Al2(SO4)3 + NaOH: phương trình, hiện tượng, bài tập

Trả lời nhanh

Khi cho dung dịch NaOH dư vào nhôm sunfat, phản ứng tổng quát là: Al₂(SO₄)₃ + 8NaOH → 3Na₂SO₄ + 2Na[Al(OH)₄]. Thực chất phản ứng xảy ra qua hai bước: tạo kết tủa keo trắng Al(OH)₃ trước, sau đó kết tủa này tan trong NaOH dư vì Al(OH)₃ là hiđroxit lưỡng tính.

Phương trình hoá học Al₂(SO₄)₃ + NaOH

Phương trình tổng quát (NaOH dư):

Al₂(SO₄)₃ + 8NaOH → 3Na₂SO₄ + 2Na[Al(OH)₄]

Nhiều tài liệu viết muối tan của nhôm dưới dạng NaAlO₂. Khi đó phương trình là Al₂(SO₄)₃ + 8NaOH → 3Na₂SO₄ + 2NaAlO₂ + 4H₂O. Hai cách viết tương đương, vì Na[Al(OH)₄] = NaAlO₂ + 2H₂O.

Hai giai đoạn của phản ứng

Giai đoạn 1 – tạo kết tủa: Al₂(SO₄)₃ + 6NaOH → 2Al(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄
Giai đoạn 2 – hoà tan kết tủa: Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄]

Nhân giai đoạn 2 với 2 rồi cộng với giai đoạn 1 ta được 6 + 2 = 8 phân tử NaOH, đúng như phương trình tổng quát.

Dạng ion rút gọn:

Al³⁺ + 3OH⁻ → Al(OH)₃↓
Al(OH)₃ + OH⁻ → [Al(OH)₄]⁻
Gộp lại: Al³⁺ + 4OH⁻ → [Al(OH)₄]⁻

Điều kiện và hiện tượng

Điều kiện: phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường, trong dung dịch.
Nhỏ từ từ NaOH vào dung dịch Al₂(SO₄)₃: xuất hiện kết tủa keo trắng, lượng kết tủa tăng dần đến cực đại, sau đó tan dần khi NaOH dư và dung dịch trở lại trong suốt.
Nhỏ từ từ dung dịch Al₂(SO₄)₃ vào NaOH dư: kết tủa vừa tạo ra bị tan ngay khi lắc, chỉ khi NaOH hết mới có kết tủa bền.

Mẹo nhớ: thứ tự cho chất quyết định hiện tượng. NaOH vào muối nhôm thì “có kết tủa rồi tan”; muối nhôm vào NaOH thì “tan ngay, sau mới có kết tủa”.

Tỉ lệ mol quyết định sản phẩm

Đặt T = n_OH⁻ / n_Al³⁺.

Tỉ lệ T	Kết quả
T ≤ 3	Chỉ tạo Al(OH)₃, Al³⁺ có thể còn dư (T < 3)
3 < T < 4	Có cả Al(OH)₃ và [Al(OH)₄]⁻
T ≥ 4	Kết tủa tan hết, chỉ có [Al(OH)₄]⁻ (T > 4 thì còn OH⁻ dư)

Với Al₂(SO₄)₃, mỗi mol muối cho 2 mol Al³⁺ nên cần 6 mol NaOH để kết tủa cực đại và 8 mol NaOH để kết tủa tan hết.

Công thức nhanh khi NaOH đủ để hoà tan một phần kết tủa (3n_Al³⁺ < n_OH⁻ < 4n_Al³⁺): n_Al(OH)₃ = 4n_Al³⁺ − n_OH⁻.

Lỗi sai thường gặp

Viết sản phẩm là Al(OH)₃ mà quên rằng NaOH dư sẽ hoà tan nó.
Quên Al₂(SO₄)₃ có 2 nguyên tử Al nên tính n_Al³⁺ thiếu một nửa.
Cân bằng sai hệ số NaOH (nhầm 6 với 8) khi gộp hai giai đoạn.
Áp dụng cách làm này cho NH₃: Al(OH)₃ không tan trong NH₃ dư vì NH₃ là bazơ yếu.

Bài luyện tập

Bài 1. Cho 100 ml dung dịch Al₂(SO₄)₃ 0,1M tác dụng với 0,07 mol NaOH. Tính khối lượng kết tủa (Al = 27, O = 16, H = 1).

Giải: n_Al³⁺ = 0,1 × 0,1 × 2 = 0,02 mol; n_OH⁻ = 0,07 mol. Vì 0,06 < 0,07 < 0,08 nên kết tủa bị hoà tan một phần: n_Al(OH)₃ = 4 × 0,02 − 0,07 = 0,01 mol. Khối lượng = 0,01 × 78 = 0,78 g.

Bài 2. Cần ít nhất bao nhiêu mol NaOH để 0,05 mol Al₂(SO₄)₃ không còn kết tủa?

Giải: Theo phương trình tổng quát, 1 mol muối cần 8 mol NaOH nên cần 0,05 × 8 = 0,4 mol.

Bài 3. Nhỏ từ từ dung dịch Al₂(SO₄)₃ vào ống nghiệm chứa NaOH dư, hiện tượng gì xảy ra lúc đầu?

Giải: NaOH đang dư nên Al(OH)₃ vừa sinh ra bị hoà tan ngay thành Na[Al(OH)₄], dung dịch vẫn trong suốt. Kết tủa chỉ bền khi lượng NaOH gần hết, lúc đó Na[Al(OH)₄] phản ứng với Al³⁺ tạo Al(OH)₃.

Câu hỏi thường gặp

Al2(SO4)3 tác dụng với NaOH tạo ra chất gì?

Tạo natri sunfat Na2SO4 và kết tủa keo trắng Al(OH)3. Nếu NaOH dư thì Al(OH)3 tan tạo Na[Al(OH)4] (hay viết NaAlO2 + 2H2O).

Vì sao kết tủa Al(OH)3 tan trong NaOH dư?

Vì Al(OH)3 là hiđroxit lưỡng tính, vừa tác dụng với axit vừa tác dụng với bazơ mạnh, tạo ion [Al(OH)4]- tan trong nước.

Tỉ lệ mol Al2(SO4)3 : NaOH là bao nhiêu để kết tủa cực đại và để kết tủa tan hết?

Kết tủa cực đại khi tỉ lệ mol Al2(SO4)3 : NaOH = 1 : 6; kết tủa tan hoàn toàn khi tỉ lệ là 1 : 8 trở lên.

Dùng NH3 thay NaOH có hoà tan được kết tủa Al(OH)3 không?

Không. NH3 là bazơ yếu nên chỉ tạo kết tủa Al(OH)3 và kết tủa không tan khi NH3 dư.