Al2O3 + NaOH → NaAlO2 + H2O: Phương trình, hiện tượng

Trả lời nhanh

Phương trình: Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O (đun nóng hoặc nung chảy). Nhôm oxit là oxit lưỡng tính nên vừa tác dụng với axit vừa tác dụng với bazơ mạnh. Sản phẩm là natri aluminat NaAlO₂ và nước; trong dung dịch NaOH đặc, chất rắn trắng Al₂O₃ tan dần.

Phương trình hoá học Al₂O₃ + NaOH

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

Khi làm trong dung dịch, nhiều tài liệu viết dưới dạng ion phức tetrahiđroxoaluminat:

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄]

Hai cách viết đều đúng. Ở chương trình phổ thông, đề thi thường dùng dạng NaAlO₂ cho gọn, em cứ theo cách đề bài hoặc thầy cô yêu cầu.

Điều kiện và hiện tượng phản ứng

Điều kiện: dung dịch NaOH đặc, đun nóng; hoặc nung chảy Al₂O₃ với NaOH rắn. Al₂O₃ đã nung ở nhiệt độ cao (dạng corunđum) rất trơ, khó tan hơn nhiều so với Al₂O₃ mới điều chế.
Hiện tượng: chất rắn màu trắng Al₂O₃ tan dần trong dung dịch NaOH, thu được dung dịch trong suốt không màu.
Loại phản ứng: phản ứng giữa oxit lưỡng tính và bazơ kiềm, không phải phản ứng oxi hoá – khử (số oxi hoá của Al vẫn là +3, Na vẫn là +1).

Vì sao Al₂O₃ phản ứng được với NaOH?

Al₂O₃ là oxit lưỡng tính: thể hiện tính bazơ khi gặp axit và thể hiện tính axit khi gặp bazơ mạnh. Hai phản ứng song song cần nhớ:

Tác dụng với	Phương trình	Vai trò của Al₂O₃
Axit (HCl)	Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O	Oxit bazơ
Kiềm (NaOH)	Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O	Oxit axit

Có thể hình dung: Al₂O₃ ứng với “axit” HAlO₂ (hay H₃AlO₃ bị mất nước). Axit này trung hoà với NaOH cho muối NaAlO₂. Chú ý Al₂O₃ không tan trong nước và không tác dụng với dung dịch NH₃ (bazơ yếu), nên chỉ bazơ mạnh như NaOH, KOH, Ba(OH)₂ mới hoà tan được.

Cách cân bằng phương trình

Viết sơ đồ: Al₂O₃ + NaOH → NaAlO₂ + H₂O.
Vế trái có 2 Al, nên đặt hệ số 2 trước NaAlO₂.
Vế phải có 2 Na, nên đặt hệ số 2 trước NaOH.
Kiểm tra H: vế trái 2, vế phải 2 (trong H₂O). Kiểm tra O: vế trái 3 + 2 = 5; vế phải 2×2 + 1 = 5. Cân bằng.

Mẹo nhớ: tỉ lệ mol Al₂O₃ : NaOH = 1 : 2, tức cứ 1 mol Al₂O₃ cần đúng 2 mol NaOH.

Ứng dụng: tách Al₂O₃ khỏi quặng boxit

Phản ứng này là cơ sở của quy trình Bayer sản xuất nhôm. Quặng boxit (chứa Al₂O₃ lẫn Fe₂O₃, SiO₂) được hoà tan trong NaOH đặc, nóng. Al₂O₃ tan thành aluminat, còn Fe₂O₃ không tan nên lọc bỏ. Sau đó:

Sục CO₂ vào dung dịch: NaAlO₂ + CO₂ + 2H₂O → Al(OH)₃↓ + NaHCO₃
Nung kết tủa: 2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O (nhiệt độ cao)
Điện phân nóng chảy Al₂O₃ (có criolit) thu nhôm kim loại.

Lỗi sai thường gặp

Viết sản phẩm là Al(OH)₃ + Na₂O. Sai, vì oxit không “đổi chỗ” như vậy; sản phẩm là muối aluminat và nước.
Quên hệ số, viết Al₂O₃ + NaOH → NaAlO₂ + H₂O (chưa cân bằng).
Cho rằng Al₂O₃ tan được trong dung dịch NH₃. Không đúng.
Nhầm với Al: phản ứng 2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂↑ có khí H₂ bay ra, còn Al₂O₃ thì không có khí.

Bài tập vận dụng có đáp án

Bài 1. Hoà tan hoàn toàn 10,2 g Al₂O₃ bằng lượng vừa đủ dung dịch NaOH. Tính khối lượng NaOH phản ứng và khối lượng NaAlO₂ tạo thành.

Giải: n(Al₂O₃) = 10,2 : 102 = 0,1 mol. Theo phương trình, n(NaOH) = 0,2 mol, nên m(NaOH) = 0,2 × 40 = 8 g. n(NaAlO₂) = 0,2 mol, nên m = 0,2 × 82 = 16,4 g.

Bài 2. Cho 20,4 g Al₂O₃ vào 300 mL dung dịch NaOH 2M, phản ứng hoàn toàn. Tính khối lượng NaOH dư và muối thu được.

Giải: n(Al₂O₃) = 0,2 mol; n(NaOH) = 0,3 × 2 = 0,6 mol. Phản ứng cần 0,4 mol NaOH, nên NaOH dư 0,2 mol, tức 8 g. Muối NaAlO₂ = 0,4 mol, khối lượng 0,4 × 82 = 32,8 g.

Bài 3. Nêu cách tách riêng Al₂O₃ ra khỏi hỗn hợp với MgO.

Giải: Cho hỗn hợp vào dung dịch NaOH dư, Al₂O₃ tan, MgO không tan; lọc lấy MgO. Sục CO₂ dư vào nước lọc thu kết tủa Al(OH)₃, lọc rồi nung đến khối lượng không đổi được Al₂O₃.

Tóm tắt cần nhớ

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O (to).
Al₂O₃ là oxit lưỡng tính, không tan trong nước và NH₃.
Không có khí thoát ra, không phải phản ứng oxi hoá – khử.

Cùng chuyên đề: Bài nằm trong mục lục Các phương trình hóa học thường gặp: tổng hợp hơn 300 phản ứng có cân bằng. Bài sau: K + H2O → KOH + H2: Cân bằng phương trình, hiện tượng và bài tập.

Câu hỏi thường gặp

Al2O3 + NaOH tạo ra sản phẩm gì?

Tạo natri aluminat NaAlO2 và nước theo phương trình Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O. Trong dung dịch có thể viết sản phẩm là Na[Al(OH)4].

Vì sao Al2O3 tác dụng được với NaOH?

Vì Al2O3 là oxit lưỡng tính: ngoài tính bazơ (tác dụng với axit), nó còn thể hiện tính axit khi gặp bazơ mạnh như NaOH, KOH.

Al2O3 có tan trong dung dịch NH3 không?

Không. NH3 là bazơ yếu nên không hoà tan được Al2O3; chỉ các dung dịch kiềm mạnh mới hoà tan được.

Phản ứng Al2O3 và NaOH có phải phản ứng oxi hoá – khử không?

Không. Số oxi hoá của các nguyên tố trước và sau phản ứng không đổi (Al +3, Na +1, O −2, H +1), đây là phản ứng trao đổi giữa oxit lưỡng tính và kiềm.