Cách giải bài tập về Tính lưỡng tính của nhôm hiđroxit Al(OH)3 hay, chi tiết - Hoá học lớp 12

Cách giải bài tập về Tính lưỡng tính của nhôm hiđroxit Al(OH)3 hay, chi tiết

Với Cách giải bài tập về Tính lưỡng tính của nhôm hiđroxit Al(OH)3 hay, chi tiết Hoá học lớp 12 gồm đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa và bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập Tính lưỡng tính của nhôm hiđroxit Al(OH)3 từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Hoá học lớp 12.

A. Phương pháp & Ví dụ

Lý thuyết và Phương pháp giải

    - Cho dung dịch OH^- tác dụng với dung dịch Al³⁺ hoặc cho H⁺ tác dụng với dung dịch AlO^-₂ (hoặc [Al(OH)₄]^-

    a/ Cho từ từ a mol OH^- vào dung dịch chứa b mol Al³⁺. Tìm khối lượng kết tủa:

    Al³⁺ + OH^- → Al(OH)3↓

    Nếu OH^- dư: Al(OH)₃ + OH^- → AlO^-₂ + 2H₂O

    - Khi đó tùy theo tỉ lệ số mol OH^-: số mol Al³⁺ mà có kết tủa hoặc không có kết tủa hoặc vừa có kết tủa vừa có muối tan.

    * Để giải nhanh có thể sử dụng công thức:

    b/ Nếu cho từ từ H+ vào dung dịch chứa AlO^-₂ (hoặc [Al(OH)₄]^- thì có các phản ứng sau:

    AlO^-₂ + H⁺ + H₂O → Al(OH)₃

    Nếu H⁺ dư: Al(OH)₃ + H⁺ → Al³⁺ + 3H₂O

    Khi đó tùy theo tỉ lệ số mol H³⁺: số mol AlO^-₂ mà có kết tủa hoặc không có kết tủa hoặc vừa có kết tảu vừa có muối tan.

    * Để giải nhanh có thể sử dụng công thức:

Ví dụ minh họa

Bài 1: Rót 100 ml dung dịch NaOH 3,5M vào 100 ml dung dịch AlCl₃ 1M thu được m gam kết tủa. Tính m?

Hướng dẫn:

    Ta có: n_NaOH = 0,35 mol, n_AlCl3 = 0,1 mol

    Vận dụng tỉ lệ T

    n_OH^- = 0,35 mol, n_Al³⁺ = 0,1 mol

    → m↓ = 0,05 . 78 = 3,9 g

    hoặc T = 3,5 nên

Bài 2: Cho 450 ml dung dịch KOH 2M tác dụng với 100 ml dung dịch Al₂(SO₄)₃ 1M được dung dịch X. Tính nồng độ mol/l các chất trong dung dịch X?

Hướng dẫn:

    n_OH^- = 0,9 mol, n_Al³⁺ = 0,2 mol

    → Tạo [Al(OH)₄]^- và OH^- dư

    Dung dịch X có

Bài 3: Cho m gam hỗn hợp bột Al và Fe tác dụng với dung dịch NaOH dư thấy thoát ra 6,72 lít khí (đktc). Nếu cho m gam hỗn hợp trên tác dụng với dung dịch HCl dư thì thấy thoát ra 8,96 lít khí (đktc). Tính khối lượng của Al và Fe trong hỗn hợp ban đầu.

Hướng dẫn:

    Ta có: n_H2(1) = 6,72/22,4 = 0,3(mol)

    Từ (1) ⇒ n_Al = 0,2(mol) ⇒ m_Al = 0,2*27 = 5,4 (gam)

    Mà n_H2(2)(3) = 8,96/22,4 = 0,4(mol)

    Từ (2) và (3) suy ra: m_Fe = 0,1*56 = 5,6(gam)

b) Bài toán ngược

    Đặc điểm: Biết số mol của 1 trong 2 chất tham gia phản ứng và số mol kết tủa. Yêu cầu tính số mol của chất tham gia phản ứng còn lại.

    * Kiểu 1: Biết số mol Al(OH)₃, số mol Al³⁺ . Tính lượng OH^-.

    Phương pháp:

    - Nếu số mol Al(OH)₃ = số mol Al³⁺: cả 2 chất phản ứng vừa đủ với nhau tạo Al(OH)₃. Khi đó:

    - Nếu n_Al(OH)3 < n_Al³⁺ thì có 2 trường hợp:

        +) Chưa có hiện tượng hoà tan kết tủa hay Al³⁺ còn dư. Khi đó sản phẩm chỉ có Al(OH)₃ và .

        +) Có hiện tượng hoà tan kết tủa hay Al³⁺ hết. Khi đó sản phẩm có Al(OH)₃ và [Al(OH)₄]^- :

    Ta có:

Ví dụ minh họa

Bài 1: Cho 0,5 lít dung dịch NaOH tác dụng với 300ml dung dịch Al₂(SO₄)₃ 0,2M thu được 1,56g kết tủa. Tính nồng độ mol/lít của dung dịch NaOH. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn.

Hướng dẫn:

    Số mol Al³⁺ = 0,12 mol.

    Số mol Al(OH)₂ = 0,02 mol < số mol Al³⁺ nên có 2 trường hợp xảy ra.

        + TH1: Al³⁺ dư → Chỉ tạo Al(OH)₃ nên số mol OH^- = 3 . 0,02 = 0,06 mol.

    → C_M(NaOH) = 0,12M

        + TH2: Al³⁺ hết → tạo

    → Số mol OH^- = 3 . 0,02 + 4 . 0,1 = 0,46 mol

    → C_M(NaOH) = 0,92M

    * Kiểu 2: Biết số mol OH^-, số mol kết tủa Al(OH)₃. Tính số mol Al³⁺.

    Phương pháp: mol OH^- của bài cho với số mol OH^- trong kết tủa.

        + Nếu số mol OH^- của bài cho lớn hơn số mol OH^- trong kết tủa thì đã có hiện tượng hoà tan kết tủa.

    Sản phẩm của bài có Al(OH)₃ và [Al(OH)₄]^-

    (Áp dụng bảo toàn nhóm OH^-)

        + Nếu trong bài có nhiều lần thêm OH^- liên tiếp thì bỏ qua các giai đoạn trung gian, ta chỉ tính tổng số mol OH^- qua các lần thêm vào rồi so sánh với lượng OH^- trong kết tủa thu được ở lần cuối cùng của bài.

Ví dụ minh họa

Bài 2: Thêm 0,6 mol NaOH vào dd chứa x mol AlCl₃ thu được 0,2 mol Al(OH)₃. Thêm tiếp 0,9 mol NaOH thấy số mol của Al(OH)₃ là 0,5. Thêm tiếp 1,2 mol NaOH nữa thấy số mol Al(OH)₃ vẫn là 0,5 mol. Tính x?

Hướng dẫn:

    n_Al(OH)3 = 0,5

    Số mol OH^- trong kết tủa là 1,5 mol < 2,7 mol → có tạo [Al(OH)₄]^-

    * Kiểu 3: Nếu cho cùng một lượng Al³⁺ tác dụng với lượng OH^- khác nhau mà lượng kết tủa không thay đổi hoặc thay đổi không tương ứng với sự thay đổi OH^-, chẳng hạn như:

    TN1: a mol Al³⁺ tác dụng với b mol OH^- tạo x mol kết tủa.

    TN2: a mol Al³⁺ tác dụng với 3b mol OH^- tạo x mol kết tủa hoặc 2x mol kết tủa.

    Khi đó, ta kết luận:

    TN1: Al³⁺ còn dư và OH^- hết. n_Al(OH)3 = n_OH^-/3 = x.

    TN2: Cả Al³⁺ và OH^- đều hết và đã có hiện tượng hoà tan kết tủa.

Ví dụ minh họa

Bài 3: TN1: Cho a mol Al₂(SO₄)₃ tác dụng với 500ml dung dịch NaOH 1,2M được m gam kết tủa.

    TN2: Cũng a mol Al₂(SO₄)₃ tác dụng với 750ml dung dịch NaOH 1,2M thu được m gam kết tủa. Tính a và m?

Hướng dẫn:

    Vì lượng OH^- ở 2 thí nghiệm khác nhau mà lượng kết tủa không thay đổi nên:

    TN1: Al³⁺ dư, OH^- hết.

    Số mol OH^- = 0,6 mol → n_Al(OH)3 = n_OH^-/3 = 0,2 mol → m = 15,6 g

    TN2: Al³⁺ và OH^- đều hết và có hiện tượng hoà tan kết tủa.

    Số mol OH^- = 0,9 mol → Tạo

    Số mol Al₂(SO₄)₃ = 0,1375 mol = a.

B. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Cho V lít dung dịch NaOH 0,4M tác dụng với 58,14g Al₂(SO₄)₃ thu được 23,4g kết tủa. Tìm giá trị lớn nhất của V?

    A. 2,65l         B. 2,24l         C. 1,12l         D. 3,2 l

Lời giải:

Đáp án: A

    Số mol Al³⁺ = 0,34 mol.

    Số mol Al(OH)₃ = 0,3 mol < số mol Al³⁺ nên có 2 trường hợp xảy ra.

        + TH1: Al³⁺ dư → Chỉ tạo Al(OH)₃ nên số mol OH^- = 3 . 0,3 = 0,9 mol.

    → V(dd NaOH) = 2,25 lít = V_min

        + TH2: Al³⁺ hết → tạo

    → Số mol OH^- = 3 . 0,3 + 4 . 0,04 = 1,06 mol

    → V(dd NaOH) = 2,65 lít = V_max.

Bài 2: Cho 150 cm³ dung dịch NaOH 7M tác dụng với 100cm³ dung dịch Al₂(SO₄)₃ 1M. Hãy xác định nồng độ mol của NaOH trong dung dịch sau phản ứng.

    A. 0,8M         B. 1,2M         C. 1M         D. 0,75M

Lời giải:

Đáp án: C

    Ta có: n_NaOH = 7.0,15 = 1,05 mol; n_Al2(SO4)3 = 1.0,1 = 0,1 mol

    Vì NaOH dư nên:

    Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄]

    Sau phản ứng có 0,2 mol Na[Al(OH)₄] và 0,25 mol NaOH dư.

    Nồng độ mol của Na[Al(OH)₄] = 0,2/(0,15 + 0,1) = 0,8M

Bài 3: Cho từ từ 0,7 mol NaOH vào dung dịch chứa 0,1 mol Al₂(SO₄)₃. Số mol kết tủa thu được là:

    A. 0,2         B. 0,15         C. 0,1         D. 0,05

Lời giải:

Đáp án: C

    Ta có: n_OH^- = n_NaOH = 0,7 mol

    n_Al³⁺ = 2.0,1 = 0,2 mol

    → n_{OH^- dư} = 0,7 - 0,6 = 0,1 mol

    → n_{Al(OH)3 còn} = 0,2 - 0,1 = 0,1 mol

Bài 4: Cho 100ml dung dịch AlCl₃ 1M tác dụng với 200ml dung dịch NaOH. Kết tủa tạo thành được làm khô và nung đến khối lượng không đổi cân nặng 2,55g. Tính nồng độ dung dịch NaOH ban đầu.

    A. 0,75 M         B. 1,75M         C. 1M         D. 1,25M

Lời giải:

Đáp án: B

    Số mol AlCl₃ là n_AlCl3 = 0,1.1 = 0,1 (mol)

    Số mol Al₂O₃ là n_Al2O3 = 2,55/102 = 0,025 (mol)

    Theo pt (3) ta thấy số mol Al(OH)₃ còn lại là 0,05 mol

    Như vậy đã có: 0,1 - 0,05 = 0,05 mol Al(OH)₃ đã bị hòa tan.

    Từ (1) và (2) số mol NaOH = 3.0,1 + 0,05 = 0,35 (mol)

    Nồng độ mol/l C_M(NaOH) = 0,35/0,2 = 1,75M

Bài 5: Cho V lít dung dịch Ba(OH)₂ 0,5M vào 200 ml dung dịch Al(NO₃)₃ 0,75M thu được 7,8 g kết tủa. Vậy V có giá trị là:

    A. 0,3 và 0,6         B. 0,3 và 0,7         C. 0,4 và 0,8         D. 0,3 và 0,5

Lời giải:

Đáp án: D

    n_Ba(OH)2 = 0,5V → n_OH^- = 1V (mol)

    n_Al³⁺ = n_Al(NO3)3 = 0,75.0,2 = 0,15 (mol)

    n_Al(OH)3 = 7,8/78 = 0,1 mol

    Trường hợp 1: lượng OH^- chỉ đủ tạo 0,1 mol kết tủa:

    n_OH^- = 3.n_Al(OH)3 = 0,3 mol

    V = 0,3 (l)

    Trường hợp 2: lượng OH^- dư, hòa tan một phần kết tủa

    * Cách khác áp dụng nhanh công thức cho 2 trường hợp:

Bài 6: Hòa tan hết 0,81 gam bột nhôm vào 550ml dung dịch HCl 0,2M thu được dung dịch A. Tính thể tích dung dịch NaOH 0,5M cần thêm vào dung dịch A để thu được lượng kết tủa lớn nhất.

    A. 0,22l         B. 0.2l         C. 0,15l         D. 0,12l

Lời giải:

Đáp án: A

    Số mol Al = 0,81/27 = 0,03 (mol); số mol HCl = 0,55.0,2 = 0,11 (mol)

    Dung dịch A thu được gồm AlCl₃ = 0,03 mol; HCl = 0,11 - 0,09 = 0,02 mol.

    Để có lượng kết tủa lớn nhất:

    Thể tích dung dịch NaOH cần dùng = (0,02+0,09)/0,5 = 0,22 (lít)

Bài 7: Cho 200ml dung dịch AlCl₃ 1,5M tác dụng với V lít dung dịch NaOH 0,5M; lượng kết tủa thu được là 15,6 gam. Giá trị lớn nhất của V là:

    A. 1,2         B. 1,8         C. 2,4         D. 2

Lời giải:

Đáp án: D

    Ta có: n_AlCl3 = 1,5.0,2 = 0,3 mol; n_Al(OH)3 = 15,6/78 = 0,2 mol

    Thể tích NaOH lớn nhất khi kết tủa sinh ra cực đại, bị NaOH hòa tan 1 phần còn 15,6 (g).

    Theo phương trình phản ứng, ta có: n_NaOH = 0,9 + 0,1 = 1 mol

    → V_NaOH = 1/0,5 = 2 lít

Bài 8: Cho hỗn hợp gồm Na và Al có tỉ lệ mol tương ứng là 1: 2 vào nước dư. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 8,96 lít khí H₂ (đktc) và m gam chất rắn không tan. Giá trị của m là:

    A. 10,8         B. 5,4         C. 7,8         D. 43,2

Lời giải:

Đáp án: B

    Ta có: n_H2 = 0,896/22,4 = 0,04 mol

    Gọi: n_Al = x mol → n_Al = 2x mol

    Phản ứng:

    Sau các phản ứng còn m(g) chất rắn không tan, đó là khối lượng của Al dư.

    Theo phản ứng (1), (2)

    → m_{Al ban đầu} = 2x = 0,2.2 = 0,4 mol

    Mà: n_{Al phản ứng} = n_NaOH = x = 0,2 mol → n_{Al dư} = 0,4 - 0,2 = 0,2 mol

    → m_Al = 0,2.27 = 5,4 (g)