Phản ứng giữa nhôm oxit (Al2O3) và kali hiđrosunfat (KHSO4) tạo ra nhôm sunfat (Al2(SO4)3), kali sunfat (K2SO4) và nước (H2O). Đây là một phản ứng quan trọng trong hóa học vô cơ và có nhiều ứng dụng thực tế. Dưới đây là phân tích chi tiết về phản ứng này, cùng với các ví dụ minh họa và bài tập liên quan.
Phương Trình Phản Ứng: Al2O3 + KHSO4
Phương trình hóa học cân bằng của phản ứng như sau:
Al2O3 + 6KHSO4 → Al2(SO4)3 + 3K2SO4 + 3H2O
Phản ứng này thuộc loại phản ứng trao đổi, trong đó các ion giữa Al2O3 và KHSO4 hoán đổi vị trí cho nhau để tạo thành các sản phẩm mới.
Điều kiện phản ứng:
- Nhiệt độ phòng hoặc đun nóng nhẹ để tăng tốc độ phản ứng.
Cách thực hiện phản ứng:
- Cho Al2O3 (ở dạng bột mịn) tác dụng với dung dịch KHSO4. Khuấy đều để đảm bảo phản ứng xảy ra hoàn toàn.
Hiện tượng nhận biết phản ứng:
- Nhôm oxit (Al2O3) tan dần trong dung dịch kali hiđrosunfat (KHSO4). Dung dịch trở nên trong suốt khi Al2O3 đã phản ứng hết.
Ứng Dụng của Phản Ứng Al2O3 + KHSO4
Phản ứng giữa Al2O3 và KHSO4 có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau, bao gồm:
- Điều chế Al2(SO4)3: Nhôm sunfat được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước, sản xuất giấy và làm chất cầm màu trong ngành dệt nhuộm.
- Phân tích hóa học: Phản ứng có thể được sử dụng để định lượng Al2O3 trong các mẫu quặng hoặc vật liệu khác.
- Nghiên cứu khoa học: Phản ứng này được sử dụng trong các nghiên cứu về tính chất hóa học của Al2O3 và các hợp chất liên quan.
Quặng boxit, một nguồn cung cấp chính của Al2O3, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.
Ví Dụ Minh Họa và Bài Tập Liên Quan
Dưới đây là một số ví dụ minh họa và bài tập liên quan đến phản ứng giữa Al2O3 và KHSO4, giúp bạn hiểu rõ hơn về phản ứng này.
Ví dụ 1: Cho 20,4 gam Al2O3 tác dụng với dung dịch chứa 50 gam KHSO4. Tính khối lượng Al2(SO4)3 thu được sau phản ứng.
Giải:
- Tính số mol của Al2O3: n(Al2O3) = 20.4 / 102 = 0.2 mol
- Tính số mol của KHSO4: n(KHSO4) = 50 / 136 = 0.368 mol
- Xác định chất hết và chất dư: Theo phương trình, 1 mol Al2O3 cần 6 mol KHSO4.
- Vậy 0.2 mol Al2O3 cần 0.2 * 6 = 1.2 mol KHSO4.
- Do đó, KHSO4 hết và Al2O3 dư.
- Tính số mol Al2(SO4)3 tạo thành: Theo phương trình, 6 mol KHSO4 tạo ra 1 mol Al2(SO4)3.
- Vậy 0.368 mol KHSO4 tạo ra 0.368 / 6 = 0.0613 mol Al2(SO4)3.
- Tính khối lượng Al2(SO4)3: m(Al2(SO4)3) = 0.0613 * 342 = 20.96 gam.
Ví dụ 2: Hòa tan hoàn toàn 10 gam hỗn hợp gồm Al2O3 và CuO trong 200 ml dung dịch KHSO4 1M. Sau phản ứng, lọc bỏ phần không tan. Tính khối lượng Al2(SO4)3 thu được, biết CuO không phản ứng với KHSO4.
Giải:
- Tính số mol KHSO4: n(KHSO4) = 0.2 * 1 = 0.2 mol
- Gọi x là khối lượng Al2O3 trong hỗn hợp.
- Khối lượng CuO là 10 – x.
- Số mol Al2O3: n(Al2O3) = x / 102
- Theo phương trình phản ứng: Al2O3 + 6KHSO4 → Al2(SO4)3 + 3K2SO4 + 3H2O
- Số mol KHSO4 phản ứng với Al2O3: n(KHSO4) = 6 n(Al2O3) = 6 (x / 102)
- Ta có: 6 * (x / 102) = 0.2
- => x = (0.2 * 102) / 6 = 3.4 gam
- Số mol Al2O3: n(Al2O3) = 3.4 / 102 = 0.0333 mol
- Số mol Al2(SO4)3 tạo thành: n(Al2(SO4)3) = n(Al2O3) = 0.0333 mol
- Khối lượng Al2(SO4)3: m(Al2(SO4)3) = 0.0333 * 342 = 11.39 gam
Dung dịch KHSO4 đóng vai trò quan trọng trong việc hòa tan Al2O3, tạo thành các sản phẩm muối sunfat.
Ví dụ 3: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về Al2O3?
A. Al2O3 là một oxit bazơ.
B. Al2O3 là một oxit axit.
C. Al2O3 là một oxit trung tính.
D. Al2O3 là một oxit lưỡng tính.
Đáp án: D
Giải thích: Al2O3 là một oxit lưỡng tính, có khả năng phản ứng với cả axit và bazơ.
Kết Luận
Phản ứng giữa Al2O3 và KHSO4 là một phản ứng hóa học quan trọng với nhiều ứng dụng thực tế. Việc hiểu rõ về phương trình, điều kiện phản ứng và các ví dụ minh họa sẽ giúp bạn nắm vững kiến thức về phản ứng này và áp dụng vào giải quyết các bài tập hóa học liên quan.
