Cân bằng phương trình phản ứng: Al + Fe3O4 → Al2O3 + Fe và bài tập ứng dụng

1. Cân bằng phương trình hóa học Al + Fe3O4 → Al2O3 + Fe

(1) Phản ứng nhiệt nhôm Al với Fe3O4

8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe

(2) Cân bằng phản ứng oxi hóa khử Al với Fe3O4

Xác định sự biến đổi của số oxi hóa

Al⁰ + Fe^+8/33O4 → Al⁺³2O3 + Fe⁰

Chất bị oxi hóa: Al

Chất bị khử là Fe3O4

8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe

(3) Hiện tượng quan sát được trong phản ứng

Nhiệt độ: Mức nhiệt độ của phản ứng

Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa Fe có màu trắng xám và ánh kim loại.

2. Các đặc điểm hóa học của nhôm

(1) Phản ứng của nhôm với oxy và một số phi kim khác

Phản ứng với oxy:

4Al + 3O2 → 2Al2O3

Trong điều kiện bình thường, nhôm hình thành một lớp Al2O3 mỏng nhưng bền vững. Lớp oxit này bảo vệ bề mặt nhôm khỏi sự tấn công của oxy trong không khí và nước.

Phản ứng với clo:

2Al + 3Cl2 → 2AlCl3

(2) Tác động của nhôm với các axit như HCl và H2SO4 loãng

- Tác động với axit (HCl, H2SO4 loãng, v.v.):

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2

Lưu ý: Nhôm không phản ứng với H2SO4 đặc và HNO3 đặc khi nguội.

- Tác động với các axit có tính oxi hóa mạnh như HNO3 hoặc H2SO4 đặc:

Al + 4HNO3 → Al(NO3)3 + NO + 2H2O

Al + 6HNO3 → Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

(3) Tác động của nhôm với dung dịch muối của kim loại kém hơn:

2Al + 3AgNO3 → Al(NO3)3 + 3Ag

(4) Các đặc tính hóa học đặc biệt của nhôm:

Nhôm có thể phản ứng với dung dịch kiềm nhờ vào việc lớp oxit nhôm hòa tan trong kiềm.

2Al + 2H2O + 2NaOH → 2NaAlO2 + 3H2↑

(5) Phản ứng nhiệt của nhôm:

Phản ứng nhiệt của nhôm là các phản ứng hóa học tỏa nhiệt xảy ra ở nhiệt độ cao, trong đó nhôm đóng vai trò là chất khử.

Một ví dụ điển hình là phản ứng nhiệt giữa nhôm và oxit sắt III:

Fe2O3 + 2Al → 2Fe + Al2O3

Có những phản ứng khác như sau:

3CuO + 2Al → Al2O3 + 3Cu

8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe

Cr2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Cr

3. Các bài tập thực hành liên quan

Câu 1: Phản ứng nào sau đây thuộc loại phản ứng oxi hóa – khử?

A. CaCO3 → CaO + CO2

B. 2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2

C. 8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe

D. 2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O

Đáp án đúng là C

Phản ứng oxi hóa – khử được xác định là: 8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe

Câu 2: Phản ứng nào dưới đây luôn không thuộc loại phản ứng oxi hóa – khử?

A. Phản ứng phân hủy

B. Phản ứng trao đổi

C. Phản ứng thay thế trong hóa học vô cơ

D. Phản ứng hóa học

Đáp án là B

Câu 3: Phản ứng nào dưới đây không phải là phản ứng oxi hóa – khử?

A. Na2SO3 + H2SO4 → Na2SO4 + SO2 + H2O.

B. 8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe

C. 2NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O.

D. Cl2 + Ca(OH)2 → CaOCl2 + H2O.

Đáp án đúng là A

Câu 4: Lựa chọn phát biểu đúng về phản ứng nhiệt nhôm

A. Nhôm chỉ có thể khử các oxit kim loại nằm sau H trong dãy điện hoá

B. Nhôm chỉ có thể khử các oxit kim loại đứng sau Al trong dãy điện hoá

C. Nhôm có khả năng khử mọi oxit kim loại

D. Nhôm chỉ khử các oxit kim loại đứng trước và sau Al trong dãy điện hoá nếu kim loại đó dễ bay hơi.

Đáp án là B

Phát biểu chính xác là: Nhôm chỉ có khả năng khử các oxit kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học.

Câu 5: Phản ứng hóa học nào dưới đây không thuộc loại phản ứng nhiệt nhôm?

A. Al phản ứng với Fe3O4 khi nung nóng

B. Al phản ứng với CuO khi nung nóng

C. Al phản ứng với Fe2O3 khi nung nóng

D. Al phản ứng với axit H2SO4 đặc và nóng

Đáp án là D

Phản ứng nhiệt nhôm liên quan đến việc nhôm khử các oxit kim loại. Phản ứng giữa Al và H2SO4 đặc, nóng không thuộc loại phản ứng này.

Câu 6: Khi hòa tan một vật liệu bằng nhôm vào dung dịch NaOH, phản ứng đầu tiên diễn ra là gì?

A. 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2

B. 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2

C. Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4]

D. Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O

Đáp án chính xác là B

Khi nhôm được hòa tan vào dung dịch NaOH, phản ứng đầu tiên xảy ra là: 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2.

Câu 7: Phản ứng thuận nghịch là phản ứng như thế nào?

A. Trong cùng điều kiện, phản ứng có thể xảy ra theo cả hai chiều trái ngược.

B. Phản ứng có phương trình hóa học được biểu diễn bằng mũi tên một chiều.

C. Phản ứng chỉ xảy ra theo một chiều duy nhất.

D. Xảy ra giữa hai chất khí.

Đáp án là A

Phản ứng thuận nghịch là loại phản ứng mà trong cùng điều kiện, phản ứng có thể xảy ra theo cả hai chiều đối ngược.

Câu 8: Al2O3 có thể phản ứng với hai dung dịch nào?

A. KCl và NaNO3.

B. NaOH và HCl.

C. Na2SO4 và KOH.

D. NaCl và H2SO4.

Đáp án chính xác là B

Do Al2O3 là oxit lưỡng tính, nó có thể phản ứng với cả axit và bazo. Vì vậy, Al2O3 phản ứng với NaOH và HCl.

Câu 9: Khi điện phân Al2O3 ở trạng thái nóng chảy, việc thêm criolit (Na3AlF6) nhằm mục đích:

1) Giảm nhiệt độ nóng chảy của Al2O3.

2) Tăng cường tính dẫn điện của hỗn hợp.

3) Để thu được F2 ở anot thay vì O2.

4) Tạo ra hỗn hợp nhẹ hơn để bảo vệ Al.

Các lý do đúng là:

A. Chỉ 1 lý do

B. Lý do 1 và 2

C. Lý do 1 và 3

D. Các lý do 1, 2 và 4

Đáp án là D

Khi thực hiện điện phân Al2O3 ở nhiệt độ cao, việc thêm criolit (Na3AlF6) có những mục đích sau:

1) Giảm nhiệt độ nóng chảy của Al2O3.

2) Tăng tính dẫn điện.

4) Tạo hỗn hợp nhẹ hơn để bảo vệ Al.

Câu 10: Trong số các kim loại Cu, Fe, Pb, và Al, kim loại nào thường được sử dụng làm vật liệu dẫn điện và dẫn nhiệt?

A. Chỉ có Cu

B. Cu và Al

C. Fe và Al

D. Chỉ có Al

Lựa chọn B

Thực tế cho thấy, cả Cu và Al đều được dùng làm vật liệu dẫn điện và dẫn nhiệt.

Câu 11: Thực hiện các thí nghiệm sau:

(1) Đưa Al vào dung dịch Fe2(SO4)3 dư;

(2) Dẫn khí H2 (dư) qua bột Al2O3 đang được nung nóng;

(3) Cho dung dịch AgNO3 phản ứng với dung dịch Fe(NO3)2 dư;

(4) Al phản ứng với Fe3O4 khi được nung nóng;

(5) Dẫn khí CO vào ống nghiệm chứa CuO đang được đun nóng.

(6) Đốt Ag2S trong không khí để quan sát sự phản ứng.

(7) Điện phân dung dịch Cu(NO3)2 với các điện cực không phản ứng.

Số thí nghiệm dẫn đến việc tạo ra kim loại là

A. 4

B. 5

C. 6

D. 7

Lựa chọn B

Danh sách gồm 5 thí nghiệm dùng để tạo kim loại:

(3) Thực hiện phản ứng giữa dung dịch AgNO3 và dung dịch Fe(NO3)2 dư; (Thu được Ag)

(4) Al phản ứng với Fe3O4 khi nung nóng (Thu được Fe)

(5) Dẫn khí CO vào ống nghiệm chứa CuO và đun nóng. (Thu được Cu)

(6) Đốt Ag2S trong không khí; (Thu được Ag)

(7) Thực hiện điện phân dung dịch Cu(NO3)2 với các điện cực không phản ứng. (Thu được Cu)

Câu 12: Cho khí CO dư đi qua hỗn hợp chứa CuO, Al2O3, MgO, Fe2O3 (nung nóng). Sau khi phản ứng hoàn tất, chất rắn thu được gồm

A. Cu, Al, Mg, Fe

B. Cu, Al, MgO, Fe

C. Cu, Al2O3, Mg, Fe

D. Cu, Al2O3, MgO, Fe

Lựa chọn D

Khí CO chỉ có khả năng khử các oxit kim loại đứng sau Al. Vì vậy, trong câu hỏi này, CO chỉ khử được CuO và Fe2O3, do đó chất rắn thu được bao gồm Cu, Al2O3, MgO và Fe.

Câu 13: Dãy chất nào dưới đây có thể phản ứng với KOH?

A. Al2O3; Al(OH)3; NaNO3

B. Al2O3; Fe, Al(OH)3

C. Al(NO3)3, HCl, CO2

D. FeCl3, Ag, CO2

Lựa chọn C

Những chất nào dưới đây có phản ứng với KOH: Al(NO3)3, HCl, CO2

Phương trình phản ứng là:

Al(NO3)3 + 3KOH → Al(OH)3 + 3KNO3

KOH + HCl → KCl + H2O

CO2 + 2KOH → K2CO3 + H2O

Câu 14: Đặc điểm nào sau đây là chính xác về tính chất của nhôm?

A. Nhôm là kim loại có trọng lượng lớn

B. Nhôm phản ứng mạnh mẽ với nước.

C. Đồ vật bằng nhôm không phản ứng với nước lâu ngày nhờ lớp oxit bảo vệ

D. Nhôm thuộc nhóm kim loại kiềm thổ

Đáp án đúng là C

A không đúng vì nhôm là kim loại nhẹ.

B không chính xác vì nhôm phản ứng yếu với nước do lớp màng oxit.

C chính xác vì lớp oxit trên bề mặt nhôm bảo vệ khỏi tác động của nước.

D không đúng vì nhôm không thuộc nhóm kim loại kiềm thổ.

Câu 15: Khi nung hỗn hợp Al và Fe2O3 (đến khi phản ứng nhiệt nhôm hoàn tất) sẽ thu được hỗn hợp X. Nếu cho X phản ứng với dung dịch KOH và quan sát thấy có khí thoát ra, thành phần của X là:

A. Al2O3

B. Fe, Al, Al2O3

C. Al, Fe

D. Al, Fe, Fe2O3, Al2O3

Đáp án đúng là B

Phản ứng nhiệt nhôm là: 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe

Khi X phản ứng với dung dịch KOH tạo ra khí => X chứa Al

=> Al còn lại sau phản ứng

=> X bao gồm Al2O3, Fe và Al dư.

Trên đây là toàn bộ nội dung bài viết từ Mytour về cân bằng phản ứng của phương trình Al + Fe3O4 → Al2O3 + Fe cùng với bài tập áp dụng. Cảm ơn quý bạn đọc đã theo dõi và quan tâm!