Kiến Thức Live![[Phương trình hóa học] Al + H2SO4 đặc nóng - Cách viết, cân bằng](https://kienthuclive.com/wp-content/uploads/2022/08/al-h2so4-dac-nong.jpg)
Bạn có đang gặp khó khăn với phương trình hóa học Al + H2SO4 đặc nóng? Bạn không biết cách viết, cách cân bằng phương trình, hay những kiến thức liên quan đến phản ứng này? Bài viết này chính là dành cho bạn!
Chúng ta sẽ cùng đi sâu tìm hiểu về phương trình hóa học Al + H2SO4 đặc nóng, bao gồm cách viết, cách cân bằng, điều kiện phản ứng, hiện tượng quan sát được, tính chất hóa học của nhôm và các bài tập vận dụng liên quan.
Phương trình hóa học Al + H2SO4 đặc nóng
Phương trình hóa học giữa nhôm (Al) và axit sulfuric đặc nóng (H2SO4) được viết như sau:
2Al + 6H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Trong phương trình này:
- Al: Nhôm (chất khử)
- H2SO4: Axit sulfuric đặc nóng (chất oxi hóa)
- Al2(SO4)3: Nhôm sunfat (sản phẩm)
- SO2: Lưu huỳnh đioxit (sản phẩm khí mùi hắc)
- H2O: Nước (sản phẩm)
Cân bằng phương trình hóa học Al + H2SO4 đặc nóng
Để phương trình hóa học phản ánh chính xác tỉ lệ số nguyên tử của các chất tham gia phản ứng và sản phẩm, cần phải tiến hành cân bằng. Về cơ bản, phương trình cân bằng cần đảm bảo số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở bên trái bằng số nguyên tử của cùng nguyên tố ở bên phải.
Điều kiện phản ứng Al + H2SO4 đặc nóng
Phản ứng giữa nhôm và axit sulfuric đặc nóng có thể xảy ra ở nhiệt độ thường.
Hiện tượng quan sát được sau phản ứng
Khi nhôm tác dụng với axit sulfuric đặc nóng, bạn sẽ thấy:
- Mẩu nhôm dần dần tan trong dung dịch axit.
- Xuất hiện khí không màu có mùi hắc, đây chính là khí lưu huỳnh đioxit (SO2).
Tính chất hóa học của nhôm liên quan đến phản ứng
Để hiểu rõ hơn về phản ứng của nhôm với H2SO4 đặc nóng, chúng ta cần tìm hiểu về tính chất hóa học của nhôm. Nhôm là kim loại hoạt động hóa học mạnh, thể hiện qua các tính chất như:
- Tác dụng với oxi và một số phi kim ở nhiệt độ cao.
- Tác dụng với các dung dịch axit loãng như HCl, H2SO4 loãng, giải phóng khí hiđro.
- Tác dụng với các axit có tính oxi hóa mạnh như HNO3 hoặc dung dịch H2SO4 đặc nguội.
- Tác dụng với dung dịch muối của kim loại yếu hơn.
- Nhôm có tính chất riêng là phản ứng với dung dịch kiềm do lớp oxit nhôm Al2O3 bị hòa tan.
Thực hành và vận dụng kiến thức về phương trình Al + H2SO4 đặc nóng
Hiểu được bản chất của phương trình Al + H2SO4 đặc nóng sẽ giúp bạn giải quyết các bài tập liên quan. Bài viết cung cấp một số ví dụ để bạn có thể luyện tập:
Câu 1: Cho a gam nhôm tác dụng hoàn toàn với dung dịch H2SO4 đặc nóng, thu được 6,72 lít khí SO2 (đktc). Giá trị của a là:
A. 5,4 gam. B. 8,1 gam. C. 10,8 gam. D. 13,5 gam.
Giải:
Phương trình hóa học:
2Al + 6H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Số mol SO2:
nSO2 = 6,72/22,4 = 0,3 mol
Theo phương trình hóa học:
nAl = 2/3 nSO2 = 2/3 * 0,3 = 0,2 mol
Khối lượng nhôm:
mAl = nAl * MAl = 0,2 * 27 = 5,4 gam
Vậy đáp án đúng là A.
Câu 2: Một hỗn hợp gồm Al và Fe có khối lượng 11 gam. Cho hỗn hợp tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc nóng, thu được 8,96 lít khí SO2 (đktc). Thêm lượng dư dung dịch NaOH vào dung dịch sau phản ứng, lọc lấy kết tủa, nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được chất rắn có khối lượng a gam. Giá trị của a là:
A. 10,2 gam. B. 15,2 gam. C. 20,2 gam. D. 25,2 gam.
Giải:
Phương trình hóa học:
2Al + 6H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Số mol SO2:
nSO2 = 8,96/22,4 = 0,4 mol
Theo phương trình hóa học:
nAl + nFe = 2/3 nSO2 = 2/3 * 0,4 = 8/15 mol
Gọi số mol của Al và Fe lần lượt là x và y.
Ta có hệ phương trình:
x + y = 8/15 27x + 56y = 11
Giải hệ phương trình, ta được:
x = 4/15 mol y = 4/15 mol
Khối lượng Fe trong hỗn hợp:
mFe = y * MFe = 4/15 * 56 = 11,2 gam
Chất rắn thu được sau khi nung kết tủa trong không khí là Fe2O3.
Phương trình hóa học:
4Fe(OH)3 + O2 → 2Fe2O3 + 4H2O
Số mol Fe(OH)3:
nFe(OH)3 = nFe = 4/15 mol
Khối lượng Fe2O3:
mFe2O3 = nFe(OH)3 * MFe2O3 = 4/15 * 160 = 64/3 gam
Vậy khối lượng chất rắn thu được a là:
a = mFe2O3 + mFe dư = 64/3 + (11,2 – 4/15 * 27) = 20,2 gam
Vậy đáp án đúng là C.
Câu 3: Cho m gam hỗn hợp gồm Al và Fe tác dụng với 400 ml dung dịch H2SO4 1M, thu được dung dịch X. Cho dung dịch X tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc lấy kết tủa, nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được chất rắn có khối lượng a gam. Biết trong hỗn hợp Al và Fe có tỉ lệ số mol là 1:2. Giá trị của a là:
A. 23 gam. B. 25,2 gam. C. 27,4 gam. D. 29,6 gam.
Giải:
Gọi số mol của Al và Fe lần lượt là x và 2x (theo tỉ lệ 1:2).
Số mol H2SO4:
nH2SO4 = 0,4 * 1 = 0,4 mol
Xét các trường hợp:
TH1: Al và Fe phản ứng hết với H2SO4.
Phương trình hóa học:
2Al + 6H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O 2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Theo phương trình:
2x + 6(x + 2x) = 0,4 => x = 0,04 mol
Tuy nhiên, với lượng Al và Fe này thì cần số mol H2SO4 lớn hơn 0,4 mol, nên trường hợp 1 không thỏa mãn.
TH2: Al phản ứng hết, Fe phản ứng một phần.
Phương trình hóa học:
2Al + 6H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O 2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (chỉ xảy ra một phần)
Ta lập biểu thức về số mol theo phản ứng của Fe:
nFe phản ứng = y nH2SO4 phản ứng = 3y
Biểu thức về tổng số mol H2SO4:
0,4 = 3y + x
Biểu thức về số mol SO2 theo phản ứng:
Số mol SO2 thu được từ phản ứng của Fe = 3/2 * y (vì Fe tác dụng với H2SO4 theo tỉ lệ mol 2:3)
Biểu thức về tổng số mol SO2:
Tổng mol SO2 = nSO2 theo phản ứng + nSO2 của Al dư
Do không có dữ kiện về số mol SO2, nên không thể giải theo trường hợp 2.
TH3: Al phản ứng hết, Fe không phản ứng.
Phương trình hóa học:
2Al + 6H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Theo phương trình:
2x = 0,4 => x = 0,2 mol
Số mol Fe dư:
nFe dư = 2x = 0,4 mol
Khối lượng Fe dư:
mFe dư = nFe dư * MFe = 0,4 * 56 = 22,4 gam
Lượng Fe dư không phản ứng với H2SO4, do đó khi cho NaOH dư vào dung dịch X thì Fe dư sẽ kết tủa thành Fe(OH)2.
Phương trình hóa học:
Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2
Số mol Fe(OH)2:
nFe(OH)2 = nFe dư = 0,4 mol
Khối lượng Fe(OH)2:
mFe(OH)2 = nFe(OH)2 * MFe(OH)2 = 0,4 * 90 = 36 gam
Nung kết tủa Fe(OH)2 trong không khí chuyển thành Fe2O3.
Phương trình hóa học:
4Fe(OH)2 + O2 → 2Fe2O3 + 4H2O
Số mol Fe2O3:
nFe2O3 = nFe(OH)2/2 = 0,4/2 = 0,2 mol
Khối lượng Fe2O3:
mFe2O3 = nFe2O3 * MFe2O3 = 0,2 * 160 = 32 gam
Vậy khối lượng chất rắn thu được a là:
a = mFe2O3 + mFe dư = 32 gam + 22,4 gam = 54,4 gam
Kết luận
Phương trình hóa học Al + H2SO4 đặc nóng là một trong những kiến thức quan trọng về hóa học vô cơ. Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn thông tin đầy đủ về cách viết, cách cân bằng phương trình, điều kiện phản ứng, hiện tượng quan sát và các kiến thức liên quan. Chúc bạn học tập thành công!
Tài liệu tham khảo
Sách giáo khoa:
- Sách giáo khoa Hóa học 10, 11, 12.
- Sách giáo khoa Dạy học Hóa học 10, 11, 12.
Tài liệu online:
- Al + H2SO4 đặc nóng → Al2(SO4)3 + SO2 ↑ + H2O: https://vietjack.com/phan-ung-hoa-hoc/phuong-trinh-al-h2so4-dac.jsp
- Acid sulfuric (Wikipedia): https://vi.wikipedia.org/wiki/Acid_sulfuric#:~:text=Acid%20sulfuric%20(H2SO,H2SO4.
- Nhôm (Wikipedia): https://vi.wikipedia.org/wiki/Nh%C3%B4m
