Al + H2O ra Al(OH)3 và H2: đếm Al, H, O
Lớp 12Hóa học

Al + H2O → Al(OH)3 + H2: Phương trình, điều kiện, bài tập

Trả lời nhanh

Phương trình: 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2↑. Phản ứng chỉ xảy ra khi bề mặt nhôm không còn lớp màng oxit bảo vệ (ví dụ nhôm đã được tráng hỗn hống Hg hoặc đã bị phá màng oxit). Thấy nhôm tan dần, có bọt khí H2 thoát ra và xuất hiện kết tủa trắng keo Al(OH)3. Nhôm thông thường không tan trong nước vì màng Al2O3 rất bền.

Phương trình hoá học Al tác dụng với H2O

2Al + 6H2O → 2Al(OH)3↓ + 3H2↑

Đây là phản ứng thế: nhôm đứng trước hiđro trong dãy hoạt động hoá học và có tính khử khá mạnh nên đẩy được hiđro ra khỏi nước.

Cân bằng bằng phương pháp electron

  • Chất khử: Al0 → Al+3 + 3e (nhân 2)
  • Chất oxi hoá: 2H+1 (trong H2O) + 2e → H2 (nhân 3)
  • Tổng số electron nhường = nhận = 6, suy ra hệ số 2Al và 3H2.
  • Kiểm tra O và H: vế trái 6 H2O (12 H, 6 O); vế phải 2Al(OH)3 (6 O, 6 H) + 3H2 (6 H) → 12 H, 6 O. Cân bằng.

Điều kiện và hiện tượng phản ứng

Nội dung Chi tiết
Điều kiện Nhôm phải mất lớp màng oxit bảo vệ (nhôm hỗn hống Al–Hg, hoặc nhôm vừa được làm sạch màng oxit trong môi trường thích hợp)
Hiện tượng Nhôm tan dần; có bọt khí không màu thoát ra; xuất hiện kết tủa trắng dạng keo
Sản phẩm Al(OH)3 (kết tủa trắng), H2 (khí không màu, nhẹ, cháy với tiếng nổ nhỏ)

Vì sao nhôm thông thường không phản ứng với nước?

Trong không khí, nhôm bị oxi hoá tạo một lớp Al2O3 mỏng, mịn, bám rất chặt trên bề mặt. Lớp này không tan trong nước và ngăn nước tiếp xúc với kim loại bên trong. Vì thế ấm nhôm, nồi nhôm đựng nước hằng ngày vẫn không bị ăn mòn.

Nếu bôi thủy ngân (hoặc dung dịch muối Hg(II)) lên mặt nhôm, Al đẩy Hg ra tạo hỗn hống Al–Hg. Hỗn hống không tạo được màng oxit bền, nên nhôm tiếp xúc trực tiếp với nước và phản ứng xảy ra ngay ở nhiệt độ thường.

Lớp Al(OH)3 sinh ra trong phản ứng cũng có thể bám lên bề mặt làm phản ứng chậm lại. Đây là lý do trong thực tế người ta hay cho nhôm vào dung dịch kiềm để phản ứng xảy ra liên tục.

Các phản ứng dễ nhầm với Al + H2O

  • Al + dung dịch NaOH: 2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑. Kiềm hoà tan màng Al2O3 và Al(OH)3, nên nhôm tan hoàn toàn. Thực chất, nước là chất oxi hoá, NaOH chỉ giúp hoà tan sản phẩm.
  • Al + hơi nước ở nhiệt độ cao: 2Al + 3H2O(hơi) → Al2O3 + 3H2. Ở nhiệt độ cao, sản phẩm là oxit chứ không phải hiđroxit, vì Al(OH)3 bị nhiệt phân.

Mẹo nhớ: nước lỏng ở nhiệt độ thường → Al(OH)3; hơi nước ở nhiệt độ cao → Al2O3; có kiềm → muối aluminat.

Bài tập vận dụng có lời giải

Ví dụ (tự đặt)

Cho 5,4 gam nhôm đã loại bỏ màng oxit tác dụng hoàn toàn với nước dư. Tính khối lượng Al(OH)3 và thể tích H2 thu được ở đkc (24,79 L/mol).

  1. nAl = 5,4 : 27 = 0,2 mol.
  2. Theo phương trình: nAl(OH)3 = nAl = 0,2 mol → m = 0,2 × 78 = 15,6 gam.
  3. nH2 = 3/2 × 0,2 = 0,3 mol → V = 0,3 × 24,79 ≈ 7,44 lít (nếu dùng đktc, 22,4 L/mol thì V = 6,72 lít).
  4. Kiểm tra bảo toàn khối lượng: nước phản ứng 0,6 mol = 10,8 g; 5,4 + 10,8 = 16,2 g = 15,6 + 0,6 (khối lượng H2). Đúng.

Bài luyện tập

  1. Cho 2,7 gam Al (đã mất màng oxit) vào nước dư. Tính khối lượng Al(OH)3 và khối lượng H2.
    Đáp án: nAl = 0,1 mol → Al(OH)3 = 7,8 g; H2 = 0,15 mol = 0,3 g.
  2. Phản ứng của Al hỗn hống với nước thu được 3,72 lít H2 (đkc, 24,79 L/mol). Tính khối lượng Al đã phản ứng.
    Đáp án: nH2 = 3,72 : 24,79 ≈ 0,15 mol → nAl = 0,1 mol → m = 2,7 g.
  3. Vì sao cốc nhôm đựng nước nguội không bị thủng nhưng thả mảnh nhôm vào dung dịch NaOH thì sủi bọt mạnh?
    Đáp án: nước không phá được màng Al2O3; NaOH hoà tan màng oxit rồi hoà tan cả Al(OH)3 tạo thành, nên Al phản ứng liên tục với nước và giải phóng H2.

Lỗi sai thường gặp

  • Viết “Al + H2O → Al2O3 + H2” cho mọi điều kiện, quên phân biệt nhiệt độ thường và nhiệt độ cao.
  • Kết luận “Al đứng trước H nên tan trong nước ở mọi trường hợp”, bỏ qua màng oxit bảo vệ.
  • Cân bằng sai hệ số H2 (đáng lẽ là 3) khi chỉ nhìn số nguyên tử Al.
  • Quên rằng Al(OH)3 là chất lưỡng tính, tan được trong kiềm dư.

Câu hỏi thường gặp

Al có tác dụng với nước ở nhiệt độ thường không?

Nhôm thông thường không phản ứng với nước vì có lớp màng Al2O3 bền bảo vệ. Chỉ khi màng oxit bị phá (ví dụ tạo hỗn hống Al–Hg) thì Al mới phản ứng: 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2.

Sản phẩm của Al + H2O là gì?

Sản phẩm là nhôm hiđroxit Al(OH)3 (kết tủa trắng keo) và khí hiđro H2. Nếu dùng hơi nước ở nhiệt độ cao thì sản phẩm là Al2O3 và H2.

Al tác dụng với dung dịch NaOH khác gì Al tác dụng với nước?

Trong dung dịch NaOH, kiềm hoà tan màng oxit và Al(OH)3 nên Al tan liên tục: 2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2. Với nước tinh khiết, phản ứng bị chặn bởi màng oxit.

Cho 5,4 g Al phản ứng hết với nước thì thu được bao nhiêu lít H2?

n(Al) = 0,2 mol nên n(H2) = 0,3 mol, tương ứng 6,72 lít ở đktc (22,4 L/mol) hoặc khoảng 7,44 lít ở đkc (24,79 L/mol).

Bài học liên quan