DẠNG 5: TỐN VỀ SỰ LƯỠNG TÍNH CỦA Al(OH)3, Zn(OH)2 Dạng 1: Cho từ từ a mol OH- vào dd chứa b mol Al3+. Tìm khối lượng kết tủa. Al3+ + 3OH- Al(OH)3 Nếu OH- dư: Al(OH)3 + OH- AlO2- + H2O - Khi đĩ tùy theo tỉ lệ mol OH-; số mol Al3+ mà cĩ kết tủa hoặc khơng cĩ kết tủa hoặc vừa cĩ kết tủa vừa cĩ muối tan. Dạng này phải có hai kết quả. Công thức: Dạng 2: Cho từ từ H+ vào dd chứa AlO2- (hay Al(OH)4-) tạo kết tủa. AlO2- + H+ + H2O Al(OH)3 Nếu H+ dư: Al(OH)3 + 3H+ Al3+ + 3H2O - Khi đĩ tùy theo tỉ lệ mol H+; số mol AlO2- mà cĩ kết tủa hoặc khơng cĩ kết tủa hoặc vừa cĩ kết tủa vừa cĩ muối tan. * Để giải nhanh bài tốn này ta cĩ cơng thức tính nhanh: Dạng này phải có hai kết quả. Công thức: Dạng 3: Cơng thức cần cho vào dd để xuất hiện 1 lượng kết tủa theo yêu cầu: Dạng này cĩ 2 kết quả: Câu 1: Cho từ từ 0,7 mol NaOH vào dd chứa 0,1 mol Al2(SO4)3. Số mol kết tủa thu được? A. 0,2 B. 0,15 C. 0,1 D. 0,05 Câu 2: Cho V lít dd Ba(OH)2 0,5M vào 200ml dd Al(NO3)3 0,75M thu được 7,8g kết tủa. Giá trị của V là? A. 0,3 và 0,6 lít B. 0,3 và 0,7 lít C. 0,4 và 0,8 lít D. 0,3 và 0,5 lít Câu 3: dd A chứa KOH và 0,3 mol K[Al(OH)4]. Cho 1 mol HCl vào dd A thu được 15,6g kết tủa. Số mol KOH trong dd là? A. 0,8 hoặc 1,2 mol B. 0,8 hoặc 0,4 mol C. 0,6 hoặc 0 mol D. 0,8 hoặc 0,9 mol Câu 4: Cho 2,7g Al vào 200ml dd NaOH 1,5M thu được dd A. Thêm từ từ 100ml dd HNO3 vào dd A thu được 5,46g kết tủa. Nơng độ của HNO3 là? A. 2,5 và 3,9M B. 2,7 và 3,6M C. 2,7 và 3,5M D. 2,7 và 3,9M Câu 5 (ĐHKB – 2007): Cho 200ml dd AlCl3 1,5M tác dụng với V lít dd NaOH 0,5M; lượng kết tủa thu được là 15,6g. Giá trị lớn nhất của V là? A. 1,2 1,8 C. 2,4 D. 2 Câu 6 (ĐHKB – 2010): Cho 150ml dd KOH 1,2M tác dụng với 100ml dd AlCl3 nồng độ x mol/l, thu được dd Y và 4,68g kết tủa. Loại bỏ, thêm tiếp 175ml dd KOH 1,2M vào Y, thu được 2,34g kết tủa. Giá trị của x là? A. 1,2M B. 0,8M C. 0,9M D. 1M Câu 7 (CĐ – 2007): Thêm m gam Kali vào 300ml dd chứa Ba(OH)2 0,1M và NaOH 0,1M thu được dung dịch X. Cho từ từ dung dịch X vào 200ml dd Al2(SO4)3 0,1M thu được kết tủa Y. Để thu được lượng kết tủa Y lớn nhất thì giá trị của m là? A. 1,59g B. 1.17g C. 1,71g D. 1,95g Câu 8 (CĐ – 2009): Hịa tan hồn tồn 47,4g phèn chua KAl(SO4)2.12H2O vào nước, thu được dd X. Cho tồn bộ X tác dụng với 200ml Ba(OH)2 1M, sau phản ứng thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là? A. 46,6g B. 54,4g C. 62.2g D. 7,8g Câu 9 (CĐ – 2009): Nhỏ từ từ 0,25 lít dd NaOH 1,04M vào dd gồm 0,024 mol FeCl3; 0,016 mol Al2(SO4)3 và 0,04 mol H2SO4 thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là? A. 4,128g B. 2,568g C. 1,56g D. 5,064g Câu 10 (ĐHKA – 2010): Hịa tan hồn tồn m gam ZnSO4 vào nước được dung dịch X. Nếu cho 110 ml dd KOH 2M vào X thì thu được 3a gam kết tủa. Mặt khác, nếu cho 140ml ml dd KOH 2M vào X thì thu được 2a gam kết tủa. Giá trị của m là? A. 32,2g B. 24,25g C. 17,71g D. 16,1g Câu 11: Cho 38.795 gam hỗn hợp bột nhơm và nhơm clorua vào lượng vừa đủ dung dịch NaOH thu được dung dịch A (kết tủa vừa tan hết) và 6,72 (lít) H2 (đktc). Thêm 250ml dung dịch HCl vào dung dịch A thu được 21,84 gam kết tủa. Nồng độ dung dịch HCl là: A. 1.12M hay 3.84M B. 2.24M hay 2.48M C. 1.12, hay 2.48M D. 2.24M hay 3.84M III. Một số dạng bài tập cụ thể 1. Dạng bài muối Al3+ tác dụng với dung dịch OH- Al3+ + 3OH- à Al(OH)3 ¯ (4) Khi OH- dư: Al(OH)3 + OH- à [Al(OH)4]- tan à Al3+ + 4OH- à [Al(OH)4]- (5) a) Bài tốn thuận: Cho biết số mol của Al3+ và OH-, yêu cầu tính lượng kết tủa. *Cách làm: Đặt +) Nếu T ≤ 3: Chỉ xảy ra (4) và chỉ tạo Al(OH)3 ¯. (Al3+ dư nếu T < 3) Khi đĩ (Theo bảo tồn OH-) +) Nếu 3 < T < 4: Xảy ra (4) và (5). Tạo hỗn hợp Al(OH)3 ¯ và [Al(OH)4]-. (Cả Al3+ và OH- đều hết) Khi đĩ: Đặt số mol Al(OH)3 là x Số mol [Al(OH)4]- là y à Hệ phương trình: x + y = 3x + 4y = Đặc biệt thì +) Nếu T ≥ 4: Chỉ xảy ra (5) và chỉ tạo [Al(OH)4]- (OH- dư nếu T > 4) Khi đĩ: VD1. Rĩt 100 ml dung dịch NaOH 3,5M vào 100 ml dung dịch AlCl3 1M thu được m gam kết tủa. Tính m? Giải Ta cĩ: nNaOH = 0,35 mol, = 0,1 mol Ta giải bài tập này theo 2 cách để so sánh. Cách 1: Làm theo cách truyền thống AlCl3 + 3 NaOH à Al(OH)3 + 3 NaCl Ban đầu: 0,1 0,35 Phản ứng: 0,1 " 0,3 0,1 0,3 Sau phản ứng: 0 0,05 0,1 0,3 Vì NaOH cịn dư nên cĩ tiếp phản ứng: Al(OH)3 + NaOH à Na[Al(OH)4] Ban đầu: 0,1 0,05 Phản ứng: 0,05 ¬ 0,05 " 0,05 Sau phản ứng: 0,05 0 0,05 Vậy sau khi các phản ứng xảy ra hồn tồn thu được: 0,05 mol Al(OH)3 ¯ à m¯ = 0,05 . 78 = 3,9 g 0,05 mol Na[Al(OH)4] Cách 2: Vận dụng tỉ lệ T 0,35 mol, 0,1 mol = 3,5 à Tạo hỗn hợp Al(OH)3: x mol [Al(OH)4]-: y mol à Hệ: x + y = 0,1 x = 0,05 3x + 4y = 0,35 y = 0,05 à m¯ = 0,05 . 78 = 3,9 g hoặc T = 3,5 nên = 0,05 mol So sánh 2 cách giải trên ta thấy cách 2 giải nhanh hơn rất nhiều, giúp các em tiết kiệm thời gian và cơng sức. Việc lập hệ phương trình lại rất đơn giản, các em chỉ cần nhớ cơng thức của sản phẩm là cĩ thể giải quyết tốt bài tốn dạng này. VD 2: Cho 450 ml dung dịch KOH 2M tác dụng với 100 ml dung dịch Al2(SO4)3 1M được dung dịch X. Tính nồng độ mol/l các chất trong dung dịch X? Giải 0,9 mol, 0,2 mol = 4,5 > 4 à Tạo [Al(OH)4]- và OH- dư Dung dịch X cĩ = 0,2 mol; 0,9 – 0,2 . 4 = 0,1 mol à CM (K[Al(OH)4]) = CM(KOH) = VD 3: Dung dịch A chứa 16,8g NaOH cho tác dụng với dung dịch chứa 8g Fe2(SO4)3. Thêm tiếp vào đĩ 13,68g Al2(SO4)3 thu được 500ml dung dịch B và m gam kết tủa. Tính CM các chất trong B và m? Giải nNaOH = 0,42 mol; 0,02 mol; 0,04 mol Ta cĩ: 10,5 à Tạo Fe(OH)3 và Fe3+ hết, OH- dư 0,04 mol; 0,08 mol; 0,42 – 0,04 . 3 = 0,3 mol à = 3,75 à tạo hỗn hợp Al(OH)3 : x mol và [Al(OH)4 ]-: y mol Ta cĩ hệ: x + y = 0,08 x = 0,02 3x + 4y = 0,3 à y = 0,06 Vậy khối lượng kết tủa là: m = 1,56g Dung dịch B gồm Na[Al(OH)4 ]: 0,06 mol Na2SO4: (0,42 – 0,06)/2 = 0,18 mol à CM (Na[Al(OH)4 ]) = 0,12M; CM (Na2SO4]) = 0,36M b) Bài tốn ngược Đặc điểm: Biết số mol của 1 trong 2 chất tham gia phản ứng và số mol kết tủa. Yêu cầu tính số mol của chất tham gia phản ứng cịn lại. *Kiểu 1: Biết số mol Al(OH)3, số mol Al3+ . Tính lượng OH-. Cách làm: Nếu số mol Al(OH)3 = số mol Al3+: cả 2 chất phản ứng vừa đủ với nhau tạo Al(OH)3. Khi đĩ: Nếu thì cĩ 2 trường hợp: +) Chưa cĩ hiện tượng hồ tan kết tủa hay Al3+ cịn dư. Khi đĩ sản phẩm chỉ cĩ Al(OH)3 và . +) Cĩ hiện tượng hồ tan kết tủa hay Al3+ hết. Khi đĩ sản phẩm cĩ Al(OH)3 và [Al(OH)4 ]- : Ta cĩ: VD1: Cho 0,5 lít dung dịch NaOH tác dụng với 300ml dung dịch Al2(SO4)3 0,2M thu được 1,56g kết tủa. Tính nồng độ mol/lít của dung dịch NaOH. Biết các phản ứng xảy ra hồn tồn. Giải Số mol Al3+ = 0,12 mol. Số mol Al(OH)3 = 0,02 mol < số mol Al3+ nên cĩ 2 trường hợp xảy ra. +TH1: Al3+ dư à Chỉ tạo Al(OH)3 nên số mol OH- = 3 . 0,02 = 0,06 mol. à CM(NaOH) = 0,12M +TH2: Al3+ hết à tạo Al(OH)3: 0,02 mol [Al(OH)4 ]-: 0,12 – 0,02 = 0,1 mol à Số mol OH- = 3 . 0,02 + 4 . 0,1 = 0,46 mol à CM(NaOH) = 0,92M VD2: Cho V lít dung dịch NaOH 0,4M tác dụng với 58,14g Al2(SO4)3 thu được 23,4g kết tủa. Tìm giá trị lớn nhất của V? Giải Số mol Al3+ = 0,34 mol. Số mol Al(OH)3 = 0,3 mol < số mol Al3+ nên cĩ 2 trường hợp xảy ra. +TH1: Al3+ dư à Chỉ tạo Al(OH)3 nên số mol OH- = 3 . 0,3 = 0,9 mol. à V(dd NaOH) = 2,25 lít = Vmin +TH2: Al3+ hết à tạo Al(OH)3: 0,3 mol [Al(OH)4 ]-: 0,34 – 0,3 = 0,04 mol à Số mol OH- = 3 . 0,3 + 4 . 0,04 = 1,06 mol à V(dd NaOH) = 2,65 lít = Vmax. *Kiểu 2: Biết số mol OH-, số mol kết tủa Al(OH)3. Tính số mol Al3+. Cách làm: So sánh số mol OH- của bài cho với số mol OH- trong kết tủa. Nếu số mol OH- của bài cho lớn hơn số mol OH- trong kết tủa thì đã cĩ hiện tượng hồ tan kết tủa. Sản phẩm của bài cĩ Al(OH)3 và [Al(OH)4 ]- (Theo bảo tồn nhĩm OH-) à Nếu trong bài cĩ nhiều lần thêm OH- liên tiếp thì bỏ qua các giai đoạn trung gian, ta chỉ tính tổng số mol OH- qua các lần thêm vào rồi so sánh với lượng OH- trong kết tủa thu được ở lần cuối cùng của bài. VD: Thêm 0,6 mol NaOH vào dd chứa x mol AlCl3 thu được 0,2 mol Al(OH)3. Thêm tiếp 0,9 mol NaOH thấy số mol của Al(OH)3 là 0,5. Thêm tiếp 1,2 mol NaOH nữa thấy số mol Al(OH)3 vẫn là 0,5 mol. Tính x? Giải ; 0,5 Số mol OH- trong kết tủa là 1,5 mol < 2,7 mol à cĩ tạo [Al(OH)4 ]- = 0,3 mol à = 0,8 mol *Kiểu 3: Nếu cho cùng một lượng Al3+ tác dụng với lượng OH- khác nhau mà lượng kết tủa khơng thay đổi hoặc thay đổi khơng tương ứng với sự thay đổi OH-, chẳng hạn như: TN1: a mol Al3+ tác dụng với b mol OH- tạo x mol kết tủa. TN2: a mol Al3+ tác dụng với 3b mol OH- tạo x mol kết tủa hoặc 2x mol kết tủa. Khi đĩ, ta kết luận: TN1: Al3+ cịn dư và OH- hết. = x. TN2: Cả Al3+ và OH- đều hết và đã cĩ hiện tượng hồ tan kết tủa. VD: TN1: Cho a mol Al2(SO4)3 tác dụng với 500ml dung dịch NaOH 1,2M được m gam kết tủa. TN2: Cũng a mol Al2(SO4)3 tác dụng với 750ml dung dịch NaOH 1,2M thu được m gam kết tủa. Tính a và m? Giải Vì lượng OH- ở 2 thí nghiệm khác nhau mà lượng kết tủa khơng thay đổi nên: TN1: Al3+ dư, OH- hết. Số mol OH- = 0,6 mol à = 0,2 mol à m = 15,6 g TN2: Al3+ và OH- đều hết và cĩ hiện tượng hồ tan kết tủa. Số mol OH- = 0,9 mol à Tạo Al(OH)3: 0,2 mol [Al(OH)4 ]-: 0,075 mol à 0,2 + 0,075 = 0,275 mol Số mol Al2(SO4)3 = 0,1375 mol = a. 2. Dạng bài cho H+ tác dụng với dung dịch AlO2- hay [Al(OH)4 ]-: Biết số mol Al(OH)3, số mol [Al(OH)4 ]- . Tính lượng H+. Nếu số mol Al(OH)3 = số mol [Al(OH)4 ]- : cả 2 chất phản ứng vừa đủ với nhau tạo Al(OH)3. Khi đĩ: = số mol OH- bị mất từ [Al(OH)4 ]- Nếu thì cĩ 2 trường hợp: +) Chưa cĩ hiện tượng hồ tan kết tủa hay [Al(OH)4 ]- cịn dư. Khi đĩ sản phẩm chỉ cĩ Al(OH)3 và = số mol OH- bị mất từ [Al(OH)4 ]- . +) Cĩ hiện tượng hồ tan kết tủa hay [Al(OH)4 ]- hết. Khi đĩ sản phẩm cĩ Al(OH)3 và Al3+ : Ta cĩ: = số mol OH- bị mất từ [Al(OH)4 ]- (Từ [Al(OH)4 ]- à Al(OH)3: mất 1 OH- nên cần 1 H+. Từ [Al(OH)4 ]- à Al3+: mất 4 OH- nên cần 4 H+.) VD3: Cho 1 lít dung dịch HCl tác dụng với 500ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 1M và NaAlO2 1,5M thu được 31,2g kết tủa. Tính nồng độ mol/lít của dung dịch HCl. Giải Do cĩ tạo kết tủa Al(OH)3 nên OH- đã phản ứng hết. Số mol OH- = 0,5 mol à Số mol H+ phản ứng với OH- = 0,5 mol Số mol AlO2- = 0,75 mol hay số mol của [Al(OH)4 ]- = 0,75 Số mol Al(OH)3 = 0,4 mol < số mol AlO2- nên cĩ 2 trường hợp xảy ra. TH1: [Al(OH)4 ]- dư. Khi đĩ: = 0,4 mol à Tổng số mol H+ đã dùng là 0,5 + 0,4 = 0,9 mol Vậy CM(HCl) = 0,9M TH2: [Al(OH)4 ]- hết Khi đĩ: Sản phẩm cĩ Al(OH)3: 0,4 mol Al3+: 0,75 – 0,4 = 0,35 mol à = 1,8 mol àTổng số mol H+ đã dùng là: 0,5 + 1,8 = 2,3 mol Vậy CM(HCl) = 2,3M Kết luận: CM(HCl) = 0,9M hoặc 2,3M 3. Cho hỗn hơp gồm Al và 1 kim loại kiềm (Na, K) hoặc kim loại kiềm thổ (Ca, Ba) tác dụng với nước. [3] Thứ tự phản ứng như sau: Trước hết: M (kim loại kiềm) + H2O à MOH + ½ H2 Sau đĩ: Al + MOH + H2O à MAlO2 + 3/2 H2 Từ số mol của M cũng là số mol của MOH và số mol của Al ta biện luận để biết Al tan hết hay chưa. +Nếu nM = nMOH ≥ nAl à Al tan hết +Nếu nM = nMOH < nAl à Al chỉ tan một phần. +Nếu chưa biết số mol của M và của Al, lại khơng cĩ dữ kiện nào để khẳng định Al ta hết hay chưa thì phải xét hai trường hợp: dư MOH nên Al tan hết hoặc thiếu MOH nên Al chỉ tan một phần. Đối với mỗi trường hợp ta lập hệ phương trình đại số để giải. Nếu bài cho hỗn hợp Al và Ca hoặc Ba thì quy về hỗn hợp kim loại kiềm và Al bằng cách: 1Ca 2Na và 1Ba 2Na rồi xét các trường hợp như trên. VD: Hồ tan hỗn hợp X gồm Na và Al vào nước dư thu được V lít khí. Cũng hồ tan m gam hỗn hợp X trên vào dung dịch NaOH dư thì thu được V lít khí. Tính %(m) mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu. Giải Khi hồ tan hỗn hợp X vào dung dịch NaOH dư được thể tích khí lớn hơn khi hồ tan vào nước nên khi hồ tan vào nước Al cịn dư. Đặt V = 4 . 22,4 lít Số mol của Na là x mol; của Al là y mol Khi hồ tan vào nước: 2Na à H2 2Al à 3H2 x 0,5x x 1,5x àTổng số mol H2 = 2x = 4 à x = 2. Khi hồ tan vào dung dịch NaOH dư: 2Na à H2 2Al à 3H2 x 0,5x y 1,5y àTổng số mol H2 = 0,5x + 1,5y = 7 x = 2 à y = 4 Vậy hỗn hợp X cĩ 2 mol Na; 4 mol Al à %(m) Na = 29,87%; %(m)Al = 70,13% Một số bài tập tham khảo Câu 1: Một hỗn hợp gồm Na, Al cĩ tỷ lệ số mol là 1: 2. Cho hỗn hợp này vào nước. Sau khi kết thúc phản ứng thu được 8,96 lít H2(đktc) và chất rắn khơng tan. Khối lượng chất rắn là: A. 5,6g B. 5,5g C. 5,4g D. 10,8g Câu 2: Trộn một dung dịch chứa a mol NaAlO2 với một dung dịch chứa b mol HCl. Để cĩ kết tủa sau khi trộn thì: A. a = b B. a = 2b C. b < 4a D. b < 5a Câu 3: Cho V lít dung dịch NaOH 2M vào dung dịch chứa 0,1 mol Al2(SO4)3 và 0,1 mol H2SO4 đến khi phản ứng hồn tồn, thu được 7,8 gam kết tủa. Giá trị lớn nhất của V để thu được lượng kết tủa trên là A. 0,05. B. 0,45. C. 0,25. D. 0,35. Câu 4: Cho hỗn hợp X gồm 2 kim loại kiềm và 1 kim loại kiềm thổ tan hết vào nước dư thu được V lít H2 (đktc) và dd A. Thêm 0,2 mol Al2(SO4)3 vào dd A thì được 0,3 mol Al(OH)3. Tính V? A. 10,08 lít B. 14,56 lít C. 10,08 lít hoặc 14,56 lít D. Kết quả khác Câu 5: TN1: Trộn 100 ml dd Al2(SO4)3 với 120 ml dd NaOH. Lọc lấy kết tủa và nung đến hồn tồn được 2,04g chất rắn. TN2: Trộn 100 ml dd Al2(SO4)3 với 200 ml dd NaOH. Lọc lấy kết tủa và nung đến khối lượng khơng đổi được 2,04g chất rắn. Tính nồng độ của các dd Al2(SO4)3 và dd NaOH ở trên. A. 1M và 0,3M B. 1M và 1M C. 0,3M và 1M D. 0,5M và 1M Câu 6: Cho a mol AlCl3 vào dd chứa 0,6 mol NaOH, cũng cho a mol AlCl3 vào dd chứa 0,9 mol NaOH thì thấy lượng kết tủa tạo ra bằng nhau. Tính a? A. 0,275 B. 0,2 C. Cả A và B D. Kết quả khác Câu 7: Cho 200 ml dung dịch NaOH vào 200 ml dung dịch 200 ml dung dịch AlCl3 2M, thu được một kết tủa, nung kết tủa đến khối lượng khơng đổi được 5,1 gam chất rắn. Nồng độ mol/lít của dung dịch NaOH là: A. 1,5 M và 7,5 M B. 1,5 M và 3M C. 1M và 1,5 M D. 2M và 4M Câu 8: Thêm 150 ml dung dịch NaOH 2M vào cốc đựng 100 ml dung dịch AlCl3 x mol/l khuấy đều đến khi phản ứng xảy ra hồn tồn thấy cĩ 0,1 mol kết tủa. Thêm tiếp 100 ml dung dịch NaOH 2M vào cốc khuấy đều đến khi phản ứng xảy ra hồn tồn thấy trong cốc cĩ 0,14 mol kết tủa. Giá trị của x bằng: A. 2 B. 1,6 C. 0,8 D. 1 Câu 9: Thêm NaOH vào dung dịch chứa hỗn hợp 0,01 mol HCl và 0,01 mol AlCl3. Kết tủa thu được lớn nhất và nhỏ nhất ứng với số mol NaOH lần lượt bằng: A. 0,01 mol và 0,02 mol B. 0,02 mol và 0,03 mol C. 0,04 mol và 0,05 mol D. 0,03 mol và 0,04 mol Câu 10: Cho m gam hỗn hợp X gồm Al và Na vào H2O thu được 500 ml dd Y chứa 2 chất tan cĩ nồng độ đều bằng 0,5M. Giá trị của m là: A. 11,5g B. 6,72g C. 18,25g D. 15,1g
Tài liệu đính kèm: