Giải Hóa học 9 Bài 18: Nhôm

Đỗ Hương Ly Ngày: 12-05-2022 Lớp 9

1.8 K

Tailieumoi.vn giới thiệu Giải bài tập Hóa học 9 Bài 18: Nhôm chính xác, chi tiết nhất giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Nhôm lớp 9

Giải bài tập Hóa học lớp 9 Bài 18: Nhôm

Câu hỏi và bài tập (trang 57,58 sgk Hóa học lớp 9)

Bài 1 trang 57 sgk hoá học 9: Hãy điền vào bảng sau những tính chất tương ứng với những ứng dụng của nhôm:

	Tính chất của nhôm	ứng dụng của nhôm
1		làm dây dẫn điện
2		Chế tạo máy bay, ô tô, xe lửa ,….
3		làm dụng cụ gia đình: nồi xoong, khung cửa…..

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức trang 55,56- sgk 9 để trả lời

Lời giải:

Điền vào bản sau những tính chất tương ứng với những ứng dụng của nhôm.

	Tính chất của nhôm	ứng dụng của nhôm
1	Dẫn điện tốt	làm dây dẫn điện
2	Nhẹ, bền	Chế tạo máy bay, ô tô, xe lửa ,….
3	Nhôm dẻo nên có thể cán thành đồ dùng bằng nhôm, dẫn nhiệt tốt, nóng chảy ở nhiệt độ cao	làm dụng cụ gia đình: nồi xoong, khung cửa…..

Bài 2 trang 58 sgk hoá học 9: Thả một mảnh nhôm vào các ống nghiệm chứa các dung dịch sau:

a) MgSO₄; b) CuCl₂;

c) AgNO₃; d) HCl.

Cho biết hiện tượng xảy ra. Giải thích và viết phương trình hoá học.

Phương pháp giải:

Al chỉ đẩy được các kim loại đứng sau Al trong dãy điện hóa ra khỏi dung dịch muối.

a) Không phản ứng

b) Dựa vào màu sắc dung dịch thay đổi và kim loại sinh ra có màu gì => Nêu được hiện tượng

c) Tương tự b

d) Có khí bay ra hay không? => Nêu hiện tượng

Lời giải:

a) Thả nhôm vào dung dịch MgSO₄:Không có phản ứng, vì Al hoạt động hóa học kém hơn Mg, không đẩy được magie ra khỏi muối.

b) Thả nhôm vào dung dịch CuCl₂: 2Al + 3CuCl₂ → 2AlCl₃ + 3Cu↓

Hiện tượng: Al tan dần, có chất rắn màu đỏ bám vào lá nhôm, màu xanh lam của dung dịch nhạt dần. Vì Al hoạt động mạnh hơn Cu, nên đẩy đồng ra khỏi dung dịch muối, tạo thành Cu (màu đỏ) bám vào là nhôm.

c) Thả nhôm vào dung dịch AgN0₃ : Al + 3AgN0₃ → Al(N0₃)₃ + 3Ag↓

Hiện tượng: Al tan dần, có chất rắn màu trắng bám vào lá nhôm. Vì Al hoạt động hóa học mạnh hơn Ag, nên đẩy bạc ra khỏi muối, tạo thành Ag (màu trắng) bám vào lá nhôm.

d) Thả nhôm vào dung dịch HCl: 2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H_2↑

Hiện tượng: Có khí thoát ra, nhôm bị hòa tan dần. Vì nhôm đứng trước hiđro nên phản ứng với axit HCl, tạo thành muối nhôm clorua, tan và giải phóng khí hiđro.

Bài 3 trang 58 sgk hoá học 9: Có nên dùng xô, chậu, nồi nhôm để đựng vôi, nước vôi tôi hoặc vữa xây dựng không ? Hãy giải thích.

Lời giải:

Không nên. Vì vôi, nước vôi hoặc vữa xây dựng đều có chứa Ca(OH)₂ là chất kiềm, chất này sẽ phá hủy dần các đồ vật bằng nhôm do có xảy ra các phản ứng.

Al₂0₃ + Ca(OH)₂→ Ca(AlO₂)₂ + H₂O

2Al + Ca(OH)₂ + 2H₂O → Ca(AlO₂)₂ + 3H₂

Bài 4 trang 58 sgk hoá học 9: Có dung dịch muối AlCl₃ lẫn tạp chất là CuCl₂. Có thể dùng chất nào sau đây để làm sạch muối nhôm ? Giải thích và viết phương trình hoá học.

a) AgNO₃; b) HCl;

c) Mg; d)Al; e) Zn.

Phương pháp giải:

Dùng chất nào sau khi phản ứng dung dịch thu được chỉ chứa AlCl₃

Lời giải:

Để làm sạch muối AlCl₃ có lẫn tạp chất CuCl₂ có thể dùng: nhôm, vì Al hoạt dộng hóa học mạnh hơn Cu, đẩy đồng ra khỏi dung dịch, tạo thành đồng kim loại Cu.

Phương trình hóa học: 2Al + 3CuCl₂ → 2AlCl₃ + 3Cu↓

Bài 5 trang 58 sgk hoá học 9: Thành phần hoá học chính của đất sét là :

A l_{2} 0_{3} . 2 S i 0_{2} .2 H_{2} 0

. Hãy tính phần trăm khối lượng của nhôm trong hợp chất trên.

Phương pháp giải:

Tính phân tử khối của đất sét =?

Giả sử có 1 mol đất sét => khối lượng của Al trong đất sét

áp dụng công thức tính thành phần phần trăm:

$% A l = \frac{m A l}{m đ ấ t s é t} .100 %$

Lời giải:

Thành phần hóa học chính của đất sét là Al₂O₃. 2SiO₂. 2H₂O

Khối lượng mol của hợp chất : $M_{A l_{2} 0_{3} . 2 S i 0_{2} .2 H_{2} 0} = 258$

Khối lượng nhôm trong hợp chất = 27.2 = 54 (g)

Phần trăm khối lượng của nhôm trong hợp chất =

$% m_{A l} = \frac{54}{258} \cdot 100 % = 20, 93 %$

Bài 6 trang 58 sgk hoá học 9: Để xác định thành phần phần trăm khối lượng của hỗn hợp A gồm bột nhôm và bột magie, người ta thực hiện hai thí nghiệm sau :

Thí nghiệm 1: Cho m gam hỗn hợp A tác dụng hết với dung dịch H₂SO₄ loãng dư, thu được 1568 ml khí ở điều kiện tiêu chuẩn.

Thí nghiệm 2: Cho m gam hỗn hợp A tác dụng với dung dịch NaOH dư, sau phản ứng thấy còn lại 0,6 gam chất rắn.

Tính phần trăm khối lượng của mỗi chất trong hỗn hợp A.

Phương pháp giải:

Thí nghiệm 1: Cả Al và Mg cùng phản ứng

2Al + 3H₂S0₄ → Al₂(S0₄)₃ + 3H₂

Mg + H₂S0₄ → MgS0₄ + H₂

Thí nghiệm 2: Chỉ có Al tham gia phản ứng, chất rắn còn lại là Mg dư. => mMg= 0,6 (g)

Dựa vào PTHH (1), (2) và số mol khí H₂tính toán được số mol của Al

=> từ đó tính được phần trăm khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp.

Lời giải:

Số mol khí thoát ra= 1,568 : 22,4 = 0,07 mol

Phương trình hóa hoc: ở TN1 : 2Al + 3H₂S0₄ → Al₂(S0₄)₃ + 3H₂

TN2: Mg + H₂S0₄ → MgS0₄ + H₂

Ở thí nghiệm 2: Al tác dụng hết với NaOH, còn Mg không phản ứng nên khối lượng chất rắn còn lại là Mg

$n_{M g} = \frac{0, 6}{24} = 0, 025 m o l$

Gọi x là số mol Al

Theo phương trình (2): $n_{H_{2} (2)} = n_{M g} = 0, 025 m o l$

Theo phương trình (1): $n_{H_{2} (1)} = \frac{3}{2} n_{A l} = \frac{3}{2} x m o l$

Theo hiđro, ta có: 1,5x + 0,025 = 0,07 => x = 0,03 mol = n Al

Khối lượng của hỗn hợp: m = m_Mg + m_Al = 0,6 + 0,03.27 = 1,41 gam

Phần trăm khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp A:

%Mg = $\frac{0, 6}{1, 41}$ x 100% = 42,55%; %Al = 100% - 42,55% = 57,45%.

Lý thuyết Bài 18: Nhôm

I. TÍNH CHẤT VẬT LÝ

- Nhôm là kim loại nhẹ (D = 2,7 g/cm³), màu trắng bạc, có ánh kim, nóng chảy ở 660⁰C

- Nhôm có tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt

- Nhôm có tính dẻo nên có thể cán mỏng được

II. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1. Nhôm phản ứng với phi kim

a) Phản ứng của nhôm với oxi

4Al + 3O₂ 2Al₂O₃

Ở điều kiện thường, nhôm phản ứng với oxi tạo thành lớp Al₂O₃ mỏng bền vững. Lớp oxit này bảo vệ đồ vật bằng nhôm, không cho nhôm tác dụng với oxi trong không khí và nước.

b) Phản ứng với phi kim khác

2Al + 3Cl₂ 2AlCl₃

2Al + 3S Al₂S₃

2. Tác dụng với nước

- Vật bằng nhôm không tác dụng với nước kể cả khi đun nóng vì có lớp màng Al₂O₃ không cho nước thấm qua

- Nếu phá bỏ lớp Al₂O₃ thì Al tác dụng với nước

2Al + 6H₂O → Al(OH)₃ + 3H₂

3. Nhôm phản ứng với dung dịch axit

- Nhôm phản ứng với dung dịch axit HCl và H₂SO₄ loãng tạo thành muối nhôm và giải phóng hiđro

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

- Nhôm phản ứng với dung dịch axit H₂SO₄đặc, nóng và HNO₃đặc, nóng

8Al + 30HNO_3đặc 8Al(NO₃)₃ + 3N₂O + 15H₂O

8Al + 15H₂SO_{4 đặc} 4Al₂(SO₄)₃ + 3H₂S + 12H₂O

*Chú ý: Nhôm không tác dụng với H₂SO₄ đặc, nguội và HNO₃ đặc, nguội

4. Nhôm phản ứng với dung dịch muối

Nhôm phản ứng với dung dịch muối của kim loại kém hoạt động hơn tạo thành muối nhôm và giải phóng kim loại trong muối

2Al + 3Cu(NO₃)₂ → 2Al(NO₃)₃ + 3Cu

5. Nhôm phản ứng với dung dịch kiềm

Do lớp oxit nhôm bị hòa tan trong kiềm nên nhôm phản ứng với dung dịch kiềm

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂↑

6. Tác dụng với một số oxit kim loại ở nhiệt độ cao (phản ứng nhiệt nhôm)

Nhôm khử được các oxit kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học

2Al + Fe₂O₃ 2Fe + Al₂O₃

2Al + 3CuO 3Cu + Al₂O₃

III. ỨNG DỤNG

Nhôm và hợp kim của nhôm được sử dụng rộng rãi trong đời sống: đồ dùng gia đình, dây dẫn điện, vật liệu xây dựng....

IV. SẢN XUẤT NHÔM

- Nguyên liệu để sản xuất nhôm là quặng bôxit có thành phần chủ yếu là Al₂O₃

Phương pháp: Điện phân hỗn hợp nóng chảy của nhôm oxit và criolit, thu được hỗn hợp nhôm và oxi

2Al₂O₃ 4Al + 3O₂

Sơ đồ tư duy: Nhôm

Phương pháp giải một số dạng bài tập về nhôm và hợp chất của nhôm

Dạng 1: Trắc nghiệm câu hỏi lý thuyết

* Một số ví dụ điển hình

Câu 1: Kim loại vừa tác dụng với dd HCl vừa tác dụng với dung dịch KOH là:

A. Fe

B. Mg

C. Na

D. Al

Hướng dẫn giải chi tiết:

Al vừa tác dụng với dd HCl vừa tác dụng với dd NaOH

PTHH: 2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑

Al + NaOH + H₂O → NaAlO₂ + 3/2 H₂↑

Đáp án D

Câu 2: Nhôm được sản xuất bằng cách điện phân nóng chảy chất nào sau đây?

A. Al(OH)₃

B. AlCl₃

C. Al₂O₃

D. Al₂(SO₄)₃

Hướng dẫn giải chi tiết:

Sau khi đã làm sạch tạp chất, người ta điện phân hỗn hợp nóng chảy của nhôm oxit và criolit trong bể điện phân, thu được nhôm và oxi.

=> Nhôm được sản xuất bằng cách điện phân nóng chảy nhôm oxit.

Đáp án C

Câu 3: Nhúng thanh nhôm vào dung dịch Cu(NO₃)₂ sau một thời gian thấy hiện tượng gì xảy ra:

A. màu xanh lam nhạt dần và có kết tủa màu đỏ lắng xuống đáy ống nghiệm.

B. màu xanh lam chuyển dần nâu đỏ và có chất rắn màu đỏ bám vào thanh nhôm.

C. màu xanh lam đậm dần và có chất rắn màu trắng bám vào thanh nhôm.

D. màu xanh lam nhạt dần và có chất rắn màu đỏ bám vào thanh nhôm.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Nhúng thanh nhôm vào dung dịch Cu(NO₃)₂ sau một thời gian thấy hiện tượng màu xanh lam nhạt dần và có chất rắn màu đỏ bám vào thanh nhôm.

2Al +3Cu(NO₃)₂ → 2Al(NO₃)₃ + 3Cu

Đáp án D

Dạng 2: Nhôm và hợp chất của nhôm tác dụng với dung dịch kiềm

* Một số lưu ý cần nhớ

Ta có phản ứng của Al, Al₂O₃, Al(OH)₃tác dụng với dung dịch kiềm

Al + NaOH + H₂O → NaAlO₂ + 3/2 O₂

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O

* Một số ví dụ điển hình

Ví dụ 1: Hòa tan a gam hỗn hợp Mg và Al bằng dung dịch HCl thu được 17,92 lít H₂ (đktc). Cũng hỗn hợp trên hòa tan hoàn toàn trong dung dịch NaOH dư thu được 13,44 lít H₂ (đktc). Giá trị của a là

Hướng dẫn giải chi tiết:

Hòa tan trong NaOH => chỉ có Al phản ứng

$n_{H_{2}} = \frac{13, 44}{22, 4} = 0, 6 m o l$

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂

0,4 mol ← 0,6 mol

Hòa tan trong HCl cả 2 kim loại đều tạo khí

$n_{H_{2}} = \frac{17, 92}{22, 4} = 0, 8 m o l$

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

0,4 mol → 0,6 mol

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

0,2 mol ← 0,2 mol

=> a = m_Al+ m_Mg = 0,4.27 + 24.0,2 = 15,6 gam

Ví dụ 2: Để hòa tan hoàn toàn m gam Al cần dùng 100 ml dung dịch chứa NaOH 1M và Ba(OH)₂ 0,5M. Giá trị của m là

Hướng dẫn giải chi tiết:

$n_{N a O H} = 0, 1 m o l; n_{B a {(O H)}_{2}} = 0, 05 m o l$

PTHH:

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂↑

0,1 ← 0,1 mol

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

0,1 ← 0,05 mol

=> ∑n_{Al phản ứng}= 0,1 + 0,1 = 0,2 mol => m_Al= 0,2.27 = 5,4 gam

Ví dụ 3: Cho 5,4 gam bột nhôm vào 200 ml dung dịch NaOH, sau phản ứng thấy khối lượng dung dịch tăng 3,6 gam. Nồng độ mol/lít của dung dịch NaOH là

Hướng dẫn giải chi tiết:

n_Al= 0,2 mol

Gọi số mol Al phản ứng là x mol

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂↑

x → x → 1,5x

Khối lượng dung dịch tăng 3,6 gam => ∆m_tăng= m_Al – m_H2 = 3,6 gam

=> 27x – 1,5x.2 = 3,6 => x = 0,15 mol

Theo PT: n_NaOH= n_{Al phản ứng}= 0,15 mol

$=> C_{M N a O H} = \frac{0, 15}{0, 2} = 0, 75 M$

Ví dụ 4: Hoà tan hỗn hợp A gồm 13,7 gam Ba và 5,4 gam Al vào một lượng nước có dư thì thể tích khí thoát ra ở điều kiện tiêu chuẩn là

Hướng dẫn giải chi tiết:

$n_{B a} = \frac{13, 7}{137} = 0, 1 m o l; n_{A l} = \frac{5, 4}{27} = 0, 2 m o l$

Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂↑

0,1 mol → 0,1 mol → 0,1 mol

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

0,2 ← 0,1 mol → 0,3 mol

$=> \sum n_{H_{2}} = 0, 1 + 0, 3 = 0, 4 m o l => V_{H_{2}} = 0, 4.22, 4 = 8, 96$

Dạng 3: Phản ứng nhiệt nhôm

* Một số lưu ý cần nhớ:

Nhôm khử được oxit kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học

Ta có phương trình phản ứng:

Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + Fe

2Al + 3ZnO → Al₂O₃+ 3Zn

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Nung m gam hỗn hợp Al, Fe₂O₃ đến phản ứng hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn Y. Chia Y làm 2 phần bằng nhau. Phần 1 tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng dư, sinh ra 3,08 lít khí H₂ ở đktc. Phần 2 tác dụng với dung dịch NaOH dư, sinh ra 0,84 lít khí H₂ ở đktc. Giá trị của m là

Hướng dẫn giải chi tiết:

$n_{H_{2} (P 1)} = \frac{3, 08}{22, 4} = 0, 1375 m o l; n_{H_{2} (P 2)} = \frac{0, 84}{22, 4} = 0, 0375 m o l$

Phần 2 tác dụng với dung dịch NaOH dư tạo khí => Al còn dư sau phản ứng nhiệt nhôm

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂

0,025 mol ← 0,0375 mol

=> n_{Al dư}= 0,025 mol

Phần 1 tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng dư => Al và Fe phản ứng tạo khí

2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂

0,025 mol → 0,0375 mol

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

0,1 mol ← 0,1 mol

Phản ứng nhiệt nhôm:

2Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe

0,1 ← 0,05 ← 0,1 mol

=> ∑n_{Al ban đầu}= n_{Al dư}+ n_{Al phản ứng}= 0,025 + 0,1 = 0,125 mol

=> m_{hh 1 phần} 11,375 gam => m_{hh ban đầu}= 11,375.2 = 22,75 gam

Ví dụ 2: Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm Fe₂O₃và Al trong điều kiện không có không khí thu được hỗn hợp chất rắn Y. Cho Y tác dụng với dung dịch NaOH dư sẽ thu được 0,3 mol H₂. Mặt khác nếu cho Y tác dụng với dung dịch HCl dư sẽ thu được 0,4 mol H₂. Số mol Al trong X là

Hướng dẫn giải chi tiết:

Cho Y tác dụng với dung dịch NaOH dư sẽ thu được 0,3 mol H₂=> trong Y chứa Al dư

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂

0,2 mol ← 0,3 mol

=> n_{Al dư}= 0,2 mol

Y tác dụng với dung dịch HCl dư sẽ thu được 0,4 mol H₂

2Al + 6HCl → AlCl₃ + 3H₂

0,2 mol → 0,3 mol

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

0,1 mol ← 0,1 mol

Phản ứng nhiệt nhôm:

2Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe

0,1 mol ← 0,1 mol

=> ∑n_{Al ban đầu}= n_{Al dư}+ n_{Al phản ứng}= 0,2 + 0,1 = 0,3 mol

Ví dụ 3: Trộn 6,48 gam Al với 16 gam Fe₂O₃. Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm thu được chất rắn A. Khi cho A tác dụng dung dịch NaOH dư thu được 1,344 lít khí H₂ (đktc). Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm (được tính theo chất thiếu) là

Hướng dẫn giải chi tiết:

Phản ứng nhiệt nhôm: 2Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe (1)

Xét tỉ lệ:

=> hiệu suất phản ứng tính theo Fe₂O₃

Al dư tác dụng với dung dịch NaOH tạo khí

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂ (2)

0,04 mol ← 0,06 mol

=> n_{Al phản ứng (1)}= n_{Al ban đầu}– n_{Al dư}= 0,24 – 0,04 = 0,2 mol

=> _{phản ứng}= 0,5

n_{Al phản ứng}= 0,1 mol

=> Hiệu suất phản ứng là

H = = 100%