Chuyên đề 8 - Bài toán về sắt và các hợp chất của sắt. I-Tính chất hóa học của sắt và các hợp chất của sắt : 1) Sắt : (Fe) Là kim loại dễ nhiễm từ , có tính khử trung bình . a. Tác dụng với ôxi : + VD: 3Fe + 2O 2 t ô Fe 3 O 4 (*) b. Tác dụng với hầu hết các phi kim hoạt động khi đun nóng -> tạo muối Sắt (III) : +VD : 2Fe + 3Cl 2 t ô 2FeCl 3 - Với các phi kim hoạt động yếu -> muối Sắt (II) : +VD : Fe + S t ô FeS c. Tác dụng với axit loãng muối Sắt (II) + H 2 : + VD : Fe + 2HCl FeCl 2 + H 2 d. Tác dụng với dung dịch muối của kim loại hoạt động yếu hơn muối Sắt (II) + KL: +VD : Fe + 2AgNO 3 Fe(NO 3 ) 2 + 2Ag *L u ý : Khi cho sắt tác dụng với dung dịch muối Sắt (III) phản ứng tạo thành dung dịch muối Sắt (II): Fe + Fe 2 (SO 4 ) 3 3FeSO 4 e. Tác dụng với axit có tính oxi hoá mạnh (H 2 SO 4 đặc nóng ,HNO 3 loãng ,đặc nóng ) -> ôxi hoá thành muối Sắt (III). *Tác dụng với H 2 SO 4 đặc ,nóng -> Khí không màu, mùi hắc thoát ra (SO 2 ). 2Fe + 6H 2 SO 4 đặc t ô Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O *Tác dụng với HNO 3 -> Muốí Sắt (III) nitrat + ( N 2 O , N 2 , NO ,NO 2 , NH 4 NO 3 ) + H 2 O. - Nếu xuất hiện khí không màu thoát ra ,khí đó có thể là (N 2 O , N 2 ) PT : 8Fe + 30HNO 3 loãng t ô 8Fe(NO 3 ) 3 + 3N 2 O + 15H 2 O - Nếu xuất hiện khí không màu thoát ra sau đó hoá nâu ngoài không khí ,khí đó là (NO) PT : Fe + 4HNO 3 đặc t ô Fe(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O 2NO + O 2 2NO 2 (nâu đỏ) - Nếu xuất hiện khí nâu đỏ ,khí đó là (NO 2 ) PT : Fe + 6HNO 3 đặc t ô Fe(NO 3 ) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O . - Nếu cho kim loại Sắt tác dụng với HNO 3 thu đợc 2 muối,trong đó phải có 1 muối là NH 4 NO 3 PT : 8Fe + 30HNO 3 loãng t ô 8Fe(NO 3 ) 3 + 3NH 4 NO 3 + 9H 2 O . =>L u ý : Sắt không phản ứng với D 2 HNO 3 đặc nguội và H 2 SO 4 đặc nguội. *Điều chế : - Dùng các chất khử mạnh nh : H 2 , Al , C , CO để khử các ôxit Sắt ở nhiệt độ cao hoặc điện phân dung dịch muối Sắt (II) 2) Các ôxit của Sắt : (FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 ) + Là những ôxit bazơ không tan trong nớc : - Tác dụng với dung dịch axit không có tính ôxi hoá ( HCl ,H 2 SO 4 loãng ) -> Muối tơng ứng và nớc FeO + 2HCl FeCl 2 + H 2 O. Fe 2 O 3 + 3H 2 SO 4 (l) Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O. Tổng quát : Fe x O y + 2yHCl xFeCl 2y/x + yH 2 O . 2Fe x O y + 2yH 2 SO 4 loãng xFe 2 (SO 4 ) 2y/x + 2yH 2 O . =>L u ý : Sắt từ ôxit (Fe 3 O 4 hoặc có thể viết FeO.Fe 2 O 3 ) tác dụng với dung dịch axit không có tính ôxi hoá cho dung dịch 2 muối trong đó có 1 muối Sắt (II) và 1 muối Sắt (III). Fe 3 O 4 + 4H 2 SO 4 (l) FeSO 4 + Fe 2 (SO 4 ) 3 + 4H 2 O - Tác dụng với dung dịch axit có tính ôxi hoá ( HNO 3 nóng , H 2 SO 4 đặc ,nóng ) đều bị ôxi hoá lên muối Sắt (III) *Tác dụng với H 2 SO 4 đặc Sắt (III) sufat + Khí không màu, mùi hắc thoát ra (SO 2 ) + H 2 O . 2FeO + 4H 2 SO 4 đặc t ô Fe 2 (SO 4 ) 3 + SO 2 + 4H 2 O . 2 Fe 3 O 4 + 10H 2 SO 4 đặc t ô 3Fe 2 (SO 4 ) 3 + SO 2 + 10H 2 O . Fe 2 O 3 + 3H 2 SO 4 đặc Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O Tổng quát : 2Fe x O y + (6x - 2y)H 2 SO 4 t ô xFe 2 (SO 4 ) 3 + (3x 2y) SO 2 + (6x - 2y)H 2 O *Tác dụng với HNO 3 -> Muối Sắt (III) nitrat + ( N 2 O , N 2 , NO ,NO 2 , NH 4 NO 3 ) + H 2 O. 1 PT : 8FeO + 26HNO 3 loãng t ô 8Fe(NO 3 ) 3 + N 2 O + 13H 2 O . 3Fe 3 O 4 + 28HNO 3 đặc t ô 9Fe(NO 3 ) 3 + NO + 14H 2 O . Tổng quát : 3Fe x O y + (12x - 2y)HNO 3 t ô 3xFe(NO 3 ) 3 + (3x 2y) NO + (6x - y)H 2 O . - Bị khử những chất khử ở nhiệt độ cao nh : CO , C , H 2 , Al , Phản ứng khử xảy ra theo cơ chế khử từ : Fe 2 O 3 Fe 3 O 4 FeO Fe PT : 3CO + Fe 2 O 3 t ô 2Fe + 3CO 2 . Tổng quát : yCO + Fe x O y t ô xFe + yCO 2 . yH 2 + Fe x O y t ô xFe + yH 2 O . 2yAl + 3Fe x O y t ô yAl 2 O 3 + 3xFe *Lu ý : Nếu đầu bài chỉ cho biết khử ôxit Sắt ta coi ôxit bị khử về Sắt . + Điều chế : 2Fe(OH) 3 t ô Fe 2 O 3 + 3H 2 O . Fe(OH) 2 t ô FeO + H 2 O . hay 3Fe + 2O 2 t ô Fe 3 O 4 3) Sắt (II) hiđrôxit Fe(OH) 2 ) , Sắt (III) hiđrôxit Fe(OH) 3 ) + Là những bazơ (Fe(OH) 2 màu lục nhạt), (Fe(OH) 3 màu nâu đỏ) không tan trong nớc: - Tác dụng với dung dịch axit -> Muối Sắt tơng ứng và nớc Fe(OH) 2 + 2HCl FeCl 2 + 2H 2 O . 2Fe(OH) 3 + 3H 2 SO 4 Fe 2 (SO 4 ) 3 + 6H 2 O . *Lu ý : Từ Fe(OH) 2 có thể chuyển thành Fe(OH) 3 khi nung Fe(OH) 2 trong không khí theo phản ứng : 4Fe(OH) 2 lục nhạt + O 2 + 2H 2 O t ô 4Fe(OH) 3 nâu đỏ - Bị nhiệt phân huỷ -> Ôxit Sắt tơng ứng và nớc : 2Fe(OH) 3 t ô Fe 2 O 3 + 3H 2 O Fe(OH) 2 t ô FeO + H 2 O 4) Muối của Sắt : - Gồm 2 loại chính : Muối Sắt (II) và muối Sắt (III) a- Muối Sắt (II) : (Có màu lục nhạt ) - Chia thành 2 loại : *Muối sắt (II) không tan trong nớc: FeS , FeS 2 , FeCO 3 ,. - Tác dụng với dung dịch axit không có tính ôxi hoá : (HCl , H 2 SO 4 loãng ) FeS + H 2 SO 4 loãng FeSO 4 + H 2 S (Phản ứng dùng để điều chế H 2 S) FeS 2 + H 2 SO 4 loãng FeSO 4 + H 2 S + S (Phản ứng dùng để điều chế S) FeCO 3 + 2HCl FeCl 2 + CO 2 + H 2 O . - Tác dụng với dung dịch axit có tính ôxi hoá : (HNO 3 , H 2 SO 4 đặc ) 3FeCO 3 + 10HNO 3 3Fe(NO 3 ) 3 + NO + 3CO 2 + 5H 2 O . 2FeCO 3 + 4H 2 SO 4 đặc Fe 2 (SO 4 ) 3 + SO 2 + 2CO 2 + 4H 2 O . FeS + 6HNO 3 Fe(NO 3 ) 3 + 3NO + H 2 SO 4 + 2H 2 O . - Tác dụng với ôxi d: 4FeS + 7O 2 t ô 2Fe 2 O 3 + 4SO 2 . Nung FeCO 3 trong điều kiện không có không khí : FeCO 3 t ô FeO + CO 2 . Nung FeCO 3 trong điều kiện có không khí d : 4FeCO 3 + O 2 t ô 2Fe 2 O 3 + 4CO 2 Nung FeCO 3 trong bình chứa H 2 d : 4FeCO 3 + H 2 t ô Fe + CO 2 + H 2 O *Muối sắt (II) tan trong nớc: FeCl 2 , FeSO 4 , Fe(NO 3 ) 2 , . - Các muối Sắt (II) dễ bị thuỷ phân trong môi trờng nớc cho dung dịch có tính axit yếu (làm nhạt màu quì tím chuyển sang hồng )(PH<7). - Tác dụng với ôxi : Sục ôxi vào dung dịch muối Sắt (II) Muối Sắt (III) + Fe(OH) 3 12FeCl 2 + 3O 2 + 6H 2 O 4Fe(OH) 3 + 8FeCl 3 - Tác dụng với dung dịch kiềm : FeSO 4 + 2NaOH Fe(OH) 2 + Na 2 SO 4 - Khi cho kim loại đứng trớc Sắt trong dãy hoạt động hoá học (trừ kim loại tan trong nớc)vào dung dịch muối Sắt (II) muối mới và kim loại Sắt: 2Al + 3FeSO 4 Al 2 (SO 4 ) 3 + 3Fe - Tác dụng với dung dịch NH 3 : Fe(NO 3 ) 2 + 2NH 3 + 2H 2 O Fe(OH) 2 + 2NH 4 NO 3 . - Tác dụng với dung dịch muối : FeCl 2 + Na 2 S FeS + 2NaCl . 2 - Dung dịch muối Sắt (II) có khả năng làm mất màu nớc Clo hoặc nớc Brôm muối Sắt (III) : 2FeCl 2 + Cl 2 2FeCl 3 2FeSO 4 + Br 2 2FeSO 4 Br VD: Hoà tan 7,2 gam FeO vào dung dịch H 2 SO 4 loãng vừa đủ thu đợc dung dịch A.Sục khí Cl 2 tới d vào A, đem cô cạn dung dịch thu đợc m gam muối khan . Tính m ? - Dung dịch muối Sắt (II) làm mất màu dung dịch thuốc tím (KMnO 4 )trong môi trờng axit: 10FeSO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 t ô 5Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O. 10FeCl 2 + 6KMnO 4 + 24H 2 SO 4 t ô 5Fe 2 (SO 4 ) 3 + 6MnSO 4 + 10Cl 2 + 3K 2 SO 4 + 24H 2 O. *L u ý : Nhận biết dung dịch muối Sắt (II) bằng dung dịch kiềm hoặc nớc Br 2 ,KMnO 4 . b - Muối Sắt (III) : (Có màu nâu đỏ) + Không tồn tại muối Sắt : Fe 2 (CO 3 ) 3 ,Fe 2 (SO 3 ) 3 , - Chia thành 2 loại : *Muối sắt (III) không tan trong nớc: Fe 2 S 3 , Fe 2 (SiO 3 ) 3 , FePO 4 , - Tác dụng với dung dịch axit không có tính ôxi hoá : (HCl , H 2 SO 4 loãng ) Fe 2 S 3 + 3H 2 SO 4 loãng Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3 H 2 S. (Phản ứng dùng để điều chế H 2 S) *Muối sắt (III) tan trong nớc: FeCl 3 , Fe(NO 3 ) 3 , Fe 2 (SO 4 ) 3 , + Các muối Sắt (III) tan dễ bị thuỷ phân trong môi trờng nớc cho dung dịch có tính axit yếu (làm nhạt màu quì tím chuyển sang hồng )(PH<7) : - Tác dụng với dung dịch kiềm : Fe 2 (SO 4 ) 3 + 6NaOH 2Fe(OH) 3 nâu đỏ + 3Na 2 SO 4 . - Tác dụng với kim loại đứng trớc Ag trong dãy hoạt động hoá học của kim loại : Cu + 2Fe(NO 3 ) 3 Cu(NO 3 ) 2 + 2Fe(NO 3 ) 2 Fe + 2FeCl 3 3 FeCl 2 *L u ý : - Giữa muối Sắt (II) và muối Sắt (III) có mối quan hệ chuyển hoá : Fe (II) Fe (III) II - Bài toán và phơng pháp giải: * L u ý : - Đối với bài toán có sắt hoặc muối sắt tác dụng với dung dịch axit hoặc kiềm cần nắm rõ axit, kiềm cho d hay phản ứng hết , nung kết tủa trong chân không hay trong không khí .Viết PTPƯ theo thứ tự nếu không rõ ràng cần biện luận , - Sau mỗi phản ứng hoặc hệ phản ứng cần xác định rõ: Chất còn d , chất hết , sản phẩm tạo thành, với số mol là bao nhiêu ? Chú ý vận dụng phơng pháp bảo toàn số mol nguyên tố sắt . - Nếu đầu bài cho biết tỉ lệ về khối lợng của các chất trong hỗn hợp cần chuyển về tỉ lệ theo số mol, sau đó đặt số mol của 1 chất rồi suy ra số mol của các chất còn lại . - Đối với các bài toán khử sắt ôxit cần chú ý tới hiệu suất khử đã đạt 100% cha, sản phẩm thu đ- ợc có phải chỉ có Sắt hay không . - Trong các phản ứng giữa Sắt và các hợp chất của Sắt (II) với dung dịch axit có tính ôxi hoá thì kim loại Sắt luôn bị ôxi hóa lên hoá trị cao nhất là Sắt (III). - Đối với các bài toán yêu cầu xác định công thức của oxit Sắt cần đa về tỉ lệ x/y, lấy giá trị phần nguyên nhỏ nhất của tỉ số x/y công thức cần tìm . Bài tập vận dụng : Câu 1 Đốt cháy hoàn toàn 2,24 gam bột sắt trong oxi d. Chất rắn thu đợc cho tác dụng hết với dung dịch HCl đợc dung dịch A. Cho NaOH d vào A. Kết tủa thu đợc đem nung trong không khí tới khối lợng không đổi. Khối lợng cuả chất rắn thu đợc là : A. .23 gam B. 32 gam C. 34 gam D. 35 gam Câu 2 Cho 3,44 gam hỗn hợp Fe và Fe 3 O 4 tác dụng hết với dung dịch HCl thu đợc dung dịch A .Cho NaOH d vào A ,lọc lấy kết tủa nung trong không khí đến khối lợng không đổi cân nặng 4 gam. Khối lợng Fe và Fe 3 O 4 trong hỗn hợp ban đầu lần lợt là : A. 2,32 g và 2,8 g B. 1,12 g và 2,32 g C. 3,23g và 2,8 g D. 2,8 g và 2,32 g. Câu 3 Cho a gam Fe hoà tan trong dung dịch HCl. Sau khi cô cạn đợc 3,1 gam chất rắn. Nếu cho a gam Fe và b gam Mg vào dung dịch HCl nh trên thì thu đợc 3,34 gam chất rắn và 448 ml khí H 2 (đktc) . Tính a và b ? Câu 4 Một hỗn hợp gồm Fe , FeO , Fe 2 O 3 . Lấy 0,4 gam X cho tác dụng với HCl d thu đợc 56 ml khí H 2 (đktc) .Đem khử 1 gam hỗn hợp X bằng H 2 thì thu đợc 0,2115 gam H 2 O . a) Tính % về khối lợng của mỗi chất trong hỗn hợp . b) Tính thể tích dung dịch HNO 3 0,5M phải dùng để hoà tan hết 1 gam hỗn hợp X trên ,phản ứng cho khí NO Câu 5 Hoà tan một khối lợng m gam Fe x O y bằng dung dịch H 2 SO 4 đặc nóng. Thu đợc dung dịch A và khí B .Cho khí B hấp thụ hoàn toàn bởi dung dịch NaOH d tạo ra 12,6 gam muối. Mặt khác cô cạn dung dịch A thu đợc 120 gam muối khan. Xác định công thức của Fe x O y . Câu 6 Để m gam phôi bào sắt A ngoài không khí thu đợc 12 gam hỗn hợp rắn B gồm : Fe , FeO , Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 .Hoà tan B bằng dung dịch HNO 3 d thu đợc 2,24 lít khí NO duy nhất ở (đktc) .Viết các phơng trình phản ứng và tính m ? Câu 7 Hoà tan hoàn toàn 7,2 gam một ôxit sắt Fe x O y cần 69,52 ml dung dịch HCl 10% có khối lợng riêng d= 1,05 g/ml .Xác 3 định công thức hoá học của ôxit sắt . Câu 8 Cho m gam hỗn hợp A gồm : Fe 3 O 4 ,FeCO 3 tác dụng với dung dịch HNO 3 d thu đợc 11,2 lít hỗn hợp khí B gồm 2 khí (đktc) .Tỉ khối của B so với H 2 bằng 22,6 .Tính m ? Câu 9 Cho X lít CO (đktc) đi qua ống sứ đựng a gam Fe 2 O 3 đốt nóng. Giả sử chỉ có phản ứng khử Fe 2 O 3 Fe. Sau phản ứng thu đợc hỗn hợp khí Yđi qua ống sứ có tỉ khối so với H 2 là 17,5 . Nếu hoà tan chất rắn còn lại trong ống sứ thì thấy tốn hết 50 ml dung dịch H 2 SO 4 0,5M .Còn nếu dùng dung dịch HNO 3 thì thu đợc một loại muối sắt duy nhất có khối lợng nhiều hơn khối lợng của chất rắn B là 8,48 gam. a. Tính % thể tích các khí trong hỗn hợp Y. b. Tính X và a? Câu 10 Cho V lít CO qua ống sứ đựng 5,8 gam một ôxit của Sắt nóng đỏ một thời gian thu đợc hỗn hợp khí A và chất rắn B. Cho B tác dụng hết với dung dịch HNO 3 loãng thu đợc dung dịch C và 0,78 lít khí NO (đktc). Cô cạn C thu đợc 18,15 gam một muối khan. Nếu hoà tan hoàn toàn B bằng dung dịch HCl thì thấy thoát ra 0,672 lít khí (đktc). 1. Xác định công thức của ôxit Sắt và tính thành phần % các chất trong B. 2. Tính V và tính % theo thể tích các khí trong A. Biết tỉ khối của A so với H 2 bằng 17,2. 3. Nếu không hoà tan B bằng dung dịch HNO 3 Câu 11 Hoà tan hết 22,4 gam bột Fe trong 500 ml dung dịch HCl 2M . Cho luồng khí Cl 2 qua dung dịch . Đun nóng đựơc dung dịch A . Thêm NaOH d vào dung dịch A thu đợc hỗn hợp 2 kết tủa . Nung hỗn hợp này ngoài không khí đợc chất rắn có khối lợng giảm 15,12% so với khối lợng kết tủa tạo thành . Tính nồng độ mol các chất trong dung dịch A. Câu 12 ôxi hoá hoàn toàn 4,368 gam bột Fe thu đợc 6,096 gam hỗn hợp X gồm 2 ôxit của sắt. Chia X làm 3 phần bằng nhau. 1) Cần bao nhiêu lít H 2 (đktc) để khử hoàn toàn các ôxit trong phần 1. 2) Tính thể tích khí NO duy nhất thoát ra ở (đktc) khi hoà tan hoàn toàn phần thứ 2 bằng dung dịch HNO 3 loãng. 3) Phần thứ 3 trộn với 10,8 gam bột nhôm rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm (hiệu suất 100%) .Hoà tan hỗn hợp thu đựơc sau phản ứng bằng dung dịch HCl d.Tính thể tích khí thoát ra ở (đktc). Câu 13 Cho hỗn hợp bột Fe và Cu vào bình chứa 200ml dung dịch H 2 SO 4 loãng ,d thu đợc 4,48 lít H 2 (đktc), dung dịch A và 1 chất không tan B. Để ôxi hoá các sản phẩm trong bình ngời ta thêm vào đó 20,2 gam KNO 3 .Sau khi phản ứng xảy ra thu đợc 1 chất khí không màu hoá nâu ngoài không khí và dung dịch C. Để trung hoà lợng axit d trong dung dịch cần 200 ml dung dịch NaOH 2M. a. Tính khối lợng của các kim loại và thể tích khí không màu. b. Tính nồng độ mol của dung dịch H 2 SO 4 . Câu 14 Cho 76,72 gam hỗn hợp A gồm Fe và Fe 3 O 4 tác dụng với V ml dung dịch HNO 3 4M đun nóng thu đợc dung dịch B, 6,272 lít hỗn hợp khí C (đktc) gồm NO và N 2 O .có tỉ khối với H 2 bằng 16 , còn lại 7,28 gam chất rắn không tan .Lọc, rửa để tách chất rắn đó, thu đợc dung dịch D .Hoà tan chất rắn trong lợng d dung dịch HCl đun nóng thấy tan hết và thu đợc 2,912 lít khí H 2 (đktc) . a. Tính % khối lợng các chất trong A. b. Khi cô cạn dung dịch D thì thu đợc bao nhiêu gam muối khan. c. Tính V? Câu 15 Hỗn hợp A gồm : Fe ,FeO ,Fe 3 O 4 trộn với nhau theo tỉ lệ về khối lợng 7:3,6:17,4 .Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp A bằng dung dịch HCl thu đợc dung dịch B .Lấy 1/2 dung dịch B cho tác dụng với dung dịch NaOH d thu đợc kết tủa C.Lấy 1/2 dung dịch B cho khí Cl 2 đi qua đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn ,đun nóng thêm NaOH tới d ,thu đợc kết tủa D. Kết tủa C và D có khối lợng chênh lệch nhau 1,7 gam .Nung D + C trong không khí thì thu đợc m gam chất rắn E .Viết các phơng trình phản ứng .Tính khối lợng các chất trong A và tính m? Câu 16 Chuyên đề 9 - Bài toán về nhôm và các hợp chất của nhôm. I-Tính chất hóa học của nhôm và các hợp chất của nhôm : 1) Nhôm : (Al) a. Tác dụng với ôxi : 4Al + 3O 2 t ô 2Al 2 O 3 (*) b. Tác dụng với phi kim : 2Al + 3Cl 2 t ô 2AlCl 3 c. Tác dụng với axit loãng : 2Al + 6HCl 2AlCl 3 + 3H 2 d. Tác dụng với dung dịch muối của kim loại hoạt động yếu hơn : Al + 3AgNO 3 Al(NO 3 ) 3 + 3Ag *L u ý : Khi cho nhôm tác dụng với dung dịch muối sắt (III) Thứ tự các phản ứng xảy ra nh sau : 2Al + 3Fe 2 (SO 4 ) 3 Al 2 (SO 4 ) 3 + 6FeSO 4 (1) Nếu Nhôm d thì tiếp tục xảy ra phản ứng : 2Al + 3FeSO 4 Al 2 (SO 4 ) 3 + 3Fe (2) e. Tác dụng với dung dịch kiềm : 2Al + 2NaOH + 2H 2 O 2NaAlO 2 + 3H 2 NaAlO 2 là muối của axit HAlO 2 (aluminic )là axit rất yếu nên bị các axit mạnh hơn đẩy ra khỏi muối : 4 NaAlO 2 + CO 2 + 2H 2 O Al(OH) 3 + NaHCO 3 (Phản ứng trên dùng để điều chế Al(OH) 3 từ muối aluminat) f. Tác dụng với axit có tính oxi hoá mạnh (H 2 SO 4 đặc nóng ,HNO 3 loãng ,đặc nóng ) *Tác dụng với H 2 SO 4 đặc ,nóng -> Khí không màu, mùi hắc thoát ra (SO 2 ). 2Al + 6H 2 SO 4 đặc t ô Al 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O *Tác dụng với HNO 3 -> Muối nhôm nitrat + ( N 2 O , N 2 , NO ,NO 2 , NH 4 NO 3 ) + H 2 O. - Nếu xuất hiện khí không màu thoát ra ,khí đó có thể là (N 2 O , N 2 ) PT : 8Al + 30HNO 3 loãng t ô 8Al(NO 3 ) 3 + 3N 2 O + 15H 2 O - Nếu xuất hiện khí không màu thoát ra sau đó hoá nâu ngoài không khí ,khí đó là (NO) PT : Al + 4HNO 3 đặc t ô Al(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O 2NO + O 2 2NO 2 (nâu đỏ) - Nếu xuất hiện khí nâu đỏ ,khí đó là (NO 2 ) PT : Al + 6HNO 3 đặc t ô Al(NO 3 ) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O - Nếu cho kim loại nhôm tác dụng với HNO 3 thu đợc 2 muối,trong đó phải có 1 muối là NH 4 NO 3 PT : 8Al + 30HNO 3 loãng t ô 8Al(NO 3 ) 3 + 3NH 4 NO 3 + 9H 2 O =>L u ý : Nhôm không phản ứng với D 2 HNO 3 đặc nguội và H 2 SO 4 đặc nguội. g. Phản ứng nhiệt nhôm : -Khái niệm: Quá trình dùng kim loại nhôm khử các ôxit của các kim loại hoạt động yếu hơn ở nhiệt độ cao gọi là phản ứng nhiệt nhôm. VD : 2Al + 3CuO t ô Al 2 O 3 + 3Cu 2Al + Fe 2 O 3 t ô Al 2 O 3 + 2Fe 2yAl + 3Fe x O y t ô yAl 2 O 3 + 3xFe - Điều kiện để có phản ứng : + Kim loại trong ôxit hoạt động hoá học kém nhôm (Đứng sau nhôm trong dãy hoạt động hoá học ) + Ôxit tạo thành phải bền nhiệt hơn các ôxit tham gia . *Điều chế Nhôm : - Điện phân muối Nhôm clorua nóng chảy : 2AlCl 3 Dpnc ô 2Al + Cl 2 - Điện phân nóng chảy Nhôm ôxit (có criolit Na 3 AlF 6 ): 2Al 2 O 3 Dpnc ô 4Al + 3O 2 2)Nhôm ôxit:(Al 2 O 3 ) + Là một ôxit lỡng tính rất bền : - Tác dụng với dung dịch axit -> Muối và nớc Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 (l) Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O. - Tác dụng với dung dịch kiềm -> Muối aluminat và nớc . Al 2 O 3 + 2NaOH 2NaAlO 2 + H 2 O + Điều chế : 2Al(OH) 3 t ô Al 2 O 3 + 3H 2 O 3)Nhôm hiđrôxit: (Al(OH) 3 ) + Là 1 hiđrôxit lỡng tính dạng keo trắng không tan trong nớc: - Tác dụng với dung dịch axit -> Muối nhôm và nớc 2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 Al 2 (SO 4 ) 3 + 6H 2 O - Tác dụng với dung dịch bazơ mạnh -> Muối aluminat và nớc . Al(OH) 3 + NaOH NaAlO 2 + 2H 2 O *L u ý : Al(OH) 3 không tan trong dung dịch bazơ yếu nh : NH 4 OH , Na 2 CO 3 , 4) Muối của nhôm: - Phân thành 2 loại : a- Muối nhôm thờng : VD : AlCl 3 , Al 2 (SO 4 ) 3 , Al(NO 3 ) 3 . + Các muối trên có thể ở dạng khan hoặc muối ngậm nớc. + Không tồn tại muối nhôm : Al 2 (CO 3 ) 3 ,Al 2 (SO 3 ) 3 ,Al 2 (SiO 3 ) 3 + Các muối nhôm dễ bị thuỷ phân trong môi trờng nớc cho dung dịch có tính axit yếu (làm nhạt màu quì tím chuyển sang hồng )(PH<7) ,đều có vị chua (phèn chua) -> làm trong nớc . *Tính chất hóa học : - Tác dụng với dung dịch kiềm : Al 2 (SO 4 ) 3 + 6NaOH 2Al(OH) 3 + 3Na 2 SO 4 (1) Khi còn d kiềm tiếp tục xảy ra phản ứng : Al(OH) 3 + NaOH NaAlO 2 + 2H 2 O (2) - Để thu đợc lợng kết tủa lớn nhất Chỉ có phản ứng (1) xảy ra . 5 - Để thu đợc lợng kết tủa nhỏ nhất Phản ứng (1) và (2) đều xảy ra và kiềm d hoặc vừa đủ p (2). Ví dụ 1 : + Thí nghiệm 1: Đổ rất từ từ d 2 NaOH vào d 2 AlCl 3 + Thí nghiệm 2: Đổ rất từ từ d 2 AlCl 3 vào d 2 NaOH Viết các PTHH xảy ra và nêu hiện tợng sau khi đổ hết dung dịch này vào dung dịch kia . => Hiện tợng : - TN1: Xuất hiện kết tủa keo trắng do p (1) xảy ra nhỏ tiếp tục cho đến khi NaOH bắt đầu d thì kết tủa tan dần do p (2) xảy ra -> dung dịch cuối cùng trong suốt . - TN2: Xuất hiện kết tủa keo trắng do p (1) xảy ra sau đó kết tủa tan ngay NaOH d. - Muối nhôm tác dụng đợc với dung dịch NH 3 : Al 2 (SO 4 ) 3 + 6NH 3 + 6H 2 O 2Al(OH) 3 + 3(NH 4 ) 2 SO 4 Al Cl 3 + 3NH 3 + 3H 2 O Al(OH) 3 + 3NH 4 Cl Phản ứng trên dùng để điều chế và tách Al(OH) 3 từ dung dịch muối của nhôm (Do NH 3 không có khả năng hoà tan Al(OH) 3 ). *Phèn chua (phèn nhôm kali) : Công thức : K 2 SO 4 .Al 2 (SO 4 ) 3 .24H 2 O hoặc KAl(SO 4 ) 2 .12H 2 O Dùng làm trong nớc ,chất cắn màu khi nhuộm. b - Muối aluminat: VD : NaAlO 2 , Ba(AlO 2 ) 2 , KAlO 2 đều tan trong nớc . Các muối aluminat đều có môi trờng bazơ yếu (PH>7) ,đổi màu quì tím -> xanh nhạt ,d 2 phenolphtalein không màu thành đỏ hồng. *Tính chất hóa học : + Tác dụng với dung dịch axit mạnh : NaAlO 2 + HCl + H 2 O Al(OH) 3 + NaCl Nếu d axit thì tiếp tục xảy ra phản ứng : Al(OH) 3 + 3HCl AlCl 3 + 3H 2 O *Hiện t ợng : khi nhỏ từ từ D 2 axit vào D 2 muối aluminat mới đầu tạo ra kết tủa ,sau đó kết tủa tan .Ngợc lại khi nhỏ từ từ D 2 muối aluminat vào D 2 axit tạo kết tủa ,lắc nhẹ ống nghiệm kết tủa tan . VD1 : Có 2 dung dịch: H 2 SO 4 loãng và NaAlO 2 .Không đợc dùng thêm hoá chất nào khác hãy trình bày phơng pháp phân biệt 2 dung dịch trên . *BG : Lấy một giọt dung dịch này nhỏ vào dung dịch kia ,lắc nhẹ .Nếu thấy xuất hiện kết tủa và không tan thì giọt d 2 là H 2 SO 4 ,còn lại là dung dịch NaAlO 2 .Nếu kết tủa tan thì giọt là NaAlO 2 , lọ d 2 còn lại H 2 SO 4 . VD2 : Có 2 dung dịch: Al 2 (SO 4 ) 3 loãng và NaOH .Không đợc dùng thêm hoá chất nào khác hãy trình bày phơng pháp phân biệt 2 dung dịch trên . *BG : Lấy một giọt dung dịch này nhỏ vào dung dịch kia ,lắc nhẹ .Nếu thấy xuất hiện kết tủa và không tan thì giọt d 2 là NaOH ,còn lại là dung dịch Al 2 (SO 4 ) 3 .Nếu thấy xuất hiện kết tủa và kết tủa tan ngay thì giọt là Al 2 (SO 4 ) 3 , lọ d 2 còn lại NaOH. + Tác dụng với dung dịch axit yếu nh (H 2 CO 3 ,CH 3 COOH, ): NaAlO 2 + CO 2 + 2H 2 O Al(OH) 3 + NaHCO 3 Các axit yếu không có khả năng hoà tan Al(OH) 3 nên ngời ta dùng CO 2 sục vào dung dịch muối aluminat để điều chế Al(OH) 3 và dùng để tách các hợp chất của nhôm ra khỏi các hợp chất khác . VD3 : Có hỗn hợp gồm : Al 2 O 3 ,Fe 2 O 3 ,SiO 2 . a/ Trình bày phơng pháp thu đợc Al 2 O 3 nguyên chất . b/ Trình bày phơng pháp thu đợc từng ôxit ở dạng tinh khiết . *Mối quan hệ giữa muối nhôm và aluminat : Al 2 (SO 4 ) 3 Al(OH) 3 NaAlO 2 II-Bài toán và phơng pháp giải: * L u ý : - Đối với bài toán có nhôm hoặc muối nhôm tác dụng với dung dịch kiềm hoặc axit cần nắm rõ kiềm cho d hay phản ứng hết , Viết PTPƯ theo thứ tự nếu không rõ ràng cần biện luận , - Sau mỗi phản ứng hoặc hệ phản ứng cần xác định rõ: Chất còn d , chất hết , sản phẩm tạo thành,với số mol là bao nhiêu ? Chú ý vận dụng phơng pháp bảo toàn số mol nguyên tố nhôm. Bài tập vận dụng : Câu 1 Cho 34,2 gam muối nhôm sunfat nguyên chất tác dụng hết với 250 ml dung dịch xút thu đợc 7,8 gam kết tủa .Hỏi nồng độ mol của dung dịch xút có thể bằng bao nhiêu ? Câu 2 Cho hỗn hợp gồm x mol Al và 0,2 mol Al 2 O 3 tác dụng với dung dịch NaOH d thu đợc dung dịch A .Dẫn CO 2 d vào A thu đợc kết tủa B .Lọc lấy kết tủa B nung tới khối lợng không đổi thu đợc 40,8 gam chất rắn C .Giá trị của x là : A.0,2 mol B. 0,3 mol C. 0,4 mol D. 0,5 mol Câu 3 Hoà tan 19,5 gam hỗn hợp gồm Na 2 O và Al 2 O 3 vào nớc thu đợc 500 ml dung dịch A trong suốt. Thêm dần dần dung dịch HCl 1M vào dung dịch A đến khi kết tủa bắt đầu xuất hiện kết tủa cần 100 ml dung dịch HCl . a. Viết các phơng trình phản ứng . b. Tính nồng độ mol các chất trong dung dịch A. Câu 4 X là dung dịch chứa 0,32 mol NaOH. Y là dung dịch chứa 0,1 mol AlCl 3 . 6 + Thí nghiệm 1: Đổ rất từ từ X vào Y + Thí nghiệm 2: Đổ rất từ từ Y vào X Viết các PTHH xảy ra và tính số mol các chất thu đợc sau khi đổ hết dung dịch này vào dung dịch kia . Câu 5 Hoà tan 8,46 gam hỗn hợp Al và Cu trong dung dịch HCl d 10% (so với lí thuyết) thu đợc 3,36 lít khí A (đktc) dung dịch B và chất rắn C. a. Tính phần trăm khối lợng của mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu. b. Cho dung dịch B phản ứng với dung dịch NaOH 0,5M .Tính thể tích dung dịch NaOH cần dùng để sau phản ứng có 3,9 gam kết tủa . Câu 6 Cho m gam Na vào 150 ml dung dịch AlCl 3 1M .Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu đợc V lít khí (đktc) và 9,36 gam kết tủa .Viết các phơng trình phản ứng xảy ra .Tính m ,V ? Câu 7 A là dung dịch Al(NO 3 ) 3 cho từ từ dung dịch NaOH 2M vào 300 ml dung dịch A . a. Tính thể tích dung dịch NaOH cần dùng để thu đợc lợng kết tủa là lớn nhất . b. Tính thể tích dung dịch NaOH để thu đợc dung dịch trong suốt (có môi trờng bazơ) c. Cho từ từ dung dịch NaOH vào A thu đợc một lợng kết tủa .Lấy kết tủa đó nung ở nhiệt độ cao đến khối l- ợng không đổi thu đợc 20,4 gam chất rắn .Tính V NaOH ? Câu 8 Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm với 25 gam hỗn hợp A gồm : Al và Fe 2 O 3 thu đợc hỗn hợp B .Cho B tác dụng với dung dịch NaOH d đợc 14,8 gam hỗn hợp C,không thấy khí thoát ra .Phần trăm khối lợng Fe 2 O 3 trong hỗn hợp A A .86,4% B. 84,6% C. 78,4% D. 74,8% Câu 9 Cho 200 ml dung dịch NaOH tác dụng với 500 ml dung dịch AlCl 3 0,2M thu đợc kết tủa ,nung kết tủa đến khối lợng không đổi thì đợc 1,02 gam chất rắn khan . Tính nồng độ mol của dung dịch NaOH . Câu 10 Cho m gam nhôm phản ứng hết với dung dịch HNO 3 thu đợc 8,96 lít hỗn hợp khí (đktc) gồm NO và N 2 O có tỉ khối hơi so với H 2 bằng 16,75 . Tính m ? Câu 11 Cho m gam hỗn hợp Al và Fe phản ứng hoàn toàn với dung dịch HNO 3 loãng thu đợc 2,24 lít khí NO (đktc) .Mặt khác m gam hỗn hợp này phản ứng hoàn toàn với dung dịch HCl thu đợc 2,8 lít khí H 2 (đktc) .Giá trị của m là : A. 8,3 gam B. 4,15 gam C. 4,5 gam D. 6,95 gam E. 7 gam Câu 12 Hoà tan hoàn toàn m gam bột nhôm vào dung dịch HNO 3 d thu đợc 8,96 lít hỗn hợp khí X(đktc) gồm : NO và N 2 O có tỉ lệ là 1:3 .m có giá trị là : A. 24,3 gam B. 42,3 gam C. 25 ,3gam D. 25,7 gam Câu 13 Cho 2,6 gam hỗn hợp X gồm Al , Fe , Cu tác dụng với dung dịch NaOH d thu đợc 1,344 lít khí H 2 (đktc) ,dung dịch B và chất rắn A không tan .Hoà tan chất rắn A trong 300 ml dung dịch HNO 3 0,4 M(axit d) ,thu đợc 0,56 lít khí NO duy nhất (đktc) và dung dịch E .Biết rằng các phản ứng xảy ra hoàn toàn . a. Viết các phơng trình phản ứng và tính % khối lợng mỗi kim loại trong hỗn hợp X. b. Nếu cho dung dịch E tác dụng với dung dịch NH 3 d thì thu đợc tối đa bao nhiêu gam kết tủa .Viết các ph- ơng trình phản ứng xảy ra . Câu 14 Hoà tan 5,37 gam hỗn hợp gồm 0,02 mol AlCl 3 và một muối halogenua của kim loại M hoá trị II vào nớc ,thu đợc dung dịch A .Cho dung dịch A tác dụng vừa đủ với 200 ml dung dịch AgNO 3 ,thu đợc 14,35 gam kết tủa .Lọc lấy dung dịch ,cho tác dụng với dung dịch NaOH d ,thu đợc kết tủa B .Nung B đến khối lợng không đổi thu đợc 1,6 gam chất rắn . Mặt khác ,nhúng một thanh kim loại D hoá trị II vào dung dịch A .sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn ,khối lợng thanh kim loại D tăng 0,16 gam (giả thiết toàn bộ lợng kim loại M thoát ra bám vào thanh kim loại D ) a. Cho biết công thức cụ thể của muối halogenua của kim loại M? b. D là kim loại gì ? c. Tính nồng độ mol/l của dung dịch AgNO 3 . Câu 15 Cho 1,572 gam hỗn hợp A dạng bột gồm :Al , Fe , Cu tác dụng hoàn toàn với 40 ml dung dịch CuSO 4 1M thu đợc dung dịch B và hỗn hợp D gồm 2 kim loại . Cho NaOH tác dụng từ từ với dung dịch B cho đến khi thu đợc lợng kết tủa lớn nhất .Nung kết tủa trong không khí đến khối lợng không đổi đợc 1,82 gam hỗn hợp 2 ôxit .Cho D tác dụng hoàn toàn với dung dịch AgNO 3 thì lợng Ag thu đợc lớn hơn khối lợng của D là 7,336 gam .Tính số gam mối kim loại trong A. Câu 16 Hoà tan 19,5 gam FeCl 3 và 27,36 gam Al 2 (SO 4 ) 3 vào 200 ml dung dịch H 2 SO 4 9,8% đợc dung dịch A .Sau đó hoà tan tiếp 77,6 gam NaOH nguyên chất vào dung dịch thấy xuất hiện k/ tủa B và đợc dung dịch C .Lọc tách kết tủa B. a. Nung kết tủa đến khối lợng không đổi .Tính khối lợng chất rắn thu đợc. b. Cho thêm nớc vào dung dịch C để đợc khối lợng 400 gam .Tính lợng nớc cần thêm và nồng độ phần trăm của dung dịch sau khi thêm nớc . c. Cần thêm bao nhiêu ml dung dịch HCl 2M vào dung dịch C để thu đợc lợng kết tủa lớn nhất. Câu 17 Một hỗn hợp A gồm Al , Al 2 O 3 ,CuO tan hết trong 2 lít dung dịch H 2 SO 4 0,5M cho dung dịch B và 6,72 lít khí H 2 (đktc).Để dung dịch thu đợc bắt đầu cho kết tủa với NaOH thì thể tích tối thiểu dung dịch NaOH 0,5M phải thêm vào dung dịch B là 0,4 lít và để kết tủa bắt đầu không thay đổi nữa thì thể tích dung dịch NaOH 0,5M phải dùng là 4,8 lít .Dung dịch thu đợc khi đó là dung dịch C. a. Tính thành phần phần trăm khối lợng các chất trong hỗn hợp A. b. Thêm dung dịch HCl 1M vào dung dịch C .Tính thể tích dung dịch HCl 1M phải dùng để : Có kết tủa hoàn toàn. Kết tủa tan trở lại hoàn toàn . Kết tủa sau khi nung ra cho chất rắn nặng 10,2 gam. Câu 18 Một hỗn hợp A gồm Ba và Al .Cho m gam A tác dụng với nớc d ,thu đợc 1,344 lít khí ,dung dịch B và phần không tan C. Cho 2m gam A tác dụng với dung dịch Ba(OH) 2 d thu đợc 20,832 lít khí (Các phản ứng xảy ra hoàn toàn ,thểtích khí đo ở đktc) a. Tính khối lợng từng kim loại trong m gam A. 7 b. Cho 50 ml dung dịch HCl vào dung dịch B .Sau khi phản ứng xong thu đợc 0,78 gam kết tủa .Xác định nồng độ mol của dung dịch HCl. Câu 19 Một hỗn hợp X gồm bột Al và Fe 3 O 4 .Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm trong môi trờng không có không khí .Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu đợc chất rắn Y .Nếu đem Y tác dụng với dung dịch NaOH có d thấy thoát ra 6,72 lít khí H 2 (đktc) .Mặt khác cũng lợng Y trên cho tan hết trong dung dịch HCl thu đợc 26,88 lít khí H 2 (đktc). a. Viết các phơng trình phản ứng đã xảy ra . b. Tính khối lợng mỗi chất có trong hỗn hợp X. Câu 20 Để m gam nhôm kim loại trong không khí một thời gian thu đợc chất rắn A có khối lợng 2,802 gam .Hoà tan hết chất rắn A bằng dung dịch HCl d thấy thoát ra 3,36 lít khí . a) Tính % khối lợng của Al và Al 2 O 3 trong A. b) Tính % nhôm bị ôxi hoá thành nhôm ôxit . c) Nếu hoà tan hoàn toàn chất rắn A bằng HNO 3 đặc nóng thì có bao nhiêu lít khí màu nâu duy nhất thoát ra? Câu 21 Hỗn hợp X gồm các kim loại Al ,Fe và Ba .Chia X thành 3 phần bằng nhau . + Phần 1 : Cho tác dụng với nớc d thu đợc 0,896 lít khí H 2 . + Phần 2 : Tác dụng với 50 nl dung dịch NaOH 1M (d) thu đợc 1,568 lít khí H 2 . + Phần 3 : Tác dụng với dung dịch HCl d thu đợc 2,24 lít khí H 2 .(các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn ,thể tích khí đều đợc đo ở đktc) 1. Tính phần trăm khối lợng mỗi kim loại trong X. 2. Sau phản ứng ở phần 2 lọc đợc dung dịch Y .Tính t/ tích dung dịch HCl 1M cần thêm vào dung dịch Y để. a. Thu đợc kết tủa nhiều nhất , b. Thu đựơc 1,56 gam kết tủa. Câu 22 X là kim loại chỉ có hoá trị n. Y là kim loại chỉ có hoá trị m. Hỗn hợp X + Y đợc chia thành 3 phần bằng nhau ,mỗi phần nặng 1,95 gam . + Phần 1: Đem nung trong O 2 hoàn toàn thu đợc 3,55 gam hỗn hợp ôxit . + Phần 2: Cho tác dụng với dung dịch NaOH d thu đợc 1,68 lít khí (đktc). + Phần 3: Hoà tan vừa vặn trong 80 ml dung dịch HNO 3 chỉ thu đợc dung dịch A duy nhất gồm 3 muối .Thêm NaOH d vào dung dịch A thu đợc 1,45 gam kết tủa và có khí mùi khai bay lên. Xác định X ,Y ,khối lợng của mỗi kim loại trong hỗn hợp và nồng độ mol của dung dịch HNO 3 . Câu 23 Trộn đều 83 gam hỗn hợp Al , Fe 2 O 3 và CuO rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm. Giả sử lúc đó chỉ xảy ra phản ứng khử 2 ôxit thành kim loại.Chia hỗn hợp sau phản ứng thành 2 phần có khối lợng chênh lệch nhau 66,4 gam .Lâý phần có khối lợng lớn hoà tan bằng dung dịch H 2 SO 4 d thu đợc 23,3856 lít khí H 2 (đktc) ,dung dịch X và chất rắn .Lấy 1/10 dung dịch X cho tác dụng vừa đủ với 200 ml dung dịch KMnO 4 0,018M. 1. Viết các phơng trình phản ứng xảy ra. 2. Cho biết trong hỗn hợp đầu số mol của CuO gấp n lần số mol của Fe 2 O 3 . Tính % mỗi ôxit kim loại bị khử .áp dụng với n = 3/2. 8 . sắt tác dụng với dung dịch axit hoặc kiềm cần nắm rõ axit, kiềm cho d hay phản ứng hết , nung kết tủa trong chân không hay trong không khí .Viết PTPƯ theo thứ tự nếu không rõ ràng cần biện. Sắt . + Điều chế : 2Fe(OH) 3 t ô Fe 2 O 3 + 3H 2 O . Fe(OH) 2 t ô FeO + H 2 O . hay 3Fe + 2O 2 t ô Fe 3 O 4 3) Sắt (II) hiđrôxit Fe(OH) 2 ) , Sắt (III) hiđrôxit Fe(OH) 3 ) . khử sắt ôxit cần chú ý tới hiệu suất khử đã đạt 100% cha, sản phẩm thu đ- ợc có phải chỉ có Sắt hay không . - Trong các phản ứng giữa Sắt và các hợp chất của Sắt (II) với dung dịch axit có tính