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

1. Phương trình phản ứng Al + H2SO4 → Al2(SO4)3 + H2:

Phương trình phản ứng Al + H2SO4 → Al2(SO4)3 + H2 là một phương trình phản ứng oxi hóa khử, trong đó kim loại nhôm (Al) bị oxi hóa thành nhôm sunfat (Al2(SO4)3) và axit sunfuric (H2SO4) bị khử thành khí hiđro (H2). Để hiểu hơn về phương trình phản ứng này, ta cần xét đến các bước sau:

– Bước 1: Viết phương trình ion của phản ứng. Phương trình ion là phương trình chỉ ghi lại những ion tham gia vào phản ứng, bỏ qua những ion không tham gia (ion khánh). Trong phản ứng này, nhôm (Al) và axit sunfuric (H2SO4) là những chất tham gia, còn nước (H2O) là chất không tham gia. Do đó, ta có phương trình ion như sau:

Al + H2SO4 → Al 3+ + SO4 2- + H2

– Bước 2: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong phản ứng. Số oxi hóa là số electron mà một nguyên tố nhận hoặc cho trong một hợp chất hoặc một ion. Trong phản ứng này, ta có số oxi hóa của các nguyên tố như sau:

Al: 0 → +3

H: +1 → 0

S: +6 → +6

O: -2 → -2

– Bước 3: Cân bằng số electron cho và nhận trong phản ứng. Để cân bằng số electron, ta cần nhân các hệ số cho các chất tham gia sao cho tổng số electron cho bằng tổng số electron nhận. Trong phản ứng này, ta có:

Al: cho 3 electron

H2SO4: nhận 2 electron

Do đó, ta cần nhân hệ số 2 cho Al và hệ số 3 cho H2SO4 để cân bằng số electron:

2Al + 3H2SO4 → 2Al 3+ + 3SO4 2- + 3H2

– Bước 4: Cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố trong phản ứng. Để cân bằng số nguyên tử, ta cần kiểm tra xem có bao nhiêu nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế của phương trình và điều chỉnh các hệ số cho các chất sao cho số nguyên tử bằng nhau. Trong phản ứng này, ta có:

Al: 2 → 2

H: 6 → 6

S: 3 → 3

O: 12 → 12

Do đó, ta đã cân bằng được số nguyên tử của các nguyên tố trong phản ứng.

– Bước cuối cùng: Viết lại phương trình hoàn chỉnh của phản ứng. Phương trình hoàn chỉnh là phương trình ghi lại tất cả các chất tham gia và sản phẩm của phản ứng, kể cả nước. Trong phản ứng này, ta có:

2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2

2. Các phương trình phản ứng từ Al ra Al2(SO4)3:

Để từ Al ra Al2(SO4)3, ta có thể sử dụng phương pháp cho Al tác dụng với H2SO4 đặc nóng hoặc đặc lạnh. Nếu cho Al tác dụng với H2SO4 đặc nóng, ta sẽ thu được phương trình phản ứng sau:

2Al + 6H2SO4 (đặc, nóng) → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Trong phương trình này, ta thấy rằng Al bị oxi hóa từ số oxi hóa 0 lên +3, còn S trong H2SO4 bị khử từ số oxi hóa +6 xuống +4. Phản ứng này là một phản ứng oxi hóa khử. Hiện tượng nhận biết phản ứng là mẩu nhôm tan dần, xuất hiện khí không màu, có mùi hắc chính là SO2.

Nếu cho Al tác dụng với H2SO4 đặc lạnh, ta sẽ thu được phương trình phản ứng khác:

2Al + 4H2SO4 (đặc, lạnh) → Al2(SO4)3 + S + 4H2O

Trong phương trình này, ta thấy rằng Al bị oxi hóa từ số oxi hóa 0 lên +3, còn S trong H2SO4 bị khử từ số oxi hóa +6 xuống 0. Phản ứng này cũng là một phản ứng oxi hóa khử. Hiện tượng nhận biết phản ứng là mẩu nhôm tan dần, xuất hiện lưu huỳnh vàng.

3. Các bài tập liên quan đến Al và Al2(SO4)3:

– Bài 1: Tính khối lượng Al2(SO4)3 cần dùng để phản ứng vừa đủ với 13,5 gam Al. Biết phương trình phản ứng là: 2Al + 3Al2(SO4)3 -> Al2(S3)3 + 3Al2O3.

Lời giải:

Theo phương trình phản ứng, ta có tỉ lệ mol giữa Al và Al2(SO4)3 là 2:3.

Do đó, số mol Al2(SO4)3 cần dùng là:

n(Al2(SO4)3) = n(Al) * 3/2 = m(Al) / M(Al) * 3/2 = 13,5 / 27 * 3/2 = 0,75 mol

Khối lượng Al2(SO4)3 cần dùng là:

m(Al2(SO4)3) = n(Al2(SO4)3) * M(Al2(SO4)3) = 0,75 * (27*2 + 32*3 + 16*12) = 0,75 * 342 = 256,5 gam

– Bài 2: Tính khối lượng Al thu được khi cho 10 gam Al phản ứng với dung dịch H2SO4 loãng. Biết phương trình phản ứng là: 2Al + 3H2SO4 -> Al2(SO4)3 + 3H2.

Lời giải:

Theo phương trình phản ứng, ta có tỉ lệ mol giữa Al và H2 là 2:3.

Do đó, số mol H2 thu được là:

n(H2) = n(Al) * 3/2 = m(Al) / M(Al) * 3/2 = 10 / 27 * 3/2 = 0,5556 mol

Khối lượng H2 thu được là:

m(H2) = n(H2) * M(H2) = 0,5556 * (1*2) = 1,1111 gam

– Bài 3: Tính nồng độ mol của dung dịch H2SO4 thu được khi cho dung dịch chứa x mol Al phản ứng với dung dịch chứa y mol HNO3.

Biết phương trình phản ứng là: Al + HNO3 -> Al(NO3)3 + NO + H2O.

Lời giải:

Theo phương trình phản ứng, ta có tỉ lệ mol giữa Al và HNO3 là 1:3.

Do đó, số mol HNO3 phản ứng vừa đủ với x mol Al là:

n(HNO3) = x * 3

Số mol HNO3 dư là:

n(HNO3)_dư = y – x * 3

Số mol HNO3 dư sẽ phản ứng với dung dịch chứa z mol H2SO4 theo phương trình:

HNO3 + H2SO4 -> NO + SO4^(-2) + H(+)

Tỉ lệ mol giữa HNO3 và H(+), SO4^(-2), NO là tương đương nhau. Do đó, số mol các chất này thu được sau phản ứng là bằng số mol HNO3 dư. Số mol H(+), SO4^(-2), NO thu được là:

n(H(+)) = n(SO4^(-2)) = n(NO) = n(HNO3)_dư

Nồng độ mol của dung dịch H(+), SO4^(-2), NO sau phản ứng là:

C(H(+)) = C(SO4^(-2)) = C(NO) = n(H(+)) / V

Trong đó V là thể tích dung dịch sau cùng.

– Bài 4: Tính thể tích khí NO thu được khi cho m gam hỗn hợp gồm Fe và Al tác dụng với dung dịch chứa a gam HNO3.

Biết phương trình phản ứng là: Fe + 4HNO3 -> Fe(NO3)3 + NO + 2H2O và Al + 6HNO3 -> Al(NO3)3 + 3NO + 3H2O.

Biết thể tích khí NO đo ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc).

Lời giải:

Gọi x gam là khối lượng Fe và y gam là khối lượng Al trong hỗn hợp. Ta có:

x + y = m

Số mol HNO3 trong dung dịch là:

n(HNO3) = a / M(HNO3) = a / (14 + 16*3) = a / 63

Số mol HNO3 phản ứng với x gam Fe là:

n(HNO3)_Fe = x / M(Fe) * 4 = x / 56 * 4 = x / 14

Số mol HNO3 phản ứng với y gam Al là:

n(HNO3)_Al = y / M(Al) * 6 = y / 27 * 6 = y / 4,5

Tổng số mol HNO3 phản ứng với hỗn hợp là:

n(HNO3)_tổng = n(HNO3)_Fe + n(HNO3)_Al = x / 14 + y / 4,5

Điều kiện để phản ứng xảy ra hoàn toàn là:

n(HNO3)_tổng <= n(HNO3)

Tức là:

x / 14 + y / 4,5 <= a / 63

Thay x = m – y vào, ta được:

(m – y) / 14 + y / 4,5 <= a / 63

Giải phương trình bất phương trình này, ta được miền giá trị của y thỏa mãn. Sau đó, thay giá trị của y vào để tính được số mol NO thu được theo công thức:

n(NO) = n(HNO3)_Fe * 1/4 + n(HNO3)_Al * 1/2

Thể tích khí NO thu được là:

V(NO) = n(NO) * Vm

Trong đó Vm là thể tích mol của khí NO đo ở đktc.

– Bài 5: Tính nồng độ mol của dung dịch Al2(SO4)3 thu được khi cho dung dịch chứa b mol Al(OH)3 tác dụng với dung dịch chứa c mol H2SO4.

Biết phương trình phản ứng là: Al(OH)3 + H2SO4 -> Al2(SO4)3 + H2O.

Lời giải:

Theo phương trình phản ứng, ta có tỉ lệ mol giữa Al(OH)3 và H2SO4 là 2:3. Do đó, số mol H2SO4 phản ứng vừa đủ với b mol Al(OH)3 là:

n(H2SO4) = b * 3/2

Số mol H2SO4 dư là:

n(H2SO4)_dư = c – b * 3/2

Số mol Al2(SO4)3 thu được sau phản ứng là:

n(Al2(SO4)3) = b * (1/2)

Nồng độ mol của dung dịch Al2(SO4)3 sau phản ứng là:

C(Al2(SO4)3) = n(Al2(SO4)3) / V

Trong đó V là thể tích dung dịch sau cùng.