Tính lưỡng tính của Al(OH)3 hidroxit – Cách giải và bài tập có đáp án
Phương pháp giải bài toán lưỡng tính của nhôm hidroxit Al(OH)3
♦ Al(OH)3 là 1 hidroxit lưỡng tính, nó có thể tác dụng với dung dịch axit, dung dịch bazo.
$\begin{array} {} \begin{matrix} 3{{H}^{+}} {} + {} Al{{\left( OH \right)}_{3}} {} \to {} A{{l}^{3+}} {} + {} 3{{H}_{2}}O \\\end{matrix} \\ {} \begin{matrix} Al{{\left( OH \right)}_{3}} {} + {} O{{H}^{-}} {} \to {} Al\left( OH \right)_{4}^{-} {} {} {} {} \\\end{matrix} \\ \end{array}$
♦ Al(OH)3 là một chất lưỡng tính nó có thể được viết dưới dạng bazo là Al(OH)3khi tác dụng với dung dịch axit. Nhưng có thể được viết dưới dạng axit HAlO2.H2O khi tác dụng với dung dịch bazo. Muối NaAlO2 có tên là natri aluminat, được coi là muối được tạo nên từ NaOH và NaAlO2. HAlO2 là axit yếu, yếu hơn cả axit H2CO3 nên dễ dàng bị axit H2CO3 đẩy ra khỏi muối NaAlO2, sản phẩm của phản ứng là muối NaHCO3 ( HAlO2 tồn tại dưới dạng HAlO2.H2O tức là kết tủa Al(OH)3)
$\begin{matrix} NaAl{{O}_{2}} {} + {} C{{O}_{2}} {} + {} 2{{H}_{2}}O {} \to {} NaHC{{O}_{3}} {} + {} Al{{\left( OH \right)}_{3}} \\\end{matrix}$
Muối natri aluminat còn được viết dưới dạng thuận tiện hơn cho việc tính toán là Na[Al(OH)4]. Khi được hòa tan trong nước, muối này phân li hoàn toàn ra Na+ và $Al\left( OH \right)_{4}^{-}$
⇒ Nếu muốn thu được Al(OH)3 từ dung dịch NaAlO2 ta có thể dùng các cách sau:
– Nhỏ thêm vào dung dịch một lượng NaAlO2 một lượng dung dịch HCl
$\begin{matrix} Al\left( OH \right)_{4}^{-} {} + {} {{H}^{+}} {} \to {} Al{{\left( OH \right)}_{3}}\downarrow {} + {} {{H}_{2}}O \\\end{matrix}$
Tuy nhiên, nếu dùng lượng dư dung dịch H+ , thì kết tủa sau khi tạo thành sẽ bị hòa tan hết. $\begin{matrix} Al{{\left( OH \right)}_{3}} {} + {} 3{{H}^{+}} {} \to {} A{{l}^{3+}} {} + {} 3{{H}_{2}}O \\\end{matrix}$
Nhỏ từ từ dung dịch chứa $Al\left( OH \right)_{4}^{-}$ vào dung dịch muối $NH_{4}^{+}$
$\begin{matrix} Al\left( OH \right)_{4}^{-} {} + {} NH_{4}^{+} {} \to {} Al{{\left( OH \right)}_{3}}\downarrow {} + {} N{{H}_{3}} \\\end{matrix}\uparrow \ \ +\ \ {{H}_{2}}O$
Dung dịch $NH_{4}^{+}$ không thể hòa tan được Al(OH)3
– Nhỏ từ từ dung dịch chứa $Al\left( OH \right)_{4}^{-}$ vào dung dịch muối Al3+
$\begin{matrix} 3Al\left( OH \right)_{4}^{-} {} + {} A{{l}^{3+}} {} \to {} 4Al{{\left( OH \right)}_{3}} \\\end{matrix}$
– Sục lượng dư khí CO2 vào dung dịch $Al\left( OH \right)_{4}^{-}$
$\begin{matrix} Al\left( OH \right)_{4}^{-} {} + {} C{{O}_{2}} {} + {} {{H}_{2}}O {} \to {} Al{{\left( OH \right)}_{3}} {} + {} HCO_{3}^{-} \\\end{matrix}$
Trường hợp 1: Bài toán nhỏ dung dịch chứa OH– vào dung dịch chứa Al3+
| $\begin{matrix} A{{l}^{3+}} {} + {} 3O{{H}^{-}} {} \to {} Al{{\left( OH \right)}_{3}} \\\end{matrix}\,\,\,\,\,\left( 1 \right)$
$\begin{matrix} A{{l}^{3+}} {} + {} 4O{{H}^{-}} {} \to {} Al\left( OH \right)_{4}^{-} \\\end{matrix}\,\,\,\,\,\left( 2 \right)$ ♦ Khi nhỏ từ từ dung dịch OH– vào dung dịch chứa Al3+ thì lượng kết tủa tăng dần đến cực đại sau đó giảm dần trở về dung dịch trong suốt. ♦ Sản phẩm tạo thành phụ thuộc vào tỉ lệ số mol Al3+ với số mol OH– Đặt $T=\frac{{{n}_{O{{H}^{-}}}}}{{{n}_{A{{l}^{3+}}}}}$ – Nếu T ≤ 3 thì chỉ xảy ra phản ứng (1), tức là phản ứng chỉ tạo kết tủa. – Nếu 3 < T < 4 thì xảy ra cả hai phản ứng (1) và (2). – Nếu T ≥ 4 thì chỉ xảy ra phản ứng (2), không có kết tủa tạo thành. Δ Trong các bài toán trắc nghiệm ta có thể sử dụng nhanh các công thức như sau: ${{n}_{O{{H}^{-}}\left( \min \right)}}=3{{n}_{\downarrow }}$ ${{n}_{O{{H}^{-}}\left( \max \right)}}=4{{n}_{A{{l}^{3+}}}}-{{n}_{\downarrow }}$ |
Bài tập tính lưỡng tính của nhôm – Trường hợp 1 có lời giải
| Câu 1. Cho 500ml dung dịch Ba(OH)2 0,1M vào V ml dung dịch Al2(SO4)3 0,1M. Sau khi các phản ứng kết thúc thu được 12,045 gam kết tủa. Giá trị của V là
A. 75 B. 150 C. 300 D. 200
|
Lời giải chi tiết
${{n}_{Ba{{\left( OH \right)}_{2}}}}=0,05\left( mol \right)$
Các phản ứng có thể xảy ra: $\begin{array} {} \begin{matrix} 3Ba{{\left( OH \right)}_{2}} {} + {} A{{l}_{2}}{{\left( S{{O}_{4}} \right)}_{3}} {} \to {} 3BaS{{O}_{4}}\downarrow {} + {} 2Al{{\left( OH \right)}_{3}}\downarrow \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \left( 1 \right) \\\end{matrix} \\ {} \begin{matrix} 4Ba{{\left( OH \right)}_{2}} {} + {} A{{l}_{2}}{{\left( S{{O}_{4}} \right)}_{3}} {} \to {} 3BaS{{O}_{4}}\downarrow {} + {} Ba{{\left[ Al{{\left( OH \right)}_{4}} \right]}_{2}}\downarrow \ \ \ \ \left( 2 \right) \\\end{matrix} \\ \end{array}$
♦ TH1 : chỉ xảy ra phản ứng (1)
mkết tủa = ${{m}_{BaS{{O}_{4}}}}+{{m}_{Al{{\left( OH \right)}_{3}}}}=0,05.223+\frac{2}{3}.0,05.78=14,25\ g>12,045\ g$(loại)
♦ TH2: xảy ra cả 2 phản ứng
$\begin{matrix} 3Ba{{\left( OH \right)}_{2}} {} + {} A{{l}_{2}}{{\left( S{{O}_{4}} \right)}_{3}} {} \to {} 3BaS{{O}_{4}}\downarrow {} + {} 2Al{{\left( OH \right)}_{3}}\downarrow \ \ \ \ \left( 1 \right) \\\end{matrix}$
3x x 3x 2 x (mol)
$\begin{matrix} 4Ba{{\left( OH \right)}_{2}} {} + {} A{{l}_{2}}{{\left( S{{O}_{4}} \right)}_{3}} {} \to {} 3BaS{{O}_{4}}\downarrow {} + {} Ba{{\left[ Al{{\left( OH \right)}_{4}} \right]}_{2}}\downarrow \ \ \ \ \left( 2 \right) \\\end{matrix}$
4y y 3y (mol)
$\left\{ \begin{array} {} {{n}_{Ba{{\left( OH \right)}_{2}}}}=3x+4y=0,05\left( mol \right) \\ {} {{m}_{\downarrow }}={{m}_{BaS{{O}_{4}}}}+{{m}_{Al{{\left( OH \right)}_{3}}}}=233.\left( 3x+3y \right)+78.2x=12,045\left( g \right) \\ \end{array} \right.$
$\Rightarrow x=0,01\left( mol \right);y=0,005\left( mol \right)$
$\Rightarrow {{n}_{A{{l}_{2}}{{\left( S{{O}_{4}} \right)}_{3}}}}=x+y=0,015\left( mol \right)$
$\Rightarrow V=\frac{0,015}{0,1}=0,15\left( l \right)=150\left( ml \right)$
Đáp án B
| Câu 2: Cho 300 ml dung dịch gồm Ba(OH)2 0,5M và KOH x mol/lít vào 50 ml dung dịch Al2(SO4)3 1M. Sau khi kết thúc các phản ứng thu được 36,9 gam kết tủa. Giá trị của x là
A. 0,75. B. 0,25. C. 0,50. D. 1,0. |
Lời giải chi tiết
Theo bài ra ta tính được
${{n}_{B{{a}^{2+}}}}=0,15\left( mol \right);\ {{n}_{SO_{4}^{2-}}}=0,15\left( mol \right);\ {{n}_{A{{l}^{3+}}}}=0,1\left( mol \right);{{n}_{O{{H}^{-}}}}=0,3+0,3x\left( mol \right)$
Nhận thấy: ${{n}_{BaS{{O}_{4}}}}=0,15\left( mol \right)\to {{m}_{BaS{{O}_{4}}}}=34,95\left( gam \right)$
$\Rightarrow {{m}_{Al{{\left( OH \right)}_{3}}}}=36,9-34,95=1,95\left( gam \right)$
$\to {{n}_{Al{{\left( OH \right)}_{3}}}}=\frac{1,95}{78}=0,025\left( mol \right)<{{n}_{A{{l}^{3+}}}};{{n}_{O{{H}^{-}}\left( \downarrow \right)}}=0,025.3=0,075<{{n}_{O{{H}^{-}}}}=0,3+0,3x$
⇒ Ion Al3+ tác dụng với dung dịch chứa OH– đã tạo thành 2 phương trình
$A{{l}^{3+}}+O{{H}^{-}}\to \left\{ \begin{array} {} Al{{\left( OH \right)}_{3}}:0,025 \\ {} Al\left( OH \right)_{4}^{-}:0,1-0,0125=0,075\left( mol \right)\ BTNT\left( Al \right) \\ \end{array} \right.$
${{n}_{O{{H}^{-}}}}=0,3+0,3x=0,025.3+0,075.4\Rightarrow x=0,259\left( mol \right)$
Đáp án B
Trường hợp 2: Bài toán nhỏ dung dịch chứa H+ vào dung dịch chứa Al(OH)4–
| ♦ Khi nhỏ dung dịch chứa H+ vào dung dịch chứa Al(OH)4– thì phản ứng xảy ra như sau $\begin{matrix} {{H}^{+}} {} + {} Al\left( OH \right)_{4}^{-} {} \to {} Al{{\left( OH \right)}_{3}}\downarrow {} + {} {{H}_{2}}O \\\end{matrix}\ \ \left( 1 \right)$
$4\begin{matrix} {{H}^{+}} {} + {} Al\left( OH \right)_{4}^{-} {} \to {} A{{l}^{3+}} {} + {} 4{{H}_{2}}O \\\end{matrix}\ \ \left( 2 \right)$ ♦ Như vậy lượng kết tủa tăng dần đến cực đại, sau đó giảm dần dung dịch trở thành trong suốt. ♦ Sản phẩm tạo thành phụ thuộc vào tỉ lệ số mol của H+ và tỉ lệ số mol Al(OH)4– ♦ Đặt$T=\frac{{{n}_{{{H}^{+}}}}}{{{n}_{Al\left( OH \right)_{4}^{-}}}}$ – Nếu T ≤ 1 chỉ xảy ra phản ứng (1); tức là phản ứng chỉ tạo kết tủa – Nếu 1 < T < 4 thì xảy ra cả hai phản ứng (1) và (2). – Nếu T ≥ 4 thì xảy ra phản ứng (2), phản ứng không có kết tủa tạo thành. Δ Trong các bài toán trắc nghiệm ta có thể sử dụng nhanh các công thức như sau: ${{n}_{O{{H}^{-}}\left( \min \right)}}=3{{n}_{\downarrow }}+{{n}_{{{H}^{+}}}}$ ${{n}_{O{{H}^{-}}\left( \max \right)}}=4{{n}_{A{{l}^{3+}}}}-{{n}_{\downarrow }}+{{n}_{{{H}^{+}}}}$ |
Bài tập trường hợp 2 về tính lưỡng tính của nhôm
| Câu 1. Cho 46,6 gam hỗn hợp X gồm Na, K, Ba và Al2O3 (trong đó oxi chiếm 30,9% về khối lượng) tan hết vào nước thu được dung dịch Y và 8,96 lít H2 (đktc). Cho 3,1 lít dung dịch HCl 0,5M vào dung dịch Y thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là:
A. 7,8. B. 35,1. C. 27,3. |
Lời giải chi tiết
♦ mO = 30,9% × 46,6 = 14,4 g ⇒ nO = 0,9 mol $\Rightarrow {{n}_{A{{l}_{2}}{{O}_{2}}}}$= 0,9 : 3= 0,3 mol
♦ Quy đổi kim loại M = { Na, K, Ba}
$\begin{matrix} M {} + {} HOH {} \to {} MOH {} + {} \frac{1}{2}{{H}_{2}} \\\end{matrix}$
$0,8\to \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 0,8\ \ \ \ \ \ \ \to 0,4\ \ \ \ \ \ \left( mol \right)$
$\begin{array} {} \begin{matrix} A{{l}_{2}}{{O}_{3}} {} + {} 2MOH {} \to {} 2MAl{{O}_{2}} {} + {} {{H}_{2}}O \\\end{matrix} \\ {} 0,3\ \to \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 0,6\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 0,6\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \left( mol \right) \\ \end{array}$
♦ Dung dịch Y : 0,2 mol MOH dư ; 0,6 mol MAlO2
♦ nHCl = 1,55 mol khi cho vào dung dịch Y :
$\begin{array} {} \begin{matrix} HCl {} + {} MOH {} \to {} MCl {} + {} {{H}_{2}}O \\\end{matrix} \\ {} 0,2\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 0,2\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \left( mol \right) \\ {} \begin{matrix} HCl {} + {} MAl{{O}_{2}}\begin{matrix} \ \ + {} HOH \\\end{matrix} {} \to {} Al{{\left( OH \right)}_{3}}\downarrow {} + {} MCl \\\end{matrix} \\ {} 0,6\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 0,6\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 0,6 \\ \end{array}$♦ HCl vẫn còn dư 0,75 mol sau phản ứng trên nên kết tủa bị hòa tan 1 phần :
$\begin{array} {} \begin{matrix} 3HCl {} + {} Al{{\left( OH \right)}_{3}} {} \to {} AlC{{l}_{3}} {} + {} 3{{H}_{2}}O \\\end{matrix} \\ {} 0,75\ \ \ \ \ \ \ \to \ \ 0,25 \\ \end{array}$
$\Rightarrow {{n}_{Al{{\left( OH \right)}_{3}}}}$còn lại = 0,6 – 0,25 = 0,35 mol
Vậy mkết tủa = ${{m}_{Al{{\left( OH \right)}_{3}}}}$= 0,35 × 78 = 27,3 g
⇒ Đáp án C.
