50 bài tập về phản ứng nhiệt nhôm (có đáp án 2024) – Hoá học 12

Bài tập về phản ứng nhiệt nhôm và cách giải – Hoá học lớp 12

A. Lý thuyết ngắn gọn

- Al khử được oxit của các kim loại đứng sau nó (oxit sắt, oxit crom,…):

2yAl + 3Fe_xO_y $\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$ yAl₂O₃ + 3xFe

B. Phương pháp giải

Phương trình hóa học:

2yAl + 3M_xO_y $\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$ yAl₂O₃ + 3xM

Với M là kim loại đứng sau Al trong dãy điện hóa

→ Hỗn hợp sau phản ứng nhiệt nhôm hoàn toàn gồm Al₂O₃, M và Al dư hoặc Al₂O₃, M và M_xO_y dư.

• Bước 1: Xác định chất hết, chất dư

- Nếu hỗn hợp sau phản ứng tác dụng với NaOH sinh ra khí H₂, chứng tỏ có Al dư

- Nếu hỗn hợp sau phản ứng gồm hai kim loại, chứng tỏ có M dư

- Nếu hỗn hợp sau phản ứng cho tác dụng với dung dịch axit thu được khí H₂, thì chưa thể xác định Al dư hay M_xO_y dư.

• Bước 2: Tính toán theo yêu cầu bài toán

Chú ý:

- Nếu Al dư, khi đó có Al₂O₃ và Al phản ứng với dung dịch kiềm, các kim loại còn lại (trừ Zn) không phản ứng

2Al + 2OH^– + 2H₂O $\stackrel{}{\to }$ 2AlO₂^– + 3H₂

Al₂O₃ + 2OH^– $\stackrel{}{\to }$ 2AlO₂^– + H₂O

Ta luôn có:

$\left\{\begin{array}{l}{\mathrm{n}}_{\mathrm{Al}\mathrm{du}}=\frac{2}{3}{\mathrm{n}}_{{\mathrm{H}}_2}\\ {\mathrm{n}}_{\mathrm{Al}\mathrm{bandau}}=2{\mathrm{n}}_{{\mathrm{Al}}_2{\mathrm{O}}_3}+2{\mathrm{n}}_{\mathrm{Al}\mathrm{du}}={\mathrm{n}}_{{\mathrm{OH}}^{-}\mathrm{pu}}\end{array}\right.$

- Sử dụng các định luật bảo toàn: Bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn electron để giải nhanh.

C. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Dùng m gam Al để khử hết 1,6 gam Fe₂O₃ (phản ứng nhiệt nhôm). Cho sản phẩm sau phản ứng hoàn toàn tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH thu được 0,672 lít khí (đktc). Giá trị của m là

A. 0,540.

B. 1,755.

C. 1,080.

D. 0,810.

Lời giải chi tiết

$$\begin{gathered} {\mathrm{n}}_{{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3}=\frac{1,6}{160}=0,01\mathrm{mol}; \\ {\mathrm{n}}_{{\mathrm{H}}_2}=\frac{0,672}{22,4}=0,03\mathrm{mol} \end{gathered}$$

Cho sản phẩm sau phản ứng hoàn toàn tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được khí H₂

→ Al còn dư sau phản ứng nhiệt nhôm

→ Tính toán theo số mol Fe₂O₃

Phương trình hóa học:

$\begin{array}{l}2\mathrm{Al} + {\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3\stackrel{{\mathrm{t}}^0}{\to }{\mathrm{Al}}_2{\mathrm{O}}_3+2\mathrm{Fe}\\ 0,02\leftarrow 0,01\end{array}$

Ta có:

$$\begin{gathered} {\mathrm{n}}_{\mathrm{Al}\mathrm{du}}=\frac{2}{3}{\mathrm{n}}_{{\mathrm{H}}_2} \\ =\frac{2}{3}.0,03=0,02\mathrm{mol} \end{gathered}$$

→ n_{Al ban đầu} = n_{Al phản ứng} + n_{Al dư} = 0,02 + 0,02 = 0,04 mol

→ m = 0,04.27 = 1,08 gam

Chọn C.

Ví dụ 2: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm m gam hỗn hợp X gồm Al và Fe₃O₄, thu được hỗn hợp Y. Cho Y vào dung dịch NaOH dư, thu được 6,72 lít khí. Mặt khác, nếu cho Y vào dung dịch HCl dư thì thu được 26,88 lít khí. Giá trị của m là

A. 136,8.

B. 91,2.

C. 69,6.

D. 96,6.

Lời giải chi tiết

Ta có sơ đồ:

Xét Y + NaOH dư: ${\mathrm{n}}_{{\mathrm{H}}_2}=0,3\mathrm{mol};$

${\mathrm{n}}_{\mathrm{Al}\mathrm{du}}=\frac{2}{3}{\mathrm{n}}_{{\mathrm{H}}_2}=\frac{2}{3}.0,3=0,2\mathrm{mol}$

Xét Y + HCl dư: ${\mathrm{n}}_{{\mathrm{H}}_2}=1,2\mathrm{mol}$

Bảo toàn electron: $3{\mathrm{n}}_{\mathrm{Al}\mathrm{du}}+2{\mathrm{n}}_{\mathrm{Fe}}=2{\mathrm{n}}_{{\mathrm{H}}_2}$

$$\begin{gathered} \to 3.0,2+2{\mathrm{n}}_{\mathrm{Fe}}=2.1,2 \\ \to {\mathrm{n}}_{\mathrm{Fe}}=0,9\mathrm{mol} \end{gathered}$$

Bảo toàn nguyên tố Fe:

${\mathrm{n}}_{{\mathrm{Fe}}_3{\mathrm{O}}_4}=\frac{1}{3}{\mathrm{n}}_{\mathrm{Fe}}=0,3\mathrm{mol}$

Bảo toàn nguyên tố O:

$$\begin{gathered} 4{\mathrm{n}}_{{\mathrm{Fe}}_3{\mathrm{O}}_4}=3{\mathrm{n}}_{{\mathrm{Al}}_2{\mathrm{O}}_3}=0,3.4=1,2\mathrm{mol} \\ \to {\mathrm{n}}_{{\mathrm{Al}}_2{\mathrm{O}}_3}=0,4\mathrm{mol} \end{gathered}$$

Bảo toàn nguyên tố Al:

$$\begin{gathered} {\mathrm{n}}_{\mathrm{Al}\mathrm{ban}\mathrm{dau}}=2{\mathrm{n}}_{{\mathrm{Al}}_2{\mathrm{O}}_3}+{\mathrm{n}}_{\mathrm{Al}\mathrm{du}} \\ =0,4.2+0,2=1\mathrm{mol} \end{gathered}$$

→ m = 0,3.232 + 1.27 = 96,6 gam

Chọn D.

Ví dụ 3: Nung nóng 46,6 gam hỗn hợp gồm Al và Cr₂O₃ (trong điều kiện không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Chia hỗn hợp thu được sau phản ứng thành hai phần bằng nhau. Phần một phản ứng vừa đủ với 300 ml dung dịch NaOH 1M (loãng). Để hòa tan hết phần hai cần vừa đủ dung dịch chứa a mol HCl. Giá trị của a là

A. 0,9.

B. 1,3.

C. 0,5.

D. 1,5.

Lời giải chi tiết

Ta xét trong mỗi phần (23,3 gam)

Xét phần một + NaOH:

$$\begin{gathered} {\mathrm{n}}_{\mathrm{NaOH}}=0,3\mathrm{mol} \\ \to {\mathrm{n}}_{{\mathrm{OH}}^{-}}=0,3\mathrm{mol} \end{gathered}$$

Ta có sơ đồ:

Ta có:

$$\begin{gathered} {\mathrm{n}}_{\mathrm{Al}\mathrm{ban}\mathrm{dau}}=2{\mathrm{n}}_{{\mathrm{Al}}_2{\mathrm{O}}_3}+{\mathrm{n}}_{\mathrm{Al}\mathrm{du}}={\mathrm{n}}_{{\mathrm{OH}}^{-}\mathrm{phan}\mathrm{ung}} \\ \to {\mathrm{n}}_{\mathrm{Al}\mathrm{ban}\mathrm{dau}}=0,3\mathrm{mol} \end{gathered}$$

Mặt khác:

$$\begin{gathered} {\mathrm{m}}_{\mathrm{Al}}+{\mathrm{m}}_{{\mathrm{Cr}}_2{\mathrm{O}}_3}=23,3\mathrm{gam} \\ \to {\mathrm{m}}_{{\mathrm{Cr}}_2{\mathrm{O}}_3}=23,3-0,3.27=15,2\mathrm{gam} \\ \to {\mathrm{n}}_{{\mathrm{Cr}}_2{\mathrm{O}}_3}=0,1\mathrm{mol} \end{gathered}$$

Xét phần hai + HCl:

Bảo toàn nguyên tố Al:

${\mathrm{n}}_{{\mathrm{AlCl}}_3}={\mathrm{n}}_{\mathrm{Al}\mathrm{ban}\mathrm{dau}}=0,3\mathrm{mol}$

Bảo toàn nguyên tố Cr:

${\mathrm{n}}_{{\mathrm{CrCl}}_2}=2{\mathrm{n}}_{{\mathrm{Cr}}_2{\mathrm{O}}_3}=0,2\mathrm{mol}$

Bảo toàn nguyên tố Cl:

$$\begin{gathered} {\mathrm{n}}_{\mathrm{HCl}}={\mathrm{n}}_{{\mathrm{Cl}}^{-}}=3{\mathrm{n}}_{{\mathrm{AlCl}}_3}+2{\mathrm{n}}_{{\mathrm{CrCl}}_2} \\ =3.0,3+2.0,2=1,3\mathrm{mol} \end{gathered}$$

Chọn B.

D. Bài tập tự luyện

Câu 1: Nung hỗn hợp gồm 10,8 gam Al và 16,0 gam Fe₂O₃ (trong điều kiện không có không khí), sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được chất rắn Y. Khối lượng kim loại trong Y là

A. 16,6 gam.

B. 11,2 gam.

C. 5,6 gam.

D. 22,4 gam.

Câu 2: 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.

Câu 3: Nung hỗn hợp gồm 0,12 mol Al và 0,04 mol Fe₃O₄ 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. 32,58

B. 33,39

C. 31,97

D. 34,10

Câu 4: Nung hỗn hợp gồm 7,2 gam bột Al và 15,2 gam bột Cr₂O₃ trong điều kiện không có oxi, sau phản ứng hoàn toàn, thu được chất rắn X. Khối lượng kim loại tự do có trong X là

A. 1,8 gam

B. 12,2 gam

C. 22,4 gam

D. 10,4 gam

Câu 5: Hỗn hợp X gồm Al và Fe_xO_y. Đun nóng m gam X (trong điều kiện không có oxi) đến phản ứng hoàn toàn thu được hỗn hợp Y. Biết Y phản ứng được tối đa với 0,28 mol NaOH trong dung dịch, thu được 6,72 lít H₂ (đktc) và còn lại 5,04 gam chất rắn không tan. Công thức của oxit Fe_xO_y và giá trị m là

A. FeO và 14,52

B. Fe₃O₄ và 13,20

C. Fe₂O₃ và 14,52

D. Fe₃O₄ và 14,52

Câu 6: Nung nóng m gam hỗn hợp gồm Al và Fe₃O₄ trong điều kiện không có không khí. Sau khi phản ứng kết thúc thu được hỗn hợp rắn X. Cho X tác dụng hoàn toàn với dung dịch NaOH dư thu được dung dịch Y, chất rắn Z và 3,36 lít khí H₂ (đktc). Sục khí SO₂ 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

Câu 7: Nung hỗn hợp 15,2 gam gồm 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 HCl dư thoát ra V lít khí H₂ ở đktc. Giá trị của V là

A. 10,08

B. 4,48

C. 3,36

D. 7,84

Câu 8: Trộn 5,4 gam bột Al với 12,8 gam Fe₂O₃ rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí một thời gian thu được hỗn hợp X. Cho X vào dung dịch NaOH dư, phản ứng xong thu được 1,68 lít khí H₂ (đktc). Giả sử chỉ có phản ứng khử oxit kim loại thành kim loại. Hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm là

A. 93,75%

B. 90,25%

C. 82,50%

D. 75,00%

Câu 9: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp gồm m gam Al và 4,56 gam Cr₂O₃ (trong điều kiện không có O₂), sau khi phản ứng kết thúc, thu được hỗn hợp X. Cho toàn bộ X vào một lượng dư dung dịch HCl (loãng, nóng), sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 2,016 lít H₂ (đktc). Còn nếu cho toàn bộ X vào một lượng dư dung dịch NaOH (đặc, nóng), sau khi các phản ứng kết thúc thì số mol NaOH đã phản ứng là

A. 0,14

B. 0,08

C. 0,16

D. 0,06

Câu 10: Nung hỗn hợp bột gồm Al và Fe₂O₃ (trong điều kiện không có oxi), thu được hỗn hợp chất rắn X. Chia X thành hai phần bằng nhau. Cho phần một vào dung dịch HCl dư thu được 7,84 lít khí H₂ (đktc). Cho phần hai vào dung dịch NaOH dư thu được 3,36 lít khí H₂ (đktc). Biết rằng các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn. Phần trăm khối lượng của Fe trong X là

A. 33,61%

B. 42,32%

C. 66,39%

D. 46,47%

ĐÁP ÁN

Câu 1	Câu 2	Câu 3	Câu 4	Câu 5	Câu 6	Câu 7	Câu 8	Câu 9	Câu 10
A	D	C	B	D	B	D	A	B	D

Xem thêm các dạng bài tập và công thức Hoá học lớp 12 hay, chi tiết khác:

Các dạng toán về sự lưỡng tính của Al(OH)3 và cách giải

Các dạng toán về nước cứng và cách giải

Trắc nghiệm lý thuyết Chương 7 Crom sắt đồng có lời giải

Các dạng bài tập về sắt và hợp chất của sắt tác dụng với HNO3 hoặc H2SO4 đặc hay nhất

Cách xác định công thức oxit sắt, hợp chất của sắt hay nhất