Trả lời nhanh
Phương trình: AlCl3 + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3↓ + 3NH4Cl. Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường, xuất hiện kết tủa keo trắng Al(OH)3. NH3 là bazơ yếu nên kết tủa không bị hòa tan khi NH3 dư. Đây là cách điều chế Al(OH)3 thuận tiện nhất từ muối nhôm.
Phương trình hóa học AlCl3 + NH3 + H2O
AlCl3 + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3↓ + 3NH4Cl
- Điều kiện: nhiệt độ thường, NH3 ở dạng dung dịch (nước amoniac).
- Hiện tượng: xuất hiện kết tủa keo màu trắng, không tan khi thêm NH3 dư.
- Loại phản ứng: trao đổi ion trong dung dịch (không phải oxi hóa – khử vì không nguyên tố nào đổi số oxi hóa).
Cách cân bằng
Ta đếm nguyên tử hai vế sau khi đặt hệ số 3 trước NH3, H2O và NH4Cl:
| Nguyên tố | Vế trái | Vế phải |
|---|---|---|
| Al | 1 | 1 |
| Cl | 3 | 3 |
| N | 3 | 3 |
| H | 9 + 6 = 15 | 3 + 12 = 15 |
| O | 3 | 3 |
Mẹo: Al(OH)3 cần 3 nhóm OH, mỗi nhóm lấy từ một phân tử H2O (phần H còn lại kết hợp với NH3 thành NH4+). Vì vậy hệ số của NH3, H2O đều là 3.
Phương trình ion
Ion rút gọn: Al3+ + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3↓ + 3NH4+
Có thể hiểu theo hai bước: NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH– (cung cấp OH–), rồi Al3+ + 3OH– → Al(OH)3↓. Ion Cl– không tham gia nên không có mặt trong phương trình ion rút gọn.
Vì sao NH3 dư không hòa tan được Al(OH)3?
Al(OH)3 là hiđroxit lưỡng tính: tan trong axit mạnh và bazơ mạnh (NaOH, KOH, Ba(OH)2). Nhưng NH3 là bazơ yếu, nồng độ OH– trong dung dịch thấp, không đủ để chuyển Al(OH)3 thành [Al(OH)4]–. Nhờ đó kết tủa thu được gần như tối đa và bền.
| Thuốc thử cho vào dung dịch AlCl3 | Hiện tượng khi dư thuốc thử |
|---|---|
| Dung dịch NaOH | Kết tủa xuất hiện rồi tan hết (tạo NaAlO2 hoặc Na[Al(OH)4]) |
| Dung dịch NH3 | Kết tủa xuất hiện, không tan |
Vì thế, khi điều chế Al(OH)3 trong phòng thí nghiệm, người ta thường dùng NH3 thay cho NaOH để không phải canh lượng kiềm.
Ứng dụng và so sánh với các muối khác
- Điều chế Al(OH)3 từ muối nhôm (AlCl3, Al2(SO4)3, Al(NO3)3) bằng dung dịch NH3 dư.
- Nhận biết, tách ion: NH3 dư làm tan Cu(OH)2, Zn(OH)2 (tạo phức amoniac) nhưng không làm tan Al(OH)3, Mg(OH)2, Fe(OH)3.
Lỗi sai thường gặp
- Viết thiếu H2O ở vế trái, thành AlCl3 + NH3 → … và không cân bằng được.
- Viết sản phẩm là Al(OH)3 và NH3Cl hoặc NH4OH: muối đúng là NH4Cl.
- Cho rằng NH3 dư làm tan kết tủa giống NaOH dư.
- Quên mũi tên ↓ cho Al(OH)3.
Bài tập vận dụng
Bài 1. Cho 0,1 mol AlCl3 phản ứng hoàn toàn với dung dịch NH3 dư. Tính khối lượng kết tủa và khối lượng NH4Cl tạo thành.
Giải: n(Al(OH)3) = n(AlCl3) = 0,1 mol → m = 0,1 × 78 = 7,8 g. n(NH4Cl) = 3 × 0,1 = 0,3 mol → m = 0,3 × 53,5 = 16,05 g.
Bài 2. Cần tối thiểu bao nhiêu lít khí NH3 (đktc) để kết tủa hoàn toàn 0,1 mol Al3+ (coi NH3 tan hết vào nước)?
Giải: n(NH3) = 3 × 0,1 = 0,3 mol → V = 0,3 × 22,4 = 6,72 lít.
Bài 3. Cho từ từ dung dịch NH3 đến dư vào dung dịch chứa hỗn hợp AlCl3 và CuCl2. Nêu hiện tượng và cho biết kết tủa cuối cùng là gì.
Giải: Ban đầu xuất hiện kết tủa gồm Al(OH)3 (trắng) và Cu(OH)2 (xanh lam). Khi NH3 dư, Cu(OH)2 tan tạo phức [Cu(NH3)4](OH)2 màu xanh thẫm; Al(OH)3 không tan. Kết tủa còn lại là Al(OH)3 màu trắng.
Bài 4. Dùng một thuốc thử nào để phân biệt hai dung dịch AlCl3 và ZnCl2 trong hai lọ mất nhãn?
Giải: Dùng dung dịch NH3 dư. Cả hai đều tạo kết tủa trắng, nhưng kết tủa Zn(OH)2 tan trong NH3 dư, còn Al(OH)3 thì không. Lọ nào kết tủa tan là ZnCl2.
Câu hỏi thường gặp
AlCl3 tác dụng với NH3 có hiện tượng gì?
Xuất hiện kết tủa keo màu trắng là Al(OH)3. Kết tủa này không tan khi cho NH3 dư.
Vì sao Al(OH)3 không tan trong NH3 dư?
Vì NH3 là bazơ yếu, nồng độ OH– trong dung dịch nhỏ, không đủ để hòa tan hiđroxit lưỡng tính Al(OH)3 như bazơ mạnh NaOH hay KOH.
Phản ứng AlCl3 với NH3 có phải phản ứng oxi hóa – khử không?
Không. Số oxi hóa của Al (+3), Cl (–1), N (–3), H (+1), O (–2) đều không đổi nên đây là phản ứng trao đổi ion.
Nên dùng NaOH hay NH3 để điều chế Al(OH)3 từ AlCl3?
Nên dùng dung dịch NH3 vì dư NH3 không làm tan kết tủa. Nếu dùng NaOH, chỉ cần dư một chút là Al(OH)3 bị hòa tan.