Al BaOH2: đếm Al 2, Ba 1, O 4 và H 6
Lớp 12Hóa học

Al + Ba(OH)2 + H2O → Ba(AlO2)2 + H2: cân bằng và bản chất phản ứng

Trả lời nhanh

Phương trình đúng là: 2Al + Ba(OH)2 + 2H2O → Ba(AlO2)2 + 3H2↑. Nhôm là kim loại lưỡng tính nên tan được trong dung dịch bazơ mạnh. Nước là chất oxi hoá thật sự, còn Ba(OH)2 hoà tan lớp oxit và muối nhôm tạo thành, nên có khí H2 thoát ra.

Phương trình hoá học

Có hai cách viết, đều được chấp nhận trong chương trình phổ thông:

  • Dạng aluminat: 2Al + Ba(OH)2 + 2H2O → Ba(AlO2)2 + 3H2↑
  • Dạng tetrahiđroxoaluminat: 2Al + Ba(OH)2 + 6H2O → Ba[Al(OH)4]2 + 3H2↑

Hai dạng chỉ khác nhau ở số phân tử nước: Ba[Al(OH)4]2 = Ba(AlO2)2 + 4H2O. Đề bài ghi sản phẩm là Ba(AlO2)2 thì em dùng dạng thứ nhất.

Điều kiện và hiện tượng

Nội dung Mô tả
Điều kiện Nhiệt độ thường, Al tiếp xúc với dung dịch Ba(OH)2
Hiện tượng Mảnh nhôm tan dần, có bọt khí không màu (H2) thoát ra, dung dịch trong suốt
Loại phản ứng Oxi hoá – khử

Kiểm tra cân bằng từng nguyên tố

Với dạng aluminat, em đếm hai vế:

  • Al: 2 ở vế trái, 2 ở vế phải.
  • Ba: 1 và 1.
  • H: 2 (trong Ba(OH)2) + 4 (trong 2H2O) = 6; vế phải 3H2 = 6.
  • O: 2 + 2 = 4; vế phải Ba(AlO2)2 có 4.

Mẹo cân bằng nhanh: bảo toàn electron. Mỗi Al nhường 3e, mỗi H2 nhận 2e, nên 2Al ứng với 3H2 (6e). Từ đó suy ra hệ số 2 và 3 trước, phần còn lại cân bằng theo Ba, O.

Vì sao Al tan trong Ba(OH)2? Bản chất phản ứng

Phản ứng thực chất xảy ra qua các bước:

  1. Lớp Al2O3 bảo vệ bên ngoài bị bazơ hoà tan: Al2O3 + Ba(OH)2 → Ba(AlO2)2 + H2O.
  2. Al trần tác dụng với nước: 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2.
  3. Al(OH)3 là hiđroxit lưỡng tính, bị bazơ hoà tan ngay: 2Al(OH)3 + Ba(OH)2 → Ba(AlO2)2 + 4H2O. Nhờ vậy Al(OH)3 không bám lại trên bề mặt kim loại và phản ứng tiếp diễn.

Cộng các bước (2) và (3), rút gọn nước, ta được phương trình tổng. Dạng ion thu gọn: 2Al + 2OH− + 2H2O → 2AlO2− + 3H2↑.

Quá trình electron: Al → Al3+ + 3e; 2H2O + 2e → H2 + 2OH−. Vậy chất oxi hoá là H2O, không phải Ba(OH)2. Đây là ý hay bị hỏi trong đề.

Lỗi sai thường gặp

  • Viết Al + Ba(OH)2 → Ba(AlO2)2 + H2 mà quên H2O ở vế trái. Thiếu nước thì không cân bằng được H và O.
  • Cho rằng Ba(OH)2 là chất oxi hoá. Thực tế là H2O.
  • Viết sản phẩm là Al(OH)3 kết tủa. Trong môi trường bazơ dư, Al(OH)3 bị hoà tan nên không có kết tủa.
  • Áp dụng tương tự cho Fe, Cu, Mg: các kim loại này không tan trong kiềm. Chỉ Al, Zn (và Be, Cr…) có tính chất này.

Bài tập vận dụng có lời giải

Ví dụ 1 (tự đặt). Cho 5,4 gam Al vào lượng dư dung dịch Ba(OH)2. Tính thể tích H2 (đktc) và số mol Ba(OH)2 tối thiểu cần dùng.

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. nBa(OH)2 = 0,2 : 2 = 0,1 mol.

Ví dụ 2 (tự đặt). Cho 2,7 gam Al vào 200 mL dung dịch Ba(OH)2 0,1M. Tính thể tích H2 (đktc) và khối lượng Al còn dư.

Giải: nAl = 0,1 mol; nBa(OH)2 = 0,2 × 0,1 = 0,02 mol. Tỉ lệ: 0,1/2 = 0,05 > 0,02/1 = 0,02 nên Ba(OH)2 hết, Al dư. Al phản ứng = 0,04 mol; nH2 = 0,06 mol, V = 1,344 lít. Al dư = 0,06 mol, m = 0,06 × 27 = 1,62 gam.

Ví dụ 3 (tự đặt). Hoà tan hỗn hợp gồm 0,1 mol Ba và 0,2 mol Al vào nước dư. Tính thể tích H2 (đktc), biết các phản ứng hoàn toàn.

Giải: Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2 cho 0,1 mol Ba(OH)2 và 0,1 mol H2. Lượng Ba(OH)2 này hoà tan vừa đủ 0,2 mol Al (tỉ lệ 2 : 1), sinh thêm 0,3 mol H2. Tổng H2 = 0,4 mol, V = 8,96 lít, Al tan hết.

Phản ứng tương tự cần nhớ

  • 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2↑
  • 2Al + Ca(OH)2 + 2H2O → Ca(AlO2)2 + 3H2↑
  • Al2O3 + Ba(OH)2 → Ba(AlO2)2 + H2O

Quy tắc chung: 2 mol Al cần 2 mol nhóm OH−, tức 1 mol Ba(OH)2 hoặc 2 mol NaOH, và luôn cho 3 mol H2.

Câu hỏi thường gặp

Al tác dụng với Ba(OH)2 tạo ra sản phẩm gì?

Tạo muối bari aluminat Ba(AlO2)2 (hay Ba[Al(OH)4]2) và khí H2. Phương trình: 2Al + Ba(OH)2 + 2H2O → Ba(AlO2)2 + 3H2.

Trong phản ứng Al với Ba(OH)2, chất nào là chất oxi hoá?

Chất oxi hoá là H2O (H trong nước bị khử thành H2). Al là chất khử, còn Ba(OH)2 chỉ có vai trò hoà tan Al(OH)3 hoặc Al2O3.

Vì sao Al tan được trong dung dịch bazơ nhưng Fe thì không?

Al2O3 và Al(OH)3 là các hợp chất lưỡng tính nên tan trong bazơ mạnh, làm bề mặt Al luôn sạch để phản ứng với nước. Fe và các oxit, hiđroxit của sắt không lưỡng tính nên không tan.

1 mol Ba(OH)2 hoà tan được tối đa bao nhiêu mol Al?

Tối đa 2 mol Al, sinh ra 3 mol H2, theo tỉ lệ trong phương trình 2Al + Ba(OH)2 + 2H2O → Ba(AlO2)2 + 3H2.

Bài học liên quan