Giải bài tập SGK Hóa 12 Nâng cao Bài 35: Luyện tập: Tính chất của nhôm và hợp chất của nhôm

Biến đổi hóa học nào là do Al(OH)₃ có tính axit?

A. Al(OH)₃ (r) → Al³⁺(dd)

B. Al(OH)₃ (r) → Al₂O₃(r)

C. Al(OH)₃ (r) → [AL(OH)₄]^- (dd)

D. Al(OH)₃ (r) → Al₂O₃(r)→ Al(r)

Phương pháp giải

Để lựa chọn phương án đúng ta cần ghi nhớ sản phẩm của phản ứng do Al(OH)₃ tác dụng với dung dịch kiềm.

Hướng dẫn giải

Biến đổi hóa học do Al(OH)₃ có tính axit là:

Al(OH)3 (r) → [AL(OH)4]- (dd)

⇒ Đáp án C.

Hòa tan hoàn toàn 10g hỗn hợp gồm Al và Al₂O₃ trong dung dịch NaOH dư thu được 6,72 lít H₂ (đktc). Phần trăm khối lượng Al trong hỗn hợp là:

A. 48%

B. 50%

C. 52%

D. 54%

Phương pháp giải

• Bước 1: Viết phương trình hóa học
• Bước 2: Từ số mol của H₂ và khối lượng hỗn hợp gồm Al và Al₂O₃ ta lập hệ phương trình.
• Bước 3: Giải hệ phương trình, suy ra mol Al và Al₂O₃
• Bước 4: Tính khối lượng Al và suy ra phần trăm khối lượng cần tìm.

Hướng dẫn giải

Hỗn hợp hòa tan trong NaOH dư nên ta có các phương trình hóa học:

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄]    (1)

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂\(^{\uparrow}\)  (2)

Ta có:

\(n_{H_{2}} = \frac{6,72}{22,4} = 0,3 \ mol\)

Theo phương trình (2):

\(\\ n_{Al} = \frac{2}{3}n_{H_{2}} = 0,2 \ mol \\ \\ \Rightarrow m_{Al} = 0,2.27 = 5,4 \ gam \\ \\ \%m_{Al} = \frac{5,4}{10}.100 = 54 \ \%\)  

Vậy phần trăm khối lượng Al trong hỗn hợp là 54%.

⇒ Đáp án D.

Hãy tự chọn hai hóa chất dùng làm thuốc thử nhận biết mỗi kim loại sau: Al, Ag, Mg. Trình bày cách tiến hành thí nghiệm và viết các phương trình hóa học.

Phương pháp giải

Cần dựa vào tính chất hóa học đặc trưng để lựa chọn thuốc thử phù hợp.

Hướng dẫn giải

Cách nhận biết Al, Ag và Mg:

• Chia kim loại thành các mẫu thử
• Hòa tan từng kim loại bằng dung dịch NaOH, mẫu thử nào tan và có khí đó là Al:

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂\(^{\uparrow}\)

• Cho hai mẫu thử còn lại tác dụng với dung dịch HCl, mẫu nào tan ra là Mg:

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

• Còn lại là Ag.

Hãy cho biết:

a. Cấu hình electron của các nguyên tử Na, Ca, Al và của các ion Na³⁺, Ca²⁺, Al³⁺.

b. Tính chất hóa học chung của các kim loại này.

c. Tính chất hóa học chung của những ion kim loại này.

Phương pháp giải

a. Để viết cấu hình electron của các ion ta cần dựa vào số hiệu nguyên tử Z của các kim loại.

b. Dựa vào đặc điểm cấu hình electron để suy ra tính chất hóa học chung của kim loại.

c. Dựa vào đặc điểm cấu hình electron để suy ra tính chất hóa học chung của ion kim loại.

Hướng dẫn giải

Câu a

Na: 1s²2s²2p⁶3s¹

Na⁺: 1s²2s²2p⁶

Ca: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²

Ca²⁺: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

Al: 1s²2s²2p⁶3s²3p¹

Al³⁺: 1s²2s²2p⁶

Câu b

Tính chất hóa học chung của Na, Ca, Al là tính khử mạnh.

Câu c

Tính chất hóa học chung của các ion trên là tính oxi hóa yếu, chỉ bị khử khi điện phân nóng chảy.

Dùng những thuốc thử nào có thể phân biệt được các chất trong mỗi dãy sau?

a. Các kim loại: Al, Mg, Ca, Na

b. Các dung dịch muối: NaCl, CaCl₂, AlCl₃

c. Các oxit: CaO, MgO, Al₂O₃

d. Các hiđroxit: NaOH, Ca(OH)₂, Al(OH)₃

Phương pháp giải

Dựa vào đặc điểm tính chất hóa học đặc trưng để lựa chọn thuốc thử và phương pháp nhận biết phù hợp.

Hướng dẫn giải

Câu a: Phân biệt các kim loại: Al, Mg, Ca, Na

• Hòa tan 4 kim loại vào nước thì Na, Ca tan:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂

• Sục khí CO₂ vào hai dung dịch thu được, dung dịch nào có tạo ra kết tủa là Ca(OH)₂, suy ra chất ban đầu là Ca:

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃\(^{\downarrow}\) + H₂O

• Nhóm hai kim loại không tan trong nước là Mg và Al. Đem hòa tan trong dung dịch kiềm, nhận ra Al do bị tan ra còn Mg thì không.

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂

Câu b: Phân biệt các dung dịch muối: NaCl, CaCl₂, AlCl₃

• Nhỏ dung dịch NaOH vào 3 dung dịch muối, nhận ra AlCl₃, vì có kết tủa:

AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃\(^{\downarrow}\) + 3NaCl

• Nhỏ dung dịch Na₂CO₃ vào 2 dung dịch còn lại nhận ra CaCl₂ vì có kết tủa:

Na₂CO₃ + CaCl₂ → CaCO₃\(^{\downarrow}\) + 3NaCl

• Còn lại là NaCl.

Tìm công thức hóa học dạng phân tử và dạng chất kép của những chất có thành phần như sau:

a. Hợp chất A: 32,9% Na; 12,9% Al; 54,2% F;

b. Hợp chất B: 14% K; 9,7% Al; 30,5% Si; 45,8% O.

Phương pháp giải

a. Đặt công thức chất Na_xAl_yF_z, lập tỉ lệ x:y:z suy ra công thức phân tử.

b. Đặt công thức chất K_xAl_ySi_zO_t lập tỉ lệ x:y:z suy ra công thức phân tử.

Hướng dẫn giải

Câu a

Đặt công thức chất Na_xAl_yF_z.

\(x:y:z = \frac{{32,9}}{{23}}:\frac{{12,9}}{{27}}:\frac{{54,2}}{{19}}\)

= 1,43 : 0,48 : 2,85 = 3 : 1 : 6

Vậy công thức dạng phân tử là Na₃AlF₆, công thức kép là 3NaF.AlF₃ (criolit).

Câu b

Đặt công thức K_xAl_ySi_zO_t

x : y : z : t = \(\frac{{14}}{{39}}:\frac{{9,7}}{{27}}:\frac{{30,5}}{{28}}:\frac{{45,8}}{{16}}\)

= 0,36 : 0,36 : 1,09 : 2,86

= 1 : 1 : 3 :8 

Vậy công thức dạng phân tử là KAlSi₃O₈, công thức kép là K₂O.Al₂O₃.6SiO₂ (thủy tinh).

Có 4 lọ riêng biệt đựng các dung dịch: NaCl, CuSO₄, HCl, NaOH

a. Trình bày cách nhận biết từng chất trong mỗi lọ trên, với điều kiện không dùng thêm thuốc thử nào khác.

b. Hãy chọn một thuốc thử để sự nhận biết các chất trở nên đơn giản hơn. Trình bày cách nhận biết và viết phương trình phản ứng hóa học.

Phương pháp giải

a. Dựa vào màu sắc để nhận ra các chất, sau đó dựa vào chất đã nhận biết để nhận biết các chất còn lại.

b. Chất đơn giản để nhận biết là dùng quỳ tím. Dựa vào sự thay đổi màu của quỳ tím để nhận ra các chất.

Hướng dẫn giải

Câu a

• Nhận ra dung dịch CuSO₄ do có màu xanh.
• Nhận ra NaOH vì tạo kết tủa Cu(OH)₂ với CuSO₄.

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂\(^{\downarrow}\) + Na₂SO₄

• Lấy kết tủa cho vào 2 dung dịch còn lại nhận ra HCl do HCl hòa tan kết tủa:

2HCl + Cu(OH)₂ → CuCl₂ + 2H₂O

• Còn NaCl thì không.

Câu b

Thuốc thử lựa chọn: quỳ tím

• HCl làm quỳ tím hóa đỏ
• NaOH làm quỳ tím hóa xanh
• Lấy NaOH cho vào 2 dung dịch còn lại nhận ra CuSO₄ do tạo kết tủa Cu(OH)₂

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂\(^{\downarrow}\) + Na₂SO₄