Câu hỏi phản ứng nhiệt nhôm là gì

Câu hỏi: Phản ứng nhiệt nhôm là gì?

Câu trả lời:

Phản ứng nhiệt nhôm là phản ứng hóa học ở nhiệt độ cao, trong đó nhôm đóng vai trò là chất khử.

– Phương trình tổng quát:

Al + oxit kim loại → t∘ nhôm oxit + kim loại

(Kết hợp X) (Kết hợp Y)

Kim loại nào là phản ứng nhiệt nhôm?

Phản ứng này đã được sử dụng để khử các oxit kim loại mà không cần sử dụng carbon. Phản ứng này thường rất tỏa nhiệt, nhưng trong đó có năng lượng kích hoạt cao vì liên kết giữa các nguyên tử trong chất rắn phải bị phá vỡ trước. Tại thời điểm này, oxit kim loại được nung nóng bằng nhôm trong lò nung. Phản ứng này chỉ có thể được sử dụng để sản xuất một lượng nhỏ vật liệu.

Bên cạnh đó, phản ứng này cũng được sử dụng để sản xuất hầu hết các hợp kim sắt, chẳng hạn như ferroniobi từ niobi pentoxit. Một số kim loại khác cũng đã được sản xuất bằng phương pháp này.

Các trường hợp xảy ra phản ứng thu nhiệt nhôm

Phản ứng đã hoàn tất

Nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn, tuỳ vào tính chất của hỗn hợp Y tạo thành để biện luận. Ví dụ:

– Hỗn hợp Y gồm 2 kim loại → Al dư, oxit kim loại hết.

– Hỗn hợp Y phản ứng với dung dịch kiềm (NaOH,…) giải phóng H₂→ có Al dư.

– Hỗn hợp Y phản ứng với dung dịch axit có khí bay ra, rất có thể hỗn hợp Y chứa (Al₂Ô₃+Fe) hoặc (Al₂Ô₃+Fe+Al) hoặc (Al₂Ô₃+Fe) + oxit kim loại dư.

Phản ứng không hoàn toàn

Nếu phản ứng xảy ra không hoàn toàn thì được hỗn hợp Y gồm Al₂Ô₃,Fe,Alde và Fe₂Ô₃ dư.

Ví dụ nổi bật nhất của phản ứng nhiệt nhôm là phản ứng giữa oxit sắt III (Fe₂Ô₃) và nhôm (Al):

2Al+Fe₂Ô₃→t∘2Fe+Al₂Ô₃

Một số phản ứng khác như:

8Al+3Mn304→t∘4Al203+9Mn

Cr203+2Al→t∘Al203+2Cr

Lưu ý khi giải bài tập nhiệt nhôm

Khi làm bài tập này, học sinh cần lưu ý một số điểm quan trọng sau:

+ Nếu cho hỗn hợp sau phản ứng tác dụng với dung dịch kiềm sinh ra H . khí ga₂ thì Al còn dư sau phản ứng nhiệt nhôm hay hiệu suất H của phản ứng

+ Khi phản ứng kết thúc mà không thấy khí bay lên nghĩa là Al không dư và phản ứng xảy ra hoàn toàn

+ Tổng khối lượng hỗn hợp trước phản ứng = tổng khối lượng hỗn hợp sau phản ứng. (Định luật bảo toàn khối lượng)

Áp dụng định luật bảo toàn electron.

+ Giả sử phản ứng xảy ra hoàn toàn → Khi đó chất rắn phải có Al₂Ô₃, Fe và có thể là Al hoặc FexOy dư. Giả sử không hoàn toàn nói đến, hay bắt đầu tính hiệu suất, bạn nên nhớ trường hợp chất rắn sau phản ứng có cả 4 chất Al, FexOy, Al₂Ô₃Fe.

Các dạng bài toán phản ứng nhiệt nhôm

Dạng 1: Bài toán hiệu suất phản ứng không hoàn toàn trong phản ứng nhiệt nhôm

* Phương pháp giải chung

Phản ứng: 2Al + Fe₂Ô₃ → Al₂Ô₃ + 2Fe

– Hiệu suất phản ứng H = %Alreacted hoặc = %Fe₂Ô₃ phản ứng

– Hỗn hợp X sau phản ứng gồm: Al₂Ô₃Fe, Al dư, Fe₂Ô₃ thường bao gồm

+ Phản ứng với dung dịch axit (HCl, H₂VÌ THẾ₄ loãng) khí H₂

Fe + 2H+ → Fe₂+ + Họ₂ (Đầu tiên)

2Al + 6H+ → 2Al₃+ + 3 ôm₂ (2)

=> n₂ = nFe + nAlresid

+ Nếu cho hỗn hợp X tác dụng với dung dịch NaOH thì Al và Al₂Ô₃ phản ứng

2Al dư + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3 GIỜ₂

Al₂Ô₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄]

Ví dụ 1: Trộn 10,8g bột nhôm với 34,8g Fe. bột₃Ô₄ rồi tiến hành phản ứng thu nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí. Đem hòa tan hỗn hợp chất rắn sau phản ứng bằng H . dung dịch₂VÌ THẾ₄ Sau khi pha loãng thu được 10,752 lít H . đã thu được₂(đktc). Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm? (giả sử Fe₃Ô₄ chỉ bị khử thành Fe)

Phân tích

– Với cách tính hiệu suất như thế này học sinh thường không biết cách tính hiệu suất theo Al hay Fe₃Ô₄ Thực ra trong bài này số mol của Al và Fe . đã được biết đến₃Ô₄ Ta cần so sánh tỉ lệ mol của các chất để xác định hiệu suất của phản ứng

– Vì là tính hiệu suất nên hỗn hợp A sau phản ứng gồm: Al₂Ô₃Fe, Al dư, Fe₃Ô₄ cho vào dung dịch axit (HCl, H₂VÌ THẾ₄ loãng) khí H₂

Fe + 2H+ → Fe₂+ + Họ₂ (Đầu tiên)

2Al + 6H+ → 2Al₃+ + 3 ôm₂ (2)

Fe₃Ô₄Al₂Ô₃ + H+ → Muối + H₂Ô

=> n_H2 = n_Fe + n_Aldu

Hướng dẫn giải:

Theo đề bài ta có nAl = 0,4 mol, n Fe₃Ô₄ = 0,15 mol

=> hiệu suất H = %Fe₃Ô₄ phản ứng

Phản ứng: 8Al + 3Fe₃Ô₄ → 4Al₂Ô₃ + 9Fe

Ban đầu (mol) 0,4 0,15

Phản ứng 8x 3x 9x

Sau phản ứng (0,4-8x) 0,15 – 3x 9x

Theo PT 1,2 ta có nH₂ = nFe + nAlresid

0,48 = 9x + (0,4 – 8x) => x = 0,04 mol

Vậy hiệu suất H = %Fe₃Ô₄

Ví dụ 2: Nung hỗn hợp gồm 0,12 mol Al và 0,04 mol Fe₃Ô₄ Sau một thời gian thu được hỗn hợp rắn X. Hoà tan hoàn toàn X trong HCl dư thu được 0,15 mol khí H .₂ và m gam muối. Tính giá trị của m?

Phân tích

– Ở bài này, phản ứng chỉ diễn ra trong một thời gian, đề không hướng đến sản phẩm tạo ra hỗn hợp sản phẩm X gồm nhiều chất (Fe, Al₂Ô₃Al dư, Fe₃Ô₄ dư, FeO) khi cho hỗn hợp này tác dụng với dung dịch axit ta tách hỗn hợp X thành 2 phần (Kim loại và oxit kim loại) rồi cho phản ứng với dung dịch HCl.

phản ứng: 2_H+ + Ô₂– (trong oxit) là H₂Ô

2_H+ ——–> HỌ₂

Dựa vào định luật BTNT Oxi và hiđro để tính số mol HCl

BTKL tính khối lượng muối gồm kim loại và Cl-

Hướng dẫn giải:

Sơ đồ phản ứng:

Al + Fe₃Ô₄ ——> hỗn hợp X: Al₂Ô₃Fe₃Ô₄FeO, Fe, Al dư

Hỗn hợp X gồm các oxit và kim loại

BTNT oxi n _{O (trong X)} = n _O(Fe3O4) = 0,04 . 4 = 0,16 mol

Phản ứng: 2H+ + O₂– _{(trong oxit)} là gia đình₂Ô

2H+ ——–> ĐỊA NGỤC₂

N_H+ = 2n _O2- + 2n _H2 = 2. 0,16 + 2. 0,15 = 0,62 mol

N_Cl– = n_H+ = 0,38 mol

ð Áp dụng BTKL: mMuối = mKl + mCl-

=> mMuối = 0,12 . 27 + 0,04 .3. 56 + 0,62 . 35,5 = 31,97 gam

Dạng 2: Bài toán nhiệt nhôm với hiệu suất H = 100%

* Phương pháp giải chung

– Bước 1: Cần xác định Al dư hay oxit kim loại dư, trường hợp nếu cho khối lượng hỗn hợp thì xét các trường hợp Al dư và Al hết.

– Bước 2:

+ Dựa vào dữ liệu của bài toán cho biết chung hỗn hợp sau phản ứng với dung dịch NaOH hay dung dịch axit (HCl, H₂VÌ THẾ₄) tính số mol chất dư và số mol chất tham gia phản ứng

+ Áp dụng bảo toàn nguyên tố Al, Fe, O, bảo toàn khối lượng hay bảo toàn electron và phản đề để tính

– Bước 3: Tính toán theo yêu cầu của bài toán

Ví dụ: Nung m gam hỗn hợp Al và Fe₂Ô₃ (trong điều kiện không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp chất rắn Y. Chia Y thành hai phần bằng nhau:

Phần 1: phản ứng với H . dung dịch₂VÌ THẾ₄ loãng dư sinh ra 3,08 lít H . khí ga₂ (trong dktc)

Phần 2: phản ứng với dung dịch NaOH dư sinh ra 0,84 lít H . khí ga₂ (trong dtc). Tính giá trị của m?

Hướng dẫn giải:

N_H2 (p1) = 0,1375 mol ; N_H2 (p2) = 0,0375 mol

– Hỗn hợp rắn Y phản ứng với NaOH giải phóng H₂ → Al dư và do phản ứng xảy ra hoàn toàn nên thành phần của hỗn hợp chất rắn Y gồm: Al₂Ô₃Fe và Al dư

– Cho nFe = x mol ; nAl dư = y mol có trong 1/2 hỗn hợp Y

– Từ đề ta có hệ phương trình: 2Al + Fe₂Ô₃ → Al₂Ô₃ + 2Fe

– Theo đơn vị nguyên tố của O và Fe: nAl₂Ô₃ = nFe₂Ô₃ = 0,05 mol

– Xét về khối lượng, m = (0,05 .102 + 0,1 .56 + 0,025 . 27). 2 = 22,75 gam

Đăng bởi: THCS Ngô Thì Nhậm

Chuyên mục: Lớp 12 , Hóa học 12

Bạn thấy bài viết Câu hỏi phản ứng nhiệt nhôm là gì
có khắc phục đươc vấn đề bạn tìm hiểu ko?, nếu ko hãy comment góp ý thêm về Câu hỏi phản ứng nhiệt nhôm là gì
bên dưới để duhoc-o-canada.com có thể thay đổi & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website: duhoc-o-canada.com của duhoc-o-canada.com

Chuyên mục: Giáo dục

Nhớ để nguồn bài viết này: Câu hỏi phản ứng nhiệt nhôm là gì
của website duhoc-o-canada.com