Phản ứng giữa nhôm (Al) và axit sunfuric loãng (H2SO4) là một trong những phản ứng hóa học quan trọng và thú vị trong chương trình hóa học phổ thông. Bài viết này sẽ cung cấp thông tin chi tiết về phản ứng này, bao gồm phương trình hóa học, điều kiện phản ứng, tính chất hóa học của nhôm, và các bài tập vận dụng liên quan.
2Al + 3H2SO4 loãng → Al2(SO4)3 + 3H2
1. Phương trình phản ứng Al tác dụng với H2SO4 loãng
Phương trình hóa học đầy đủ và cân bằng cho phản ứng giữa nhôm và axit sunfuric loãng là:
2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2
2. Điều kiện phản ứng xảy ra Al tác dụng với H2SO4 giải phóng H2
Phản ứng này xảy ra ở điều kiện thường, khi nhôm tiếp xúc với dung dịch axit sunfuric loãng. Không cần đun nóng hay các tác nhân xúc tác khác.
3. Mở rộng tính chất hoá học của nhôm
Nhôm là kim loại có tính khử mạnh, dễ dàng nhường electron để tạo thành ion dương.
Al → Al3+ + 3e
3.1. Tác dụng với phi kim
Nhôm có thể khử các phi kim thành ion âm.
- Với oxi: Nhôm bền trong không khí do lớp oxit mỏng Al2O3 bảo vệ. Khi đốt nóng, nhôm cháy sáng:
4Al + 3O2 →to 2Al2O3
Alt: Phản ứng cháy của nhôm (Al) với oxi (O2) tạo thành oxit nhôm (Al2O3) trong điều kiện nhiệt độ cao, thể hiện quá trình oxi hóa khử đặc trưng của nhôm.
- Với clo: Bột nhôm tự bốc cháy khi tiếp xúc với clo:
2Al + 3Cl2 → 2AlCl3
3.2. Tác dụng với axit
- Nhôm dễ dàng khử ion H+ trong dung dịch HCl và H2SO4 loãng thành H2:
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
- Nhôm tác dụng mạnh với axit HNO3 loãng, H2SO4 đặc, nóng, HNO3 đặc, nóng:
Al + 4HNO3 loãng → Al(NO3)3 + NO + H2O
2Al + 6H2SO4 đặc →to Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Alt: Thí nghiệm minh họa phản ứng hóa học giữa nhôm (Al) và axit sunfuric (H2SO4) đặc, đun nóng, tạo ra khí lưu huỳnh đioxit (SO2), nhôm sunfat (Al2(SO4)3) và nước (H2O), phản ánh tính oxi hóa mạnh của axit sunfuric đặc.
- Nhôm không tác dụng với axit H2SO4 đặc, nguội; HNO3 đặc, nguội (do bị thụ động hóa).
3.3. Tác dụng với oxit kim loại – Phản ứng nhiệt nhôm
Ở nhiệt độ cao, Al khử được nhiều ion kim loại trong oxit (Fe2O3, Cr2O3, CuO…) thành kim loại tự do.
2Al + Fe2O3 →to Al2O3 + 2Fe
3.4. Tác dụng với nước
Vật bằng nhôm không tác dụng với H2O ở bất kì nhiệt độ nào vì có lớp oxit bảo vệ. Nếu phá bỏ lớp bảo vệ, nhôm khử được nước ở nhiệt độ thường, nhưng phản ứng nhanh chóng dừng lại vì tạo kết tủa Al(OH)3.
3.5. Tác dụng với dung dịch kiềm
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3 H2↑
Phương trình ion thu gọn:
2Al + 2OH- + 6H2O → 2[Al(OH)4]- + 3 H2↑
Với chương trình cơ bản có thể viết:
2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3 H2 ↑
4. Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1: Phát biểu nào dưới đây là đúng?
A. Nhôm là một kim loại lưỡng tính.
B. Al(OH)3 là một bazơ lưỡng tính.
C. Al2O3 là oxit trung tính.
D. Al(OH)3 là một hiđroxit lưỡng tính.
Hướng dẫn giải
Đáp án D
Câu 2: Sục khí CO2 đến dư vào dung dịch NaAlO2. Hiện tượng xảy ra là
A. có kết tủa nâu đỏ.
B. có kết tủa keo trắng, sau đó kết tủa lại tan.
C. có kết tủa keo trắng không tan.
D. dung dịch vẫn trong suốt.
Hướng dẫn giải
Đáp án C
NaAlO2 + CO2 + 2H2O → Al(OH)3↓ + NaHCO3.
Câu 3: Cho các quặng sau: pirit, thạch cao, mica, apatit, criolit, boxit, đolomit. Số quặng chứa nhôm là
A. 2. B. 3. C. 4. D. 5.
Hướng dẫn giải
Đáp án B
Quặng mica, criolit, boxit chứa nhôm.
Câu 4: Trong các cặp chất sau đây, cặp chất nào có thể cùng tồn tại trong một dung dịch?
A. AlCl3 và Na2CO3 B. HNO3 và NaHCO3
C. NaAlO2 và KOH D. NaCl và AgNO3
Hướng dẫn giải
Đáp án C
Câu 5: Dùng hóa chất nào sau đây để phân biệt Zn(NO3)2 và Al(NO3)3 ?
A. Dung dịch NaOH B. Dung dịch Ba(OH)2
C. Dung dịch NH3 D. Dung dịch nước vôi trong
Hướng dẫn giải
Đáp án C
Al(NO3)3 + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3 + 3NH4NO3
Zn(NO3)2 + 2NH3 + 2H2O → Zn(OH)2 + 2NH4NO3
Zn(OH)2 tan trong NH3 dư.
Câu 6: Hòa tan hoàn toàn m gam Al vào dung dịch HNO3 loãng, thu được hỗn hợp gồm 0,12 mol khí NO2 và 0,08 mol khí NO (phản ứng không tạo NH4NO3). Giá trị của m là
A. 3,24. B. 8,1. C. 6,48. D. 10,8.
Hướng dẫn giải
Đáp án A
3nAl = nNO2 + 3nNO
Câu 7: Cho một lá nhôm vào ống nghiệm chứa dung dịch Hg(NO3)2, thấy có một lớp thủy ngân bám trên bề mặt nhôm. Hiện tượng tiếp theo quan sát được là
A. khí hiđro thoát ra mạnh.
B. khí hiđro thoát ra sau đó dừng lại ngay.
C. lá nhôm bốc cháy.
D. lá nhôm tan ngay trong thủy ngân và không có phản ứng.
Hướng dẫn giải
Đáp án A
Al tạo với Hg hỗn hống. Hỗn hống Al tác dụng với nước tạo ra khí H2
Câu 8: Hiện tượng nào xảy ra khi cho từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl3?
A. Ban đầu không thấy hiện tượng, sau đó kết tủa xuất hiện
B. Xuất hiện kết tủa keo trắng ngay lập tức, sau đó kết tủa tan dần
C. Ban đầu không thấy hiện tượng, sau đó kết tủa xuất hiện, rồi tan dần.
D. Xuất hiện kết tủa keo trắng ngay lập tức và không tan.
Hướng dẫn giải
Đáp án B
3NaOH + AlCl3 → Al(OH)3↓ + 3NaCl
NaOH + Al(OH)3 → NaAlO2 + 2H2O
Câu 9: Cho 3,82 gam hợp kim Ba, Al vào nước dư chỉ thu được dung dịch chứa duy nhất một muối. Khối lượng Ba là
A. 3,425 gam. B. 1,644 gam.
C. 1,370 gam. D. 2,740 gam.
Hướng dẫn giải
Đáp án D
Công thức muối Ba(AlO2)2
Câu 10: Kim loại Al không phản ứng với dung dịch
A. HNO3 đặc, nguội. B. Cu(NO3)2. C. HCl. D. KOH.
Hướng dẫn giải
Đáp án A
Câu 11: Phản ứng hóa học xảy ra trong trường hợp nào dưới đây không thuộc loại phản ứng nhiệt nhôm?
A. Al tác dụng với Fe2O3 nung nóng. B. Al tác dụng với CuO nung nóng.
C. Al tác dụng với Fe3O4 nung nóng. D. Al tác dụng với axit H2SO4 đặc nóng.
Hướng dẫn giải
Đáp án D
Câu 12: Lấy hỗn hợp gồm Al, Al2O3 và Fe2O3 ngâm trong dung dịch NaOH dư. Phản ứng xong, chất bị hoà tan là:
A. Al, Al2O3. B. Fe2O3, Fe. C. Al, Fe2O3. D. Al, Al2O3, Fe2O3.
Hướng dẫn giải
Đáp án A
Câu 13: Cho phương trình phản ứng: aAl + bHNO3 → cAl(NO3)3 + dNO + eH2O. Tỉ lệ a : b là
A. 1 : 3. B. 2 : 3. C. 2 : 5. D. 1 : 4
Hướng dẫn giải
Đáp án D
Câu 14: Cho 3,24 gam Al tác dụng hoàn toàn với dung dịch NaOH dư. Sau khi phản ứng kết thúc, thể tích khí H2 (ở đktc) thoát ra là:
A. 2,688 lít. B. 4,032 lít.
C. 8,736 lít. D. 1,792 lít.
Hướng dẫn giải
Đáp án B
Câu 15: aluminum hydroxide thu được từ cách làm nào sau đây?
A. Cho dư dung dịch HCl vào dung dịch natri aluminat.
B. Thổi dư CO2 vào dung dịch natri aluminat.
C. Cho dư dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl3.
D. Cho Al2O3 tác dụng với nước.
Hướng dẫn giải
Đáp án B
Câu 16: Nhôm bền trong môi trường nước và không khí là do
A. nhôm là kim loại kém hoạt động.
B. có màng oxit Al2O3 bền vững bảo vệ.
C. có màng hiđroxit Al(OH)3 bền vững bảo vệ.
D. nhôm có tính thụ động với không khí và nước.
Hướng dẫn giải
Đáp án B
Câu 17: Phát biểu nào sau đây đúng khi nói về nhôm oxit?
A. Al2O3 được sinh ra khi nhiệt phân muối Al(NO3)3.
B. Al2O3 bị khử bởi CO ở nhiệt độ cao.
C. Al2O3 tan được trong dung dịch NH3.
D. Al2O3 là oxit không tạo muối.
Hướng dẫn giải
Đáp án A
Câu 18: Trong công nghiệp, Al được sản xuất từ quặng boxit
A. bằng phương pháp điện phân nóng chảy.
B. bằng phương pháp nhiệt luyện .
C. bằng phương pháp thủy luyện.
D. Trong lò cao.
Hướng dẫn giải
Đáp án A
Câu 19: Cho hỗn hợp X gồm Al và Al2O3 có tỉ lệ khối lượng tương ứng là 0,18 : 1,02. Cho X tan trong dung dịch NaOH vừa đủ thu được dung dịch Y và 0,672 lít khí H2 (đktc). Cho Y tác dụng với 200 ml dung dịch HCl được kết tủa Z. Nung Z ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi được 3,57g chất rắn. Nồng độ mol của dung dịch HCl là
A. 0,35M hoặc 0,45M. B. 0,07M hoặc 0,11M.
C. 0,07M hoặc 0,09M. D. 0,35M hoặc 0,55M.
Hướng dẫn giải
Đáp án D
Câu 20: Hòa tan hoàn toàn m gam Al bằng dung dịch NaOH dư thu được 5,6 lít H2 (đktc). Giá trị của m là
A. 2,7 B. 4,5 C. 5,4 D. 6,75
Hướng dẫn giải
Đáp án B
