Giải Hóa 12 bài 30: Thực hành tính chất của natri, magie, nhôm và các hợp chất

1. Thí nghiệm 1: So sánh khả năng phản ứng của natri, magie và nhôm với nước.

Thí nghiệm 1: So sánh khả năng phản ứng của natri, magie và nhôm với nước.

Tiến hành thí nghiệm bằng cách sử dụng ba ống nghiệm.

   + Đổ nước vào ống nghiệm 1, thêm vài giọt phenolphtalein. Đặt ống nghiệm lên giá và cho vào một mẩu natri nhỏ.

   + Đổ khoảng 5 ml nước vào ống nghiệm 2, thêm vài giọt phenolphtalein. Đặt ống nghiệm lên giá và cho vào một mẩu magie nhỏ.

   + Đổ khoảng 5 ml nước vào ống nghiệm 3, thêm vài giọt phenolphtalein. Đặt ống nghiệm lên giá và cho vào một mẩu nhôm đã cạo sạch lớp oxit.

   + Quan sát các hiện tượng xảy ra.

Lời giải chi tiết:

Thí nghiệm 2: Nhôm phản ứng với dung dịch kiềm.

Thí nghiệm 2: Nhôm phản ứng với dung dịch kiềm.

Tiến hành thí nghiệm:

   + Đổ 2-3 ml dung dịch NaOH loãng vào ống nghiệm, sau đó thêm 1 mẩu nhôm vào.

   + Đun nóng nhẹ ống nghiệm và theo dõi hiện tượng xảy ra

Chi tiết giải thích:

Hiện tượng: Có khí bọt nổi lên

Giải thích:

- Khi đưa Al vào dung dịch NaOH, lớp bảo vệ Al2O3 trên bề mặt Al bị ăn mòn

Al2O3 + 2 NaOH → 2 NaAlO2 + H2O

- Al mất lớp bảo vệ Al2O3 và phản ứng với nước: 

2 Al + 6 H2O → 2 Al(OH)3 + 3 H2

- Al(OH)3 tạo thành sẽ hòa tan trong dung dịch kiềm

Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2 H2O

- Các phản ứng xảy ra lần lượt cho đến khi nhôm hoàn toàn hòa tan 

3. Thí nghiệm 3: Đặc tính lưỡng tính của Al(OH)3

Thí nghiệm 1: So sánh khả năng phản ứng của Na, Mg, và Al với nước.

Thí nghiệm 3: Tính chất lưỡng tính của Al(OH)3.

Thực hiện thí nghiệm

   + Đổ khoảng 3 ml dung dịch AlCl3 vào mỗi ống nghiệm, sau đó thêm dung dịch NH3 dư vào cả hai ống.

   + Tiếp theo, thêm dung dịch H2SO4 vào ống nghiệm số 1 và lắc nhẹ. Thêm dung dịch NaOH vào ống nghiệm số 2 và lắc nhẹ.

   + Quan sát sự xuất hiện của hiện tượng.

Hiện tượng quan sát được:

- Khi nhỏ NH3 vào cả hai ống, đều thấy xuất hiện kết tủa màu trắng.

- Sau khi cho H2SO4 và NaOH vào hai ống nghiệm, kết tủa xuất hiện ở cả hai ống và sau đó đều tan.

Giải thích:

- Kết tủa màu trắng là Al(OH)3 được hình thành qua phản ứng:

AlCl3 + 3H2O + 3NH3 → Al(OH)3 + 3NH4Cl

- Kết tủa tan do Al(OH)3 phản ứng với axit và kiềm, tạo thành muối tan.

Al(OH)3 phản ứng với NaOH tạo NaAlO2 và 2 phân tử nước.

Khi 2Al(OH)3 phản ứng với 3H2SO4, sẽ hình thành Al2(SO4)3 và 6 phân tử nước.

Do đó, Al(OH)3 có tính chất lưỡng tính.

Bài tập luyện tập

Câu 1: Chọn câu đúng nhất mô tả tính chất hóa học của kim loại

A. Khi các kim loại Mg, Al, Zn, Cu phản ứng với oxy ở điều kiện thường, chúng sẽ tạo ra các oxit bazơ tương ứng.

B. Các kim loại có hoạt động hóa học mạnh hơn (ngoại trừ Na, K, Mg, Ca) có khả năng thay thế kim loại hoạt động yếu hơn trong dung dịch muối, dẫn đến việc hình thành muối mới và kim loại mới.

C. Hầu hết các kim loại đều có thể phản ứng với dung dịch axit HCl hoặc H2SO4 loãng, giải phóng khí hiđro và tạo ra muối.

D. Khi nhiệt độ cao, các kim loại như Cu, Mg, Fe… phản ứng với lưu huỳnh, tạo ra các muối sunfua tương ứng như CuS, MgS, FeS.

Hướng dẫn giải chi tiết

A. Sai, vì các kim loại Mg, Al, Zn, Cu khi phản ứng với oxy (trong điều kiện thích hợp) sẽ tạo ra các oxit bazơ tương ứng.

B. Sai, bởi vì từ kim loại Mg trở đi trong dãy điện hóa, kim loại có hoạt động hóa học mạnh hơn có thể thay thế kim loại yếu hơn khỏi dung dịch muối.

C. Sai, chỉ những kim loại đứng trước H trong dãy điện hóa mới có thể phản ứng với dung dịch HCl và H2SO4 loãng để tạo ra khí hiđro và muối.

Đáp án là D

Câu 2: Khi nhúng một thanh sắt vào dung dịch CuSO4, sau một thời gian khối lượng chất rắn tăng thêm 1,6 gam. Số mol CuSO4 đã phản ứng là:

Chi tiết hướng dẫn giải:

Đặt số mol của CuSO4 tham gia phản ứng là x (mol)

Phương trình hóa học: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu↓

             x  ← x                              → x   (mol)

Khối lượng tăng thêm: m tăng = mCu - mFe

=> 1,6 = 64x – 56x

=> 1,6 = 8x

=> x = 0,2 (mol)

Câu 3: Nhúng một thanh nhôm nặng 50 gam vào 400ml dung dịch CuSO4 0,5M. Sau một thời gian, lấy thanh nhôm ra và cân thấy nặng 51,38 gam. Khối lượng đồng đã được giải phóng là:

Chi tiết hướng dẫn giải:

       2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu

PT: 2 mol                            3 mol        

 → Khối lượng thanh Al tăng = 3,64 - 2,27 = 1,38 gam

ĐB: 0,02 mol                            0,03 mol    

=>  Khối lượng thanh Al tăng = 1,38 gam

→ mCu = 0,03 × 64 = 1,92g

Câu 4:  Khi đốt nhôm trong bình chứa khí clo, khối lượng chất rắn trong bình tăng thêm 7,1g. Khối lượng nhôm đã phản ứng là:

Chi tiết hướng dẫn giải:

2Al + 3Cl2 → 2AlCl3

Dễ nhận thấy khối lượng chất rắn tăng thêm = khối lượng Cl2 = 7,1g

=> nCl2 = 0,1 mol

nAl = 2/3 × nCl2 = 1/15 mol

=> mAl = nAl × MAl = 1/15 × 27 = 1,8g

Câu 5: So sánh tính chất axit của các chất trong các cặp sau và giải thích: Axit cacbonic và axit silicic; axit photphoric và axit sunfuric; axit silicic và axit sunfuric.

Trả lời:

- Trong nhóm A, tính bazơ của oxit và hiđroxit tăng dần khi di chuyển từ trên xuống, trong khi tính axit giảm dần. Vì vậy, H2CO3 có tính axit mạnh hơn H2SiO3.

- Trong một chu kỳ, tính bazơ giảm dần và tính axit của oxit và hiđroxit tăng lên từ đầu đến cuối chu kỳ. Do đó, tính axit của H2SO4 mạnh hơn H3PO4.

- Tính axit của H2SiO3 yếu hơn H3PO4 trong cùng một chu kỳ, và H3PO4 yếu hơn H2SO4. Vì vậy, H2SiO3 có tính axit yếu hơn H2SO4.

Câu 6: So sánh tính bazơ của các cặp chất dưới đây và đưa ra giải thích ngắn gọn.

a) Magie hidroxit và canxi hiđroxit.

b) Natri hiđroxit và magie hidroxit.

Trả lời:

a) Mg(OH)2 có tính bazơ kém hơn Ca(OH)2 vì Mg và Ca đều thuộc nhóm IIA, nhưng tính kim loại tăng dần từ trên xuống, dẫn đến tính bazơ của hiđroxit cũng tăng dần.

b) Mg(OH)2 có tính bazơ yếu hơn NaOH vì Mg và Na cùng nằm trong một chu kỳ, và từ trái sang phải, tính kim loại giảm, tính phi kim tăng. Điều này dẫn đến tính bazơ giảm dần trong các hiđroxit.

Câu 7: Các nguyên tố nào dưới đây được sắp xếp theo thứ tự tăng dần của tính kim loại?

A. Li, Be, Na, K. B. Al, Na, K, Ca.

C. Mg, K, Rb, Cs. D. Mg, Na, Rb, Sr.

Lời giải:

Tính kim loại giảm dần trong một chu kỳ từ trái sang phải.

Tính kim loại tăng dần trong một nhóm từ trên xuống dưới.

Vì vậy, dãy nguyên tố sắp xếp theo thứ tự tăng dần của tính kim loại là: Mg, K, Rb, Cs.

⇒ Chọn đáp án C

Câu 8: Phát biểu nào sau đây là không chính xác?

A. Kim loại Al trong công nghiệp được khai thác từ quặng boxit.

B. Al(OH)3 có khả năng phản ứng với cả dung dịch HCl và dung dịch KOH.

C. Kim loại Al không tan trong dung dịch HNO3 đặc khi nguội.

D. Trong các phản ứng hóa học, Al chỉ đóng vai trò là chất khử.

Lời giải:

Đáp án: C

Al bị thụ động hóa trong dung dịch HNO3 đặc, nguội.

Câu 9: Phản ứng nào dưới đây không thuộc loại phản ứng nhiệt nhôm?

A. Al phản ứng với Fe2O3 khi nung nóng.

B. Al phản ứng với CuO khi nung nóng.

C. Al phản ứng với Fe3O4 khi nung nóng.

D. Al phản ứng với axit H2SO4 đặc khi nóng.

Lời giải:

Đáp án: D

Phản ứng giữa nhôm và oxit kim loại được gọi là phản ứng nhiệt nhôm.

Câu 10: Cho m gam Al phản ứng hoàn toàn với dung dịch HNO3 loãng (dư), tạo ra 4,48 lít khí NO (đktc, là sản phẩm khử duy nhất). Tìm giá trị của m.

A. 4,05.     B. 8,10.

C. 2,70. D. 5,40.

Lời giải:

Đáp án đúng là D

Áp dụng định luật bảo toàn electron, ta có:

nAl.3 = nNO.3 → nAl = nNO = 0,2 mol → mAl = 0,2 × 27 = 5,4 gam.

Câu 11: Cho m gam Al để khử hoàn toàn 1,6 gam Fe2O3 (phản ứng nhiệt nhôm). Sản phẩm phản ứng sau đó tác dụng với dung dịch NaOH dư, sinh ra 0,672 lít khí (đktc). Tính giá trị của m.

A. 0,540 gam. B. 0,810 gam.

C. 1,080 gam. D. 1,755 gam.

Lời giải:

Đáp án đúng là C

Sản phẩm phản ứng với dung dịch NaOH tạo khí, chứng tỏ còn Al dư.

2Al (0,02 mol) + Fe2O3 (0,01 mol) → 2Fe + Al2O3

2Al (0,02 mol) + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 (0,03 mol)

Do đó, nAl = 0,02 + 0,02 = 0,04 mol → mAl = 0,04 × 27 = 1,08 gam.