Một trong những dạng bài tập thường gặp và gây khó khăn trong chương trình Hóa học là phản ứng giữa axit và muối aluminat. Bài viết này sẽ cung cấp công thức, phương pháp giải nhanh, chi tiết, kèm bài tập minh họa giúp bạn làm chủ dạng toán H+ + Alo2-.
1. Công Thức Tính Nhanh Số Mol H+ Khi Cho Từ Từ Axit Vào Muối AlO2- (Muối Aluminat)
Khi cho từ từ H+ vào dung dịch chứa muối AlO2- (hay [Al(OH)4]-):
-
Phương trình hóa học:
- Giai đoạn 1: H+ + AlO2- + H2O → Al(OH)3 (kết tủa)
- Giai đoạn 2 (nếu H+ dư): Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O
Alt: Sơ đồ phản ứng giữa ion H+ và ion AlO2- tạo thành kết tủa nhôm hidroxit
Khi H+ dư:
Alt: Phương trình phản ứng hòa tan kết tủa Al(OH)3 bởi axit H+ tạo ra ion Al3+
-
Hiện tượng: Ban đầu xuất hiện kết tủa trắng keo, sau đó kết tủa tan dần nếu H+ dư.
-
Lượng kết tủa phụ thuộc tỉ lệ mol H+ và AlO2-:
- Nếu nH+ / nAlO2- ≤ 1: Chỉ xảy ra phản ứng (1), thu được kết tủa Al(OH)3.
Alt: Trường hợp chỉ tạo kết tủa Al(OH)3 khi tỉ lệ mol H+ trên AlO2- nhỏ hơn hoặc bằng 1
- Nếu 1 < nH+ / nAlO2- < 4: Xảy ra cả phản ứng (1) và (2), kết tủa đạt cực đại rồi tan một phần.
Alt: Minh họa đồ thị sự phụ thuộc lượng kết tủa Al(OH)3 vào tỉ lệ mol H+ trên AlO2- khi kết tủa tan một phần
- Nếu nH+ / nAlO2- ≥ 4: Phản ứng (1) và (2) xảy ra hoàn toàn, không thu được kết tủa.
Alt: Trường hợp không có kết tủa Al(OH)3 hình thành khi tỉ lệ mol H+ trên AlO2- lớn hơn hoặc bằng 4
-
Công thức giải nhanh:
- Chỉ xảy ra phản ứng (1): nH+ = nAl(OH)3
Alt: Phương trình biểu diễn mối quan hệ số mol H+ và số mol kết tủa Al(OH)3 trong phản ứng tạo kết tủa
- Xảy ra cả phản ứng (1) và (2): nH+ = 4nAlO2- – nAl(OH)3
Alt: Công thức tính số mol H+ dựa vào số mol ion AlO2- và số mol kết tủa Al(OH)3 khi có sự hòa tan kết tủa
2. Lưu Ý Quan Trọng
- Sục CO2 dư vào dung dịch muối aluminat luôn tạo kết tủa Al(OH)3.
Alt: Phương trình hóa học phản ứng giữa CO2 và dung dịch muối aluminat tạo thành kết tủa Al(OH)3
- Phương pháp giải bài toán sục CO2 vào muối aluminat: nAl(OH)3 = nCO2
Alt: Công thức tính số mol kết tủa Al(OH)3 dựa vào số mol CO2 khi sục CO2 vào dung dịch muối aluminat
3. Mở Rộng: H+ + Hỗn Hợp AlO2- và OH-
Khi cho H+ vào dung dịch chứa hỗn hợp muối aluminat và OH-, phản ứng xảy ra theo thứ tự:
- H+ + OH- → H2O (trung hòa)
- H+ + AlO2- + H2O → Al(OH)3 (kết tủa)
- Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O (hòa tan kết tủa)
Alt: Thứ tự phản ứng khi cho H+ vào dung dịch chứa đồng thời ion AlO2- và ion OH-
Alt: Phương trình hóa học phản ứng hòa tan kết tủa Al(OH)3 bằng axit H+
-
Công thức giải nhanh:
- Nếu chỉ xảy ra phản ứng (1) và (2): nH+ = nOH- + nAl(OH)3
Alt: Biểu thức liên hệ số mol H+ với số mol OH- và số mol Al(OH)3 trong trường hợp chỉ tạo kết tủa
- Nếu xảy ra cả phản ứng (1), (2) và (3): nH+ = nOH- + 4nAlO2- – nAl(OH)3
Alt: Công thức tính số mol H+ khi phản ứng với hỗn hợp OH- và AlO2- và có sự hòa tan một phần kết tủa
4. Bài Tập Vận Dụng
Câu 1: Cho dung dịch X chứa 0,05 mol Na[Al(OH)4] và 0,1 mol NaOH tác dụng với dung dịch HCl 2M. Thể tích dung dịch HCl 2M lớn nhất cần cho vào dung dịch X để thu được 1,56 gam kết tủa là:
A. 0,06 lít
B. 0,18 lít
C. 0,12 lít
D. 0,08 lít
Hướng dẫn giải:
nAl(OH)3 = 1,56 / 78 = 0,02 mol
Để thể tích HCl lớn nhất, kết tủa phải bị hòa tan một phần.
nH+ = nOH- + 4nAlO2- – nAl(OH)3 = 0,1 + 4*0,05 – 0,02 = 0,28 mol
VHCl = 0,28 / 2 = 0,14 lít. Đáp án gần nhất là C.
Câu 2: Thêm từ từ dung dịch HCl 0,1M vào 200ml dung dịch X chứa KOH 0,05M và NaAlO2 0,15M, thu được kết tủa. Lọc kết tủa, nung ở nhiệt độ cao đến khi khối lượng không đổi thu được 1,02 gam chất rắn. Thể tích dung dịch HCl đã dùng là:
A. 0,3 lít.
B. 0,6 lít.
C. 0,7 lít.
D. 0,3 lít hoặc 0,7 lít.
Hướng dẫn giải:
nKOH = 0,02 * 0,05 = 0,01 mol
nNaAlO2 = 0,2 * 0,15 = 0,03 mol
Chất rắn sau nung là Al2O3 có nAl2O3 = 1,02/102 = 0,01 mol => nAl(OH)3 = 2*nAl2O3 = 0,02 mol
Trường hợp 1: Chưa hòa tan kết tủa:
nH+ = nOH- + nAl(OH)3 = 0,01 + 0,02 = 0,03 mol => VHCl = 0,03/0,1 = 0,3 lít
Trường hợp 2: Có hòa tan kết tủa:
nH+ = nOH- + 4nAlO2 – nAl(OH)3 = 0,01 + 4*0,03 – 0,02 = 0,11 mol => VHCl = 0,11/0,1 = 1,1 lít (loại vì nAl(OH)3 > nAlO2)
Đáp án A.
Câu 3: Thêm dung dịch chứa 0,18 mol HCl vào dung dịch hỗn hợp gồm 0,1 mol NaOH và 0,1 mol NaAlO2 thu được khối lượng kết tủa là:
A. 7,8 gam
B. 6,24 gam
C. 4,68 gam
D. 3,9 gam
Hướng dẫn giải:
HCl phản ứng với NaOH trước: H+ + OH- -> H2O
=> nHCl dư = 0,18 – 0,1 = 0,08 mol
Sau đó H+ phản ứng với AlO2- : H+ + AlO2- + H2O -> Al(OH)3
nAl(OH)3 = nHCl dư = 0,08 mol
mAl(OH)3 = 0,08 * 78 = 6,24 gam
Đáp án B
Nắm vững các công thức và phương pháp trên, bạn sẽ tự tin giải quyết các bài toán liên quan đến phản ứng H+ + AlO2- một cách nhanh chóng và chính xác. Chúc bạn học tốt!
