20 bài tập vận dụng về phản ứng nhiệt nhôm có đáp án và lời giải chi tiết

Phương pháp giải:

Bảo toàn electron

Lời giải chi tiết:

Vì sản phẩm sau phản ứng tác dụng với NaOH sinh ra khí => Al dư, Fe₂O₃ hết

Ta có n_Fe2O3 = 0,01mol; n_H2 = 0,03 mol

Fe₂O₃ + 2Al → 2Fe + Al₂O₃

0,01 →  0,02 (mol)

Al_dư   +   H₂O + NaOH → NaAlO₂ + 3/2 H₂ 

0,02 ←                                              0,03 (mol)

→ n_{Al ban đầu} = n_{Al pư} + n_{Al dư} = 0,02 + 0,02 = 0,04 mol

→ m = 0,04.27 = 1,08 gam

Đáp án C

Phương pháp giải:

Bảo toàn electron

Lời giải chi tiết:

Hỗn hợp sau pứ gồm Al₂O₃, Fe và Al hoặc Fe₂O₃ dư 

Nếu Al dư thì B chứa: Al₂O₃, Fe và Al dư

Cho B tác dụng dd HCl thì: 1,5n_Al + n_Fe = n_H2 = 0,1 mol

⟹ n_Fe < 0,1 mol

Khi đó chất rắn C là Fe ⟹ m_Fe = 8,8 gam ⟹ n_Fe ≈ 0,157 không thỏa mãn n_Fe < 0,1 mol

⟹ Al hết và Fe₂O₃ dư

2Al + Fe₂O₃ → 2Fe + Al₂O₃ (1)

0,1← 0,05   ←  0,1 

Fe + 2HCl → H₂ (2)

0,1       ←      0,1 

⟹ m_Al = 27.0,1 = 2,7 gam

Theo (1) → m_Fe203p/ư = 0,05.160 = 8 gam

Chất rắn C gồm Fe (0,1 mol) và Fe₂O₃ dư 

⟹ m_{Fe2O3 dư} = 8,8 - 56.0,1 = 3,2 gam

⟹ m_{Fe2O3 ban đầu} = 8 + 3,2 = 11,2 gam

Đáp án C

Phương pháp giải:

viết PTHH, tính toán theo PTHH

Lời giải chi tiết:

n_Al = 0,4 n_Fe3O4 = 0,15 

Gọi x là số mol Al phản ứng

8Al + 3Fe₃O₄ → 9Fe + 4Al₂O₃ 

x          →            9x/8 

=> n_{Al dư} = 0,4 - x; n_Fe = 9x/8 

Al + 3HCl → AlCl₃ + 1,5H₂ 

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂ 

=> n_H2 = (0,4 - x).1,5 + 9x/8 = 0,48 => x = 0,32 

=> H = (0,32/0,4).100% = 80% 

Đáp án A

Phương pháp giải:

viết PTHH, tính toán theo PTHH

Lời giải chi tiết:

2Al +     Fe₂O₃      →    Al₂O₃ + 2Fe

0,2     ←   0,1     →     0,2

=> khối lượng kim loại trong Y  =  m _Fe + m _{Al dư}

                                             = 56.0,2 + 10,8 -27.0,2 = 16,6 g

Đáp án D

Phương pháp giải:

viết PTHH, tính toán theo PTHH

Công thức tính hiệu suất:  \(\% H{\rm{ }} = {{luong\,phan\,ung} \over {ban\,dau}}.100\% \)

Lời giải chi tiết:

2 Al +  Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe

0,35                             0,35

Giả sử hiệu suất đạt 100% dựa vào hệ số của phản ứng thấy Fe₂O₃ dư . Vậy hiệu suất phản ứng tính theo Al.

Theo phản ứng :  n_Fe = n_Al = 0,35 mol

=> H = 0,2.100% / 0,35 = 57,14%

Đáp án B

Phương pháp giải:

Bảo toàn electron

Lời giải chi tiết:

n _{Al dư} = 2n_H2 / 3 = 0,1 mol

=> H = [(0,25 – 0,1).100%] : 0,25  = 60%

2Al +   Fe₂O₃ →   Al₂O₃ +  2Fe

0,15 → 0,075  → 0,075 → 0,15

=> m_Z= 160.(0,15 – 0,075) + 56.0,15 = 20,4 g

Đáp án A

Phương pháp giải:

Viết PTHH dạng tổng quát, bảo toàn nguyên tố Al

Lời giải chi tiết:

\(Al + F{e_x}{O_y}\xrightarrow{{}}\left\{ \begin{gathered}
Fe \hfill \\
A{l_2}{O_3} \hfill \\
Al\,du \hfill \\
\end{gathered} \right.\xrightarrow{{ + dd\,NaOH\,du}}\left\langle \begin{gathered}
{H_2}:0,03\,mol \hfill \\
Fe \hfill \\
NaAl{O_2}\xrightarrow{{ + C{O_2} + {H_2}O}}Al{(OH)_3}\xrightarrow{{{t^0}}}\underbrace {A{l_2}{O_3}}_{5,1\,(g)}:0,05\,(mol) \hfill \\
\end{gathered} \right.\)

Bảo toàn electron => n_Al dư = 2/3 n_H2 = 2/3 . 0,03 = 0,02 (mol)

Bảo toàn  nguyên  tố Al => n_Al bđ = 2 n_{Al2O3 (sau nung)} =  0,1(mol)

=> n_Al pứ  = n_Al bđ - n_Al dư = 0,1 – 0,02 = 0,08 (mol)

=> n_Al2O3  = ½ n_Al pứ = 0,04 (mol)

=> n_O  = 3n_Al2O3 = 0,12 (mol)

Bảo toàn  khối lượng  ta có: m_FexOy = 9,66 - m_Albđ = 9,66 – 0,1.27 = 6,96 (g)

=> m_Fe = 6,96 – m_O = 6,96 – 0,12.16 = 5,04 (g)

=> n_Fe = 0,09 (mol)

\( =  > \frac{x}{y} = \frac{{{n_{Fe}}}}{{{n_O}}} = \frac{{0,09}}{{0,12}} = \frac{3}{4}\)

 Đáp án B

Phương pháp giải:

Quy đổi 2 oxit sắt thành Fe, O. Dùng bảo toàn electron

2 phần không chia bằng nhau nên đặt số mol của Al, Fe, O phần 2 gấp k lần phần 1

Lời giải chi tiết:

Phương pháp giải:

Bảo toàn electron, bảo toàn nguyên tố

Lời giải chi tiết:

X tác dụng được với dung dịch NaOH tạo H₂ nên Al còn dư và n_Al = 0,03.2/3 = 0,02 mol

CO₂ + NaAlO₂ + H₂O     ->    Al(OH)₃ + NaHCO₃

Số mol kết tủa Al(OH)₃ = 7,8/78 = 0,1 mol

Vậy số mol Al₂O₃ = (0,1-0,02)/2 = 0,04 mol

Số mol O trong Al₂O₃ = 0,04.3 = 0,12 mol

Khối lượng O trong  hỗn hợp oxit = 0,12.16 = 1,92 gam

Số mol SO₂ = 0,11 mol  nên Số mol SO₄^2- = 0,11 mol

Vậy khối lượng Fe trong muối = 15,6 - 0,11.96 = 5,04 gam

=> m = 5,04 + 1,92 = 6,96 gam. 

Đáp án C

Phương pháp giải:

Bảo toàn electron, bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố

Lời giải chi tiết:

n_H2(1) = 0,1375 mol ; n_H2(2) = 0,0375 mol 
- Hỗn hợp rắn Y tác dụng với NaOH giải phóng H₂ → Al dư và vì phản ứng xảy ra hoàn toàn nên thành phần hỗn hợp rắn Y gồm: Al₂O₃, Fe và Al dư 
- Gọi n_Fe = x mol ; n_{Al dư} = y mol có trong 1/2 hỗn hợp Y 
- Từ đề ta có hệ phương trình:

\(\left\{ \begin{array}{l}2{\rm{x}} + 3y = 0,275\\1,5y = 0,0375\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}x = 0,1\\y = 0,025\end{array} \right.\)

- BTNT O và Fe: n_Al2O3 = n_Fe2O3 = n_Fe/2 = 0,05 mol 
- BTKL: m = (0,05.102 + 0,1.56 + 0,025.27).2 = 22,75 gam

Đáp án A

Phương pháp giải:

Bảo toàn electron, bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố

Lời giải chi tiết:

n_H2 = 0,15 mol ; n_Al(OH)3 = 0,5 mol 

- Từ đề suy ra thành phần hỗn hợp rắn X gồm: Fe, Al₂O₃ (x mol) và Al dư (y mol) 

- Các phản ứng xảy ra là: 

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂ 

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄] 

CO₂ + Na[Al(OH)₄] → Al(OH)₃ + NaHCO₃ 

- n_H2 = 0,15 mol → y = 0,1 mol 

-BTNT Al: 2x + y = 0,5 → x = 0,2 mol 

- BTNT O: n_O(Fe3O4) = n_O(Al2O3) → n_Fe3O4 = (0,2 . 3) : 4 = 0,15 mol 

- BTNT Fe: nFe = 3nF₃O₄ = 3.0,15 = 0,45 mol 

- BTKL: m = 0,45.56 + 0,2.102 + 0,1.27 = 48,3 gam

Đáp án C

Phương pháp giải:

Viết PTHH, tính toán theo PTHH kết hợp bảo toàn electron

CT: n_H+ = 2n O(oxit)

Lời giải chi tiết:

Lời giải chi tiết:

\(\eqalign{ & P1:\left\{ \matrix{ Al\,du \hfill \cr A{l_2}{O_3} \hfill \cr Fe \hfill \cr} \right. \to \left\{ \matrix{ {n_{Al\,du}} = {2 \over 3}{n_{{H_2}}} = 0,1 \hfill \cr Fe:0,45 = > {n_{A{l_2}{O_3}}} = 0,45.{4 \over 9} = 0,2 \hfill \cr} \right. \to \left\{ \matrix{ {{{n_{Al\,du}}} \over {{n_{Fe}}}} = {{0,1} \over {0,45}} = {2 \over 9} \hfill \cr {m_{(1)}} = 48,3g \hfill \cr} \right. \cr & P2:\left\{ \matrix{ \buildrel {BT\,e} \over \longrightarrow 2{n_{{H_2}}} = 3{n_{Al\,du}} + 2{n_{Fe}} = 2,4 \hfill \cr {{{n_{Al\,du}}} \over {{n_{Fe}}}} = {2 \over 9} \hfill \cr} \right. \to \left\{ \matrix{ Al\,du:0,2 \hfill \cr Fe:0,9 \hfill \cr A{l_2}{O_3}:0,9.{4 \over 9} = 0,4 \hfill \cr} \right. \cr & = > {m_{(2)}} = 96,6g \cr & = > m = 144,9g \cr} \)

Đáp án B

Phương pháp giải:

Phần 1: Bảo toàn e => n_Al dư = 2/3n_H2 = ? (mol)

Phần 2: Bảo toàn e: 3n_Fe + 3n_Al dư = 3n_NO => n_Fe = ? (mol)

=> m = m_Fe = ? (g)

Lời giải chi tiết:

Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Hỗn hợp rắn Y + NaOH thấy có H₂ thoát ra => Al dư sau phản ứng nhiệt nhôm

Vậy hỗn hợp Y gồm Al₂O₃, Fe và Al dư

Phần 1: Bảo toàn e => n_Al dư = 2/3n_H2 = 2/3. 0,45 = 0,3 (mol)

Phần 2: Bảo toàn e: 3n_Fe + 3n_Al dư = 3n_NO => n_Fe = (3.0,7 – 3.0,3)/3 = 0,4 (mol)

=> m = m_Fe = 0,4. 56 = 22,4 (g)

Đáp án B

Lời giải chi tiết:

Đáp án D

Phương pháp giải:

Phản ứng xảy ra không hoàn toàn, ta có sơ đồ sau:

Al + Fe₂O₃ → chất rắn Y chứa Al₂O₃, Fe, Al dư, Fe₂O₃ dư

- Phần 1: Từ số mol H₂ suy ra số mol Al

- Phần 2: Số mol H₂ do Al tạo ra ở phần 1 và phần 2 bằng nhau.

Từ số mol H₂ suy ra số mol Fe, từ đó tính được %m_Fe

Lời giải chi tiết:

Sơ đồ phản ứng:

Al + Fe₂O₃ → chất rắn Y chứa Al₂O₃, Fe, Al dư, Fe₂O₃ dư

- Phần 1: Y + NaOH dư → 0,15 mol H₂

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂↑

Suy ra n_Al = 2/3.n_H2 = 2/3.0,15 = 0,1 mol

- Phần 2: Y + HCl → 0,45 mol H₂

Al + 3HCl→ AlCl₃+ 3/2 H₂ (1)

Fe + 2HCl → FeCl₂+ H₂ (2)

Có n_{H2 PT 1} = 3/2.n_Al = 0,15 mol→ n_{H2 PT 2} = 0,3 mol → n_Fe = 0,3 mol

Suy ra khối lượng Fe trong hỗn hợp Y là n_Fe = 2.0,3 = 0,6 mol

→ %m_Fe = 0,6.56.100%/85,6 = 39,25%

Đáp án B

Phương pháp giải:

Hỗn hợp Y chứa Al dư, Fe₃O₄ dư, Al₂O₃, Fe

- Phần 1: Từ số mol H₂ tìm được số mol Al

- Phần 2: Từ số mol H₂ và số mol Al tìm được số mol Fe

Từ đó tính được số mol của Al₂O₃, Fe₃O₄ trong hỗn hợp sau phản ứng.

Dùng bảo toàn nguyên tố Al và Fe để tính số mol Al ban đầu và số mol Fe₃O₄ ban đầu.

=> H%

Lời giải chi tiết:

Hỗn hợp Y chứa Al dư, Fe₃O₄ dư, Al₂O₃, Fe

- Phần 1: n_H2 = 0,06 mol → n_{Al dư} = 2/3.n_H2 = 0,04 mol

- Phần 2: n_H2 = 0,15 mol → n_{H2 (do Fe tạo ra)} = 0,15 - 0,06 = 0,09 mol → n_Fe = 0,09 mol

8Al + 3Fe₃O₄ \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 4Al₂O₃ + 9Fe

Theo PTHH: n_Al2O3 = 4/9. n_Fe = 4/9. 0,09 = 0,04 mol

Ta có: n_H2SO4 = 1,5.n_Al + 4.n_Fe3O4 + 3.n_Al2O3 + n_Fe = 0,31 mol => 1,5. 0,04 + 4.n_Fe3O4 + 3.0,04 + 0,09 = 0,31 mol

=> n_Fe3O4 = 0,01 mol

Bảo toàn nguyên tố Al ta có: n_{Al ban đầu} = 2.n_Al2O3 + n_{Al dư} = 2. 0,04 + 0,04 = 0,12 mol

Bảo toàn nguyên tố Fe ta có: 3.n_{Fe3O4 ban đầu} = n_Fe + 3.n_{Fe3O4 dư} = 0,09 +  3.0,01 = 0,12 mol

→ n_{Fe3O4 ban đầu} = 0,04 mol

Ta có: 0,12:8 > 0,04:3 nên hiệu suất phản ứng tính theo Fe₃O₄

Ta có: H = n_{Fe3O4 pứ}.100%/n_{Fe3O4 ban đầu} = (0,04-0,01).100%/0,04 = 75%

Đáp án C

Phương pháp giải:

Dùng bảo toàn nguyên tố Al để tính số mol Al ban đầu. Từ đó tính được khối lượng của Fe_xO_y.

Từ số mol H₂ suy ra số mol Al dư → Số mol Al phản ứng

Dùng bảo toàn nguyên tố O để tìm số mol O có trong oxit sắt. Từ đó suy ra số mol Fe có trong oxit sắt.

→ Công thức oxit

Lời giải chi tiết:

Ta có sơ đồ phản ứng:

Fe_xO_y, Al → Y \(\xrightarrow{+NaOH\,du}\) Khí H₂ + dung dịch D (NaAlO₂) + chất rắn không tan Z

Dung dịch D \(\xrightarrow{+C{{O}_{2}}\,du}\) Kết tủa Al(OH)₃ \(\xrightarrow{{{t}^{0}}}\) Al₂O₃

Bảo toàn nguyên tố Al ta có: n_Al = 2.n_Al2O3 = 2.0,05 = 0,1 mol

→ m_FexOy = 9,66 - 0,1.27 = 6,96 gam.

Ta có: n_{Al dư} = 2/3.n_H2 = 2/3.0,03 = 0,02 mol

Ta có: n_O = 3.n_Al2O3 = 1,5.n_{Al pứ} = 1,5. (0,1 - 0,02) = 0,12 mol

→ m_Fe = 6,96 - 0,12.16 = 5,04 gam → n_Fe = 0,09 mol

Ta có: n_Fe : n_O = 0,09 : 0,12 = 3 : 4 → Công thức oxit là Fe₃O₄

Đáp án C

Phương pháp giải:

Vì phần 1 tác dụng với NaOH tạo khí nên X có Al dư nên hỗn hợp tạo thành có Al₂O₃, Cr và Al dư

Tính theo PTHH

2Al + Cr₂O₃ → Al₂O₃ + 2Cr

2NaOH +2Al +2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂

3HCl + Al → AlCl₃  + 3/2 H₂

Cr + 2HCl → CrCl₂ + H₂

Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O

Lời giải chi tiết:

Vì phần 1 tác dụng với NaOH tạo khí nên X có Al dư nên hỗn hợp tạo thành có Al₂O₃, Cr và Al dư

Có 2Al + Cr₂O₃ → Al₂O₃ + 2Cr

Nên trong mỗi phần đặt Al: x mol; Al₂O₃: y mol thì Cr : 2y mol

→ 2.(27x + 102y + 104y) = 43,9 gam

P₁: X + NaOH thì 2NaOH +2Al +2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂

→ x = \(\frac{{{n_{{H_2}}}}}{{\frac{3}{2}}} = 0,05\)→ y = 0,1 mol

P₂ : 3HCl + Al → AlCl₃  + 3/2 H₂

       Cr + 2HCl → CrCl₂ + H₂

        Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O

→ n_HCl = 3x + 2y.2 + 6y =3.0,05 + 10.0,1 =1,15 mol → V = 1,15 lít

Đáp án A

Phương pháp giải:

Ta có Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe

Vì hỗn hợp X có khả năng phản ứng với NaOH tạo khia H₂ nên X có chứa Al → X không còn Fe₂O₃

Phần 1 : đặt số mol Al là x mol, số mol của Al₂O₃ là y mol thì số mol Fe là 2y mol

X + Ba(OH)₂ thì 2Al + Ba(OH)₂ +2H₂O → Ba(AlO₂)₂ + 3H₂

                             Al₂O₃ + Ba(OH)₂ → Ba(AlO₂)₂ + H₂O

→ n_H2 → x = 0,05 mol

     m_rắn = m_Fe → y =0,05 mol → m_{phần 1}  → m_{phần 2}

→Thành phần của phần 2

Phần 2 :  4H⁺   + NO₃^-  + 3e → H₂O + NO

                2H⁺  + O^2-  → H₂O

So sánh n_H⁺ đã phản ứng với n_HNO3 → Có phản ứng tạo NH₄⁺không

                 10H⁺ + 8e + NO₃^- → 3H₂O + NH₄⁺

Lời giải chi tiết:

Ta có Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe

Vì hỗn hợp X có khả năng phản ứng với NaOH tạo khia H₂ nên X có chứa Al → X không còn Fe₂O₃

Phần 1 : đặt số mol Al là x mol, số mol của Al₂O₃ là y mol thì số mol Fe là 2y mol

X + Ba(OH)₂ thì 2Al + Ba(OH)₂ +2H₂O → Ba(AlO₂)₂ + 3H₂

                             Al₂O₃ + Ba(OH)₂ → Ba(AlO₂)₂ + H₂O

→ n_H2 = 3/2 . x = 0,075 mol → x = 0,05 mol

     m_rắn = m_Fe = 56.2y = 5,6 → y =0,05 mol → m_{phần 1} = 0,05.27 + 0,05.102 + 0,1.56 = 12,05 g

→ m_{phần 2} = 36,15 – 12,05 = 24,1 g → m_{phần 2} : m_{phần 1} = 2: 1

→phần 2 có 0,1 mol Al, 0,1 mol Al₂O₃ và 0,2 mol Fe

Phần 2 :  4H⁺   + NO₃^-  + 3e → H₂O + NO

                2H⁺  + O^2-  → H₂O

n_NO = 0,15 mol → n_H⁺ = 0,15.4 + 0,1.3.2 =1,2 mol < n_HNO3 = 1,7 mol nên còn phản ứng tạo NH₄⁺

                 10H⁺ + 8e + NO₃^- → 3H₂O + NH₄⁺

                 0,5 mol 0,4                              0,05 mol

Bảo toàn N có n_NO3(muối) = n_HNO3 – n_NO – n_NH4 = 1,7 – 0,15 – 0,05 = 1,5

→ dung dịch thu được có Al³⁺: 0,3 mol; Fe²⁺ : z mol thì Fe³⁺ : 0,2 –z (mol); NO₃^- : 1,5 mol

→  m_muối = 0,3.27 + 0,2.56 + 1,5.62 = 112,3

Đáp án A