}}_2}{O_3} + 3{\text{A}}l \to 2C{\text{r}} + A{l_2}{O_3}\) (1)

\(0,1 \to 0,2\,\,\,\,\,\,\,\,\, \to \,\,\,\,\,\,\,0,2 \to 0,1\) (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: m = 23,3 - 15,2 = 8,1 (gam)

\({n_{Al}} = \frac{{8,1}}{{27}} = 0,3\) (mol)

\({n_{C{{\text{r}}_2}{O_3}}} = \frac{{15,2}}{{152}} = 0,1\left( {mol} \right) \to {n_{Al}}du = 0,3 - 0,2 = 0,1\) (mol)

Do đó hỗn hợp chất rắn X gồm Al₂O₃, Cr và Al dư

\(2{\text{A}}l + 6HCl \to 2{\text{A}}lC{l_3} + 3{H_2}\) (2)

\(0,1\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \to \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,15\) (mol)

\(C{\text{r}} + 2HCl \to C{\text{r}}C{l_2} + {H_2}\) (3)

\(0,2\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \to \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,2\) (mol)  

\(A{l_2}{O_3} + 6HCl \to 2{\text{A}}lC{l_3} + 3{H_2}O\) (4)

Theo (2), (3): \({n_{{H_2} \uparrow }} = 0,15 + 0,2 = 0,35\left( {mol} \right)\); Vậy: V = 0,35.22,4 = 7,84 (lít).

Đáp án A.

Bài 2. Nung 21,4 gam hỗn hợp A gồm bột Al và Fe₂O₃ (phản ứng nhiệt nhôm), thu được hỗn hợp B. Cho B tác dụng hết với dung dịch HCl dư được dung dịch C. Cho C tác dụng với dung dịch NaOH dư được kết tủa D. Nung D trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 16 gam chất rắn. Khối lượng Al và Fe₂O₃ trong hỗn hợp A lần lượt là:

A. 4,4 gam và 17 gam.                                                  

B. 5,4 gam và 16 gam.

C. 6,4 gam và 15 gam.                                                  

D. 7,4 gam và 14 gam.

Hướng dẫn giải

Phản ứng nhiệt nhôm:

\(2{\text{A}}l + F{{\text{e}}_2}{O_3}\xrightarrow{{}}B\left\{ \begin{gathered} A{l_2}{O_3} \hfill \\ F{\text{e}} \hfill \\ \end{gathered} \right.\xrightarrow{{ + HCl}}\left\{ \begin{gathered} AlC{l_3} \hfill \\ F{\text{e}}C{l_2} \hfill \\ \end{gathered} \right.\xrightarrow{{ + NaOH}}F{\text{e}}{\left( {OH} \right)_2}\xrightarrow{{ + {O_2} + {t^0}}}F{{\text{e}}_2}{O_3}\)

Áp dụng bảo toàn khối lượng:

\({m_{Al}} = m - {m_{F{{\text{e}}_2}{O_3}}} = 21,4 - 16 = 5,4\) (gam).

Đáp án B.

Bài 3. Có 26,8 gam hỗn hợp bột nhôm và Fe₂O₃. Tiến hành nhiệt nhôm 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. 5,4 gam và 21,4 gam Fe₂O₃.                                 

B. 1,08 gam Al và 16 gam Fe₂O₃.

C. 8,1 gam Al và 18,7 gam Fe₂O₃.                            

D. 10,8 gam Al và 16 gam Fe₂O₃.

Hướng dẫn giải

Gọi x là số mol Al phản ứng:

\(\begin{gathered} 4{\text{A}}l + 2F{{\text{e}}_2}{O_3} \to 2{\text{A}}{l_2}{O_3} + 4F{\text{e}} \hfill \\ x\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,5{\text{x}}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,5{\text{x}}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,x \hfill \\ \end{gathered} \)

+ Trường hợp 1: giả sử Al hết và Fe tác dụng với dung dịch HCl tạo thành 11,2 lit H₂.

\(n{H_2} = 11,2/22,4 = 0,5\left( {mol} \right)\)

\(\begin{gathered} F{\text{e}} + 2HCl \to F{\text{e}}C{l_2} + {H_2} \hfill \\ 0,5\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \to \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,5 \hfill \\ \to {n_{F{\text{e}}}} = {n_{Al}} = 0,5\left( {mol} \right) \hfill \\ \to {m_{F{\text{e}}}} = 0,5.56 = 28\left( {gam} \right) > 26,8\left( {gam} \right) \hfill \\ \end{gathered} \)

→ Loại

+ Trường hợp 2: Al còn dư và Fe phản ứng với dung dịch HCl tạo thành 11,2 lít H₂. Gọi y là số mol Al dư.

\({n_{{H_2}}} = \frac{{11,2}}{{22,4}} = 0,5\left( {mol} \right)\)

\(\begin{gathered} F{\text{e}} + 2HCl \to F{\text{e}}C{l_2} + {H_2} \hfill \\ x\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,2x\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,x \hfill \\ 2{\text{A}}l + 6HCl \to 2{\text{A}}lC{l_3} + 3{H_2} \hfill \\ y\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,3y\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\frac{{3y}}{2}\,\, \hfill \\ \end{gathered} \)

→ x + 1,5y = 0,5

\( \to 27\left( {x + y} \right) + 160.0,5{\text{x}} = 26,8\)

→ x = y = 0,2 mol

\( \to {m_{Al}} = \left( {0,2 + 0,2} \right).27 = 10,8\left( {gam} \right)\)

\( \to {m_{F{{\text{e}}_2}{O_3}}} = 0,2.160.0,5 = 16\left( {gam} \right).\)

Đáp án D.

Bài 4: 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

Hướng dẫn 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

Bài 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 gam                   

B. 57,0 gam                      

C. 48,3 gam                                     

D. 36,7 gam

Hướng dẫn 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

Bài 6: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm Al và một oxit sắt Fe_xO_y (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

Hướng dẫn giải

nH₂ = 0,375 mol ; nSO_{2(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

Bài 7: 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

Hướng dẫn 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 → H_{phản ứng} =% (1) 

- nH⁺_{phản ứng} = 2.nFe + 3.nAl + 6.nAl₂O₃ + 8.nFe₃O₄ = 0,36 + 0,12 + 0,48 + 0,12 = 1,08 mol 

→ nH₂SO_{4phản ứng} = mol (2) 

- Từ (1) ; (2)

→ Đáp án D

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: 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 thành 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

Bài 8: 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?

A. 2,24 lit        

B. 3,36 lit        

C. 7,84 lit        

D. 1,12 lit

Bài 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%

Bài 11: 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

Bài 12: 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

Bài 13: 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.

Bài 14: 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%

Bài 15: 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.

 

Trên đây là một phần trích dẫn nội dung Phương pháp giải bài tập về phản ứng nhiệt nhôm môn Hóa học 12 năm 2021. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.

Ngoài ra các em có thể tham khảo thêm một số tư liệu cùng chuyên mục tại đây:

• Bài tập trắc nghiệm ôn tập chuyên đề kim loại kiềm, kiềm thổ môn Hóa học 12 năm 2020 Trường THPT Tân Uyên
• Tổng hợp các kiến thức về kim loại kiềm, kiềm thổ và nhôm môn Hóa học 12 năm 2020 Trường THPT Nguyễn Văn Linh

Chúc các em học tốt!