Trả lời nhanh
Al(NO3)3 chuyển thành Al(OH)3 khi tác dụng với dung dịch kiềm: Al(NO3)3 + 3NaOH → Al(OH)3↓ + 3NaNO3. Hiện tượng là xuất hiện kết tủa keo trắng. Phản ứng xảy ra ở điều kiện thường, là phản ứng trao đổi ion và tạo chất kết tủa. Cần cho kiềm từ từ, vì kiềm dư sẽ hòa tan kết tủa.
Phương trình phản ứng Al(NO3)3 + NaOH
Phương trình phân tử:
Al(NO3)3 + 3NaOH → Al(OH)3↓ + 3NaNO3
Phương trình ion thu gọn:
Al3+ + 3OH− → Al(OH)3↓
- Điều kiện: nhiệt độ thường, các chất ở dạng dung dịch.
- Hiện tượng: xuất hiện kết tủa keo màu trắng.
- Loại phản ứng: trao đổi, điều kiện xảy ra là sinh ra chất kết tủa.
Cách cân bằng nhanh
Nhôm có hóa trị III nên cần 3 nhóm OH để kết hợp với một nguyên tử Al. Vậy đặt hệ số 3 trước NaOH, rồi kiểm tra: bên trái có 3 Na, bên phải 3 NaNO3 nên có 3 Na. Nhóm NO3 cũng là 3 hai bên. Phương trình đã cân bằng.
Mẹo nhớ: với phản ứng trao đổi giữa muối và bazơ, cứ coi nhóm NO3 là một khối và cân bằng theo hóa trị của kim loại.
Khi NaOH dư: kết tủa bị tan
Al(OH)3 là hiđroxit lưỡng tính, tan được trong dung dịch kiềm mạnh:
Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4] (hoặc viết gọn: Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O)
Phương trình gộp khi kiềm dư: Al(NO3)3 + 4NaOH → Na[Al(OH)4] + 3NaNO3.
Đặt T = nOH− : nAl3+, ta có bảng:
| Tỉ lệ T | Sản phẩm |
|---|---|
| T ≤ 3 | Chỉ có Al(OH)3; nếu T < 3 thì còn dư Al3+ |
| T = 3 | Kết tủa cực đại, vừa hết cả hai chất |
| 3 < T < 4 | Một phần kết tủa bị hòa tan, còn cả Al(OH)3 và [Al(OH)4]− |
| T ≥ 4 | Kết tủa tan hoàn toàn, dung dịch trong suốt |
Hiện tượng thực tế khi nhỏ từ từ NaOH vào Al(NO3)3: kết tủa trắng xuất hiện và tăng dần, đạt cực đại rồi tan dần cho đến khi dung dịch trong suốt trở lại.
Các cách khác để từ Al(NO3)3 tạo Al(OH)3
- Dung dịch NH3: Al(NO3)3 + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3↓ + 3NH4NO3. NH3 là bazơ yếu, không hòa tan Al(OH)3 nên đây là cách điều chế tốt nhất, không lo dư.
- Ba(OH)2, KOH: 2Al(NO3)3 + 3Ba(OH)2 → 2Al(OH)3↓ + 3Ba(NO3)2. Với KOH tương tự NaOH.
- Muối cacbonat (thủy phân hai chiều): 2Al(NO3)3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Al(OH)3↓ + 3CO2↑ + 6NaNO3. Ngoài kết tủa trắng còn có khí không màu thoát ra.
Vì sao dùng NH3 tốt hơn NaOH?
Khi dùng NaOH, nếu lỡ cho dư một chút thì Al(OH)3 tan mất, thu được ít kết tủa hơn dự kiến. Với NH3, dù cho dư, kết tủa vẫn không tan. Vì vậy trong phòng thí nghiệm, người ta thường dùng NH3 để điều chế Al(OH)3 từ muối nhôm.
Bài tập vận dụng
Bài 1. Cho 100 mL dung dịch Al(NO3)3 0,5M tác dụng với 150 mL dung dịch NaOH 1M. Tính khối lượng kết tủa.
Giải: nAl3+ = 0,05 mol; nOH− = 0,15 mol. T = 3 nên vừa đủ, thu được 0,05 mol Al(OH)3, m = 0,05 × 78 = 3,9 g.
Bài 2. Cũng 100 mL dung dịch Al(NO3)3 0,5M, thêm 180 mL dung dịch NaOH 1M. Tính khối lượng kết tủa.
Giải: nOH− = 0,18 mol; 3 < T = 3,6 < 4. Giai đoạn 1: 0,15 mol OH− tạo 0,05 mol Al(OH)3. Còn dư 0,03 mol OH− hòa tan 0,03 mol Al(OH)3 (tỉ lệ 1:1). Kết tủa còn 0,02 mol, m = 0,02 × 78 = 1,56 g.
Bài 3. Cần tối thiểu bao nhiêu mL dung dịch NaOH 1M để 100 mL dung dịch Al(NO3)3 0,5M không còn kết tủa?
Giải: Kết tủa tan hoàn toàn khi T = 4, nên nNaOH = 4 × 0,05 = 0,2 mol, tương ứng 200 mL.
Lỗi sai thường gặp
- Quên hệ số 3 của NaOH hoặc NaNO3 khi cân bằng.
- Quên ghi dấu ↓ cho Al(OH)3; NaNO3 tan nên không có dấu này.
- Bỏ qua trường hợp kiềm dư làm tan kết tủa, dẫn đến tính sai khối lượng ở bài tập.
- Nhầm khi dùng NH3: NH3 không hòa tan Al(OH)3.
Câu hỏi thường gặp
Al(NO3)3 tác dụng với NaOH tạo ra chất gì?
Tạo kết tủa keo trắng Al(OH)3 và muối NaNO3 tan trong dung dịch: Al(NO3)3 + 3NaOH → Al(OH)3↓ + 3NaNO3.
Vì sao thêm NaOH dư thì kết tủa Al(OH)3 biến mất?
Al(OH)3 là hiđroxit lưỡng tính nên tan trong kiềm mạnh dư, tạo Na[Al(OH)4] (hay NaAlO2) tan trong nước, dung dịch trở lại trong suốt.
Muốn điều chế Al(OH)3 từ Al(NO3)3 nên dùng NaOH hay NH3?
Nên dùng dung dịch NH3 vì NH3 là bazơ yếu, không hòa tan Al(OH)3 nên dù dư vẫn thu được toàn bộ kết tủa.
Phương trình ion thu gọn của Al(NO3)3 với NaOH là gì?
Al3+ + 3OH− → Al(OH)3↓. Các ion Na+ và NO3− không tham gia phản ứng nên được lược bỏ.