Câu hỏi: Kimloại Alkhôngphản ứng với dung dịch: A.NaOHloãng B.H2SO4loãng C.H2SO4đặc, nguội D.H2SO4đặc nóng Lời giải: Đáp án: C.H2SO4đặc, nguội Giải thích: Al,Fe, Crbị thụ độngtrong HNO3,H2SO4đặc nguội. Cùng Top lời giải tìm hiểu thêm về Nhôm và các tính chất của Nhôm nhé: Nhôm là kim loại màu trắng bạc, mềm, nhẹ, độ phản chiếu cao, có tính dẫn nhiệt và dẫn điện cao, không độc, chống mài mòn. Nhôm là kim loại có nhiều thành phần nhất, chiếm 1/12 trong vỏ trái đất. Tuy nhiên, ta không tìm thấy nhôm tinh khiết trong tự nhiên, chỉ có thể tìm thấy nhôm kết hợp với oxygen và những nguyên tố khác. Trong đời sống nhôm thường được gọi làhợp kim nhôm. I. Tính chất vật lý của nhôm- Mạng lập phương tâm diện, dẫn điện tốt (gấp 3 lần sắt, bằng 2/3 lần đồng), dẫn nhiệt tốt (gấp 3 lần sắt); t0nc = 6600C . - Màu trắng bạc, khá bền và dai, dễ kéo sợi và dát mỏng, nhẹ (D = 2,7 g/cm3 ). - Một số hợp kim của nhôm: Đuyra (95% Al; 4% Cu; 1% Mg, Mn, Si): nhẹ bằng 1/3 thép, cứng gần bằng thép. Silumin (gần 90% Al; 10% Si): nhẹ, bền. Almelec (98,5% Al; còn lại là Mg, Si và Fe) dùng làm dây cáp. Hợp kim electron (10,5% Al; 83,3% Mg còn lại là Zn, Mn...): chỉ nặng bằng 65% Al lại bền hơn thép, chịu được sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ trong một giới hạn lớn nên được dùng làm vỏ tên lửa. II. Tính chất hóa học của Nhôm- Nhôm là kim loại có tính khử mạnh, chỉ sau kim loại kiềm và kiểm thổ nên dễ bị oxi hoá thành ion dương: Al →Al3++ 3e 1. Tác dụng với phi kim a. Với oxi - Bột Al cháy trong không khí khi được đun nóng cho ngọn lửa màu sáng chói. 2Al + 3O2→Al2O3 * Lưu ý: - Al chỉ phản ứng với oxi trên bề mặt (vì tạo ra lớp màng oxit bao phủ bề mặt, bảo vệ và ngăn cản Al tham gia phản ứng tiếp): - Muốn phản ứng xảy ra hoàn toàn thì phải loại bỏ lớp oxit bao phủ trên bề mặt Al (bằng cách tạo hỗn hống Al - Hg hoặc dùng Al bột đun nóng). b. Với các phi kim khác - Nhôm phản ứng được với các phi kim khác →muối. - Al tự bốc cháy khi tiếp xúc với các halogen: Ví dụ:2Al + 3Cl2→2AlCl3 - Khi đun nóng, Al tác dụng với bột S: 2Al + 3S→Al2S3 2. Tác dụng với dung dịch axit a. Với H+(HCl, H2SO4loãng...) - Al phản ứng dễ dàng →muối + H2 2Al + 6HCl→2AlCl3+ 3H2 2Al + 3H2SO4loãng→Al2(SO4)3+ 3H2 b. Tác dụng với các axit có tính oxi hóa mạnh: HNO3loãng hoặc đặc, H2SO4đậm đặc -Nhôm tác dụng với HNO3 M + HNO3→ M(NO3)n+{NO2, NO, N2O, N2, NH4NO3}+ H2O Ví dụ: Al + 6HNO3đặc, nóng →Al(NO3)3+ 3NO2+ 3H2O Al + 4HNO3loãng→Al(NO3)3+ NO + 2H2O -Nhôm tác dụng vớiH2SO4đặc, nóng 2Al + 6H2SO4→Al4(SO4)3+ 3SO2+ 6H2O * Lưu ý: - Al thụ động với H2SO4đặc nguội và HNO3đặc nguội→có thể dùng thùng Al để chuyên chở axit HNO3đặc nguội và H2SO4đặc nguội. 3. Phản ứng nhiệt nhôm - Al khử được oxit của các kim loại đứng sau nhôm ở nhiệt độ cao Ví dụ: 2Al + Fe2O3→ Al2O3+ 2Fe 2Al + 3CuO→ Al2O3+ 3Cu * Lưu ý:khi giải bài tập về phản ứng nhiệt nhôm: - Nếu hỗn hợp sau phản ứng cho tác dụng với dung dịch kiềm→H2thì Al còn dư sau phản ứng nhiệt nhôm hoặc hiệu suất H của phản ứng < 100% - Nếu hỗn hợp sau phản ứng cho tác dụng với dung dịch kiềmkhông có khí thoát ra chứng tỏ không dư Al. - Khối lượng hỗn hợp trước và sau phản ứng không đổi (bảo toàn khối lượng). 4. Tác dụng với nước - Al không phản ứng với nước vì được lớp oxit mỏng, bền và đặc khít bảo vệ. Nếu phá bỏ lớp oxit bao phủ bề mặt, Al phản ứng trực tiếp với nước. 2Al + 6H2O→2Al(OH)3+ 3H2 * Lưu ý: - Al(OH)3là chất kết tủa dạng keo màu trắng khi sinh ra sẽ bao kín bề mặt của Al kim loại ngăn cách không cho Al tiếp xúc với nước để phản ứng tiếp nữa. Phản ứng này chỉ có ý nghĩa về mặt lý thuyết. 5. Tác dụng với dung dịch bazơ - Al tham gia phản ứng dễ dàng với các dung dịch kiềm: 2Al + 2NaOH + 2H2O→2NaAlO2+ 3H2 2Al + Ba(OH)2+ 2H2O→Ba(AlO2)2+ 3H2 - Cơ chế: + Trước tiên, Al tham gia phản ứng với nước: 2Al + 6H2O→2Al(OH)3+ 3H2 + Al(OH)3sinh ra là hiđroxit lưỡng tính tan được trong dung dịch kiềm: Al(OH)3+ NaOH→NaAlO2+ 2H2O Quá trình này lặp đi lặp lại đến hết. * Lưu ý: - Nếu cho hỗn hợp Na, K, Ba, Ca và Al (hoặc Zn) vào nước dư, xảy ra các phản ứng: 2M + 2H2O→2MOH + H2 MOH + H2O + Al→MAlO2+ 3/2H2 - Trong quá trình giải toán có 2 trường hợp xảy ra: * Trường hợp 1.Cả kim loại kiềm và Al đều phản ứng hết nếu số mol kim loại kiềm ≥ số mol Al. * Trường hợp 2.Kim loại kiềm phản ứng hết, Al dư nếu số mol kim loại kiềm < số mol Al. 6. Tác dụng với dung dịch muối - Al đẩy được kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch muối của chúng: 2Al + 3CuSO4→Al2(SO4)3+ 3Cu - Phản ứng với muối nitrat trong môi trường kiềm: 8Al + 3NaNO3+ 5NaOH + 2H2O→8NaAlO2+ 3NH3 - Phản ứng với muối nitrat trong môi trường axit (giống phản ứng với HNO3): Al + 4H++ NO3-→Al3++ NO + 2H2O
1. Hỏi: Dung dịch HNO3 loãng hay đặc có tính oxi hóa mạnh hơn? Vì sao? Đáp: Dung dịch HNO3 đặc có tính oxi hóa mạnh hơn dung dịch HNO3 loãng vì tốc độ phản ứng ở đây phụ thuộc vào nồng độ. Khi nói phản ứng xảy ra mạnh hay yếu tức là nói về tốc độ phản ứng còn việc HNO3 bị khử từ N+5 đến N2O (+1), NO (+2), NO2 (+4) hay NH4NO3 (-3) không liên quan đến độ mạnh yếu của phản ứng. 2. Hỏi: Vì sao bình đựng dung dịch HNO3 để lâu có màu vàng? Đáp: HNO3 kém bền, ngay ở nhiệt độ thường khi có ánh sáng 4HNO3 → 4NO2↑ + O2 ↑ + 2H2O Khí NO2 màu nâu đỏ tan vào dung dịch axit làm cho dung dịch này có màu vàng. 3. Hỏi: Vì sao HNO3 đặc ăn mòn kim loại khó khăn hơn HNO3 loãng? Đáp: Vì muối nitrat tạo ra rất ít tan trong axit nitric HNO3 đặc, cản trở phản ứng. 4. Hỏi: Vì sao khi cho kim loại tác dụng với dung dịch HNO3 thường thu được hỗn hợp các sản phẩm như NO2, NO, N2O, N2,…( Ví dụ: Al(dư) + HNO3 (đặc)). Đáp: Vì nồng độ HNO3 giảm dần trong quá trình phản ứng nên thường tạo ra hỗn hợp sản phẩm, do sản phẩm của quá trình oxi hóa phụ thuộc vào nồng độ HNO3. 5. Hỏi: Giải thích vì sao cùng một kim loại phản ứng với HNO3 đặc thì cho NO2 còn với HNO3 loãng thì cho NO? Đáp: Sản phẩm chủ yếu lúc đầu của quá trình kim loại khử HNO3 là axit nitrơ HNO2. Axit này không bền, phân hủy thành NO và NO2. NO2 tác dụng với H2O của dung dịch loãng tạo ra HNO3 và NO. 2HNO2 → NO + NO2 + H2O 3NO2 + H2O ↔ 2HNO3 + NO (*) Khi nồng độ axit tăng lên, cân bằng (*) sẽ chuyển dịch về phía tạo thành NO2. Khi nồng độ axit giảm (HNO3 loãng) cần bằng (*) chuyển dịch về phía tạo thành NO. 6. Hỏi: Tại sao một số kim loại như Au, Pt không tan trong axit nitric nhưng tan trong dung dịch nước cường toan “3V(HClđặc)+ 1V(HNO3 đặc)”. Đáp: Nước cường toan có tính oxi hóa mãnh liệt hơn cả HNO3 đặc. 6HCl + 2HNO3 → 3Cl2 + 2NO + 4H2O 2Au + 3Cl2 → 2AuCl3 Như vậy, Au và Pt tan được ở đây là do ái dực lớn của chúng đối với clo, do đó mà phản ứng không tạo ra muối nitrat, mà tạo ra muối clorua. Thực tế, kết quả cuối cùng là thu được axit phức H[AuCl4] (axit cloroauric). AuCl3 + HCl → H[AuCl4] 7. Hỏi: Trong phân tử HNO3, N có hóa trị và số oxi hóa là bao nhiêu? Đáp: 8. Hỏi: Giải thích hiên tượng thụ động của Al, Fe, Cr trong HNO3 đặc nguội? Đáp: Khi cho Al, Fe, Cr vào HNO3 đặc nguội thì chúng không những không tan, mà còn bị thụ động hóa, nghĩa là sau khi ngâm trong HNỎ đặc nguội chúng không phản ứng với HCl hoặc H2SO4 loãng nữa. Quá trình ngâm trong dung dịch như vậy ( hoặc một số dung dịch chất õi hóa khác như K2Cr2O7 ) đã tạo ra trên bmạtă những kim loại này một màng bảo vệ có chiều dày khoảng 20 -30 mỉcommett. 9. Hỏi: Giải thích sự khác nhau giữa phản ứng nhiệt phân các muối (NH4)2Cr2O7, NH4NO3, NH4NO2 với sự nhiệt phân các muối (NH4)2CO3, NH4Cl. Viết PTHH của các phản ứng tương ứng. Đáp: Các muối (NH4)2CO3, NH4Cl là muối của các axit không có tính oxi hóa, do đó khi bị nhiệt phân luôn giải phóng khí NH3
Các muối (NH4)2Cr2O7, NH4NO3, NH4NO2 là muối của các axit có tính oxi hóa mạnh, do đó khi bị nhiệt phân tạo ra NH3 sẽ bị oxi hóa thành N2 hoặc N2O.
10. Hỗn hợp kim loại tác dụng với hỗn hợp HNO3 và H2SO4 đặc xảy ra như thế nào? Khi cho hỗn hợp kim loại vào hỗn hợp HNO3 + H2SO4 đặc thì vấn đề khá phức tạp: + Về mặt nhiệt động, HNO3 có tính oxi hóa mạnh hơn H2SO4 nên ưu tiên phản ứng hơn. Nói một cách lý tưởng là trong môi trường phản ứng phải hết NO3- mới đến phản ứng của SO42- trong H+ với kim loại. Do đó, muối tạo thành là muối sunfat chứ không có muối nitrat. + Về mặt động học, có thể xảy ra song song 2 phản ứng: phản ứng kim loại với HNO3 và với H2SO4 để tạo ra đồng thời NO2 và SO2. Tuy nhiên, NO3- trong H+ phản ứng có phần ưu thế hơn và NO2 tạo ra lại phản ứng với SO2, đồng thời SO2 tạo ra lại phản ứng với HNO3 trong dung dịch. Vì vậy, quan niệm 2 quá trình phản ứng của kim loại với HNO3 và H2SO4 hoàn toàn độc lập với nhau là không chính xác. Ngược lại, quan niệm phải hết NO3- mới đến SO42- tham gia phản ứng cũng không thực tế (vì kim loại tiếp xúc với cả ion NO3- , ion SO42-, ion H+ trong dung dịch). Trong dung dịch sau phản ứng sẽ có các ion kim loại, ion NO3- , ion SO42-, ion H+ nên khó tính thật chính xác lượng muối tạo thành, chỉ có thể nghĩ rằng muối sunfat sẽ ưu tiên hơn. |
