Phản ứng hóa học giữa nhôm (Al) và nước (H2O) để tạo ra nhôm hidroxit (Al(OH)3) và khí hidro (H2) là một phản ứng quan trọng trong hóa học vô cơ. Dưới đây là hướng dẫn chi tiết về cách cân bằng phương trình hoá học: Al + H2O → Al(OH)3 + H2. Xin mời các em học sinh cùng theo dõi.
Mục lục bài viết
1. Cân bằng phương trình hoá học: Al + H2O → Al(OH)3 + H2:
* Cân bằng bằng phương pháp đại số:
Đầu tiên, chúng ta thiết lập tất cả các hệ số thành các biến a, b, c, d,…
a Al + b H2O = c Al(OH)3 + d H2
Bây giờ, chúng ta viết ra các phương trình đại số để cân bằng từng nguyên tử:
Al: a * 1 = c * 1
H: b * 2 = c * 3 + d * 2
O: b * 1 = c * 3
Chúng ta gán a = 1 và giải hệ phương trình đại số tuyến tính:
a = c
b * 2 = c * 3 + d * 2
b = c * 3
a = 1
Giải hệ thống đại số tuyến tính này, chúng ta được:
a = 1
b = 3
c = 1
d = 1,5
Để có được hệ số nguyên, chúng ta nhân tất cả các biến với 2:
a = 2
b = 6
c = 2
d = 3
Bây giờ, thay thế các biến trong các phương trình ban đầu bằng các giá trị thu được bằng cách giải hệ thống đại số tuyến tính và đi đến phương trình cân bằng hoàn toàn:
2 Al + 6 H2O = 2 Al(OH)3 + 3 H2
2. Phản ứng hoá học: Al + H2O → Al(OH)3 + H2:
Phản ứng hóa học giữa nhôm (Al) và nước (H2O) tạo ra nhôm hydroxit (Al(OH)3) và khí hydro (H2) là một phản ứng oxi hóa-khử, nghĩa là nó dễ dàng nhường electron. Trong phản ứng này, H2O hoạt động như một chất oxi hóa và Al là chất khử.
Đáng chú ý, nhôm khi phản ứng với nước có thể tạo ra một lớp oxit nhôm mỏng ngăn cản sự phản ứng tiếp tục, nhưng khi lớp này bị ăn mòn, phản ứng sẽ tiếp tục và giải phóng khí hydro, một chất khí dễ cháy.
Tuy nhiên, ở điều kiện bình thường, nhôm thường được bảo vệ bởi một lớp oxit mỏng, chắc chắn, ngăn cản sự phản ứng với nước. Lớp oxit này hình thành khi nhôm tiếp xúc với không khí và nó hoạt động như một lớp bảo vệ chống lại sự ăn mòn và phản ứng hóa học. Để phản ứng xảy ra, lớp oxit này cần phải bị phá vỡ hoặc bị loại bỏ, điều này có thể xảy ra khi nhôm tiếp xúc với dung dịch kiềm mạnh hoặc ở nhiệt độ cao.
Phản ứng hóa học giữa nhôm (Al) và nước (H2O) để tạo thành nhôm hydroxit (Al (OH) 3) và khí hydro (H2) là một phản ứng quan trọng, minh họa khả năng phản ứng của nhôm với nước trong một số điều kiện nhất định. Phản ứng này không chỉ là một ví dụ hấp dẫn về phản ứng oxy hóa khử, trong đó nhôm hoạt động như một chất khử và nước hoạt động như một tác nhân oxy hóa, mà nó còn có ý nghĩa thực tế trong các lĩnh vực khác nhau.
3. Tìm hiểu thêm về phản ứng hoá học: Al + H2O → Al(OH)3 + H2:
3.1. Điều kiện xảy ra phản ứng:
Điều kiện cần thiết để phản ứng này xảy ra là phải phá vỡ lớp oxit bảo vệ trên bề mặt của nhôm hoặc tạo ra hỗn hợp nhôm – thủy ngân (Al – Hg), điều này cho phép nhôm phản ứng với nước ở điều kiện thường.
Khi phản ứng xảy ra, nhôm sẽ tan dần trong nước và tạo ra kết tủa keo trắng của nhôm hydroxit, đồng thời có sự sủi bọt của khí hydro.
3.2. Hiện tượng xảy ra phản ứng:
Dấu hiệu nhận biết phản ứng này bao gồm sự biến đổi về màu sắc, trạng thái, và sự xuất hiện của bọt khí.
Cụ thể, khi nhôm tác dụng với nước, chất rắn màu trắng bạc của nhôm sẽ tan dần trong dung dịch và tạo ra kết tủa keo trắng của nhôm hidroxit, đồng thời có sự sủi bọt của khí hidro.
Đây là một phản ứng nhiệt phân, nghĩa là nó cần nhiệt độ để xảy ra.
3.3. Cách thực hiện phản ứng:
* Các bước thực hiện phản ứng:
Để thực hiện phản ứng hóa học giữa nhôm (Al) và nước (H2O) tạo ra nhôm hidroxit (Al(OH)3) và khí hidro (H2), cần tuân theo một số bước cụ thể.
– Đầu tiên, nhôm phải được làm sạch để loại bỏ lớp oxit bảo vệ trên bề mặt của nó. Điều này có thể được thực hiện bằng cách mài nhẹ hoặc sử dụng một hóa chất để phá vỡ lớp oxit.
– Sau đó, nhôm được đặt vào nước, thường là dưới dạng nước nóng hoặc hơi nước, để tăng tốc độ phản ứng và phản ứng sẽ bắt đầu khi nhôm tiếp xúc với nước. Phản ứng này thường cần nhiệt độ cao hoặc thêm một chất xúc tác như thủy ngân để tăng tốc độ phản ứng.
– Trong quá trình phản ứng, nhôm sẽ tan dần và tạo ra kết tủa keo trắng của nhôm hidroxit, đồng thời khí hidro sẽ được giải phóng dưới dạng bọt khí không màu. Phản ứng này cần được thực hiện trong một bình kín để thu hồi khí hidro an toàn và tránh mất mát.
– Cuối cùng, sản phẩm nhôm hidroxit có thể được thu hồi và sử dụng cho các ứng dụng khác nhau, trong khi khí hidro thu được có thể được dùng làm nhiên liệu hoặc trong các quá trình hóa học khác.
* Những lưu ý khi thực hiện phản ứng:
Khi thực hiện phản ứng hóa học giữa nhôm (Al) và nước (H2O) để tạo ra nhôm hydroxide (Al(OH)3) và khí hydro (H2), cần lưu ý một số điểm quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả.
– Phản ứng nên được thực hiện trong một phòng thí nghiệm có trang bị đầy đủ và dưới sự giám sát của người có chuyên môn.
– Nhiệt độ phòng thí nghiệm cần được kiểm soát chặt chẽ, vì phản ứng có thể tỏa nhiệt. Cần sử dụng kính bảo hộ và găng tay chịu hóa chất để tránh tiếp xúc trực tiếp với các chất hóa học.
– Nhôm phản ứng với nước ở nhiệt độ cao, do đó cần thận trọng khi điều chỉnh nhiệt độ. Phản ứng này cũng tạo ra khí hydro, một khí dễ cháy, vì vậy cần đảm bảo không có nguồn lửa hoặc nhiệt gần khu vực thí nghiệm. Cần chuẩn bị các biện pháp xử lý khẩn cấp như bình chữa cháy và đường thoát hiểm rõ ràng.
– Kiểm tra cân bằng phương trình hóa học để đảm bảo tỉ lệ chính xác giữa các chất phản ứng và sản phẩm. Việc này không chỉ quan trọng cho kết quả phản ứng mà còn giúp tránh lãng phí hóa chất và tạo ra lượng chất thải tối thiểu.
– Lưu ý đến việc thu gom và xử lý an toàn các chất thải hóa học sau phản ứng.
– Ghi chép cẩn thận quá trình thực hiện, kết quả và bất kỳ sự cố nào xảy ra là rất quan trọng để có thể phân tích và cải thiện các phản ứng trong tương lai.
3.4. Các ứng dụng của phản ứng:
– Nhôm hydroxit được sử dụng rộng rãi như một chất làm đặc trong các sản phẩm như thuốc mỡ và mỹ phẩm.
– Nhôm hydroxit cũng được dùng trong việc xử lý nước, giúp loại bỏ các hạt và chất ô nhiễm bằng cách tạo ra kết tủa.
– Khí hydro sinh ra có thể được thu hồi và sử dụng như một nguồn năng lượng sạch, vì khi đốt cháy nó chỉ tạo ra hơi nước.
– Phản ứng này còn có vai trò trong sản xuất nhôm bằng cách loại bỏ lớp oxit trên bề mặt kim loại, giúp cho quá trình hàn nhôm trở nên dễ dàng hơn.
4. Bài tập vận dụng:
Câu 1: Nhôm bền trong môi trường không khí và nước là do:
A. Nhôm là kim loại kém hoạt động.
B. Có màng oxit Al2O3 bền vững bảo vệ.
C. Có màng hidroxit Al(OH)3 bền vững bảo vệ.
D. Nhôm có tính thụ động với không khí và nước.
Đáp án: B
Câu 2: Làm thế nào để Al phản ứng với H2O?
A. Cho Al vào H2O.
B. Phá bỏ lớp oxit trên bề mặt Al hoặc tạo thành hỗn hống Al – Hg.
C. Phá bỏ lớp hidroxit trên bề mặt Al hoặc tạo thành hỗn hống Al – Hg.
D. Phá bỏ lớp muối trên bề mặt Al hoặc tạo thành hỗn hống Al – Hg.
Đáp án: B
Câu 3: Phá bỏ lớp oxit trên bề mặt Al và cho Al phản ứng với nước theo phương trình:
2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 ↓ + 3H2 ↑
Hỏi lượng khí sinh ra là bao nhiêu nếu lượng Al là 2,7 gam?
A. 0,2 gam.
B. 0,3 gam.
C. 0,1 gam.
D. 0,4 gam.
Đáp án: B
nAl = 2,7/27 = 0,1 mol
⇒ nH2 = 3/2
nAl = 3/2 . 0,1.= 0,15 mol.
Vậy mH2 = 0,15 . 2 = 0,3 gam.
THAM KHẢO THÊM:
