Trả lời nhanh
Nhôm tác dụng với dung dịch Ca(OH)2 theo phương trình: 2Al + Ca(OH)2 + 2H2O → Ca(AlO2)2 + 3H2↑. Nhôm là kim loại có oxit và hiđroxit lưỡng tính nên tan được trong dung dịch kiềm. Hiện tượng: nhôm tan dần, có bọt khí không màu thoát ra.
Phương trình phản ứng Al + Ca(OH)2
Phương trình ở dạng rút gọn (muối canxi aluminat):
2Al + Ca(OH)2 + 2H2O → Ca(AlO2)2 + 3H2↑
Trong dung dịch, muối aluminat tồn tại dưới dạng phức tetrahiđroxoaluminat, nên nhiều tài liệu viết:
2Al + Ca(OH)2 + 6H2O → Ca[Al(OH)4]2 + 3H2↑
Hai cách viết đều đúng. Em cứ viết theo dạng mà sách hoặc thầy cô đang dùng. Phương trình ion rút gọn:
2Al + 2OH− + 6H2O → 2[Al(OH)4]− + 3H2↑
Điều kiện và hiện tượng
- Điều kiện: Ca(OH)2 ở dạng dung dịch (nước vôi trong hoặc sữa vôi). Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường, đun nóng nhẹ thì nhanh hơn.
- Hiện tượng: mảnh nhôm tan dần, có bọt khí không màu, không mùi thoát ra.
- Lưu ý: Ca(OH)2 ít tan nên phản ứng thường chậm hơn so với dùng NaOH hoặc KOH cùng điều kiện.
Kiểm tra cân bằng bằng cách đếm nguyên tử
| Nguyên tố | Vế trái | Vế phải |
|---|---|---|
| Al | 2 | 2 (trong Ca(AlO2)2) |
| Ca | 1 | 1 |
| O | 2 + 2 = 4 | 4 |
| H | 2 + 4 = 6 | 6 (3H2) |
Vì sao nhôm tan được trong kiềm?
Nhôm thường được bảo vệ bởi lớp Al2O3 mỏng. Oxit này lưỡng tính nên bị kiềm hoà tan trước, làm lộ nhôm kim loại ra. Sau đó nhôm mới phản ứng với nước.
Có thể hình dung phản ứng qua hai giai đoạn:
- Al2O3 + Ca(OH)2 → Ca(AlO2)2 + H2O (lớp oxit bị hoà tan).
- Al khử nước tạo Al(OH)3 và H2. Al(OH)3 lưỡng tính tan ngay trong kiềm, nên nhôm không bị “bọc” lại.
Chất khử, chất oxi hoá
- Quá trình oxi hoá: Al → Al3+ + 3e. Nhôm là chất khử.
- Quá trình khử: 2H2O + 2e → H2 + 2OH−. Nước là chất oxi hoá.
- Ca(OH)2 đóng vai trò môi trường kiềm, hoà tan sản phẩm. Nó không nhận electron.
Mẹo nhớ: kim loại tan trong kiềm gồm Al, Zn, Be (và Cr, Sn, Pb ở mức nâng cao). Chất oxi hoá luôn là H2O, còn kiềm chỉ giữ vai trò “dọn” lớp hiđroxit.
Lỗi sai thường gặp
- Viết thiếu H2O ở vế trái rồi không cân bằng được hiđro.
- Cho rằng Ca(OH)2 là chất oxi hoá. Thực tế H2O mới nhận electron.
- Viết sản phẩm là Al(OH)3↓. Trong kiềm dư, kết tủa này tan nên không có kết tủa.
- Quên rằng 1 mol Al sinh ra 1,5 mol H2.
Bài tập vận dụng
Bài 1. Cho 5,4 gam Al vào lượng dư dung dịch Ca(OH)2. Tính thể tích H2 (đktc).
Giải: nAl = 5,4 : 27 = 0,2 mol. Theo phương trình, nH₂ = 1,5 × 0,2 = 0,3 mol. V = 0,3 × 22,4 = 6,72 lít.
Bài 2. Để thu được 3,36 lít H2 (đktc), cần tối thiểu bao nhiêu gam Al và bao nhiêu gam Ca(OH)2?
Giải: nH₂ = 3,36 : 22,4 = 0,15 mol. Suy ra nAl = 0,15 × 2/3 = 0,1 mol, mAl = 2,7 g. nCa(OH)₂ = 0,1/2 = 0,05 mol, m = 0,05 × 74 = 3,7 g.
Bài 3. Chất nào sau đây không tan trong dung dịch Ca(OH)2: Al, Al2O3, Fe, Al(OH)3?
Đáp án: Fe. Ba chất còn lại đều có tính lưỡng tính hoặc phản ứng được với kiềm.
Câu hỏi thường gặp
Al tác dụng với Ca(OH)2 tạo ra chất gì?
Tạo muối canxi aluminat Ca(AlO2)2 (hay Ca[Al(OH)4]2 trong dung dịch) và khí H2.
Vì sao Al tan được trong dung dịch Ca(OH)2?
Lớp Al2O3 và Al(OH)3 đều lưỡng tính nên tan trong kiềm. Nhôm không bị bảo vệ nữa và khử nước giải phóng H2.
Trong phản ứng Al + Ca(OH)2 + H2O, chất nào là chất oxi hoá?
H2O là chất oxi hoá vì hiđro trong nước nhận electron thành H2. Al là chất khử còn Ca(OH)2 là môi trường kiềm.
1 mol Al phản ứng với Ca(OH)2 dư sinh bao nhiêu mol H2?
Sinh 1,5 mol H2 vì theo phương trình 2 mol Al tạo ra 3 mol H2.