Công thức tính bài toán nhiệt nhôm hay nhất (có đáp án 2024) – Hoá học 12

Công thức tính bài toán nhiệt nhôm hay nhất – Hoá học lớp 12

Các em thân mến, bài toán nhiệt nhôm là một dạng toán thường xuất hiện trong các đề thi. Tuy nhiên, không phải bạn nào cũng làm đúng. Bài viết dưới đây, sẽ cho các em một cái nhìn tổng quan về dạng bài phản ứng nhiệt nhôm. Từ đó, giúp các em làm tốt các bài tập dạng này.

1. Công thức tính bài toán nhiệt nhôm

- Phản ứng nhiệt nhôm là phản ứng của nhôm tác dụng với các oxit kim loại ở nhiệt độ cao.

(Hỗn hợp X) Al + oxit kim loại → (Hỗn hợp Y) oxit nhôm + kim loại

- Các trường hợp của phản ứng nhiệt nhôm:

+ Trường hợp 1: Hiệu suất phản ứng đạt 100%

→ Phản ứng xảy ra hoàn toàn.

+ Trường hợp 2: Hiệu suất phản ứng < 100%.

→ Phản ứng xảy ra không hoàn toàn. Một phần lượng oxit đã chuyển hóa thành kim loại.

- Phương pháp giải:

+ Tính toán theo phương trình.

+ Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố và bảo toàn electron:

Bảo toàn khối lượng: m_hhX = m_hhY

Bảo toàn nguyên tố: n_Al(X) = n_Al(Y)

n_KL(X) = n_KL(Y), n_O(X) = n_O(Y)

Bảo toàn electron: ∑n_nhường = ∑n_nhận

2. Bạn nên biết

- Nhiệt lượng do phản ứng nhiệt nhôm tỏa ra rất lớn làm nóng chảy kim loại.

3. Mở rộng

- Đa phần các bài toán về nhiệt nhôm có dạng: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp gồm nhôm và oxit sắt.

- Phương trình tổng quát:

2y Al + 3 Fe_xO_y $\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$ y Al₂O₃ + 3x Fe

- Chú ý: nếu hỗn hợp sau phản ứng cho tác dụng với dung dịch kiềm thấy có khí thoát ra → Al dư.

2AL + 2OH^– + 2H₂O → 2AlO₂^– + 3H₂

4. Bài tập minh họa

Câu 1: Tiến hành nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm 0,12 mol Al và 0,04 mol Fe₃O₄ (không có không khí) một thời gian thu được hỗn hợp rắn Y. Cho Y vào dung dịch HCl thấy sau khi phản ứng xong thu được 0,135 mol khí H₂ và còn m gam chất rắn là Fe chưa tan hết. Giá trị của m là

A. 0,28.

B. 3,36.

C. 1,40.

D. 0,70.

Hướng dẫn giải

Qui đổi hỗn hợp X thành:

$\left\{\begin{array}{l}\mathrm{Fe} 0,12\mathrm{mol}\\ \mathrm{Al} 0,12\mathrm{mol}\\ \mathrm{O} 0,16\mathrm{mol}\end{array}\right.$

Gọi n_{Fe chưa tan sau phản ứng} = x mol

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có:

2n_Fe + 3n_Al = 2n_{${\mathrm{H}}_2$} + 2n_O

2.( 0,12 – x) + 3.0,12 = 2.0,135 + 2.0,16

$\Rightarrow$x = 0,005 mol

$\Rightarrow$m = 0,005.56 = 0,28 gam

Đáp án A

Câu 2: Dùng m gam Al để khử hoàn toàn một lượng Fe₂O₃ sau phản ứng thấy khối lượng oxit giảm 0,58 g. Khối lượng nhôm đã dùng là:

A. 0,27 gam

B. 2,7 gam

C. 0,54 gam

D. 1,12 gam

Hướng dẫn giải

Gọi ${\mathrm{n}}_{{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3}={\mathrm{n}}_{{\mathrm{Al}}_2{\mathrm{O}}_3}=\mathrm{a} \mathrm{mol}$

$\begin{array}{l}\Rightarrow {\mathrm{m}}_{\mathrm{oxit} \mathrm{giam}} =\mathrm{m}{}_{{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3}-\mathrm{m}{}_{{\mathrm{Al}}_2{\mathrm{O}}_3}\\ =160\mathrm{a}-102\mathrm{a}=0,58\\ \Rightarrow \mathrm{a}=0,01\\ \Rightarrow {\mathrm{n}}_{\mathrm{Al}}=2\mathrm{a}=0,02\mathrm{mol}\\ \Rightarrow {\mathrm{m}}_{\mathrm{Al}}=0,02.27=0,54\mathrm{gam}\end{array}$

Đáp án C

Câu 3: Trộn 6,48 gam Al với 16 gam Fe₂O₃. Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm được chất rắn A. Khi cho A tác dụng với dung dịch NaOH dư, có 1,344 lít H₂ (đktc) thoát ra. Tính hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm (hiệu suất được tính đối với chất thiếu).

A. 100%

B. 85%

C. 80%

D. 75%

Hướng dẫn giải

Ta có:

$$\begin{gathered} {\mathrm{n}}_{\mathrm{Al}}=0,24\mathrm{mol}; \\ {\mathrm{n}}_{{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3}=0,1\mathrm{mol}; \\ {\mathrm{n}}_{{\mathrm{H}}_2}=0,06\mathrm{mol} \end{gathered}$$

Phương trình phản ứng nhiệt nhôm

2Al + Fe₂O₃ $\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$ Al₂O₃ + 2Fe

Nhận thấy: $\frac{{\mathrm{n}}_{\mathrm{Al}}}{2}>\frac{{\mathrm{n}}_{{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3}}{1}$

→ Hiệu suất tính theo Fe₂O₃.

$\begin{array}{l}{\mathrm{n}}_{{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3 \mathrm{pu} }=\mathrm{a} \mathrm{mol}\\ \Rightarrow {\mathrm{n}}_{\mathrm{Al} \mathrm{pu}}=2\mathrm{a} \mathrm{mol}\\ \Rightarrow {\mathrm{n}}_{\mathrm{Al} \mathrm{du}}=0,24-\mathrm{a} \mathrm{mol}\end{array}$

Chất rắn A tác dụng với NaOH

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

Bảo toàn electron ta có:

$$\begin{gathered} 3{\mathrm{n}}_{\mathrm{Al} \mathrm{pu}} =2{\mathrm{n}}_{{\mathrm{H}}_2} \\ \iff 3(0,24-2\mathrm{a})=2.0,06 \\ \Rightarrow \mathrm{a}=0,1 \mathrm{mol} \end{gathered}$$

Vậy

$$\begin{gathered} \mathrm{H}=\frac{{\mathrm{n}}_{{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3 \mathrm{pu}}}{{\mathrm{n}}_{{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3 \mathrm{bd}}}.100\% \\ =\frac{0,1}{0,1}.100\%=100\% \end{gathered}$$

Đáp án A

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

Công thức tính nhanh số mol OH- hoặc số mol Al(OH)3 khi cho muối nhôm phản ứng với dung dịch kiềm hay nhất

Công thức tính nhanh số mol H+ khi cho từ từ axit vào muối AlO2 (muối aluminat) hay nhất

Công thức tính khối lượng muối thu được khi cho hỗn hợp sắt và các oxit sắt tác dụng với dung dịch HNO3 hay nhất

Công thức tính nhanh khối lượng muối thu được khi hoàn tan hết hỗn hợp sắt và oxit sắt bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng, dư giải phóng khí SO2 hay nhất

Công thức khử oxit sắt bằng CO và H2 hay nhất