Phản ứng giữa nhôm (Al) và axit clohydric (HCl) tạo ra nhôm clorua (AlCl3) và khí hydro (H2). Đây là một phản ứng quan trọng trong hóa học vô cơ, thuộc loại phản ứng oxi hóa khử và phản ứng thế. Bài viết này sẽ cung cấp thông tin chi tiết về phản ứng này, bao gồm phương trình cân bằng, điều kiện phản ứng, cách thực hiện, hiện tượng quan sát và các ví dụ minh họa có lời giải chi tiết.
Phương trình phản ứng Al + HCl cân bằng
Phương trình hóa học cân bằng cho phản ứng giữa Al và HCl là:
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
Điều kiện phản ứng
- Điều kiện bình thường: Phản ứng xảy ra ở điều kiện thường.
- Nhiệt độ: Tốc độ phản ứng tăng lên khi nhiệt độ tăng.
Cách thực hiện phản ứng
- Chuẩn bị: Chuẩn bị nhôm (Al) ở dạng bột hoặc lá mỏng và dung dịch axit clohydric (HCl).
- Tiến hành: Cho nhôm (Al) vào dung dịch axit clohydric (HCl).
Hiện tượng nhận biết
- Phản ứng: Nhôm (Al) tan dần trong dung dịch axit clohydric (HCl).
- Sủi bọt khí: Xuất hiện bọt khí không màu (khí hydro – H2) thoát ra.
Giải thích phản ứng Al + HCl
Nhôm (Al) tác dụng với axit clohydric (HCl) do tính khử mạnh của nhôm. Nhôm nhường electron cho ion hydro (H+) trong axit clohydric, tạo thành ion nhôm (Al3+) và khí hydro (H2).
Ví dụ minh họa và bài tập
Ví dụ 1: Cho 5.4 gam Al tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl dư. Tính thể tích khí H2 thu được ở điều kiện tiêu chuẩn.
Giải:
Số mol Al: n(Al) = 5.4 / 27 = 0.2 mol
Theo phương trình phản ứng: 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
Số mol H2: n(H2) = (3/2) n(Al) = (3/2) 0.2 = 0.3 mol
Thể tích H2 (đktc): V(H2) = 0.3 * 22.4 = 6.72 lít
Đáp án: Thể tích khí H2 thu được là 6.72 lít.
Ví dụ 2: Phát biểu nào sau đây là đúng?
A. Nhôm và crom đều phản ứng với dung dịch HCl theo cùng tỉ lệ số mol.
B. Hỗn hợp gồm Ba(NO3)2 và NaHCO3 có thể tan hoàn toàn trong nước dư.
C. Chỉ dùng dung dịch NaOH để phân biệt được hỗn hợp gồm Mg, Al2O3 và MgO.
D. Cr(III) oxit tan được trong dung dịch NaOH loãng ở nhiệt độ thường.
Hướng dẫn giải
Chọn B.
A sai, 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2; 2Cr + 2HCl → CrCl2 + H2.
C sai, Al2O3 tan trong NaOH còn Mg, MgO thì không tan trong NaOH → Không phân biệt được.
D sai, Cr(III) oxit tan được trong dung dịch NaOH đặc, nóng.
Ví dụ 3: Cho các phản ứng sau:
(1). 4HCl + PbO2 → PbCl2 + Cl2 + 2H2O
(2). HCl + NH4HCO3 → NH4Cl + CO2 + H2O
(3). 2HCl + 2HNO3 → 2NO2 + Cl2 + 2H2O
(4). 2HCl + Zn → ZnCl2 + H2
(5). 4HCl + MnO2 → MnCl2 + Cl2 + 2H2O.
(6). 2HCl + Fe → FeCl2 + H2.
(7). 14HCl + K2Cr2O7 → 2KCl + 2CrCl3 + 3Cl2 + 7H2O.
(8). 6HCl + 2Al → 2AlCl3 + 3H2.
(9). 16HCl + 2KMnO4 → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O.
Số phản ứng trong đó HCl thể hiện tính oxi hóa, và số phản ứng HCl thể hiện tính khử là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải
5 phản ứng HCl thể hiện tính khử, 3 phản ứng HCl thể hiện tính oxi hóa.
HCl thể hiện tính khử khi có khí Cl2 bay ra bao gồm các phản ứng:
(3). 2HCl + 2HNO3 → 2NO2 + Cl2 + 2H2O
(9). 16HCl + 2KMnO4 → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O.
(5). 4HCl + MnO2 → MnCl2 + Cl2 + 2H2O.
(7). 14HCl + K2Cr2O7 → 2KCl + 2CrCl3 + 3Cl2 + 7H2O.
(1). 4HCl + PbO2 → PbCl2 + Cl2 + 2H2O
HCl thể hiện tính oxi hóa khi có khí H2 bay ra bao gồm:
(4). 2HCl + Zn → ZnCl2 + H2
(8). 6HCl + 2Al → 2AlCl3 + 3H2.
(6). 2HCl + Fe → FeCl2 + H2.
Ứng dụng của phản ứng Al + HCl
Phản ứng Al + HCl được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm:
- Sản xuất khí hydro: Điều chế khí hydro trong phòng thí nghiệm.
- Làm sạch bề mặt kim loại: Loại bỏ oxit nhôm trên bề mặt nhôm.
- Phân tích hóa học: Xác định hàm lượng nhôm trong một mẫu.
Phản ứng giữa nhôm (Al) và axit clohydric (HCl) là một phản ứng quan trọng và có nhiều ứng dụng trong hóa học và công nghiệp. Việc hiểu rõ về phương trình cân bằng, điều kiện phản ứng và các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng là rất quan trọng để có thể sử dụng phản ứng này một cách hiệu quả.
