Chơng XII: Nhôm hợp chất Phần A tóm tắt lý thuyết I nhôm Nhôm kim loại hoạt động mạnh, tác dụng đợc với nhiều đơn chất hợp chất Tác dụng với phi kim Khi đốt nóng, nhôm tác dụng với nhiều phi kim nh oxi, lu huúnh, halogen 4Al + 3O2 t → 2Al2O3 2Al + 3S t → Al2S3 2Al + 3Cl2 t 2AlCl3 Tác dụng với axit a Dung dịch axit HCl H2SO4 loÃng giải phóng hidro: 0 → 2AlCl3 + H2 ↑ 2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2 ↑ 2Al + 6HCl b Dung dÞch H2SO4 đặc, nóng: 2Al + 6H2SO4 (đặc) t Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Chó ý: Al kh«ng tan dung dịch H2SO4 đặc nguội! c Dung dịch HNO 3: Nhôm tác dụng với dung dịch HNO tạo thành Al(NO 3)3, nớc sản phẩm ứng với số oxi hoá thấp nitơ: NH4NO3 ; N2 ; N2O ; NO ; NO2 Sản phẩm tạo thành hỗn hợp khí, ứng với khí, viết phơng trình phản ứng Ví dụ sản phẩm gồm khí N2O N2: 10Al(NO3)3 + 3N2 ↑+ 18H2O → 8Al(NO3)3 + 3N2O ↑+ 15H2O 10Al + 36HNO3 8Al + 30HNO3 Chó ý: Al kh«ng tan dung dịch HNO3 đặc nguội! Tác dụng víi níc 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2 ↑ Phản ứng xảy bề mặt Al Al(OH) tạo thành không tan đà ngăn cản phản ứng Thực tế coi Al không tác dụng với nớc! Tác dụng với dung dịch kiềm → 2NaAlO2 + 3H2 ↑ 2Al + Ba(OH)2 + 2H2O → Ba(AlO2)2 + 3H2 ↑ 2Al + 2NaOH + 2H2O Bản chất trình Al tan dung dịch bazơ kiềm là: 2Al + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2 ↑ Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O T¸c dơng víi dung dÞch mi 2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu Al + 3AgNO3 → Al(NO3)3 + 3Ag Tác dụng với oxit kim loại (phản ứng nhiệt nhôm): a Khái niệm Nhiệt nhôm phơng pháp điều chế kim loại cách dùng Al kim để khử oxit kim loại thành kim loại nhiệt độ cao điều kiện không khí 2Al + Fe2O3 t → Al2O3 + 2Fe (*) b Ph¹m vi áp dụng Phản ứng nhiệt nhôm sử dụng khử oxit kim loại trung bình yếu nh: oxit sắt, (FeO, Fe2O3, Fe3O4) oxit đồng, oxit chì Không sử dụng phơng pháp để khử oxit kim loại mạnh nh: ZnO, MgO c Liên hệ khối lợng chất rắn trớc phản ứng khối lợng chất rắn sau phản ứng: Trong trình nhiệt nhôm, chất trớc phản ứng sau phản ứng chất rắn (các kim loại oxit kim loại) Nh vậy: Khối lợng chất rắn trớc phản ứng = Khối lợng chất rắn sau phản ứng d Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm Giả sử tiến hành phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp bột gồm Al = x mol vµ Fe 2O3 = y mol theo phơng trình (*) Trờng hợp 1: Phản ứng diễn hoàn toàn ( H = 100%), có khả năng: - Nếu Al d: chất rắn A sau ph¶n øng gåm Al = x-2y, Al 2O3 = y Fe = 2y Khi cho A tác dụng với dung dÞch kiỊm sÏ cã khÝ hidro bay - Nếu Al hết: chất rắn A sau phản ứng gồm Fe 2O3 = y- 0,5x, Al2O3 = 0,5x vµ Fe= 2x Khi cho A tác dụng với dung dịch kiềm khí hidro bay Trờng hợp 2: Phản ứng diễn không hoàn toàn (H < 100%), đặt số mol phản ứng theo biến Chất rắn sau phản ứng gồm chất: Al, Fe 2O3, Al2O3 Fe e Bài toán chia chất rắn sau phản ứng nhiệt nhôm thành hai phần khác Xét trình nhiệt nhôm diễn theo phản ứng (*) Giả sử phản ứng diễn hoàn toàn, Al d , chất rắn sau phản ứng đợc chia thành phần có khối lợng khác - Gọi số mol chất phần Al = a, Al2O3 = b vµ Fe = 2b - Gäi sè mol chất phần Al = ka, Al2O3 = kb vµ Fe = 2kb Chó ý: - Không gọi số mol cho chất trớc tham gia phản ứng nhiệt nhôm - Tỉ lệ số mol chất sản phẩm = tỉ lệ hệ số phơng trình phản ứng II nhôm oxit Tính chất vật lý: Là chất rắn màu trắng, không tan níc TÝnh chÊt ho¸ häc: (TÝnh chÊt lỡng tính) Tác dụng với dung dịch axit: Al2O3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2O Tác dụng với dung dịch baz¬ → Al2O3 + Ba(OH)2 → Al2O3 + 2NaOH → mi aluminat: 2NaAlO2 + H2O Ba(AlO2)2 + H2O §iỊu chÕ: - Cho Al t¸c dơng víi oxi - NhiƯt ph©n Al(OH) : 2Al(OH)3 t → Al2O3 + 3H2O III nh«m hidroxit TÝnh chÊt vËt lý: Là chất kết tủa keo màu trắng, không tan níc TÝnh chÊt ho¸ häc: (TÝnh chÊt lìng tÝnh) Tác dụng với dung dịch axit: Al(OH)3 + 3HCl AlCl3 + 3H2O Tác dụng với dung dịch bazơ muèi aluminat: Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O 2Al(OH)3 + Ba(OH)2 → Ba(AlO2)2 + 4H2O Chó ý: Al(OH)3 kh«ng tan đợc dung dịch bazơ yếu nh NH3, Na2CO3 Điều chế a Từ dung dịch muối Al3+ nh AlCl3, Al(NO3)3, Al2(SO4)3: - T¸c dơng víi dung dịch bazơ yếu (dung dịch NH3, dung dịch Na2CO3 ): AlCl3 + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3 ↓+ 3NH4Cl Al(OH)3 tạo thành không tan cho NH3 d 2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Al(OH)3 ↓+ 6NaCl + 3CO2 - Tác dụng với dung dịch bazơ mạnh (dung dịch NaOH, Ba(OH) ): AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 ↓+ 3NaCl Al(OH)3 tạo thành tan dần cho kiềm d: Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O Tỉng qu¸t: AlCl3 + 4NaOH → NaAlO2 + 3NaCl + 2H2O b Tõ dung dịch muối aluminat (NaAlO2 , Ba(AlO2)2 ): - Tác dụng víi dung dÞch axit u (khÝ CO 2, dung dÞch NH4Cl, dung dÞch AlCl3 ): NaAlO2 + CO + 2H2O Al(OH)3 + NaHCO3 (Al(OH)3 tạo thành không tan sôc khÝ CO2 d) → Al(OH)3 ↓+ NaCl + NH3 3NaAlO2 + AlCl3 + 3H2O → 4Al(OH)3 ↓+ 3NaCl NaAlO2 + NH4Cl + H2O - T¸c dơng víi dung dịch axit mạnh (dung dịch HCl ): NaAlO2 + HCl + H2O Al(OH)3 + NaCl Al(OH)3 tạo thành tan dÇn cho axit d: Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O Tỉng qu¸t: NaAlO2 + 4HCl → AlCl3 + NaCl + 2H2O IV muối nhôm Hầu hết muối nhôm tan nớc tạo dung dịch có môi trờng axit yếu làm chuyển quỳ tím thµnh mµu hång: [Al(H2O)]3+ + H2O [Al(OH)] 2+ + H3O+ Một số muối nhôm tan là: AlF3 , AlPO4 Muối nhôm sunfat có khả tạo phèn Công thức phèn chua K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O V Sản xuất nhôm Nguyên liệu để sản xuất nhôm quặng boxit Al 2O3.nH2O Quặng boxit thờng lẫn tạp chất Fe2O3 SiO2 Ngời ta làm nguyên liệu theo trình tự sau: Quặng boxit đợc nghiền nhỏ đợc nấu dung dịch xút đặc khoảng 180 oC Loại bỏ đợc tạp chất không tan Fe 2O3, đợc dung dịch hỗn hợp hai muối natri aluminat vµ natri silicat: Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O Sơc CO2 vµo dung dịch, Al(OH)3 tách ra: NaAlO2 + CO + 2H2O → Al(OH)3 ↓+ NaHCO3 Läc vµ nung kÕt tđa Al(OH)3 nhiệt độ cao (> 900oC ta đợc Al2O3 khan Điện phân nóng chảy Al2O3 với criolit (3NaF.AlF3 hay Na3AlF6) bình điện phân với hai điện cực than chì, thu đợc nhôm: 2Al2O3 dpnc 4Al + 3O2 Các phản ứng phụ xảy điện cực: khí oxi nhiệt độ cao đà đốt cháy dơng cực cacbon, sinh hỗn hợp khí CO CO2 theo phơng trình: C + O2 → CO2 2C + O2 → 2CO Sù khử ion Al3+ Al2O3 khó khăn, khử đợc chất khử thông thờng nh C, CO, H2 Phần B: Bài tập có lời giải Đề 446 Nêu tợng viết phơng trình phản ứng trờng hợp sau: a Nhỏ dung dịch KOH vào dung dịch Al2(SO4)3 b Nhỏ dung dịch AlCl3 vào dung dịch NaOH c Cho Na kim loại vào dung dịch AlCl3 447 Nhôm tan đợc dễ dàng dung dịch kiềm mạnh (ví dụ dung dịch NaOH) giải phóng hidro Có thể nói nhôm kim loại lỡng tính hay không? Tại sao? Kiềm giữ vai trò phản ứng này? Viết phơng trình phản ứng xảy 448 (Trích đề thi ĐH CĐ khối B - 2004) Cho hỗn hợp A gồm Al2O3, MgO, Fe3O4, CuO Cho khí CO d qua A nung nóng đợc chất rắn B Hoà tan B vào dung dịch NaOH d, đợc dung dịch C chất rắn D Cho dung dịch HCl d vào dung dịch C Hoà tan chất rắn D vào dung dịch HNO loÃng (phản ứng tạo khí NO) Viết phơng trình phản ứng 449 Cho hỗn hợp A gồm 4,6 gam Na 8,1 gam Al Tính số mol khí H2 thu đợc khi: Cho A vào lợng H2O d Cho A vào lợng dung dịch NaOH d 450 Hoà tan hết m gam hỗn hợp gồm Al Na dung dịch NaOH d, thu đợc 8,96 lít khí H2 (đktc) dung dịch A Sục khí CO vào A tới lợng kết tủa không thay đổi thu đợc 15,6 gam kết tủa Viết phơng trình phản ứng tính m 451 Hỗn hợp bột A gåm Ba vµ Al Cho m gam A vµo lợng nớc d thu đợc 0,25 mol khí H2 Cho m gam A vào dung dịch NaOH d thu đợc 0,4 mol khí H2 Viết phơng trình phản ứng xảy tính m 452 Bình A chứa 300 mL dung dÞch AlCl 1M Cho 500 mL dung dịch NaOH vào bình A thu đợc 15,6 gam kết tủa Tính nồng độ mol/L dung dịch NaOH đà dùng 453 Hoà tan hết 0,81 gam bột nhôm vào 550 mL dung dịch HCl 0,2M thu đợc dung dÞch A TÝnh thĨ tÝch dung dÞch NaOH 0,5 M cần thêm vào dung dịch A để: a Thu đợc lợng kết tủa lớn b Thu đợc 0,78 gam kết tủa 454 Cho 3,87 gam hỗn hợp A gồm Mg Al vào 250 mL dung dịch X chứa axit HCl 1M axit H2SO4 0,5M đợc dung dịch B 4,368 lít khí H2 đktc HÃy chứng minh dung dịch B d axit Tính khối lợng kim loại hỗn hợp A Tính thể tích dung dịch C gồm NaOH 0,2M Ba(OH) 0,1M cần để trung hoà hết lợng axit d dung dịch B 455 Cho 5,2 gam hỗn hợp A gồm Al, Fe, Cu tác dụng với 20 mL dung dịch NaOH 6M, thu đ ợc 2,688 lít khí đktc, sau thêm tiếp 400 mL dung dịch axit HCl 1M đun nóng đến khí H ngừng thoát Lọc tách hỗn hợp chất rắn B Cho B tác dụng hết với dung dịch HNO3 loÃng thu đợc dung dịch C 0,672 lít khí NO (đo đktc) Cho C tác dụng với dung dịch NaOH d tạo kết tđa D Nung D ë nhiƯt ®é cao ®Õn khèi lợng không đổi thu đợc chất rắn E Biết phản ứng xảy hoàn toàn Tính khối lợng kim loại A Tính khối lợng chất rắn E 456 Cho m gam hỗn hợp A gåm Al, Mg, Cu Hoµ tan m gam A dung dịch NaOH d , thu đợc 3,36 lít khí H2 đktc phần không tan B Hoà tan hết B dung dịch H2SO4 đặc nóng thu đợc 2,24 lít khí SO2 đktc dung dịch C Cho C phản ứng với dung dịch NaOH d thu ®ỵc kÕt tđa D Nung kÕt tđa D tíi khèi lợng không đổi, thu đợc chất rắn E Cho E phản ứng với lợng khí H2 d đun nóng thu đợc 5,44 gam chất rắn F Biết phản ứng xảy hoàn toàn Tính khối lợng chÊt A vµ F 457 Hoµ tan hoµn toµn 2,16 gam kim loại M 500 mL dung dịch HNO 0,6M thu đợc dung dịch A (không chứa muối NH 4NO3) 604,8 mL hỗn hợp khí N N2O đktc Tỉ khối hỗn hợp khí so với H2 18,445 Mặt khác, hoà tan hoàn toàn 7,038 gam Na kim loại vào 400 mL dung dịch HCl x mol/L thu đợc khí H2 dung dịch E Trộn dung dịch A với dung dịch E thu đợc 2,34 gam kết tủa Xác định kim loại M Xác định nồng ®é mol/L cđa dung dÞch HCl ®· dïng 458 TiÕn hành phản ứng nhiệt nhôm với 84,15 gam hỗn hợp bột Al Fe 2O3 Chia hỗn hợp chất rắn thu đợc sau phản ứng thành phần Phần có khối lợng 28,05 gam cho tác dụng với dung dịch HCl d thu đợc 0,175 mol H2 Phần hai cho tác dụng với dung dịch NaOH d thu đợc 0,15 mol H2 Tính khối lợng chất hỗn hợp đầu Tính hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm 459 Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm với Fe 2O3 điều kiện không khí Chia hỗn hợp sau phản ứng đà trộn thành phần Phần có khối lợng 67 gam cho tác dụng với lợng d dung dịch NaOH thấy có 16,8 lít H2 bay Hoà tan phần lợng d dung dÞch HCl thÊy cã 84 lÝt H2 bay Các phản ứng xảy hoàn toàn, thể tích khí đo đktc Viết phơng trình phản ứng xảy Tính khối lợng Fe thu đợc trình nhiệt nhôm 460 Hoà tan hoàn toàn lợng oxit FexOy dung dịch H2SO4 đặc nóng thu đợc 4,48 lít khí SO2 đktc, phần dung dịch chứa 240 gam loại muối sắt Xác định công thức oxit sắt Trộn 5,4 gam bột Al 23,2 gam bột oxit sắt tiến hành phản ứng nhiệt nhôm, giả sư chØ x¶y ph¶n øng khư trùc tiÕp Fe xOy thành Fe Hoà tan hết hỗn hợp chất rắn sau phản ứng dung dịch H2SO4 20% ( d = 1,4 g/mL) thu đợc 5,376 lít khí H2 đktc a Tính hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm b Tính thể tích tối thiểu dung dịch H2SO4 20% đà dùng 461 Một hỗn hợp A gồm bột Al Fe 3O4 Đun nóng hỗn hợp cho phản ứng hoàn toàn môi trờng không khí thu đợc hỗn hợp B Cho B phản ứng với dung dÞch NaOH d sinh 6,72 lÝt khÝ H2 Còn cho B tác dụng với dung dịch HCl d thu đợc 26,88 lít khí H2 Viết phơng trình phản ứng xảy Tính số gam chất hỗn hợp A B Tính thĨ tÝch dung dÞch HNO 10% (d = 1,2 g/mL) để hoà tan vừa hết hỗn hợp A (Biết khí thoát NO) Các khí đo đktc 462 (Trích đề thi ĐH CĐ khối B - 2002) Cho hỗn hợp A có khối lợng m gam gồm bột Al sắt oxit Fe xOy Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm điều kiện không khí, thu đợc hỗn hợp B Nghiền nhỏ, trộn B chia thành hai phần Phần có khối lợng 14,49 gam đợc hoà tan hết dung dịch HNO đun nóng, thu đợc dung dịch C 3,696 lít khí NO đktc Cho phần hai tác dụng với l ợng d dung dịch NaOH đun nóng thấy giải phóng 0,336 lít khí H đktc lại 2,52 gam chất rắn Các phản ứng xảy hoàn toàn Viết phơng trình phản ứng xảy Xác định công thức sắt oxit tính m 463 Hoà tan 13,9 gam hỗn hợp A gồm Mg, Al, Cu b»ng V mL dung dÞch HNO 5M (vừa đủ), giải phóng 20,16 lít khí NO2 đktc dung dịch B Thêm dung dịch NaOH d vào dung dịch B, lấy kết tủa nung nhiệt độ cao tới khối lợng không đổi thu đợc chất rắn D, dẫn luồng khí H2 d ®i qua D ®un nãng thu ®ỵc 14,40 gam chÊt rắn E Biết phản ứng xảy hoàn toàn Viết phơng trình phản ứng xảy Tính % theo khối lợng kim loại hỗn hợp A Tính V 464 Một hỗn hợp A gồm Ba Al Cho m gam A tác dụng với H2O d, thu đợc 1,344 lít khí, dung dịch B phần không tan C Cho 2m gam A tác dụng với dung dịch Ba(OH) d thu đợc 20,832 lít khí Biết phản ứng xảy hoàn toàn, khí đo đktc Tính khối lợng kim loại m gam A Cho 50 mL dung dịch HCl vào dung dịch B Sau phản ứng xong, thu đợc 0,78 gam kết tủa Xác định nồng độ mol/L dung dịch HCl 465 Hỗn hợp bột E gồm kim loại K, Al, Fe đợc chia thành phần nhau: Phần 1: Cho tác dụng với H2O lấy d tạo 4,48 lít khí Phần 2: Cho tác dụng với dung dịch KOH d tạo 7,84 lít khí Phần 3: Hoà tan hết 0,5 lít dung dịch H2SO4 1,2M tạo 10,08 lít khí dung dịch A Tính số gam kim loại hỗn hợp E Cho dung dịch A tác dụng với 240 gam dung dịch NaOH 20% thu đợc kết tủa, läc rưa kÕt tđa råi nung kh«ng khÝ tíi khối lợng không đổi thu đợc m gam chất rắn Tính m lời giải 446 a Ban đầu xuất hiƯn kÕt tđa keo tr¾ng Al(OH) 3: AlCl3 + 3KOH → Al(OH)3 ↓+ 3KCl Sau mét thêi gian, kÕt tủa Al(OH) tạo thành tan dần cho kiềm d: Al(OH)3 + KOH → KAlO2 + 2H2O b Ban đầu xuất kết tủa keo trắng Al(OH) kÕt tña tan ngay: AlCl3 + 4NaOH → NaAlO2 + 3NaCl Sau mét thêi gian, l¹i xt hiƯn kÕt tđa Al(OH) cho AlCl3 d: 3NaAlO2 + AlCl3 + 3H2O 2Al(OH)3 + 3NaCl c Natri tác dụng mạnh với nớc tạo thành NaOH giải phóng hidro: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 §ång thêi xt hiƯn kết tủa Al(OH)3 màu trắng: AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3 + 3NaCl Sau cho d Na tạo thêm NaOH để hoà tan kết tủa tạo ra: Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O 447 NÕu nhôm đợc phủ lớp oxit bảo vệ ban đầu bị phá huỷ dung dịch NaOH: Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O Sau không lớp oxit bảo vệ, nhôm phản ứng trực tiếp với nớc, phản ứng diễn bề mặt Al: 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2 ↑ Trong dung dÞch NaOH, lớp Al(OH)3 tạo thành bề mặt nhôm lại bị hoà tan: Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O Sau Al không lớp hidroxit bảo vệ lại tiếp tục phản ứng với nớc trình lặp lại làm Al tan dần Nh nói nhôm kim loại lỡng tính không phản ứng trực tiếp với kiềm, hợp chất nhôm thể tính chÊt lìng tÝnh 448 Cho A + khÝ CO d, nung nóng: CO khử Fe3O4, CuO thành kim loại: 3Fe + 4CO2 → Cu + CO2 Fe3O4 + 4CO CuO + CO ChÊt r¾n B gåm: Al2O3, MgO, Fe, Cu Cho B + dung dÞch NaOH d, Al2O3 tan hết theo phơng trình: Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O Dung dịch C gồm NaAlO2 NaOH Chất rắn D gåm MgO, Fe, Cu Cho C + dung dÞch HCl d: NaOH + HCl → NaCl + H2O NaAlO2 + HCl + H2O → Al(OH)3 + NaCl Cho D + dung dÞch HNO3 lo·ng: MgO + 2HNO3 → Mg(NO3)2 + H2O → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O Fe + 4HNO3 3Cu + 449 Sè mol Na = 0,2 mol; sè mol nh«m = 0,3 mol Cho A t¸c dơng víi níc d: Na tan hết, Al tan phần theo phơng trình sau: 2Na + 2H2O 2NaOH + H2 (mol): 0,2 0,2 0,1 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 (mol): 0,2 0,2 0,2 0,3 → số mol hidro thu đợc 0,4 mol Từ (1), (2) Cho A tác dụng với dung dịch NaOH d: Na Al tan hết: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 (mol): 0,2 0,2 0,1 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 (mol): 0,3 0,3 0,3 0,45 Tõ (3), (4) → sè mol hidro thu đợc 0,55 mol (1) (2) (3) (4) 450 Gọi số mol kim loại hỗn hợp ban đầu Na = x mol; Al = y mol 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 (mol): x x 0,5x 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 (mol): y y y 1,5y Tõ (3), (4) → 0,5x + 1,5y = 0,4 ↔ x + 3y = 0,8 Dung dÞch A gåm NaAlO2 = y mol; NaOH d Sôc CO2 d vµo A: NaOH + CO2 → NaHCO3 NaAlO2 + CO2 + 2H2O → Al(OH)3 + NaHCO3 (mol): y y Sè mol Al(OH)3 = 0,2 mol → y = 0,2 KÕt hỵp víi (3) → x = 0,2 VËy: m = 23x + 27y = 23.0,2 + 27.0,2 = 10 (gam) (1) (2) (3) (4) (5) (6) 451 Gäi sè mol kim loại hỗn hợp ban đầu: Ba = x; Al = y - Khi cho m gam A t¸c dơng víi níc d: Ba tan hÕt, Al tan phần theo phản ứng: Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2 (1) (mol): x x x 2Al + Ba(OH)2 + 2H2O → Ba(AlO2)2 + 3H2 (2) (mol): x x x 1,5x Sè mol H2 = 0,4 mol Tõ (1), (2) → x + 1,5x = 0,25 → x = 0,1 (3) - Khi cho m gam A tác dụng với dung dịch NaOH d: Ba Al ®Òu tan hÕt: Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2 (4) (mol): x x x → 2NaAlO2 + 3H2 2Al + 2NaOH + 2H2O (5) (mol): y y y 1,5y Sè mol H2 = 0,55 mol → x + 1,5y = 0,4 (6) Tõ (3), (6) → y = 0,2 m = 137.x + 27y = 137.0,1 + 27.0,2 = 19,1 (gam) 452 Gọi nồng độ dung dịch NaOH đà dïng lµ C mol/L 15,6 = 0,2 (mol) 78 - Trờng hợp 1: Lợng NaOH vừa đủ để tạo 15,6 gam kÕt tña AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl (mol): 0,2 0,6 0,2 Sè mol kÕt tña Al(OH)3 cần điều chế = Vậy nồng độ dung dịch NaOH lµ: C = 0,2 = 0,4 (M) 0,5 - Trờng hợp 2: Lợng NaOH đủ để chuyển hết 0,3 mol AlCl thành kết tủa Al(OH)3, sau d để hoà tan đợc 0,1 mol kết tủa tạo thµnh AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl (mol): 0,3 0,9 0,3 Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O (mol): 0,1 0,1 0,1 Vậy nồng độ dung dịch NaOH là: C = 453 Sè mol Al = 0,9 + 0,1 = (M) 0,5 0,81 = 0,03 (mol) ; sè mol HCl = 0,55.0,2 = 0,11 (mol) 27 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 mol: 0,03 0,09 0,03 0,045 Dung dịch A thu đợc gồm: AlCl3 = 0,03 mol ; HCl = 0,11 - 0,09 = 0,02 (mol) a Thu lỵng kÕt tđa lín nhÊt HCl + NaOH → NaCl + H2O (mol): 0,02 0,02 AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl (mol): 0,03 0,09 0,03 ThÓ tÝch dung dịch NaOH cần dùng = 0,02 + 0,09 = 0,22 (lít) 0,5 b Thu đợc 0,78 gam kết tủa Số mol Al(OH)3 cần điều chế = 0,01 mol - Trờng hỵp HCl + NaOH → NaCl + H2O (mol): 0,02 0,02 AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl (mol): 0,01 0,03 0,01 Thể tích dung dịch NaOH cần dùng = 0,02 + 0,01 = 0,06 (lÝt) 0,5 - Trêng hỵp HCl + NaOH → NaCl + H2O (mol): 0,02 0,02 AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl (mol): 0,03 0,09 0,03 Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O (mol): 0,02 0,02 0,02 10 (mol): x 4x FeS2 + 18HNO3 (mol): y 18y → x x x Fe(NO3)3 + 15NO2 + 2H2SO4 + 7H2O y 15y 2y B gåm: CO2 = x vµ NO2 = x + 15y Ta cã: 44 x + 46( x + 15 y ) = 1,425 ( x + 15 y )32 ↔ x = 5y Dung dÞch C gåm: Fe(NO 3)3 = x + y; H2SO4 = 2y vµ HNO3 = z Sè mol Ba(OH)2 = 0,108 nªn 3x + 7y + z = 0,216 Chất rắn sau nung Fe2O3 = 0,5(x + y) vµ BaSO4 = 2y Ta cã: 80x + 546y = 7,568 Từ suy ra: x = 0,04; y = 0,008 vµ z = 0,04 ThĨ tích dung dịch HNO3 đà dùng = 23,89 ml 501 Gäi sè mol Fe = x vµ M = y Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 (mol): x x x 2M + 2nHCl → 2MCln + nH2 (mol): y y 0,5ny Ta cã: x + 0,5ny = 0,045 mol vµ 127x + (M + 35,5n)y = 4,575 VËy: m = 56x + My = 4,575 – 71x – 35,5ny = 4,575 – 71(x + 0,5ny) = 1,38 gam Khí thứ NO2 (vì HNO3 đặc) Khối lợng phân tử trung bình hỗn hợp khí = 50,5 Suy khÝ thø hai lµ SO2 Ta cã sè mol NO2 = 0,063 mol; SO2 = 0,021 mol Số mol electron mà Fe M nhờng = 3x + ny Sè mol electron mµ HNO vµ H2SO4 nhËn vµo = 0,063.1 + 0,021.2 = 0,105 mol VËy 3x + ny = 0,105 Nh vËy: x = 0,015 mol; ny = 0,06 mol Ta cã My = 0,54 LËp tØ lÖ: M My = = VËy M = 9n Thay n = 1, 2, ta thấy n = M = 27 thoả mÃn Vậy kim n ny loại M Al 502 Gọi công thức oxit sắt FexOy = a mol FexOy + yH2 t → xFe + yH2O (mol): a ax ay Ta cã: ay = 0,12 mol ChÊt r¾n D Fe = ax mol Trờng hợp 1: Muối nhÊt lµ muèi Fe(III) 2Fe + 6H2SO4 → Fe2SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (mol): ax 1,5ax Ta cã: 1,5ax = 0,12 hay ax = 0,08 mol LËp tØ lƯ: x ax = = VËy c«ng thøc oxit Fe 2O3 y ay Trờng hợp 2: Muèi nhÊt lµ muèi Fe(II) 2Fe + 6H2SO4 → Fe2SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (mol): 0,08 0,04 0,12 Fe + Fe2(SO4)3 → 3FeSO4 (mol): 0,04 0,04 Ta cã: ax = 0,12 mol 36 LËp tØ lÖ: x ax = = Vậy công thức oxit FeO y ay 503 Gọi số mol 15,5 gam hỗn hợp: Al = x; Fe = y Mg = z mol Ta cã: 27x + 56y + 24z = 15,5 vµ 3x + 3y + 2z = 1,2 Gäi số mol 0,05 mol hỗn hợp: Al = kx; Fe = ky vµ Mg = kz mol Ta cã: k(x + y + z) = 0,05 Dung dÞch C gåm: Al2(SO4)3 = kx; FeSO = ky vµ MgSO4 = kz mol Chất rắn thu đợc sau nung lµ Fe2O3 = 0,5ky vµ MgO = kz mol VËy: 160.0,5ky + 40kz = hay k(2y + z) = 0,05 NhËn thÊy: k(x + y + z) = k(2y + z) hay x = y Từ ta tìm ®ỵc x = 0,1 mol; y = 0,1 mol; z = 0,3 mol vµ k = 10 504 Phơng trình phản ứng: Fe +1/2O2 t FeO 3Fe +2O2 t → Fe3O4 4Fe +3O2 t → 2Fe2O3 Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O 3FeO + 10HNO3 → 3Fe3O4 + 28HNO3 Fe2O3 + 6HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O → 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O 2Fe(NO 3)3 + 3H2O Sè mol khÝ NO: nNO = 0,25 mol Gäi x lµ sè mol Fe ban đầu y số mol nguyên tử oxi tham gia phản ứng Quá trình nhờng e : Fe - 3e (mol): x Quá trình nhận e Fe+3 3x N+5 + 3e (mol) → 0,75 O + 2e → N+2 0,25 O-2 (mol) y 2y Ta cã: sè mol electron nhêng = sè mol electron nhËn nªn 3x = 2y + 0,75 Trong B : mB= mFe + mO = 56x + 16y = 30 Từ tìm đợc x = 0,45 mol; y= 0,3 mol Vậy mFe = 25,2 gam 505 Gọi hoá trị kim loại n số mol a mol Ta cã: Ma = 2M + 2nHCl → 2MCln + nH2 (mol): a a 0,5na Khối lợng dung dịch sau phản ứng tăng 6,75 gam nên 0,05na.2 = 6,75 hay na = 0,25 37 M Ma = = 28 VËy M = 28n Thay n = 1, 2, ta thÊy n = vµ M = 56 thoả mÃn Vậy n na kim loại M Fe Gäi sè mol: Fe = b vµ FexOy = c mol Ta cã 56b + (56x + 16y)c = 6,28 Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (mol): b 4b b 3FexOy + (12x – 2y)HNO3 → 3xFe(NO 3)3 + (3x – 2y)NO + (6x – y)H2O LËp tØ lÖ: (12 x − y )c (3 x − y )c 3 (12 x − y )c (3 x − y ) c Ta cã: 4b + = 1,6 vµ b + = 0,055 3 Từ tính đợc: b = 0,05 mol; xc = 0,045 mol vµ yc = 0,06 mol (mol): LËp tØ lÖ: c x xc = = Vậy công thức oxit Fe 3O4 y yc 38 Phần C Bài tập tự giải 506 Hoàn thành sơ đồ phản ứng: FeCl2 Fe(OH)2 FeO Fe ↑ ↓ ↓ → FeSO4 ↓ FeCl3 → Fe(OH)3 → Fe2O3 Fe2(SO4)3 ↑ ↓ Fe Fe(OH)3 ↓ Fe(NO 3)2 Fe2O3 Fe(NO 3)3 507 Tõ ngn nguyªn liƯu FeS 2, quặng boxit (Al2O3 có lẫn Fe2O3), không khí, than đá, H2O NaOH, hÃy viết phơng trình phản ứng điều chế : Fe, Al2(SO4)3 Các chất xúc tác điều kiện cần thiết có đủ Chỉ dùng hoá chất, hÃy phân biệt Fe2O3 Fe3O4 Viết phơng trình phản ứng xảy Đáp số: Đốt quặng FeS2 thu đợc Fe2O3 SO2 Từ SO2 điều chế H2SO4 Quặng boxit đợc hoà tan dung dịch NaOH d, tách đợc Fe2O3 không tan Sục CO2 vào dung dịch nớc lọc thu đợc Al(OH)3 Dïng dung dÞch HNO3 508 ViÕt cÊu hình electron Fe (Z = 26) ion Fe 2+, Fe3+ HÃy nêu tính chất hoá học chung của: a Các hợp chất Fe(II) ; b Các hợp chất Fe(III) Mỗi trờng hơp viết hai phơng trình phản ứng minh hoạ Trong điều kiện không khí, cho Fe cháy khí Cl thu đợc chất A nung hỗn hợp bột (Fe S) đợc hợp chất B Bằng phản ứng hoá học, hÃy nhận biết thành phần hoá trị nguyên tố A B Đáp số: Tính chất hoá học chung hợp chất Fe(II) tính khử Tính chất hoá học chung hợp chất Fe(III) tính oxi hoá Nhận biết nguyên tố FeCl 3: dùng AgNO3 nhận biÕt Cl- Dïng dung dÞch NaOH nhËn biÕt kÕt tđa Fe(OH) màu đỏ nâu Nhận biết nguyên tố FeS: Dïng HCl nhËn biÕt H 2S mïi trøng thèi, dïng dung dÞch NaOH nhËn biÕt kÕt tđa Fe(OH) màu trắng xanh Học sinh tự viết phản ứng 509 (Trích đề thi ĐH-CĐ khối A- 2002) Trình bày phơng pháp tách - Fe2O3 khỏi hỗn hợp Fe2O3 , Al2O3 , SiO2 ë d¹ng bét - Ag khỏi hỗn hợp Ag, Cu, Fe dạng bột Với trờng hợp dùng dung dịch chứa hoá chất lợng oxit kim loại cần tách giữ nguyên khối lợng ban đầu Đáp số: Đun nóng chất với dung dịch NaOH đặc, Al 2O3 SiO2 tan, lại Fe2O3 không tan đợc tách Dùng dung dịch muối Fe(III) hoà tan Fe Cu, tách đợc Ag Học sinh tự viết phản ứng 510 Hỗn hợp A gồm BaO, FeO, Al 2O3 Hoà tan A lợng d nớc, đợc dung dịch D phần không tan B Sục khí CO2 d vào D, phản ứng tạo kết tủa Cho khí CO d qua B nung nóng đợc chất 39 rắn E Cho E tác dụng với dung dịch NaOH d, thấy tan phần, lại chất rắn G Hoà tan hết G lợng d dung dịch H2SO4 loÃng cho dung dịch thu đợc tác dụng với dung dịch KMnO Viết phơng trình phản ứng, biết môi trờng axit, MnO4 bị khử thành Mn2+ Đáp số: B gồm FeO phần Al2O3 Dung dịch D gồm Ba(AlO 2)2 Chất rắn E gồm Fe Al2O3 Chất rắn G Fe Học sinh tự viết phản ứng 511 Đốt cháy cacbon oxi nhiệt độ cao đợc hỗn hợp khí A Cho A tác dụng với FeO nung nóng đợc khí B hỗn hợp chất rắn C Cho B tác dụng với dung dịch nớc vôi thu đợc kết tủa K dung dịch D, đun sôi D lại đợc kÕt tđa K Cho C tan dung dÞch HCl, thu đợc khí dung dịch E Cho E tác dụng với dung dịch NaOH d đợc kết tủa hidroxit F Nung F không khí tới khối lợng không đổi thu đợc chất rắn G Viết phơng trình phản ứng xảy Đáp số: Hốn hợp khí A gåm CO vµ CO KhÝ B lµ CO Hỗn hợp chất rắn C Fe FeO Kết tủa D CaCO Dung dịch D Ca(HCO 3)2 E dung dịch FeCl F Fe(OH)2 G Fe2O3 Học sinh tự viết phản ứng 512 Hỗn hợp A gồm: Fe3O4, Al, Al2O3, Fe Cho A tan dung dịch NaOH d, thu đợc chất rắn B , dung dịch C khí D Cho khí D d tác dụng với A nung nóng đợc chất rắn A1 Dung dịch C cho tác dụng với dung dịch H2SO4 loÃng d đợc dung dịch C1 Chất rắn A1 tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc nóng (vừa đủ) thu đợc dung dịch E khí F Cho E tác dụng với bột Fe d đợc dung dịch H Viết phơng trình phản ứng xảy Đáp số: Chất rắn B Fe Fe 3O4 Dung dịch C NaAlO NaOH Khí D H2 Chất rắn A1 Fe.Dung dịch C1 FeSO4 Dung dcịh E Fe2(SO4)3 513 Hỗn hợp bột A gồm kim loại Fe S Đun nóng hỗn hợp A thời gian thu đợc chất rắn B Cho B tác dụng với dung dịch HCl d, lại 1,6 gam chất rắn không tan tạo 8,96 lít hỗn hợp khí C (đktc.Tỉ khối hỗn hợp khí so với hiđro Tính hiệu suất phản ứng Fe S Tính khối lợng hỗn hợp A Đáp số: Gọi số mol ban đầu: Fe = x mol S = y mol Gọi số mol Fe phản ứng z ChÊt r¾n B gåm: Fe = x – z; FeS = z vµ S = y – z mol ChÊt rắn không tan S Ta có y z = 0,05 KhÝ C gåm H = x – z vµ H2S = z Ta cã: x – z + z = 0,4 nªn x = 0,4 2( x z ) + 34 z Mặt khác: = Từ ta tìm đợc: z = 0,15 mol y = 0,2 mol 0,4.2 H= 0,15 100% = 75% 0,2 40 514 Hoà tan hết m gam hỗn hợp gồm Fe FeCO dung dịch HCl, thu đợc 4,48 lít hỗn hợp khí A (đktc Tỉ khối cđa A so víi H2 lµ 11,5 1.TÝnh % thĨ tích khí A 2.Tính m 3.Tính khối lợng dung dịch H2SO4 80% đặc nóng cần để hoà tan hết m gam hỗn hợp A Đáp số: %V (H2) = %V (CO2) = 50% m = 56.0,1 + 116.0,1 = 17,2 gam Khối lợng dung dịch H2SO4 80% đặc nóng cần dùng 61,25 gam 515 Cho Fe kim loại vào: Dung dịch H2SO4 loÃng Dung dịch H2SO4 loÃng có lợng nhỏ CuSO4 Nêu tợng xảy ra, giải thích viết phơng trình phản ứng trờng hợp Đáp số: Khí thoát chậm bề mặt sắt Khí thoát nhanh bề mặt đồng có hình thành pin điện hoá Fe - Cu 516 Cho a mol Fe tác dụng vừa đủ với b mol axit H 2SO4 thu đợc khí A dung dịch B có chứa 42,8 gam muối khan Cho biÕt a : b = : 2,4 Khí A khí gì? Giải thích Xác định giá trị a, b Đáp số: Khí A khí SO2 Dựa vào tỉ lệ a/b để loại trờng hợp A H2, H2S Các phơng trình phản ứng: 2Fe + 6H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (mol): 2x 6x x 3x Fe + Fe2(SO4)3 → 3FeSO4 (mol): y y 3y Ta cã: a = 2x + y ; b = 6x ; b = 2,4a ; 400(x - y) + 152.3y = 42,8 Từ ta tìm ®ỵc: a = 0,25 ; b = 0,6 517 Dung dịch A có FeSO Fe2(SO4)3 Cho vào ba ống nghiệm vài ml dung dịch A: Cho vài giọt dung dịch NaOH vào ống thấy có kết tủa trắng xanh đỏ nâu Cho vài giọt dung dịch KMnO vài giọt dung dịch H2SO4 vào ống thấy mầu tím dung dịch KMnO4 bÞ mÊt Cho khÝ SO2 léi chËm qua èng tới d, sau thêm dung dịch NaOH d thấy có kết tủa xuất màu trắng xanh, lấy kết tủa để không khí thấy chuyển thành kết tủa đỏ nâu Giải thích tợng viết phơng trình phản ứng Đáp số: Kết tủa xanh Fe(OH) 2, kết tủa đỏ nâu Fe(OH) Ion Fe2+ đà khử ion pemanganat môi trờng axit thành Mn2+ không màu Khí SO2 khử ion Fe3+ níc thµnh ion Fe2+ 41 518 Cho dÃy sau theo chiều tăng tính oxy hoá c¸c ion Zn2+/Zn , Fe2+/Fe , Cu2+/Cu , Fe3+/Fe2+ , Ag+/Ag kim loại trên: Kim loại phản ứng đợc với dung dịch muối Fe(III)? Kim loại có khả đẩy đợc Fe khỏi dung dịch muối Fe(III) Có thể xảy phản ứng không cho AgNO tác dụng với dung dịch Fe(NO 3)2 Viết phơng trình phản ứng (nếu có) Đáp số: Kim loại phản ứng đợc với muối Fe(III) Zn, Fe Cu Kim loại có khả đẩy đợc Fe khỏi dung dịch muối Fe(III) Zn Xảy phản ứng: AgNO + Fe(NO3)2 → Ag + Fe(NO3)3 (tÝnh oxi ho¸ Ag+ > Fe3+, tÝnh khö Fe2+ > Ag) 519 Cho 2,6 gam hỗn hợp X gồm Al, Fe, Cu tác dụng với dung dịch NaOH d thu đợc 1,344 lít khí H2 đktc, dung dịch B chất rắn A không tan Hoà tan chất rắn A 300 ml dung dịch HNO 0,4M (axit d), thu đợc 0,56 lít khí NO đktc dung dịch E Các phản ứng xảy hoàn toàn Viết phơng trình phản ứng tính khối lợng kim loại X Nếu cho dung dịch E tác dụng với bột Fe có d, sau phản ứng xảy hoàn toàn thu đợc khí NO nhất, dung dịch Y lợng chất rắn không tan Lọc bỏ chất rắn cô cạn dung dịch Y thu đợc gam muối khan Đáp số: Gọi số mol: Al = x; Fe = y vµ Cu = z Ta cã: 27x + 56y + 64z = 2,6 Ta cã: 1,5x = 0,06 nên x = 0,04 Dung dịch B gồm: NaAlO = x NaOH d Chất rắn A lµ Fe = y; Cu = z mol Ta cã: 3y + 2z = 0,075 VËy y = 0,022 mol; z = 0,0045 mol Dung dÞch E gåm Fe(NO 3)3 = 0,022 mol; Cu(NO3)2 = 0,0045 mol vµ HNO3 = 0,02 mol Muối khan thu đợc Fe(NO3)2 = 0,045 mol, tơng ứng với khối lợng 8,1 gam 520 Cho 17,6 gam hỗn hợp bột Fe Cu vào bình chứa 200 ml dung dịch H 2SO4 loÃng, d, thu đợc 0,2 mol khí H2 Thêm tiếp vào bình đựng chất sau phản ứng lợng d KNO3 Sau phản ứng hoàn toàn thu đợc dung dịch C V lít khí NO nhất(đktc Để trung hoà lợng axít d C cần 200 ml dung dịch NaOH 2M Viết phơng trình phản ứng dạng ion thu gọn Tính V nồng độ mol/l dung dịch H2SO4 đà dùng Đáp sè: Gäi sè mol Fe = x mol vµ Cu = y mol Ta cã 56x + 64 y =17,6 Do axit H2SO4 d nªn Fe tan hÕt, x = 0,2 mol Từ tìm đợc y = 0,1 mol − 3Fe2+ + 4H+ + NO − 3Cu + 8H+ + 2NO V = → → 3Fe3+ + NO + 2H2O 3Cu2+ + 2NO + 4H2O 0,4 22,4 = lÝt CM (H2SO4) = 2,67M 42 521 Cho 8,8 gam hỗn hợp A gồm FeCO CaCO vào bình kín dung tích 1,2 lít chứa không khí (20% O2 80% N2) 19,5oC 1atm Nung bình đến nhiệt độ cao để phản ứng xảy hoàn toàn, thu đợc hỗn hợp chất rắn B hỗn hợp khí C Sau đa bình nhiệt độ 682,5K, áp suất bình p Lợng hỗn hợp B phản ứng vừa đủ víi HNO cã 200 gam dung dÞch HNO 6,72% , thu đợc dung dịch D khí NO Tính khối lợng chất A tính p Tính khối lợng muối dung dịch D thể tích khí NO đktc Đáp sè: Gäi sè mol FeCO3 = x mol vµ CaCO = y mol Ta cã 116x + 100y = 8,8 Sos mol không khí = 0,05 mol nên số mol N2 = 0,04 mol vµ O2 = 0,01 mol ChÊt r¾n B gåm: FeO = x – 0,04; Fe 2O3 = 0,02 mol; CaO = y mol KhÝ C gåm N = 0,04 vµ CO2 = y mol 0,64 10 0,64 Sè mol HNO3 = nªn (x – 0,04) + 0,12 + 2y = hay 5x + 3y = 0,34 3 Từ tìm đợc x = 0,05 mol; y = 0,03 mol; p = 3,26 atm m (FeCO3) = 5,8 gam; m (CaCO 3) = gam 0,224 m (Fe(NO3)3) = 12,1 gam; m (Ca(NO 3)2) = 4,92 gam; VNO = lÝt 522 Hỗn hợp chứa 0,035 mol chất FeO, Fe 2O3 , Fe3O4 Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp axit HCl thu đợc dung dịch A Chia A thành hai phần nhau: Phần phản ứng vừa đủ với 0,084 lít khí clo đktc Phần tác dụng với dung dịch NaOH d đun nóng hỗn hợp cho phản ứng xảy hoàn toàn, lọc lấy kết tủa đem nung không khí tới khối lợng không đổi thu đợc gam chất rắn Viết phơng trình phản ứng tính khối lợng oxit hỗn hợp đầu Đáp số: Gäi sè mol FeO = x; Fe2O3 = y vµ Fe3O4 = z Ta cã: x + y + z = 0,035 Dung dÞch A gåm FeCl = x + z vµ FeCl = 2y + 2z Ta cã: x + z = 0,015 vµ x + 2y + 3z = 0,075 Ta tìm đợc: x = 0,005 (mol) ; y = 0,02 (mol); z = 0,01 (mol) m (FeO) = 0,036 gam; m (Fe 2O3) = 3,2 gam; m (Fe 3O4) = 2,32 gam 523 Hoµ tan hoàn toàn m gam hỗn hợp FeO, Fe 2O3 Fe3O4 võa hÕt V ml dung dÞch H 2SO4 lo·ng thu đợc dung dịch A Chia A làm phần nhau: Phần 1: Cho tác dụng với dung dịch NaOH d, läc kÕt tđa råi nung kh«ng khÝ tới khối lợng không đổi thu đợc 8,8 gam chất rắn Phần 2: làm màu vừa 100 ml dung dịch KMnO 0,1M môi trờng H2SO4 loÃng d Viết phơng trình phản ứng xảy Tính m, V nồng độ dung dịch H2SO4 0,5M Đáp số: Gọi số mol FeO = x; Fe2O3 = y Fe3O4 = z Phần 1: x + 2y + 3z = 0,22 PhÇn 2: x + z = 0,1 Từ tìm đợc: y + z = 0,06 m = 72x + 160y + 232z = 72(x + z) + 160(y + z) = 16,8 (gam) V = 0,56 (lÝt) = 560 (mL) 43 524 Cho m gam hỗn hợp Fe, FeCO vào V ml dung dÞch H 2SO4 98% (d = 1,84 g/ml) đun nóng thu đợc dung dịch A hỗn hợp khí B Cho hỗn hợp khí B qua b×nh níc brom d th× cã 11,2 gam brom tham gia phản ứng, khí lại thoát khỏi bình nớc brom cho qua dung dịch nớc vôi d thu đợc gam kết tủa Cho dung dịch Ba(OH) d vào dung dịch A, lọc kết tủa cho tác dụng với dung dịch HCl d thấy lại 46,6 gam chăt rắn không tan Tính khối lợng chất có hỗn hợp đầu Tính V, m Đáp số: Gọi số mol Fe = x ; FeCO = y KhÝ B gåm SO2 = 1,5x + 0,5y vµ CO2 = y Ta cã 1,5x + 0,5y = 0,07 mol vµ y = 0,02 mol VËy x = 0,04 V = 10,87 mL; m = 4,56 gam 525 Hoà tan hoàn toàn lợng hỗn hợp A gồm Fe3O4 FeS2 63 gam dung dịch HNO3 theo phơng trình phản ứng: Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O FeS2 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2SO4 +H2O ThÓ tÝch khí NO2 thoát 1,568 lít (đktc Dung dịch thu đợc cho tác dụng vừa đủ với 200 ml dung dịch NaOH 2M ,lọc kết tủa đem nung đến khối lợng không đổi, thu đợc 9,76 gam chất rắn Tính số gam chất A C% dung dịch HNO3 đà dùng (Giả thiết HNO3 không bị bay trình phản ứng) a Xác định công thức oxit kim loại b Tính thể tích dung dịch HNO đà dùng Đáp sè: Gäi sè mol: Fe3O4 = x mol vµ FeS2 = y mol Ta cã: x + 15y = 0,07 Dung dịch thu đợc gồm: Fe(NO3)3 = 3x + y; H2SO4 = 2y vµ HNO3 = z mol Sè mol NaOH = 0,4 mol nªn 3(3x + y) + 4y + z = 0,4 hay 9x + 7y + z = 0,4 Chất rắn sau nung Fe2O3 = 0,5(3x + y) Ta cã: 3x + y = 0,122 Ta tìm đợc: x = 0,04 mol ; y = 0,002 mol ; z = 0,026 mol C% (HNO 3) = 46,2% Chơng XIV: đồng hợp chất Phần A Tóm tắt lý thuyết I đồng Tác dụng với phi kim: - Tác dụng với oxi đốt nóng: 2Cu + O2 d t → 2CuO 4Cu + O2 thiÕu t → 2Cu2O - T¸c dơng víi halogen ®èt nãng: Cu + Cl2 t → CuCl2 T¸c dơng víi axit 0 44 - T¸c dơng với dung dịch axit HCl H2SO4 loÃngkhi có mặt oxi kh«ng khÝ: 2Cu + 2H2SO4 + O2 → 2CuSO4 + 2H2O - Dung dịch H2SO4 đặc, nóng: Cu + 2H2SO4 t → CuSO4 + SO2 + 2H2O Chó ý: Cu không tan dung dịch H2SO4 đặc nguội! - Dung dịch HNO3: Cu tác dụng với dung dịch HNO tạo thành Cu(NO3)2, nớc sản phẩm ứng với số oxi hoá thấp nitơ (thờng NO ; NO2) Ví dụ: Cu + 6HNO3 (đặc) Cu(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O T¸c dơng víi dung dÞch muèi Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag II Hợp chất đồng(I) Đồng(I) oxit: Cu2O a Tính chất vật lý: Là chất rắn màu đỏ gạch, tan níc b TÝnh chÊt hãa häc: - TÝnh baz¬: Cu2O + H2SO4 (lo·ng) → CuSO4 + Cu + H2O - TÝnh khö: 3Cu2O + 8HNO3 (lo·ng) → 6Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O §ång(I) halogenua CuF CuCl CuBr CuI Màu sắc: Đỏ thẫm trắng trắng trắng Tính tan: Ýt tan Ýt tan Ýt tan Ýt tan III Hỵp chất đồng(II) Hợp chất Cu(II) tác dụng với chất khử bị khử thành Cu Đồng(II) oxit: CuO a Trạng thái, màu sắc, tính tan: Là chất rắn màu đen, không tan nớc b Tính chất hoá häc: - TÝnh chÊt cđa oxit baz¬: CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O - TÝnh oxi ho¸: thĨ hiƯn nung nãng víi c¸c chÊt khư nh C, CO, H2, Al: CuO + H2 t → Cu + H2O c Điều chế: - Cho đồng cháy oxi không khí - Nhiệt phân hợp chất không bền Cu(II): Cu(OH)2 t → CuO + H2O hc CuCO3 t CuO + CO2 Đồng(II) hidroxit: Cu(OH)2 a Trạng thái, màu sắc, tính tan: Là chất rắn màu lục nhạt, không tan nớc 0 45 b Tính chất hoá học: - Tính chất bazơ: Cu(OH) + 2HCl CuCl2 + 2H2O - Phản ứng tạo phức: đồng(II) hidroxit tan đợc dung dịch NH3 đặc tạo thành phức chất amoniacac bền: Cu(OH)2 + 4NH3 [Cu(NH3)4](OH)2 c Điều chế: Cho dung dịch muối Cu(II) tác dụng với dung dịch kiềm Muối đồng(II) - Tính chất muối: (các phản ứng trao đổi): CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4 - TÝnh oxi ho¸: thể tác dụng với kim loại mạnh hơn: Mg + CuSO4 MgSO4 + Cu 46 Phần B Bài tập có lời giải Đề 526 Ngâm vật đồng có khối lợng 10 gam 250 gam dung dÞch AgNO 4% Khi lÊy vËt lợng AgNO3 dung dịch giảm 17% so với ban đầu Xác định khối lợng vật sau phản ứng 527 Cho 19,2 gam Cu vào 500 mL dung dịch NaNO 1M, sau thêm 500mL dung dịch HCl 2M thu đợc khí NO dung dịch A Cu cã tan hÕt kh«ng? TÝnh thĨ tÝch khí NO ( đktc) Tính nồng độ mol/L ion A TÝnh thĨ tÝch dung dÞch NaOH 2M để kết tủa hết Cu2+ dung dịch A 528 So s¸nh thĨ tÝch khÝ NO nhÊt tho¸t thÝ nghiÖm sau: Cho 6,4 gam Cu tác dụng với 120 mL dung dịch HNO 1M Cho 6,4 gam Cu t¸c dơng víi 120 mL dung dịch hỗn hợp HNO 1M H2SO4 0,5M 529 Nung 27,3 gam hỗn hợp muối NaNO Cu(NO3)2 khan thu đợc hỗn hợp khí A Dẫn toàn khí A vào 89,2mL nớc tạo thành dung dịch B có 1,12 lít khí đktc không bị nớc hấp thụ Tính khối lợng muối hỗn hợp đầu Tính nồng độ % nồng độ mol/L dung dịch tạo thành, coi thể tích dung dịch không đổi lợng oxi tan nớc không đáng kể 530 Lấy 8,1 gam muối halogenua kim loại M (hoá trị II) hoµ tan vµo níc råi chia vµo cèc víi thĨ tÝch b»ng nhau: - Cho dung dÞch AgNO3 d vào cốc số thu đợc 5,74 gam kết tủa khan - Cho dung dịch NaOH d vào cốc số 2, kết tủa sau rửa làm khô, nung đến khối lợng không đổi đợc chất rắn có khối lợng 1,6 gam - Nhúng kim loại B hoá trị II vào cốc số 3, sau phản ứng kết thúc, kim loại nặng thêm 0,16 gam Xác định công thức muối halogenua kim loại B đà dùng 531 Ngời ta dùng dung dịch H2SO4 đặc nóng để hoà tan hoàn toàn 11,2 gam hợp kim Cu-Ag thu đợc khí A dung dịch B Cho A tác dụng với nớc clo d, thêm dung dịch BaCl2 d vào dung dịch thu đợc, tạo thành 18,64 gam kết tủa Tính khối lợng kim loại hỗn hợp đầu Mặt khác, cho khí A hấp thụ hết vào 280 mL dung dịch NaOH 0,5M, Tính khối lợng muối tạo thành dung dịch 532 Khi cho 28 gam hỗn hợp A gồm Cu Ag vào dung dịch HNO đặc d sau phản ứng kết thúc ta thu đợc dung dịch B 10 lÝt khÝ NO2 ë 0oC vµ 0,896 atm Tính % theo khối lợng kim loại hỗn hợp A Cô cạn dung dịch B lấy chất rắn thu đợc hoà tan vào nớc ta thu đợc dung dịch C Điện phân 1/2 dung dịch C với điện cực trơ với cờng độ dòng điện 1,34A thời gian 2,8 Tính khối lợng kim loại sinh ë catot 47 533 Hoµ tan 1,42 gam hỗn hợp gồm Al, Mg, Cu lợng vừa đủ dung dịch HCl thu đợc dung dịch A, chất rắn B, khí C Cho dung dịch A tác dụng với 90 mL dung dịch NaOH 1M, lọc tách kết tủa đem nung tới khối lợng không đổi thu đợc 0,91 gam chất rắn Cho chất rắn B tan hết dung dịch HNO3 đặc nóng thu đợc 0,448 lít khí đktc Viết phơng trình phản ứng xảy Tính khối lợng kim loại hỗn hợp 534 Hỗn hợp X gồm hai kim loại Al Cu Hoà tan hoàn toàn 18,2 gam X vào 100 mL dung dịch B chứa đồng thời H2SO4 12M HNO3 2M, đun nóng, sau phản ứng thu đợc dung dịch Y 8,96 lít hỗn hợp khí (đktc) T gồm NO SO2 Tỉ khối T so với H2 23,5 Viết phơng trình phản ứng tính khối lợng muèi dung dÞch Y Cho tõ tõ dung dịch Ba(OH) đến d vào dung dịch Y, khuấy Lọc kết tủa đem nung không khí tới khối lợng không đổi thu đợc gam chất rắn? Coi nh BaSO4 không bị nhiệt phân 535 Hòa tan a gam hỗn hợp kim loại Fe Cu (Fe chiÕm 30% vỊ khèi lỵng) b»ng 50 mL dung dịch HNO3 63% (d= 1,38 g/mL) khuấy tới phản ứng hoàn toàn thu đợc chất rắn A cân nặng 0,75a gam, dung dịch B 7,3248 lít hỗn hợp khí NO2 NO 54,60C 1atm a Viết phản ứng xảy b Cô cạn dung dịch B thu đợc muối gì? khối lợng bao nhiêu? Hớng dẫn 526 Khối lợng AgNO3 ®· ph¶n øng = 250.4 17 = 1,7 (gam) 100 100 Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag (mol): 0,005 0,01 0,01 Khối lợng sau phản ứng = 10 64.0,005 + 0,01.108 = 10,76 (gam) − 527 n (Cu) = 0,3 mol; n (NO ) = n (Na+) = 0,5 mol; n (H+) = n (Cl-) = mol − 3Cu + 2NO + 8H+ (mol): 0,3 0,2 → 0,8 3Cu2+ + 2NO + 4H2O 0,2 VËy Cu tan hÕt VNO (®ktc) = 4,48 lÝt − [NO ] = 0,3M; [H+] = 0,2M; [Cu2+] = 0,3M; [Na+] = 0,5M; [Cl-] = 1M H+ + OH- (mol): 0,2 → H2O 0,2 Cu2+ + 2OH(mol): 0,3 → Cu(OH)2 0,6 VNaOH = 0,4 lÝt 48 528 n (Cu) = 0,1 mol 3Cu + 8HNO3 (mol): 0,045 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O 0,12 0,03 VNO (®ktc) = 0,672 lÝt − n (H+) = 0,24 mol; n (NO ) = 0,12 mol; n (SO − ) = 0,06 mol − 3Cu + 2NO + 8H+ (mol): 0,09 0,06 → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O 0,24 0,06 VNO (®ktc) = 1,344 lÝt 529 Gäi sè mol NaNO3 = x; Cu(NO3)2 = y Ta cã: 85x + 188y = 27,25 2NaNO3 t → 2NaNO2 + O2 (mol): x x 0,5x t 2Cu(NO3)2  → 2CuO + 4NO2 + O2 (mol): y y 2y 0,5y KhÝ A gåm: NO2 = 2y; O2 = 0,5(x + y) 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3 (mol): 2y 0,5y 2y Khí không bị hấp thụ O2 = 0,5x Ta cã: 0,5x = 0,05 hay x = 0,1 mol VËy y = 0,1 0 C% (HNO3) = 0,2.63 100% = 12,6% CM (HNO3) = 2,24M 89,2 + 0,2.46 + 0,05.32 530 Gäi sè mol muèi MX2 cốc a Ta có (M + 2X)a = 2,7 Cốc 1: kết tủa thu đợc AgX = 2a mol Ta cã (108 + X)2a = 5,74 Cốc 2: Chất rắn sau nung MO = a mol Ta cã: (M + 16)a = 1,6 Tõ tìm đợc M = 64 (Cu); X = 35,5 (Cl) vµ a = 0,02 mol B + CuCl2 → BCl2 + Cu (mol): 0,02 0,02 0,02 Khèi lỵng kim loại tăng thêm = 64.0,02 B.0,02 = 0,16 nªn B = 56 (Fe) 531 Gäi sè mol Cu = x vµ Ag = y mol Ta cã 64x + 108y = 11,2 Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O (mol): x x 2Ag + 2H2SO4 → Ag2SO4 + SO2 + 2H2O (mol): y 0,5y → H2SO4 + 2HBr SO2 + Br2 + 2H2O BaCl2 + H2SO4 → BaSO4 + 2HCl Ta cã: x + 0,5y = 0,08 Từ tìm đợc x = 0,04 ; y = 0,08 n (SO2) = 0,08 mol; n (NaOH) = 0,14 mol Ta thÊy: < n(NaOH) = 1,75 < nên tạo loại muối n(SO ) SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O (mol): a 2a a SO2 + NaOH → NaHSO3 49 (mol): b b b Ta cã: a + b = 0,08 vµ 2a + b = 0,14 nên a = 0,06 b = 0,02 m (Na2SO3) = 7,56 gam; m (NaHSO 3) = 2,08 gam 532 Gọi số mol kim lo¹i: Cu = x mol; Ag = y mol Ta cã: 64x + 108y = 28 Cu + 4HNO3 (mol): x Ag + 2HNO3 (mol): y Sè mol NO2 = → → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 2x AgNO3 + NO2 + H2O y PV 0,896.10 = = 0,4 mol nªn: 2x + y = 0,4 RT 0,082.273 Tõ ®©y suy x = 0,1 mol; y = 0,2 mol Dung dÞch C gåm: Cu(NO3)2 = 0,1 mol AgNO3 = 0,2 mol Thời gian để AgNO3 điện ph©n hÕt: t1 = mnF 0,1.108.1.96500 = = 14403 (gi©y) = (giê) AI 108.1,34 Thêi gian ®Ĩ Cu(NO3)2 ®iƯn ph©n hÕt: t1 = mnF 0,05.64.2.96500 = = (giê) AI 64.1,34 Vậy khối lợng kim loại thu đợc catot = 0,1.108 + 0,05.64 0,8 = 12,08 (gam) 533 Gọi số mol kim loại Al = x mol; Mg = y mol vµ Cu = z mol Ta cã: 27x + 24y + 64z = 1,42 Dung dịch A gồm AlCl3 = x mol MgCl2 = y mol Chất rắn B Cu = z mol Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O (mol): z 2z Ta cã 2z = 0,02 nªn z = 0,01 Từ suy ra: 27x + 24y = 0,78 Khi cho A tác dụng với dung dịch NaOH = 0,09 mol: Trêng hỵp 1: NaOH d (4x + 2y ≤ 0,09) → Al(OH)3 + 3NaCl MgCl2 + 2NaOH → Mg(OH)2 + 2NaCl Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + H2O AlCl3 + 3NaOH Chất rắn sau nung MgO = y mol nên y = 0,02275 Từ suy x < 0: loại Trờng hợp 2: NaOH hết phản ứng với Al(OH)3 Gọi số mol Al(OH)3 bị hoà tan t mol, ta có: Chất rắn sau nung lµ MgO = y mol; Al2O3 = 0,5(x t) Ta lập phơng trình sau: 3x + 2y + t = 0,09 vµ 51(x – t) + 40y = 0,91 Từ ta tìm đợc: x = 0,02 mol; y = 0,01 mol vµ t = 0,01 mol m (Al) = 0,54 gam; m (Mg) = 0,24 gam vµ m (Cu) = 0,64 gam 534 Sè mol khí hỗn hợp T: NO = 0,2 mol ; SO2 = 0,2 mol − Dung dÞch B gåm: H+ = 2,6 mol ; SO − =1,2 mol ; NO =0,2 mol Các trình nhêng vµ nhËn electron: Al - 3e mol: x → 3x Cu - 2e SO − + 2e + 4H+ Al3+ mol: → Cu2+ 0,2 0,4 0,8 − NO + 3e + 4H+ 50 → SO2 + 2H2O 0,2 → NO + 2H2O ... NaOH 0,2M Ba(OH) 0,1M cần để trung hoà hết lợng axit d dung dịch B 455 Cho 5,2 gam hỗn hợp A gồm Al, Fe, Cu tác dụng với 20 mL dung dịch NaOH 6M, thu đ ợc 2,688 lít khí đktc, sau thêm tiếp 400 mL... ChÊt r¾n B gåm: Al2O3, MgO, Fe, Cu Cho B + dung dịch NaOH d, Al2O3 tan hết theo phơng trình: Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O Dung dÞch C gồm NaAlO2 NaOH Chất rắn D gồm MgO, Fe, Cu Cho C + dung dÞch... này, hÃy viết phơng trình điện phân nóng chảy Al2O3 Một hợp chất quan nhôm tự nhiên criolit Viết công thức criolit cho biết hợp chất đợc sử dụng trình sản xuất nhôm với mục đích gì? Có mẫu quặng