Chuyên đề bài toán về phản ứng nhiệt nhôm phần Hóa học vô cơ 12 năm 2021

- Ở nhiệt độ cao, nhôm khử được các oxit kim loại yếu hơn nhôm. Thường gặp với oxit sắt.

- Sơ đồ bài toán và phương pháp giải:

Al + (FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄) → Chất rắn

- TH1: Chất rắn là (Fe, Al₂O₃ và Al dư)

+ Tác dụng với NaOH dư → NaAlO₂ + H₂ → 3nAl = 2nH₂

+ Tác dụng với HCl/H₂SO₄ loãng → muối + H₂  → 2nFe + 3Al = 2nH₂

+ Tác dụng HNO₃ loãng → muối + NO + H₂O → 3nFe + 3nAl = 2nNO

- TH2: Chất rắn là (Fe, Al₂O₃, Fe_xO_y dư)

- TH3: Chất rắn là (Fe, Al₂O₃)

- Nếu hỗn hợp rắn sau phản ứng tác dụng với dung dịch kiềm (NaOH, KOH, …) tạo khí thì chứng tỏ có Al dư sau phản ứng.

- CT tính nhanh khi tác dụng với HNO₃:

\(\left\{ \begin{array}{l}

{n_{HN{O_3}}} = 2{n_{O(oxit)}} + 2{n_{N{O_2}}} + 4{n_{NO}} + 10{n_{{N_2}O}} + 12{n_{{N_2}}} + 10{n_{N{H_4}^ + }}\\

{n_{N{O_3}^ - (muoi,KL)}} = 2{n_{O(oxit)}} + {n_{N{O_2}}} + 3{n_{NO}} + 8{n_{{N_2}O}} + 10{n_{{N_2}}} + 8{n_{N{H_4}^ + }}\\

{m_{mu\`e i}} = {m_{KL}} + {m_{N{O_3}^ - }} + {m_{N{H_4}N{O_3}}} = \sum {{m_{ion}}}

\end{array} \right.\)

Câu 1. Nung nóng m gam hỗn hợp Al và Fe₂O₃ (trong môi trường 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                                

B. 21,40.                           

C. 29,40.                           

D. 29,43.

Hướng dẫn giải

PTHH: Al + Fe2O3 → 2Fe + Al2O3

\(\frac{1}{2}Y\left\{ \begin{array}{l}

BTe:\,3{n_{Al}} = 2.0,0375\\

BTe:\,2{n_{Fe}} + 3{n_{Al}} = 2.0,1375

\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}

{n_{Al\,d}} = 0,025\,mol\\

{n_{Fe}} = \,0,1\,mol\, \Rightarrow \,{n_{A{l_2}{O_3}}} = 0,05\,mol

\end{array} \right.\)

Áp dụng BTKL: \(\,m = {m_Y} = 2(27.0,025 + 56.0,1 + 102.0,05) = 22,75\,gam.\)

Câu 2. Hỗn hợp X gồm 3,92 gam Fe; 16 gam Fe₂O₃ và m gam Al. Nung X ở nhiệt độ cao trong điều kiện không có không khí thu được hỗn hợp chất rắn Y. Chia Y thành 2 phần bằng nhau:

- Phần 1: Tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng dư, thu được 4x mol H₂.

- Phần 2: Phản ứng với dung dịch NaOH dư, thu được x mol H₂. (Biết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn). Giá trị của m là

A. 5,40.                                 

B. 3,51.                             

C. 4,05.                             

D. 7,02.

Hướng dẫn giải

\(\frac{1}{2}Y\left\{ \begin{array}{l}

BTe:\,3{n_{A{l_{d}}}} + 2.\frac{{0,27}}{2} = 8x\\

BTe:\,3{n_{Al\,d}} = 2x

\end{array} \right. \Rightarrow \,6x = 0,27 \Rightarrow \,x = 0,045\,mol\, \Rightarrow \,{n_{Al\,d}} = 0,03\,mol\)

\({n_{Al}} = 2.0,1 + 0,06 = 0,26\,mol\, \Rightarrow \,m = 7,02\,gam.\)

Câu 3. Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp gồm Al, FeO, Fe₂O₃ trong điều kiện không có không khí thu được hỗn hợp chất rắn X. Cho X vào dung dịch NaOH dư, thu được 3,36 lít H₂ và m gam chất rắn không tan. Nếu cho X vào dung dịch HNO₃ loãng dư, thu được 5,6 lít NO (sản phẩm khử duy nhất). Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Các thể tích khí đều được đo ở đktc. Giá trị của m là

A. 11,1.                                 

B. 8,4.                               

C. 16,2.                             

D. 11,2.

Hướng dẫn giải

- Rắn X phản ứng với NaOH tạo khí ⇒ X chứa Al dư.

- Phản ứng xảy ra hoàn toàn ⇒ FeO, Fe₂O₃ hết ⇒ rắn không tan là Fe.

3nAl dư = 2nH2 → nAl dư = 0,1 mol

→ 3nFe + 3nAl dư = 3nNO → nFe = 0,15 mol → m rắn = mFe = 0,1.56 = 8,4 gam

Câu 4. Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp Al và Fe₂O₃ (trong điều kiện không có không khí), thu được 36,15 gam hỗn hợp X. Nghiền nhỏ, trộn đều và chia X thành hai phần. Cho phần một tác dụng với dung dịch NaOH dư, thu được 1,68 lít khí H₂ (đktc) và 5,6 gam chất rắn không tan. Hòa tan hết phần hai trong 850 ml dung dịch HNO₃ 2M, thu được 3,36 lít khí NO (đktc) và dung dịch chi chứa m gam hỗn hợp muối. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 113.                                  

B. 95.                                

C. 110.                              

B. 103.

Hướng dẫn giải

\(\begin{array}{l}

{n_{N{O_3}^ - }} = 2{n_O} + 3{n_{NO}} + 8{n_{N{H_4}^ + }} = 2.0,3 + 3.0,15 + 8.0,05 = \,1,45\,mol\\

 \Rightarrow {m_{mu\`e i}} = {m_{KL}} + {m_{N{O_3}^ = }} + {m_{N{H_4}N{O_3}}} = \,(0,1.27 + 0,2.56 + 0,2.27) + 62.1,45 + 80.0,05 = 113,2\,gam.

\end{array}\)

\({n_{HN{O_3}}} = 4{n_{N{H_4}^ + }} + 2{n_{{H_2}O}}\, \Rightarrow \,{n_{{H_2}O}} = 0,75\,mol\,\,{m_{mu\`e i}} = 113,2\,gam.\)

Bài 1. Nung hỗn hợp (Al, Fe₂O₃) trong điều kiện không có không khí. Để nguội hỗn hợp sau phản ứng rồi nghiền nhỏ, trộn đều chia thành 2 phần. Phần 2 có khối lượng nhiều hơn phần 1 là 59 gam. Cho mỗi phần tác dụng với NaOH dư thu được lần lượt là 40,32 lít và 60,48 lít H₂ (đktc). Biết hiệu suất các phản ứng là 100%. Khối lượng Al trong hỗn hợp đầu là:

A. 135 gam

B. 220,5 gam

C. 270 gam

D. 101,25 gam

Bài 2. Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm (trong điều kiện không có không khí, hiệu suất 100%) với 9,66 gam hỗn hợp X gồm Al và một oxit sắt, thu được hỗn hợp rắn Y. Hòa tan Y bằng dung dịch NaOH dư, sau khi các phản ứng xẩy ra hoàn toàn thu được dung dịch Z, chất không tan T và 0,03 mol khí. Sục CO₂ đến dư vào dung dịch Z, lọc lấy kết tủa nung đến khối lượng không đổi được 5,1 gam một chất rắn. Công thức của oxit sắt và khối lượng của nó trong hỗn hợp X trên là

A. Fe₃O₄ ; 2,76 gam.

B. Fe₃O₄ ; 6,96 gam.

C. FeO ; 7,20 gam.

D. Fe₂O₃ ; 8,00 gam.

Bài 3. X là hỗn hợp chứa Al và sắt oxit Fe_xO_y. Sau phản ứng nhiệt nhôm mẫu X thu được 92,35 gam chất rắn Y. Hòa tan Y bằng dung dịch NaOH dư thấy có 8,4 lít (đktc) khí bay ra và còn lại phần không tan Z. Hòa tan 1/4 lượng chất Z bằng H₂SO₄ đặc nóng, thấy tiêu tốn 60 gam H₂SO₄ 98%. Số mol Al₂O₃ có trong chất rắn Y là:

A. 0,14 mol

B. 0,40 mol

C. 0,44 mol

D. 0,20 mol

Bài 4. Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm 53,6 gam hỗn hợp X gồm Al và Fe₂O₃ trong điều kiện không có không khí, sau phản ứng hoàn toàn thu được hỗn hợp chât rắn Y. Lấy toàn bộ Y cho tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng, dư, thấy thoát ra 22,4 lít H₂ (đktc). Hiệu suất các phản ứng là 100%. Thành phần phần trăm khối lượng Al trong hỗn hợp X là:

A. 20,15%

B. 40,3%

C. 59,7%

D. 79,85%

Bài 5. Nung nóng m gam hỗn hợp Al và Fe_xO_y (trong môi trường không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn X. Cho X tác dụng với dung dịch NaOH dư được 0,03 mol H₂, dung dịch Y và 4,48 gam chất rắn không tan. Cho từ từ dung dịch HCl vào Y đến khi thu được lượng kết tủa lớn nhất, lọc lấy kết tủa nung đến khối lượng không đổi được 5,1 gam chất rắn. Giá trị m và công thức Fe_xO_y lần lượt là

A. 11,2 ; Fe₃O₄

B. 9,1 ; Fe₂O₃

C. 8,5 ; FeO.

D. 10,2 ; Fe₂O₃.

Bài 6. Nung a gam hỗn hợp bột Al và Fe₂O₃ (trong điều kiện không có không khí) đến phản ứng hoàn toàn được hỗn hợp rắn X. Chia X thành 2 phần bằng nhau :

- Phần 1 : Cho tác dụng với dung dịch NaOH dư được 0,15 mol H₂

- Phần 2 : Cho tác dụng với dung dịch HCl dư được 0,55 mol H₂ và dung dịch Y. Cho dung dịch Y tác dụng với dung dịch NaOH dư trong không khí, lọc kết tủa rồi nung đến khối lượng không đổi được b gam chất rắn Z. Giá trị a, b lần lượt là

A. 45,5 ; 32,0.

B. 91,0 ; 32,0.

C. 59,0 ; 14,4.

D. 77,5 ; 37,1.

Bài 7. Hỗn hợp X gồm Al và Fe₂O₃. Lấy 85,6 gam X đem nung nóng để thực hiện phản ứng nhiệt nhôm, sau một thời gian thu được m gam chất rắn Y. Chia Y làm 2 phần bằng nhau:

=> Phần 1: Cho vào dung dịch NaOH dư thấy thoát ra 3,36 lít khí (đktc) và còn lại m1 gam chất không tan.

=> Phần 2: Hòa tan hết trong dung dịch HCl thấy thoát ra 10,08 lít khí (đktc).

Thành phần chất rắn Y gồm các chất nào ?

A. Al, Fe₂O₃, Fe, Al₂O₃

B. Al, Fe, Al₂O₃

C. Fe, Al₂O₃

D. Fe₂O₃, Fe, Al₂O₃

Bài 8. Hỗn hợp X gồm Al và Fe₂O₃ có khối lượng mol trung bình của hỗn hợp là M₁. Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm với hiệu suất H%, sau phản ứng thu được hỗn hợp Y có khối lượng mol trung bình là M₂. Quan hệ giữa M₁ và M₂ là:

A. M₁ > M₂

B. M₁ = M₂

C. M₂ = H.M₁

D. M₁ < M₂

Bài 9. Nung nóng hỗn hợp gồm bột Al và bột Fe₃O₄ trong môi trường không có không khí (phản ứng hoàn toàn). Các chất sau phản ứng cho tác dụng với dung dịch NaOH (dư), thu được 6,72 lít khí H₂ (đktc), cũng lượng chất này nếu tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng (dư) thu được 26,88 lít khí H₂ (đktc). % khối lượng Al và Fe₃O₄ trong hỗn hợp đầu lần lượt là:

A. 43,69%; 56,31%

B. 27,95%; 72,05%

C. 21,85%; 78,15%

D. 60,81%; 39,19%

Bài 10. Nung m gam hỗn hợp X gồm bột Al và Fe₃O₄ ở nhiệt độ cao sau một thời gian thu được chất rắn Y. Để hoà tan hết Y cần V lít dung dịch H₂SO₄ 0,7M loãng. Sau phản ứng thu được dung dịch Z và 9,846 lít khí (27^oC; 1,5 atm). Cho NaOH dư vào Z được kết tủa T. Nung T trong chân không đến khối lượng không đổi thu được 44 gam chất rắn E. Khử hoàn toàn E bằng H₂ dư thu được 11,7 gam nước. Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm và thể tích V lần lượt là

A. 75%; 2 lít.

B. 80%, 2 lít.

C. 75%; 1,7 lít.

D. 80%, 1,7 lít.

Bài 11. Nung nóng m gam hỗn hợp Al và Fe₂O₃ (trong môi trường 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 (đktc);

- Phần 2 tác dụng với dung dịch NaOH (dư), sinh ra 0,84 lít khí H₂ (đktc).

Giá trị của m là

A. 22,75

B. 29,43.

C. 29,40.

D. 21,40.

Bài 12. Hỗn hợp X gồm bột Al và Fe₂O₃. Lấy 85,6 gam X đem đun nóng để thực hiện phản ứng nhiệt nhôm, sau 1 thời gian được m gam hỗn hợp rắn Y. Chia Y thành 2 phần bằng nhau :

- Phần 1 : Hòa tan trong dung dịch NaOH dư thấy thoát ra 3,36 lít khí H₂ (ở đktc).

- Phần 2 : Hòa tan trong dung dịch HCl dư thấy thoát ra 10,08 lít khí H₂ (ở đktc).

Phần trăm khối lượng Fe trong Y là

A. 18,0%.

B. 19,62%.

C. 39,25%.

D. 40,0%.

Bài 13. Hỗn hợp X gồm 0,56 gam Fe, 16 gam Fe₂O3 và m gam Al. Nung X ở nhiệt độ cao (không có không khí), sau khi kết thúc phản ứng được hỗn hợp Y. Nếu cho Y tan trong dung dịch H₂SO₄ loãng dư thì thu được được V₁ (lít) khí, nhưng nếu cho Y tan hết trong dung dịch NaOH dư thì thu được V₂ lít khí (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện). Biết V₁ : V₂ = 4. Khoảng giá trị của m là:

A. 0,54 < m < 2,70.

B. 2,7 < m < 5,4.

C. 0,06 < m < 6,66.

D. 0,06 < m < 5,4.

Bài 14. Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm m gam hỗn hợp X gồm Al, Fe₂O₃ được hỗn hợp Y (H = 100%). Chia Y thành 2 phần bằng nhau. Hoà tan phần 1 trong H₂SO₄ loãng dư, thu được 1,12 lít khí (đktc). Cho phần 2 vào dung dịch NaOH dư thì khối lượng chất không tan là 4,4 gam. Giá trị của m là

A. 6,95.

B. 13,9.

C. 8,42.

D. 15,64.

Bài 15. Cho hỗn hợp X gồm Al và Cr₂O₃. Nung 52,35 gam X trong điều kiện không có không khí một thời gian thu được hỗn hợp Y. Chia Y làm 2 phần bằng nhau:

Phần I: cho vào dung dịch NaOH loãng, dư thấy có 20,4 gam chất rắn không tan và thu được 0,84 lít khí(đktc).

Phần II: tác dụng dung dịch HCl dư, đun nóng thu được V lít khí H₂ (đktc).

Giá trị của V là

A. 3,08 lít.

B. 2,8 lít.

C. 5,04 lít.

D. 3,92 lít.

---(Nội dung đầy đủ và chi tiết, các em vui lòng đăng nhập để xem online hoặc tải về)---

Trên đây là một phần trích dẫn nội dung Chuyên đề bài toán về phản ứng nhiệt nhôm phần Hóa học vô cơ 12 năm 2021. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang hoc247.net 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.

Chúc các em học tốt!