Phản ứng Al + H2SO4 đặc, nóng (hay nhôm tác dụng với H2SO4 đặc, nóng) sinh ra SO2 thuộc loại phản ứng oxi hóa – khử thường gặp trong các đề thi. Dưới đây là phản ứng hoá học đã được cân bằng chính xác và chi tiết nhất. Bên cạnh đó là một số bài tập có liên quan về Al và H2SO4 có lời giải, mời các bạn đón đọc.
2Al + 6H2SO4 (đặc nóng) → Al2(SO4)3 + 3SO2 ↑ + 6H2O
1. Phương trình phản ứng Al tác dụng H2SO4 đặc, nóng
2Al + 6H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O
2. Cân bằng phản ứng oxi hoá khử (theo phương pháp thăng bằng electron)
Bước 1: Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hoá, từ đó xác định chất oxi hoá – chất khử:
Al0+H2S+6O4→Al+32SO43+S+4O2↑+H2O
Chất khử: Al; chất oxi hoá: H2SO4.
Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hoá, quá trình khử
– Quá trình oxi hoá: Al0→Al+3+ 3e
– Quá trình khử: S +6+ 2e→S+4
Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hoá
2×3×Al0→Al+3+ 3eS+6 + 2e → S+4
Bước 4: Điền hệ số của các chất có mặt trong phương trình hoá học. Kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế.
2Al + 6H2SO4→ Al2(SO4) + 3SO2 + 6H2O
3. Điều kiện phản ứng
Al tác dụng với H2SO4 đặc khi đun nóng.
Al không tác dụng với H2SO4 đặc, nguội.
4. Cách tiến hành phản ứng
– Nhỏ từ từ H2SO4 đặc vào ống nghiệm có chứa sẵn 1 lá nhôm.
– Đun nóng ống nghiệm trên ngọn lửa đèn cồn.
5. Hiện tượng hóa học
Nhôm (Al) tan dần trong dung dịch và sinh ra khí không màu, mùi hắc là sulfur dioxide (SO2).
6. Tính chất hóa học của nhôm (Al)
Nhôm là kim loại có tính khử mạnh (chỉ sau kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ):
Al → Al3++ 3e
6.1. Tác dụng với phi kim
Nhôm khử dễ dàng các phi kim thành ion âm.
– Với oxi: Ở điều kiện thường, nhôm bền trong không khí do có lớp oxit rất mỏng, bền bảo vệ. Khi đốt, bột nhôm cháy trong không khí với ngọn lửa sáng chói, tỏa nhiều nhiệt:
4Al + 3O2 →to 2Al2O3
– Bột nhôm tự bốc cháy khi tiếp xúc với clo
2Al + 3Cl2 → 2AlCl3
6.2. Tác dụng với axit
– Nhôm khử dễ dàng ion H+ trong dung dịch HCl và H2SO4 loãng thành H2.
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
– Al tác dụng mạnh với axit HNO3 loãng, H2SO4 đặc, nóng; HNO3 đặc, nóng.
Ví dụ:
Al + 4HNO3 loãng → Al(NO3)3 + NO + H2O
2Al + 6H2SO4 đặc →toAl2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
– Nhôm không tác dụng với axit H2SO4 đặc, nguội; HNO3 đặc, nguội.
6.3. Tác dụng với oxit kim loại – Phản ứng nhiệt nhôm
– Ở nhiệt độ cao, Al khử được nhiều ion kim loại trong oxit như (Fe2O3, Cr2O3,CuO…) thành kim loại tự do.
– Ví dụ:
2Al + Fe2O3 →to Al2O3 + 2Fe.
6.4. Tác dụng với nước
– Vật bằng nhôm không tác dụng với H2O ở bất kì nhiệt độ nào vì có lớp oxit bảo vệ. Nếu phá bỏ lớp bảo vệ, nhôm khử được nước ở nhiệt độ thường, nhưng phản ứng nhanh chóng dừng lại vì tạo kết tủa Al(OH)3.
6.5. Tác dụng với dung dịch kiềm
2Al + 2NaOH + 6H2O →2Na[(Al(OH)4] + 3 H2↑
Phương trình ion thu gọn:
2Al + 2OH- + 6H2O → 2[(Al(OH)4]- + 3 H2↑
Với chương trình cơ bản có thể viết:
2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3 H2 ↑
7. Tính chất hoá học của H2SO4
7.1. Tính chất của dung dịch axit sunfuric loãng
H2SO4 loãng có đầy đủ tính chất của một axit mạnh.
-Làm đổi màu quỳ tím thành đỏ
– Tác dụng với nhiều kim loại (Mg, Al, Zn, Fe,…) tạo thành muối sunfat và giải phóng khí hiđro.
Ví dụ:
H2SO4 (loãng) + Mg → MgSO4 + H2 (↑)
3H2SO4 (loãng) + 2Al → Al2(SO4)3 + 3H2 (↑)
Chú ý: Các kim loại Hg, Cu, Ag, Au, Pt …không tác dụng với H2SO4 loãng.
Khi Fe tác dụng với H2SO4 loãng, sản phẩm thu được là muối sắt (II)
H2SO4 (loãng) + Fe → FeSO4 + H2 (↑)
-Tác dụng với bazơ tạo thành muối sunfat và nước.
Ví dụ:
H2SO4 + Cu(OH)2 → CuSO4 + 2H2O
H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O
-Tác dụng với basic oxide tạo thành muối sunfat và nước.
Ví dụ:
H2SO4 + CuO → CuSO4 + H2O
H2SO4 + Na2O → Na2SO4 + H2O
– Tác dụng với một số muối tạo thành muối sunfat và axit mới
Ví dụ:
MgCO3 + H2SO4 → MgSO4 + CO2 ↑ + H2O
7.2. Tính chất của axit sunfuric đặc
a) Tính oxi hóa mạnh
+ Axit sunfuric đặc oxi hoá hầu hết các kim loại (trừ Au và Pt) tạo muối hoá trị cao và thường giải phóng SO2 (có thể H2S, S nếu kim loại khử mạnh như Mg).
2Fe + 6H2SO4 →to Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Cu + 2H2SO4 →to CuSO4 + SO2 + 2H2O
Chú ý: Al, Fe, Cr bị thụ động hóa trong H2SO4 đặc, nguội.
+ Tác dụng với nhiều phi kim:
C + 2H2SO4 →to CO2 + 2SO2 + 2H2O
S + 2H2SO4 →to 3SO2 + 2H2O
+ Tác dụng với nhiều hợp chất có tính khử:
2FeO + 4H2SO4 →to Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O
2KBr + 2H2SO4 →to Br2 + SO2 + 2H2O + K2SO4
b) H2SO4 đặc có tính háo nước
Axit sunfuric đặc chiếm nước kết tinh của nhiều muối ngậm nước, hoặc chiếm các nguyên tố H và O (thành phần của nước) trong nhiều hợp chất.
Ví dụ:
Khi cho axit H2SO4 đặc vào đường, đường sẽ hóa thành than.
C12H22O11 →H2SO4 đ12C + 11H2O
Sau đó một phần C sinh ra lại bị H2SO4 đặc oxi hóa:
C + 2H2SO4 (đặc) → CO2 + 2SO2 + 2H2O
8. Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1: Hòa tan hoàn toàn 6,44 gam hỗn hợp X gồm Fe, Mg và Zn bằng một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 loãng, thu được 1,344 lít khí H2 (đktc) và dung dịch chứa m gam muối. Giá trị của m là
A. 8,98.
B. 9,52.
C. 7,25.
D. 12,2.
Hướng dẫn giải
Đáp án đúng là: D
Sơ đồ phản ứng: X + H2SO4 → Muối + H2.
nH2 = 0,06 (mol) = nH2SO4 →nSO42−= 0,06 (mol).
→ mmuối = mX + mSO42−= 6,44 + 0,06×96 = 12,2 (gam).
Câu 2: Hòa tan hoàn toàn m gam Al bằng dung dịch NaOH dư thu được 5,6 lít H2 (đktc). Giá trị của m là
A. 2,7 B. 4,5 C. 5,4 D. 6,75
Hướng dẫn giải
Đáp án B
nH2 = 0,25 mol
Áp dụng định luật bảo toàn electron:
3.nAl = 2.nH2
→ mAl = 23nH2.27 = 4,5 gam
Câu 3: Hòa tan hết m gam bột Al trong dung dịch HCl thu được 2,24 lít H2 (đktc). Nếu hòa tan 2m gam bột Al trong dung dịch Ba(OH)2 được V lít H2 (đktc). Giá trị của V là
A, 1,12 B. 2,24 C. 3,36 D. 4,48
Hướng dẫn giải
Đáp án D
Đặt số mol Al trong m gam Al bằng x (mol)
Bảo toàn electron cho phản ứng của Al với HCl
3.nAl = 2. nH2 (1)
→ 3x = 2. nH2 (1)
Bảo toàn electron cho phản ứng của Al với Ba(OH)2
→ 3.2x = 2. nH2(2)
→ nH2(2)= 2. nH2 (1)
→ nH2(2)= 2.0,1 = 0,2 mol
→ V = 0,2.22,4 = 4,48 lít
Câu 4: Hòa tan hoàn toàn m gam Al vào dung dịch HNO3 loãng, thu được hỗn hợp gồm 0,12 mol khí NO2 và 0,08 mol khí NO (phản ứng không tạo NH4NO3). Giá trị của m làA. 3,24. B. 8,1. C. 6,48. D. 10,8.
Hướng dẫn giải
Đáp án A
Bảo toàn số mol electron:
→ 3nAl = nNO2 + 3nNO
→ 3.nAl = 0,12 + 3.0,08
→ nAl = 0,12 mol
→ mAl = 0,12.27 = 3,24g.
Câu 5:Nhôm bền trong môi trường nước và không khí là do
A. nhôm là kim loại kém hoạt động.
B. có màng oxit Al2O3 bền vững bảo vệ.
C. có màng hiđroxit Al(OH)3 bền vững bảo vệ.
D. nhôm có tính thụ động với không khí và nước.
Hướng dẫn giải
Đáp án B
Nhôm là kim loại hoạt động mạnh.Ở điều kiện thường, nhôm phản ứng với oxi tạo thành lớp Al2O3 mỏng bền vững. Lớp oxit này bảo vệ đồ vật bằng nhôm, không cho nhôm tác dụng với oxi trong không khí và nước, kể cả khi đun nóng.
Câu 6: Trong công nghiệp, Al được sản xuất từ quặng boxit
A. bằng phương pháp điện phân nóng chảy.
B. bằng phương pháp nhiệt luyện .
C. bằng phương pháp thủy luyện.
D. Trong lò cao.
Hướng dẫn giải
Đáp án A
Trong công nghiệp, Al được sản xuất từ quặng boxit bằng phương pháp điện phân nóng chảy.
2Al2O3 →criolitdpnc 4Al + 3O2
Câu 7: Oxi hóa hoàn toàn 8,1 gam nhôm cần vừa đủ V lít khí clo (đktc). Giá trị của V là
A. 7,84. B. 10,08. C. 6,72. D. 11,2.
Hướng dẫn giải
Đáp án B
2Al + 3Cl2 →t° 2AlCl3
nCl2=32nAl=32.8,127=0,45 mol→VCl2=10,08 (l)
Câu 8: Cho 2,8 gam Fe tác dụng hết với H2SO4 đặc, nóng dư thì thể tích khí SO2 thu được ở đktc là:
A. 3,36 lít
B. 1,68 lít
C. 33,6 lít
D. 16,8 lít
Hướng dẫn giải:
Đáp án B
n Fe = 0,05 mol
3nFe=2nSO2→nSO2=0,075 mol
→VSO2=1,681
Câu 9: Cho 13,5 gam hỗn hợp các kim loại Al, Cr, Fe tác dụng với lượng dư dung dịch H2SO4 loãng nóng (trong điều kiện không có không khí), thu được dung dịch X và 7,84 lít khí H2 (ở đktc). Cô cạn dung dịch X (trong điều kiện không có không khí) được m gam muối khan. Giá trị của m là
A. 42,6.
B. 45,5.
C. 48,8.
D. 47,1.
Hướng dẫn giải:
Đáp án D
Bảo toàn nguyên tố H: nH2SO4=nH2=0,35 mol
→nSO42−=0,35 mol
→mMuối = mKL + mSO42− = 13,5 + 0,35.96 = 47,1 gam.
Câu 10: Cho 18 gam kim loại M tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc nóng dư thu được 3,36 lít khí SO2 ở đktc và 6,4 gam S và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được số gam muối khan là:
A. 75 gam
B. 90 gam
C. 96 gam
D. 86,4 gam
Hướng dẫn giải:
Đáp án B
nSO42−tạo muối = 0,5.n e nhận= nSO2+ 3nS
= 0,15 + 3.0,2= 0,75mol
mmuối = mKL + mSO42−= 18 + 0,75. 96= 90 gam
Xem thêm các phương trình hóa học hay khác:
- 4Al + 3O2 → 2Al2O3
- 2Al + 3S → Al2S3
- Al + Cl2 → AlCl3
- 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
- 2Al + 3H2SO4(loãng) → Al2(SO4)3 + 3H2
- 8Al + 30HNO3(loãng) → 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O
- Al + 6HNO3(đặc, nóng) → Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
- 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe
- 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 ↓ + 3H2 ↑
- Phản ứng hóa học:2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2
- 2Al + 3Br2 → 2AlBr3
- 2Al + 3I2 → 2AlI3
- 2Al + 3F2 → 2AlF3
- 4Al + 3C → Al4C3
- 2Al + 2NH3 → 2AlN + 3H2 ↑
- 4Al + 3CO2 → 2Al2O3 + 3C
- 2Al + 3CuO → Al2O3 + 3Cu
- 2Al + 3CuCl2 → 2AlCl3 + 3Cu
- 2Al + 3Cu(NO3)2 → 3Cu + 2Al(NO3)3
- 2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu
- 2Al + 3FeO → Al2O3 + 3Fe
- 8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe
- 2Al + 3FeCl2 → 2AlCl3 + 3Fe
- Al + 3FeCl3 → AlCl3 + 3FeCl2
- Al + FeCl3 → AlCl3 + Fe
- 2Al + 3FeSO4 → Al2(SO4)3 + 3Fe
- Al + Fe2(SO4)3 → Al2(SO4)3 + FeSO4
- 2Al + 3Fe(NO3)2 → 3Fe + Al(NO3)3
- Al + 3Fe(NO3)3 → 3Fe(NO3)2 + Al(NO3)3
- 2Al + Cr2O3 → Al2O3 + 2Cr
- 2Al + Cr2(SO4)3 → Al2(SO4)3 + 2Cr
- 2Al + 3PbO → Al2O3 + 3Pb
- 2Al + 3SnO → Al2O3 + 3Sn
- 8Al + 3Mn3O4 → 4Al2O3 + 9Mn
- Al + 3AgNO3 → 3Ag + Al(NO3)3
- 2Al + 3ZnSO4 → Al2(SO4)3 + 3Zn
- 2Al + 3Pb(NO3)2 → 2Al(NO3)3 + 3Pb
- 4Al + 3SiO2 → 2Al2O3 + 3Si
- 2Al + 3CaO → Al2O3 + 3Ca
- 10Al + 6NH4ClO4 → 5Al2O3 + 9H2O + 6HCl + 3N2 ↑
- 8Al + 3KClO4 → 4Al2O3 + 3KCl
- 2Al + 4H2SO4 → Al2(SO4)3 + 4H2O + S ↓
- 8Al + 15H2SO4 → 4Al2(SO4)3 + 12H2O + 3H2S ↑
- 8Al + 27HNO3 → 9H2O + 3NH3 ↑ + 8Al(NO3)3
- Al + 4HNO3 → 2H2O + NO ↑ + Al(NO3)3
- 10Al + 36HNO3 → 18H2O + 3N2 ↑ + 10Al(NO3)3
- 2Al + 6HF → 3H2 ↑ + 2AlF3
- 2Al + 3H2S → Al2S3 + 3H2 ↑
- 2Al + 6CH3COOH → 2(CH3COO)3Al + 3H2 ↑
- 2Al + 2H3PO4 → 3H2 ↑ + 2AlPO4
- 2Al + 6HBr → 3H2 ↑ + 2AlBr3
- 4Al + K2Cr2O7 → Al2O3 + 2Cr + 2KAlO2
- 8Al + 21H2SO4 + 3K2Cr2O7 → 4Al2(SO4)3 + 21H2O + 3K2SO4 + 6CrSO4
- 2Al + 3H2O → Al2O3 + 3H2 ↑
- Al + 6KNO3 → 2Al2O3 + 3N2 ↑ + 6KAlO2
- 8Al + 2H2O + 3NaNO3 + 5NaOH → 3NH3 ↑ + 8NaAlO2
- 8Al + 18H2O + 3KNO3 + 5KOH → 3NH3 ↑ + 8KAl(OH)4
- 2Al + 4BaO → 3Ba + Ba(AlO2)2
- 2Al + 4CaO → 3Ca + Ca(AlO2)2
- Al + Ca(OH)2 + H2O → H2 ↑ + Ca(AlO2)2
- 2Al + 2H2O + Ba(OH)2 → 3H2 ↑ + Ba(AlO2)2
- 2Al + 2H2O + 2KOH → 3H2 ↑ + 2KAlO2
- 2Al + 2H2O + 2NaOH → 3H2 ↑ + 2NaAlO2
