Đề luyện thi THPT Quốc gia môn Hóa học Lớp 12 - Trường THPT Lục Nam Bắc Giang - Năm học 2019-2020 - Chương 7,8,9
Vị trí, cấu hình electron nguyên tử
Sắt ở ô số 26, nhóm VIIIB, chu kì 4 của bảng tuần hoàn.
Cấu hình electron nguyên tử Fe: 1s22s22p63s23p63d64s2 ; hay [Ar]3d64s2.
Số oxi hóa thường gặp là +2 và +3. Cấu hình electron ion: Fe2+ [Ar]3d6 , Fe3+ [Ar]3d5.
Tính chất hóa học: Sắt là kim loại có tính khử trung bình.
Tác dụng với chất oxi hóa yếu: Fe Fe+2 + 2e
Tác dụng với chất oxi hóa mạnh: Fe Fe+3 + 3e
• Cùng số mol electron trao đổi, số mol Fe lớn nhất khi tạo thành Fe2+.
a- Tác dụng với phi kim
+ Với lưu huỳnh: Fe + S FeS (số oxi hóa +2)
+ Với clo: 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 (số oxi hóa +3)
+ Với oxi: 3Fe + 2O2 Fe3O4 (oxit sắt từ, FeO.Fe2O3)
+ Với iot: Fe + I2 FeI2 (số oxi hóa +2)
b- Tác dụng với axit
+ Với HCl, H2SO4 loãng: Sắt khử ion H+ trong dung dịch axit HCl, H2SO4 loãng thành khí hiđro, sắt bị oxi hóa đến số oxi hóa +2.
+ Sắt tác dụng với HNO3 loãng, đặc nóng, H2SO4 đặc, nóng, Fe khử N+5, S+6 xuống các số oxi hóa thấp hơn, sắt bị oxi hóa đến số oxi hóa +3.
• Sắt (nhôm, crom) không tác dụng với dung dịch HNO3 đặc nguội, H2SO4 đặc nguội.
c- Tác dụng với dung dịch muối
TĂNG VĂN Y TÀI LIỆU LUYỆN THI THPT QUỐC GIA NĂM 2018-2019 THPT LỤC NAM BẮC GIANG PHẦN LỚP 12 (chỉnh 21/02/2019) CHƯƠNG 7- SẮT VÀ MỘT SỐ KIM LOẠI QUAN TRỌNG SẮT Vị trí, cấu hình electron nguyên tử Sắt ở ô số 26, nhóm VIIIB, chu kì 4 của bảng tuần hoàn. Cấu hình electron nguyên tử Fe: 1s22s22p63s23p63d64s2 ; hay [Ar]3d64s2. Số oxi hóa thường gặp là +2 và +3. Cấu hình electron ion: Fe2+ [Ar]3d6 , Fe3+ [Ar]3d5. Tính chất hóa học: Sắt là kim loại có tính khử trung bình. Tác dụng với chất oxi hóa yếu: Fe ® Fe+2 + 2e Tác dụng với chất oxi hóa mạnh: Fe ® Fe+3 + 3e · Cùng số mol electron trao đổi, số mol Fe lớn nhất khi tạo thành Fe2+. a- Tác dụng với phi kim + Với lưu huỳnh: Fe + S FeS (số oxi hóa +2) + Với clo: 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 (số oxi hóa +3) + Với oxi: 3Fe + 2O2 Fe3O4 (oxit sắt từ, FeO.Fe2O3) + Với iot: Fe + I2 FeI2 (số oxi hóa +2) b- Tác dụng với axit + Với HCl, H2SO4 loãng: Sắt khử ion H+ trong dung dịch axit HCl, H2SO4 loãng thành khí hiđro, sắt bị oxi hóa đến số oxi hóa +2. + Sắt tác dụng với HNO3 loãng, đặc nóng, H2SO4 đặc, nóng, Fe khử N+5, S+6 xuống các số oxi hóa thấp hơn, sắt bị oxi hóa đến số oxi hóa +3. · Sắt (nhôm, crom) không tác dụng với dung dịch HNO3 đặc nguội, H2SO4 đặc nguội. c- Tác dụng với dung dịch muối d-Tác dụng với nước. Ở nhiệt độ thường, sắt không khử được nước. Ở nhiệt độ cao, sắt khử hơi nước tạo ra H2 và Fe3O4 (to 570oC). Hợp chất của sắt 0 +2 +3 Các số oxi hóa thường gặp của sắt (dự đoán tính chất hóa học) Fe Fe2+ Fe3+ Hợp chất sắt(II) Tính chất hóa học đặc trưng của hợp chất sắt(II) là tính khử: Fe2+ ® Fe3+ + 1e Sắt(II) oxit (FeO), chất rắn màu đen, không có trong tự nhiên. 3FeO + 10HNO3 (loãng) ® 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O Sắt(II) hiđroxit (Fe(OH)2) là chất rắn, màu trắng hơi xanh, không tan trong nước. Trong không khí dễ bị oxi hóa: 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O ® 4Fe(OH)3 (số oxi hóa nào bền hơn ?) Muối sắt(II) FeCl2 + 3AgNO3 (dư) ® 2AgCl¯ + Ag¯ + Fe(NO3)3 Hợp chất sắt(III) Tính chất hóa học đặc trưng của hợp chất sắt(III) là tính oxi hóa: Fe3+ + 1e ® Fe2+ Fe3+ + 3e ® Fe Sắt(III) oxit (Fe2O3), chất rắn màu đỏ nâu, không tan trong nước. Là oxit bazơ. Tác dụng với các dung dịch axit mạnh. Ở nhiệt độ cao, bị CO, H2 khử thành Fe. Sắt(III) hiđroxit (Fe(OH)3) là chất rắn, màu nâu đỏ, không tan trong nước, dễ tan trong dung dịch axit tạo muối sắt(III). Muối sắt(III) Các muối sắt(III) có tính oxi hóa, dễ bị khử thành muối sắt(II). Cu + 2FeCl3 ® CuCl2 + 2FeCl2 Hỗn hợp Cu, Fe2O3 tỉ lệ mol 1: 1 hòa tan trong dung dịch axit HCl (dư) hoặc H2SO4 (loãng, dư). Cu + Fe2O3 + 6HCl ® CuCl2 + 2FeCl2 + 3H2O (T1-tr47 7-KB-2010, tr46 câu 26). Hợp kim của sắt -Thành phần của gang và thép (%C: 0,01% - 2% - 5%). - Các phản ứng chính xảy ra trong quá trình luyện gang. CROM VÀ HỢP CHẤT Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử Crom (Cr) ở ô 24, nhóm VIB, chu kì 4 của bảng tuần hoàn. Cấu hình electron nguyên tử Cr: 1s22s22p63s23p63d54s1 ; hay [Ar]3d54s1. Tính chất hóa học Crom là kim loại có tính khử mạnh hơn sắt và kém kẽm. Số oxi hóa từ +1 đến +6 (thường gặp +2, +3 và +6). Cấu hình electron ion Cr2+: 1s22s22p63s23p63d4 ; hay [Ar]3d4. Cr3+: 1s22s22p63s23p63d3 ; hay [Ar]3d3. a-Tác dụng với phi kim Ở nhiệt độ thường, crom chỉ tác dụng với flo. Ở nhiệt độ cao, crom tác dụng với oxi, clo, lưu huỳnh tạo Cr2O3, CrCl3, Cr2S3 (Cr+3). b-Tác dụng với nước. Crom bền với nước và không khí do có màng oxit bền bảo vệ. c- Tác dụng với axit HCl, H2SO4 loãng Crom tác dụng với axit giải phóng H2 và tạo muối crom(II) khi không có không khí. Crom không tác dụng với dung dịch HNO3 đặc, nguội và H2SO4 đặc, nguội. * Crom không tác dụng với dung dịch kiềm. Hợp chất crom(III) a-Crom(III) oxit (Cr2O3) Cr2O3 là chất rắn, màu lục thẫm, không tan trong nước. Cr2O3 là oxit lưỡng tính, tan trong dung dịch axit và kiềm đặc (kiềm loãng không phản ứng). b-Crom(III) hiđroxit (Cr(OH)3) Cr(OH)3 là chất rắn màu lục xám, không tan trong nước. Cr(OH)3 là một hiđroxit lưỡng tính, tan được trong dung dịch axit và dung dịch kiềm. c- Muối crom(III) 0 +2 +3 +6 Cr Cr2+ Cr3+ CrO3, CrO42-, Cr2O72- Muối Cr3+ trong môi trường axit có tính oxi hóa. 2Cr3+ + Zn ® 2Cr2+ + Zn2+ Muối Cr3+ trong môi trường bazơ (CrO2-) có tính khử. 2CrO2- + 3Br2 + 8OH- ® 2CrO42- + 6Br- + 4H2O Hợp chất crom(VI) a-Crom(VI) oxit (CrO3) CrO3 là chất rắn, màu đỏ thẫm. CrO3 là oxit axit, tác dụng với nước tạo hai axit H2CrO4 và H2Cr2O7 chỉ tồn tại trong dung dịch. CrO3 có tính oxi hóa mạnh, một số chất vô cơ và hữu cơ như S, P, C, C2H5OH... bốc cháy khi tiếp xúc với CrO3. b- Muối crom(VI) Muối cromat (CrO42-) và đicromat (Cr2O72-) bền, có tính oxi hóa mạnh, đặc biệt trong môi trường axit, muối crom(VI) bị khử thành muối crom(III). Trong dung dịch luôn có cân bằng: Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+ (màu da cam) (màu vàng) ĐỒNG Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử Đồng (Cu) ở ô 29, nhóm IB, chu kì 4 của bảng tuần hoàn. Cấu hình electron nguyên tử: 1s22s22p63s23p63d104s1 ; hay [Ar]3d104s1. Trong các hợp chất Cu có số oxi hóa +1 hoặc +2. Tính chất hóa học Đồng là kim loại kém hoạt động, có tính khử yếu. a-Tác dụng với phi kim Ở nhiệt độ thường, chỉ tác dụng với clo, brom tạo CuCl2, CuBr2. Khi đun nóng, đồng tác dụng với oxi, lưu huỳnh tạo CuO, CuS. b- Tác dụng với axit Đồng không khử được ion H+ trong các dung dịch HCl, H2SO4 loãng. Đồng không phản ứng với dung dịch muối nitrat của kim loại kiềm (NaNO3, KNO3 ...) nhưng phản ứng với hỗn hợp muối nitrat và axit trên theo phương trình ion rút gọn: 3Cu + 2NO3- + 8H+ ® 3Cu2+ + 2NO + 4H2O Với H2SO4 đặc, nóng và HNO3, đồng khử S+6 xuống S+4 (SO2) và N+5 xuống N+4 hoặc N+2. c- Tác dụng với dung dịch muối sắt(III) Cu khử ion Fe3+ thành Fe2+, khi có dư Cu kim loại thì trong dung dịch tạo thành muối sắt Fe2+ duy nhất. Cu + 2Fe3+ ® Cu2+ + 2Fe2+ Hỗn hợp (Fe2O3 và Cu) hoặc (Fe3O4 và Cu) tan trong dung dịch HCl, H2SO4 loãng dư có thể biểu diễn bằng phương trình ion sau: Fe2O3 + 6H+ + Cu ® 2Fe2+ + Cu2+ + 3H2O Fe3O4 + 8H+ + Cu ® 3Fe2+ + Cu2+ + 4H2O · Số mol sắt oxit (Fe2O3, Fe3O4) phản ứng bằng số mol Cu. HỢP CHẤT CỦA ĐỒNG a- Đồng(II) oxit Đồng(II) oxit (CuO) là chất rắn màu đen, không tan trong nước. CuO là oxit bazơ. Khi đun nóng, CuO dễ bị H2, CO, C khử thành Cu kim loại. b- Đồng(II) hiđroxit Cu(OH)2 là chất rắn màu xanh, không tan trong nước. Cu(OH)2 là một bazơ, dễ dàng tan trong các axit. Cu(OH)2 tan trong dung dịch NH3 tạo dung dịch màu xanh lam đậm. Cu(OH)2 dễ bị nhiệt phân: Cu(OH)2 CuO + H2O c- Muối đồng(II) Dung dịch muối đồng(II) có màu xanh. CuSO4.5H2O có màu xanh, CuSO4 dạng khan có màu trắng. Ứng dụng của đồng và hợp chất của đồng NIKEN, KẼM, CHÌ, THIẾC Vị trí trong bảng tuần hoàn Niken (Ni) ở ô số 28, nhóm VIIIB, chu kì 4 của bảng tuần hoàn. Kẽm (Zn) ở ô số 30, nhóm IIB, chu kì 4 của bảng tuần hoàn. Chì (Pb) ở ô số 82, nhóm IIB, chu kì 6của bảng tuần hoàn. Thiếc (Sn) ở ô số 50, nhóm IVA, chu kì 5 của bảng tuần hoàn. Tính chất hóa học Tác dụng với phi kim a-Tác dụng với oxi Khi đun nóng: (Ni, Zn, Pb) + O2 (NiO, ZnO, PbO) (số oxi hóa +2) Sn + O2 SnO2 (số oxi hóa +4) b-Tác dụng với clo Khi đun nóng: (Ni, Zn, Pb) + Cl2 (NiCl2, ZnCl2, PbCl2) (số oxi hóa +2) Sn + 2Cl2 SnCl4 (số oxi hóa +4) c- Tác dụng với lưu huỳnh Khi đun nóng: (Zn, Pb) + S (ZnS, PbS) (số oxi hóa +2) Tác dụng với axit + Với dung dịch HCl, H2SO4 loãng Ni, Zn, Sn khử được ion H+ trong các dung dịch HCl, H2SO4 loãng tạo H2. (Ni, Zn, Sn) + 2H+ ® (Ni2+, Zn2+, Sn2+) + H2 (số oxi hóa +2) Pb không tác dụng với các dung dịch HCl loãng, H2SO4 loãng (do các muối chì không tan). + Với dung dịch HNO3 loãng (Ni, Zn, Pb, Sn) + HNO3 (loãng) ® (Ni2+, Zn2+, Pb2+, Sn2+) + NO + H2O ; (số oxi hóa +2) + Với dung dịch H2SO4 đặc, HNO3 đặc tác dụng với Sn tạo hợp chất Sn(IV) (ví dụ: Sn(SO4)2). Hợp chất + Hiđroxit lưỡng tính: Zn(OH)2 , Sn(OH)2 , Pb(OH)2. + Oxit lưỡng tính: ZnO , SnO , PbO. + Zn(OH)2 tan trong dung dịch NH3 dư. Ứng dụng của niken, kẽm, chì, thiếc và hợp chất của chúng · Tên gọi, công thức của một số quặng, khoáng vật và một số chất (xem bảng Phụ lục cuối tài liệu) D¹ng to¸n nhiÖt nh«m (chỉnh 21/02/2019) Cơ sở lí thuyết- Phản ứng nhiệt nhôm Phản ứng nhiệt nhôm: Là phản ứng của nhôm với các oxit kim loại kém hoạt động hơn nhôm ở nhiệt độ cao (Fe2O3, Fe3O4, Cr2O3, ). to Phương trình phản ứng to 2Al + Fe2O3 ¾® Al2O3 + 2Fe 8Al + 3Fe3O4 ¾® 4Al2O3 + 9Fe to 2yAl + 3FexOy ¾® yAl2O3 + 3xFe Nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn (hoặc hiệu suất phản ứng 100%): Ba trường hợp có thể xảy ra. vừa đủ: Sản phẩm gồm Al2O3, Fe. Al + Sắt oxit dư Al: Sản phẩm gồm Al2O3, Fe và Al dư dư sắt oxit: Sản phẩm gồm Al2O3, Fe và sắt oxit dư. Nếu phản ứng xảy ra không hoàn toàn: Sản phẩm gồm Al2O3, Fe, Al và sắt oxit. Sản phẩm của phản ứng nhiệt nhôm bao giờ cũng có Al2O3 ! Hoà tan sản phẩm bằng dung dịch kiềm dư (ví dụ NaOH...) Al2O3 + 2NaOH ® 2NaAlO2 + H2O 2Al + 2NaOH + 2H2O ® 2NaAlO2 + 3H2 * Mối liên hệ giữa số mol OH- phản ứng và số mol Al (ban đầu) Û (Al dư và Al2O3) ? Số mol Al (ban đầu) = số mol NaOH (phản ứng) (OH-) Hoà tan sản phẩm bằng dung dịch axit dư (ví dụ HCl, H2SO4 loãng) Al2O3 + 6HCl ® 2AlCl3 + 3H2O Fe + 2HCl ® FeCl2 + H2 2Al + 6HCl ® 2AlCl3 + 3H2 Fe2O3 + 6HCl ® 2FeCl3 + 3H2O Fe3O4 + 8HCl ® FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O FexOy + 2yHCl ® xFeCl2y/x + yH2O Nhận xét. * Cùng một lượng nhôm, hoà tan trong dung dịch axit hoặc kiềm thể tích H2 (hoặc số mol) thu được là như nhau. * Sản phẩm đem hoà tan trong dung dịch kiềm dư: Tan: Al2O3 và Al (có khí H2). Số mol Al (ban đầu) = số mol NaOH (phản ứng) (OH-). Không tan: Fe, sắt oxit. * Sản phẩm đem hoà tan trong dung dịch axit thông thường (HCl, H2SO4 loãng): Tan, có khí H2: Fe và Al. Tan, không có khí thoát ra: Al2O3, sắt oxit. * Khối lượng các chất ban đầu bằng khối lượng các chất sản phẩm phản ứng. Chú ý - Phản ứng nhiệt nhôm thường được tiến hành trong điều kiện không có không khí, nếu có không khí, sản phẩm phản ứng là Fe và Al ở trạng thái nóng chảy sẽ phản ứng với oxi của không khí, ta không thể xác định chính xác lượng sắt tạo ra và lượng nhôm còn dư. - Hỗn hợp sau phản ứng có thể chia thành các phần đều nhau hoặc không đều nhau. Tuỳ theo từng bài ra cụ thể, cần đọc kĩ đầu bài để tránh nhầm lẫn. Các khái niệm thường dùng + Các khái niệm ²phản ứng xảy ra hoàn toàn², ²hiệu suất 100%² và ²phản ứng kết thúc² trùng nhau. Điều đó cho biết là giữa các chất tham gia phản ứng, ví dụ X + Y không còn có phản ứng nữa vì: Hoặc cả hai chất cùng hết (vừa đủ tính theo phương trình phản ứng) hoặc một trong hai chất (chất thiếu) đã hết. +Khái niệm ²đạt tới trạng thái cân bằng² thì khác: ở trạng thái cân bằng nồng độ các chất không thay đổi, nhưng phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn diễn ra với tốc độ bằng nhau. +Khái niệm ²kết thúc thí nghiệm² có tính chất rất tổng quát, không cho ta biết phản ứng đã kết thúc hay chưa, đã đạt đến trạng thái cân bằng hay chưa. Tính hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm - Dấu hiệu nhận biết: Bài toán thường cho trước lượng Al và sắt oxit (Fe2O3 , Fe3O4 ) hoặc Cr2O3, cho thể tích khí H2 thu được khi hoà tan sản phẩm nhiệt nhôm bằng axit (HCl, H2SO4 loãng). Cách 1: Áp dụng bảo toàn electron. Các bước giải: + Tính số mol các chất. + Dự đoán chất phản ứng thừa, thiếu bằng cách lập tỉ lệ số mol chất và hệ số trong phương trình phản ứng. Tính hiệu suất phản ứng theo chất thiếu (có tỉ lệ nhỏ). + Xác định chất khử, chất oxi hoá, viết các nửa phản ứng. Chất khử (Al) Chất oxi hoá (H+, Fe3+ trong Fe2O3 hoặc Fe3O4) Al ® Al3+ + 3e (mol) a a 3a 2H+ + 2e ® H2 (mol) 2b 2b b Fe3+ + 1e ® Fe2+ (mol) x x x + Số mol sắt oxit (Fe2O3 hoặc Fe3O4) phản ứng = = 1,5nAl - Cách 2: Viết các phương trình phản ứng, tính theo các phương trình phản ứng. Ví dụ 1:(T1-tr48-23.KB-2010)-Câu 22: Trộn 10,8 gam bột Al với 34,8 gam bột Fe3O4 rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí. Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp rắn sau phản ứng bằng dung dịch H2SO4 loãng (dư) thu được 10,752 lít khí H2 (đktc). Hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm là A. 80%. B. 90%. C. 70%. D. 60%. (hoặc khối lượng muối thu được trong dung dịch sau phản ứng là A. 34,10 gam. B. 139,68 gam. C. 31,97 gam. D. 33,39 gam.) Giải: Cách 1: Số mol Al 0,4 mol, Fe3O4 0,15 mol, H2 0,48 mol. 8Al + 3Fe3O4 ® 4Al2O3 + 9Fe Dự đoán: Tỉ lệ Þ tính hiệu suất phản ứng theo Al hay Fe3O4 đều được. Số mol sắt oxit (Fe3O4) phản ứng = 1,5nAl -= 1,5´0,4 - 0,48 = 0,12 mol. Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm: h = = 80%. (Tính khối lượng muối tạo thành: Công thức Fe3O4 hay FeO.Fe2O3, số mol 0,15 mol. Số mol Fe3+ (còn lại) = 2´0,15 - 0,24 = 0,06 mol. Số mol Fe2+ (trong dd) = 0,15 + 0,24 = 0,39 mol. Dung dịch sau phản ứng có: Al3+ 0,4 mol, Fe3+ 0,06 mol, Fe2+ 0,39 mol, SO42- số mol ? Tính số mol SO42-: Áp dụng định luật trung hoà điện, ta có: (0,4´3 + 0,06´3 + 0,39´2) : 2 = 1,08 mol. Khối lượng muối trong dung dịch: 10,8 + 3´0,15´56 + 1,08´96 = 139,68 gam. · Cách khác: Tính theo số mol H2SO4 đã tham gia phản ứng. 2H+ + 2e ® H2 2H+ + O-2(trong oxit) ® H2O Số mol H2SO4 phản ứng = Số mol H2 + số mol O-2 (trong oxit) = 0,60 + 0,48 = 1,08 mol. Áp dụng đlbtkl, tính khối lượng muối: mAl + moxit sắt + maxit = m + mkhí hiđro + mnước Þ m = ? hoặc: m = mkim loại + mgốc axit = 10,8 + 56´0,45 + 96´1,08 = 139,68 gam). Cách 2: Gọi số mol Fe3O4 phản ứng là x. Tính theo phương trình phản ứng. So sánh? Ví dụ 2:(T1-tr46)Câu 30: Trộn 21,6 gam bột Al với 81,2 gam bột Fe3O4 rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí. Giả sử chỉ xảy ra phản ứng khử Fe3O4 thành Fe. Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp chất rắn sau phản ứng bằng dung dịch H2SO4 loãng, thu được 21,504 lít H2 (ở đktc). Hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm là A. 80%. B. 90%. C. 75%. D. 68,6%. Giải: Số mol Al là 0,8 mol, Fe3O4 là 0,35 mol, H2 0,96 mol. 8Al + 3Fe3O4 ¾® 4Al2O3 + 9Fe Dự đoán: Tỉ lệ Þ tính hiệu suất phản ứng theo Al. Số mol sắt oxit (Fe3O4) phản ứng = 1,5nAl -= 1,5´0,8 - 0,96 = 0,24 mol. Số mol Al phản ứng = = 0,64 mol, h = = 80%. Nếu tính theo Fe3O4, hiệu suất phản ứng là: h = 68,6% (sai vì Fe3O4 dư). Ví dụ 3:(T1-tr46)-Câu 31: Trộn 5,4 gam bột Al với 24,0 gam bột Fe2O3 rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm (không có không khí, chỉ xảy ra phản ứng khử Fe2O3 ® Fe). Hoà tan hỗn hợp chất rắn sau phản ứng bằng dung dịch H2SO4 loãng (dư) thu được 5,04 lít khí H2 (ở đktc). Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm là A. 80%. B. 50%. C. 60%. D. 75%. Ví dụ 4:(T3-tr35-13.KB-14)Câu 5: 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. 34,10. B. 32,58. C. 31,97. D. 33,39. (hoặc: Hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm là A. 85%. B. 75%. C. 80%. D. 66,7%.) Giải: Cách 1. Áp dụng đlbtkl, mban đầu = 27´0,12 + 232´0,04 = 12,52 gam. Sơ đồ phản ứng: X + HCl ® Muối clorua + H2 + H2O Tính số mol HCl đã tham gia phản ứng ? 2H+ ® H2 2H+ + O-2 ® H2O Số mol HCl phản ứng = 2´số mol H2 + 2´số mol O-2 (trong oxit) = 0,3 + 0,32 = 0,62 mol. Số mol H2O = số mol O-2 (trong oxit) = 0,16 mol. Ta có: mX + mHCl = mmuối + mhiđro + mnước Þ 12,35 + 36,5´0,62 = m + 0,3 + 18´0,16 m = 35,15 - 3,18 = 31,97 gam. Cách 2: Tính theo đlbt electron, (Al 0,12 mol, FeO.Fe2O3 0,04 mol). Tính số mol Fe3O4 phản ứng nhiệt nhôm, xác định thành phần hỗn hợp sau phản ứng. Số mol Fe3O4 phản ứng = 1,5´0,12 - 0,15 = 0,03 mol Þ Fe sau phản ứng 0,09 mol. Số mol Fe3O4 (dư) 0,01 mol (FeO.Fe2O3). Số mol muối: AlCl3 0,12 mol, FeCl2 0,1 mol, FeCl3 0,02 mol m = 133,5´0,12 + 127´0,1 + 162,5´0,02 = 31,97 gam. Ví dụ 5:(T4-tr36-71.Đề 2015)Câu 46: Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm 0,03 mol Cr2O3; 0,04 mol FeO và a mol Al. Sau một thời gian phản ứng, trộn đều, thu được hỗn hợp chất rắn Y. Chia Y thành hai phần bằng nhau. Phần một phản ứng vừa đủ với 400 ml dung dịch NaOH 0,1M (loãng). Phần hai phản ứng với dung dịch HCl loãng, nóng (dư), thu được 1,12 lít khí H2 (đktc). Giả sử trong phản ứng nhiệt nhôm, Cr2O3 chỉ bị khử thành Cr. Phần trăm khối lượng Cr2O3 đã phản ứng là A. 20,00%. B. 33,33%. C. 50,00%. D. 66,67%. Gợi ý giải: - Cr2O3 là oxit lưỡng tính, tan trong dung dịch axit và kiềm đặc (kiềm loãng không phản ứng). - Cr không tan trong dung dịch kiềm. - Mối liên hệ giữa số mol OH- phản ứng và số mol Al (ban đầu) Û (Al dư và Al2O3) ? số mol Al (ban đầu) = số mol NaOH (phản ứng) + Al2O3 + 2NaOH ® 2NaAlO2 + H2O + 2Al + 2NaOH + 2H2O ® 2NaAlO2 + 3H2 Tính toán với 1/2 hỗn hợp X: Cr2O3 0,015 mol, FeO 0,02 mol, Al 0,5a mol, H2 0,05 mol. + Số mol Al (ban đầu) trong 1/2 hỗn hợp X = số mol NaOH = 0,04 mol. + Số mol Cr2O3 phản ứng = 1,5nAl -= 1,5´0,04 - 0,05 = 0,01 mol. + %Cr2O3 phản ứng = 100(0,01 : 0,015) = 66,67% (phần trăm khối lượng Cr2O3 º phần trăm số mol Cr2O3). Ví dụ 6:(T2-tr33-35.KB-12)Câu 50: 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. Gợi ý giải: Phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tính toán với 1/2 hỗn hợp (23,3 gam). Số mol Al ban đầu = số mol NaOH = 0,3 mol, khối lượng Al = 0,3´27 = 8,1 gam. Þ khối lượng Cr2O3 = 23,3 - 8,1 = 15,2 gam, số mol Cr2O3 0,1 mol. Thành phần hỗn hợp sau phản ứng: Cr 0,2 mol, Al2O3 0,1 mol, Al (dư) 0,1 mol. Số mol HCl phản ứng = 2´0,2 + 6´0,1 + 3´0,1 = 1,3 mol. Ví dụ 7:(T2-tr33-33.KB-11)Câu 8: 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 mol. B. 0,08 mol. C. 0,16 mol. D. 0,06 mol. Gợi ý giải: Phản ứng kết thúc º phản ứng xảy ra hoàn toàn. Số mol Cr2O3 0,03 mol, H2 0,09 mol. Biện luận: Số mol H2 = 0,09 > 2´0,03 = 0,06 mol Þ Al (dư), Cr2O3 phản ứng hết. Al (dư) 0,02 mol, Al (phản ứng) 0,06 mol. Số mol NaOH phản ứng = số mol Al ban đầu = 0,08 mol. Ví dụ 8:(T1-tr49-24.KB-07)-*Câu 52: Nung hỗn hợp bột gồm 15,2 gam 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 axit HCl (dư) đun nóng, không có không khí, thoát ra V lít khí H2 (ở đktc). Giá trị của V là A. 4,48. B. 3,36. C. 7,84. D. 10,08. Ví dụ 9:(T1-tr49-25.CĐ-07)-*Câu 53: Khi cho 41,4 gam hỗn hợp X gồm Fe2O3, Cr2O3 và Al2O3 tác dụng với dung dịch NaOH đặc (dư), sau phản ứng thu được chất rắn có khối lượng 16 gam. Để khử hoàn toàn 41,4 gam X bằng phản ứng nhiệt nhôm, phải dùng 10,8 gam Al. Thành phần phần trăm theo khối lượng của Cr2O3 trong hỗn hợp X là (cho hiệu suất của các phản ứng là 100%) A. 50,67%. B. 20,33%. C. 66,67%. D. 36,71%. Ví dụ 10:(T2-tr29)-Câu 6: Cho m gam hỗn hợp X gồm bột Al và bột Fe2O3 vào dung dịch NaOH (dư), thấy khối lượng chất rắn giảm 50%. Nung nóng m gam X trong điều kiện không có không khí. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, hoà tan hỗn hợp rắn sau phản ứng trong dung dịch NaOH (dư) thì khối lượng chất rắn giảm A. 60%. B. 75%. C. 50%. D. 65% (hoặc: Khối lượng chất rắn không tan trong dung dịch kiềm bằng A. 0,6m. B. 0,35m. C. 0,5m. D. 0,65m.) Ví dụ 11:(T2-tr29)-Câu 9: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm m gam hỗn hợp X gồm Al, Fe2O3 được hỗn hợp Y (các phản ứng xảy ra hoàn toàn). Chia Y thành 2 phần bằng nhau. Hoà tan phần 1 trong H2SO4 loãng dư, thu được 1,12 lít khí (đktc). Hoà tan phần 2 trong dung dịch NaOH dư thì khối lượng chất không tan là 4,4 gam. Giá trị của m bằng A. 6,95. B. 13,9. C. 8,42. D. 15,64. Ví dụ 12:(T1-tr48-20.KA-08)-Câu 45: 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. 21,40. B. 29,40. C. 29,43. D. 22,75. Ví dụ 13:(T2-tr33-34.CĐ-12)Câu 4: Nung hỗn hợp bột gồm Al và Fe2O3 (trong điều kiện không có oxi), thu được hỗn hợp chất rắn X. Chia X thành 2 phần bằng nhau: - Cho phần 1 vào dung dịch HCl (dư) thu được 7,84 lít khí H2 (đktc); - Cho phần 2 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. 42,32%. B. 46,47%. C. 66,39%. D. 33,61%. Ví dụ 14:(T2-tr29)-Câu 7: Lấy một hỗn hợp bột nhôm và sắt(III) oxit đem thực hiện phản ứng nhiệt nhôm ở nơi không có không khí. Để nguội hỗn hợp thu được sau phản ứng, nghiền nhỏ, trộn đều rồi chia hỗn hợp đó thành hai phần có khối lượng bằng nhau. Cho phần 1 vào dung dịch NaOH (dư) thì thu được 8,96 lít hiđro và chất rắn không tan trong dung dịch NaOH có khối lượng bằng 44,8% khối lượng của phần 1. Hoà tan hết phần 2 vào dung dịch HCl (dư) thu được V lít hiđro. Các thể tích đo ở điều kiện tiêu chuẩn, các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của V là A. 8,96. B. 11,20. C. 13,44. D. 17,92.. Ví dụ 15(T2-tr29)-Câu 8: Nung nóng m gam hỗn hợp X gồm Al và Fe2O3 tới phản ứng hoàn toàn, thu được chất rắn Y. Nghiền nhỏ, trộn đều và chia Y làm 2 phần: - Phần 1: Cho tác dụng với dung dịch NaOH đến dư thu được 0,672 lít H2 (đktc) và chất rắn Z. Hòa tan chất rắn Z trong dung dịch HCl dư thu được 2,688 lít khí H2 (đktc) - Phần 2: Cho tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 10,08 lít khí H2 (đktc). Giá trị của m là A. 29,04 gam. B. 43,56 gam. C. 53,52 gam.. D. 13,38 gam. Giải: Dạng bài tập chia hỗn hợp thành hai phần không bằng nhau. - Sản phẩm + NaOH ® dư Al, Fe2O3 hết. Chất rắn Z là Fe. - Phần 1: Số mol Al dư và Fe là 2Al ® 3H2 ; Fe ® H2 . (mol) 0,02 <--- 0,03 0,12 <--- 0,12 Số mol Al2O3 tạo thành: Fe2O3 + 2Al ® 2Fe + Al2O3 (mol) 0,12 ---> 0,06 - Khối lượng phần 1: m1 = 27´0,02 + 56´0,12 + 102´0,06 = 13,38 gam. - Tổng số mol H2: phần 1 là n1 = (0,03 + 0,12) = 0,15 mol ; phần 2 là n2 = 0,45 mol. Ta có: =. Thay số: m2 = = 40,14 gam. Þ m = 53,52 gam. Ví dụ 16:(ktra-12)-Câu 16: Lấy một hỗn hợp bột nhôm và Fe3O4 đem thực hiện phản ứng nhiệt nhôm ở nơi không có không khí. Để nguội hỗn hợp thu được sau phản ứng, nghiền nhỏ, trộn đều rồi chia hỗn hợp đó thành hai phần; khối lượng của phần 1 bằng 75% khối lượng của phần 2. Cho phần 1 vào dung dịch NaOH dư thì thu được 7,56 lít hiđro. Hoà tan hết phần 2 vào dung dịch HCl thì thu được 25,2 lít hiđro. Các thể tích đo ở điều kiện tiêu chuẩn, các phản ứng đều hoàn toàn. Giá trị m gần giá trị nào nhất sau đây ? A. 134. B. 127. C. 145. D. 136. Giải: - Số mol H2 (1) 0,3375 mol, số mol H2 (2) 1,125 mol. - Sản phẩm + NaOH ® H2 , Al dư Þ Fe3O4 phản ứng hết. - Số mol H2 do Al (dư) tạo ra ở phần 2 = 0,3375´= 0,45 mol Þ nAl dư = 0,3 mol. Số mol H2 do Fe tạo ra ở phần 2 = 1,125 - 0,45 = 0,675 mol Þ nFe = 0,675 mol. - Tính số mol Al2O3 tạo thành: 8Al + 3Fe3O4 ® 4Al2O3 + 9Fe (mol) 0,3 <------- 0,675 - Khối lượng phần 2: m2 = 27´0,3 + 56´0,675 + 102´0,3 = 76,5 gam. Khối lượng phần 1: m1 = 0,75´76,5 = 57,375 gam. m = 57,375 + 76,5 = 133,875 gam. Ví dụ 17:(T3-tr36)-Câu 2:(Đề thi thử THPTQG 2015-Bắc Giang) Hỗn hợp X gồm Al và một oxit sắt. Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm m gam X trong khí trơ, thu được hỗn hợp Y. Chia Y thành hai phần: - Phần một phản ứng với dung dịch NaOH dư, thu được 1,008 lít H2 (đktc) và còn lại 5,04 gam chất rắn không tan. - Phần hai (có khối lượng 39,72 gam) phản ứng với dung dịch HNO3 loãng, dư thu được 10,752 lít khí NO (đktc, là sản phẩm khử duy nhất). Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là A. 49,72. B. 39,72. C. 38,91. D. 49,65. Giải: Dạng bài tập chia hỗn hợp thành hai phần không bằng nhau. - Sản phẩm + NaOH ® dư Al, sắt oxit hết. Chất rắn không tan trong dung dịch NaOH là Fe. - Phần 1: Số mol Al (dư) và Fe là 2Al ® 3H2 ; Fe (mol) 0,03 <--- 0,045 0,09 Tổng số mol Al dư và Fe trong phần 1: n1 = 0,03 + 0,09 = 0,12 mol. - Gọi số mol Al (dư) và Fe trong phần 2 là x và y, nNO = 0,48 mol. Ta có: Al ® NO ; Fe ® Fe3+ + NO (mol) x x y y x + y = n2 = 0,48 mol. Ta có: =. Thay số: m1 = = 9,93 gam Þ m = m1 + m2 = 49,65 gam. Ví dụ 18:(T4-35-59.Đề 2017mã 202)Câu 78. 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 1 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 2 trong 850 ml dung dịch HNO3 2M, thu được 3,36 lít khí NO (đktc) và dung dịch chỉ 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. D. 103. Ví dụ 19:(T1-tr48-21.KB-09)-Câu 25: Nung nóng m gam hỗn hợp gồm Al và Fe3O4 trong điều kiện không có không khí. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp rắn X. Cho X tác dụng với dung dịch NaOH (dư) thu được dung dịch Y, chất rắn Z và 3,36 lít khí H2 (ở đktc). Sục khí CO2 (dư) vào dung dịch Y, thu được 39 gam kết tủa. Giá trị của m là A. 48,3. B. 57,0. C. 45,6. D. 36,7. Ví dụ 20:(T1-tr48-22.CĐ-08)-Câu 45: Đốt nóng một hỗn hợp gồm Al và 16 gam Fe2O3 (trong điều kiện không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp rắn X. Cho X tác dụng vừa đủ với V ml dung dịch NaOH 1M sinh ra 3,36 lít H2 (ở đktc). Giá trị của V là A. 150. B. 100. C. 200. D. 300. Ví dụ 21:(ktra-12)-Câu 3: Hỗn hợp X gồm 0,56 gam Fe, 16 gam Fe2O3 và x (mol) Al rồi nung ở nhiệt độ cao không có không khí được hỗn hợp Y. Nếu cho Y tan trong H2SO4 loãng được V(lít) khí nhưng nếu cho Y tác dụng với NaOH dư thì thu được 0,25V lít khí. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, các khí đo ở đktc. Giá trị của x gần giá trị nào nhất sau đây ? A. 0,14. B. 0,26. C. 0,12. D. 0,37. Giải: Y + NaOH ® H2 ; Al còn dư, Fe2O3 hết. 2Al + Fe2O3 ® Al2O3 + 2Fe Fe + H2SO4 (loãng) ® FeSO4 + H2 2Al + 3H2SO4 (loãng) ® Al2(SO4)3 + 3H2 2Al + 2NaOH + 2H2O ® 2NaAlO2 + 3H2 · H2 do Al sinh ra là 0,25a mol, do Fe sinh ra là 0,75a mol. Al (dư): =0,16667a. Fe: 0,01 + 0,2 = 0,75a Þ a = 0,28, Al (dư) = 0,04667 mol, Al (ban đầu) = 0,2 + 0,04667 = 0,2466 mol. Ví dụ 22:(T3-tr35-14.KA-14)Câu 7: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp gồm Al và m gam hai oxit sắt trong khí trơ, thu được hỗn hợp rắn X. Cho X vào dung dịch NaOH dư, thu được dung dịch Y, chất không tan Z và 0,672 lít khí H2 (đktc). Sục khí CO2 dư vào Y, thu được 7,8 gam kết tủa. Cho Z tan hết vào dung dịch H2SO4, thu được dung dịch chứa 15,6 gam muối sunfat và 2,464 lít khí SO2 (ở đktc, là sản phẩm khử duy nhất của H2SO4). Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là A. 6,29. B. 6,48. C. 6,96.. D. 5,04. Al2O3 (dd Y) NaAlO2 + CO2 + H2O ® Al(OH)3¯(0,1 mol) Giải: Al Al (dư) + NaOH ® H2 (0,03 mol) hai oxit sắt Fe (chất rắn Z) Fe - Tìm số mol Al2O3: 2Al + 2NaOH + 2H2O ® 2NaAlO2 + 3H2 (mol) 0,02 0,02 0,03 Al2O3 + 2NaOH ® 2NaAlO2 + H2O (mol) 0,04 0,08 NaAlO2 + CO2 + 2H2O ® Al(OH)3¯ + NaHCO3 (mol) 0,10 0,10 Cách 1: Áp dụng: 2H2SO4 + 2e ® SO2 + SO42-(trong muối) + 2H2O (ưu điểm không cần dự đoán tạo muối sắt gì !) Số mol SO42- trong muối = số mol SO2 = = 0,11 mol. - Tìm khối lượng Fe: Số mol SO2 = (2,464 : 22,4) = 0,11 mol Þ số mol SO2 = số mol SO42- (trong muối) = 0,11 mol. mFe = mmuối - = 15,6 - 0,11.96 = 5,04 gam. - Áp dụng đlbtkl tìm khối lượng sắt oxit: mAl ban đầu + m = mnhôm oxit + mFe + mAl dư . mAl ban đầu = 27´0,1 = 2,7 gam. Ta có: 2,7 + m = 102´0,04 + 5,04 + 27´0,02 = 6,96 gam. - Hoặc tìm khối lượng sắt oxit: m(sắt oxit) = mFe + mO = 5,04 + 0,04´3´16 = 6,96 gam, (mO = mO trong Al2O3). Cách khác: Dự đoán sản phẩm theo tỉ lệ · Tỉ lệ: = 133,3 < = = 141,8 < = 152 (Fe2(SO4)3, 400) (FeSO4, 152) Þ tạo hai muối FeSO4 (x mol)và Fe2(SO4)3 (y mol). Ta có hệ phương trình: Khối lượng muối tạo thành: 152x + 400y = 15,6 Số mol electron trao đổi: 2x + 6y = 0,22 Þ y = 0,02 mol, x = 0,05 mol. Số mol Fe = 0,02´2 + 0,05 = 0,09 mol. mFe = 0,09´56 = 5,04 gam. Tính toán tương tự. (T3-tr35-14.KA-14)lấy 1 ý, giải trước- Cho a gam Fe (chất không tan Z) tan hết vào dung dịch H2SO4, thu được dung dịch chứa 15,6 gam muối sunfat và 2,464 lít khí SO2 (ở đktc, là sản phẩm khử duy nhất của H2SO4). Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khối lượng Fe đã phản ứng là A. 5,60 gam. B. 5,04 gam.. C. 4,48 gam. D. 6,16 gam. Ví dụ 23:(T3-tr35-15.KA-13)Câu 1: 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 hai phần bằng nhau. Phần một tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng (dư), thu được 4a mol khí H2. Phần hai phản ứng với dung dịch NaOH dư, thu được a mol khí H2. Biết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là A. 5,40. B. 3,51. C. 7,02. D. 4,05. Dự đoán sản phẩm phản ứng nhiệt nhôm Dạng 1: - Cho số mol các chất ban đầu, lập tỉ lệ (số mol chất : hệ số trong phương trình phản ứng): + Chất thiếu (giá trị nhỏ), chất thừa (giá trị lớn). Dạng 2: - Hòa tan sản phẩm phản ứng nhiệt nhôm trong dung dịch NaOH và dung dịch axit HCl. Cho số mol NaOH và HCl. + Chọn số mol các chất bằng đúng hệ số trong phương trình phản ứng. + Tính số mol NaOH và HCl phản ứng với các chất sản phẩm phản ứng. + Lập tỉ lệ: = a · So sánh: Nếu tỉ lệ > a Þ dư Al. Nếu tỉ lệ < a Þ dư sắt oxit. 1.(T2-tr31-6.KA-12)Câu 19:
Tài liệu đính kèm:
- de_luyen_thi_thpt_quoc_gia_mon_hoa_hoc_lop_12_truong_thpt_lu.doc