Al + H2SO4 (đặc,nóng) → Al2(SO4)3 + SO2 ↑ + H2O | Al + H2SO4 ra SO2

Al + H2SO4 (đặc,nóng) → Al2(SO4)3 + SO2 ↑ + H2O

 

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:

$\stackrel{0}{Al}+H_2\stackrel{+6}{S}{O}_4\to {\stackrel{+3}{Al}}_2{\left(S{O}_4\right)}_3+\stackrel{+4}{S}{O}_2\uparrow +H_{2}O$

Chất khử: Al; chất oxi hoá: H₂SO₄.

Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hoá, quá trình khử

- Quá trình oxi hoá: $\stackrel{0}{Al}\to \stackrel{+3}{Al}+\text{3}e$

- Quá trình khử: $\stackrel{+6}{\text{S}}+\text{2}e\to \stackrel{+4}{S}$

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hoá

$\begin{array}{c}2\times \\ 3\times \end{array}\left(\begin{array}{c}\stackrel{0}{Al}\to \stackrel{+3}{Al}+\text{3}e\\ \stackrel{+6}{S}+2e\to \stackrel{+4}{S}\end{array}\right)$

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 lưu huỳnh đioxit (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 $\stackrel{t^o}{\to }$ 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 + 4HNO_{3 loãng} → Al(NO₃)₃ + NO + H₂O

2Al + 6H₂SO_{4 đặc} $\stackrel{t^o}{\to }$Al₂(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 $\stackrel{t^o}{\to }$ 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:

H₂SO_{4 (loãng)} + Mg → MgSO₄ + H₂ (↑)

3H₂SO_4 (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)

H₂SO_4 (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 oxit bazơ 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 + 6H₂SO_{4 $\stackrel{t^o}{\to }$} Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

Cu + 2H₂SO₄ $\stackrel{t^o}{\to }$ CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

Chú ý: Al, Fe, Cr bị thụ động hóa trong H₂SO₄ đặc, nguội.

+ Tác dụng với nhiều phi kim:

C + 2H₂SO₄ $\stackrel{t^o}{\to }$ CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O

S + 2H₂SO₄ $\stackrel{t^o}{\to }$ 3SO₂ + 2H₂O

+ Tác dụng với nhiều hợp chất có tính khử:

2FeO + 4H₂SO₄ $\stackrel{t^o}{\to }$ Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 4H₂O

2KBr + 2H₂SO_{4 $\stackrel{t^o}{\to }$} 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 $\stackrel{H_{2}S{O}_4đ}{\to }$12C + 11H₂O

Sau đó một phần C sinh ra lại bị H₂SO₄ đặc oxi hóa:

C + 2H₂SO_4 (đặc) → CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O

8. Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1. 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

Lời giải:

Đáp án: B

$n_{H_2}$ = 0,25 mol

Áp dụng định luật bảo toàn electron:

3.n_Al = 2.$n_{H_2}$

→ m_Al = $\frac{2}{3}$$n_{H_2}$.27 = 4,5 gam

Câu 2. 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

Lời 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.n_Al = 2. $n_{H_2}{}_{\left(1\right)}$

→ 3x = 2. $n_{H_2}{}_{\left(1\right)}$

Bảo toàn electron cho phản ứng của Al với Ba(OH)₂

→ 3.2x = 2. ${n_{H_2}}_{\left(2\right)}$

→ ${n_{H_2}}_{\left(2\right)}$= 2. $n_{H_2}{}_{\left(1\right)}$

→ ${n_{H_2}}_{\left(2\right)}$= 2.0,1 = 0,2 mol

→ V = 0,2.22,4 = 4,48 lít

Câu 3. 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.

Lời 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 4. 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

Lời giải:

Đáp án: B

n _Fe = 0,05 mol

$3n_{Fe}=2n_{S{O}_2}\to n_{S{O}_2}=\mathrm{0,075}mol$

$\to V_{S{O}_2}=\mathrm{1,681}$

Câu 5. 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

Lời giải:

Đáp án: B

$n_{S{O}_4^{2-}}$_{tạo muối} = 0,5.n _{e nhận}= $n_{S{O}_2}$+ 3n_S

= 0,15 + 3.0,2= 0,75mol

m_muối = m_KL + $m_{S{O}_4^{2-}}$= 18 + 0,75. 96= 90 gam

Câu 6. 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.

Lời giải:

Đáp án: D

Bảo toàn nguyên tố H: $n_{H_{2}S{O}_4}=n_{H_2}=\mathrm{0,35}mol$

$\to n_{S{O}_4^{2-}}=\mathrm{0,35}mol$

→m_Muối = m_KL + $m_{S{O}_4^{2-}}$ = 13,5 + 0,35.96 = 47,1 gam.

Câu 7. 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.

Lời giải:

Đáp án: A

Trong công nghiệp, Al được sản xuất từ quặng boxit bằng phương pháp điện phân nóng chảy.

2Al₂O₃ $\underset{criolit}{\overset{dpnc}{\to }}$ 4Al + 3O₂

Câu 8. 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.

Lời 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.

Xem thêm các phương trình hóa học khác:

Al + H2SO4 → Al2(SO4)3 + H2 | Al ra Al2(SO4)3

Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO + H2O | Al ra Al(NO3)3

Al + H2O + NaOH → NaAlO2 + H2 | Al ra NaAlO2

Al + HNO3 → H2O + NO2 + Al(NO3)3 | Al ra Al(NO3)3

Al + HCl → AlCl3 + H2 | Al ra AlCl3