Ứng dụng của phản ứng nhiệt nhôm

Cùng Top lời giải trả lời chi tiết, chính xác câu hỏi: “Ứng dụng của phản ứng nhiệt nhôm” và đọc thêm phần kiến thức tham khảo giúp các bạn học sinh ôn tập và tích lũy kiến thức bộ môn Hóa học 12

Trả lời câu hỏi: Ứng dụng của phản ứng nhiệt nhôm

Người ta thường sử dụng các phản ứng này để hàn đường sắt tại chỗ, hữu ích cho việc cài đặt phức tạp hoặc sửa chữa tại chỗ mà không thể được thực hiện bằng cách sử dụng cách hàn đường sắt liên.

Và tiếp theo đây, hãy cùng Top lời giải  đi tìm hiểu nhiều hơn những kiến thức thú vị về phản ứng nhiệt nhôm nhé!

Kiến thức tham khảo về phản ứng nhiệt nhôm chi tiết nhất

1. Phản ứng nhiệt nhôm là gì?

 Phản ứng nhiệt nhôm là phản ứng hóa học tỏa nhiệt trong đó nhôm là chất khử ở nhiệt độ cao.

Ví dụ nổi bật nhất là phản ứng nhiệt nhôm giữa oxide sắt III và nhôm: 

Fe₂O₃ + 2 Al → 2 Fe + Al₂O₃

Một số phản ứng khác như:

3 CuO + 2 Al → Al₂O₃ + 3 Cu

8 Al + 3 Fe₃O₄ → 4 Al₂O₃ + 9 Fe

3 Mn₃O₄ + 8 Al → 4 Al₂O₃ + 9 Mn

Cr₂O₃ + 2 Al→ Al₂O₃ + 2 Cr

2yAl + 3FexOy → yAl₂O₃ + 3xFe

Phản ứng này lần đầu tiên được sử dụng nhằm khử oxide kim loại mà không sử dụng cacbon. Phản ứng này tỏa nhiệt rất cao, nhưng nó có một năng lượng hoạt hóa cao do các liên kết giữa các nguyên tử trong chất rắn phải được phá vỡ trước. Oxide kim loại được đun nóng với nhôm trong một lò đun. Phản ứng này chỉ có thể sử dụng để sản xuất số lượng nhỏ vật liệu. Hans Goldschmidt đã cải tiến quy trình nhiệt nhôm giữa năm 1893 và 1898, bằng cách đốt cháy hỗn hợp của bột oxide kim loại mịn và bột nhôm bằng một phản ứng khởi động mà không làm nóng hỗn hợp từ bên ngoài. Quá trình này được cấp bằng sáng chế vào năm 1898 và được sử dụng rộng rãi trong các năm sau để hàn đường sắt.

2. Các trường hợp xảy ra phản ứng nhiệt nhôm

a. Phản ứng xảy ra hoàn toàn

Nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn, tùy theo tính chất hỗn hợp Y tạo thành để biện luận. Ví dụ:

- Hỗn hợp Y chứa 2 kim loại →  Al dư, oxit kim loại hết.

- Hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch bazơ kiềm (NaOH,…) giải phóng H₂→ có Al dư.

- Hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch axit có khí bay ra thì có khả năng hỗn hợp Y chứa (Al₂O₃+Fe) hoặc  (Al₂O₃+Fe+Al) hoặc (Al₂O₃+Fe) + oxit kim loại dư.

b.Phản ứng xảy ra không hoàn toàn

Nếu phản ứng xảy ra không hoàn toàn, hỗn hợp Y gồm Al₂O₃, Fe, Al dư và Fe₂O₃ dư.

3. Bài tập phản ứng nhiệt nhôm

a. Bài tập tính hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm

Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp gồm Al và Cr₂O₃ trong điều kiện không có không khí. Sau một thời gian thu được 21,15 gam hỗn hợp X. Chia X thành hai phần bằng nhau. Cho phần 1 vào lượng dư dung dịch HCL nóng loãng, thu được 3,36 lít khí H2 (dktc). Hòa tan phần 2 vào lượng dư dung dịch NaOH đặc nóng, thu được 1,68 lít H2 (dktc). Biết các phản ứng của phần 1 và phần 2 đều xảy ra hoàn toàn. Hiệu suất của phản ứng là gì?

Lời giải:

Tính số mol chât của từng phần, khi đó mX = 21,952

Phần 2 với NaOH đặc nóng, chỉ có Al sinh ra khí H₂, Cr không phản ứng.

nAl dư = 2nH₂₃ = 0,05

Phần 1 với HCl, cả Al dư và Cr đều phản ứng sinh ra khí H₂

2nCr + 3nAl = 2nH₂→nCr = 0,075

2Al + Cr₂0₃ → Al₂O₃ + 2Cr

2Al + Cr₂0v → Al₂O₃ + 2Cr

Vậy: nAl ban đầu = 0,075+0,05 = 0,125

và nCr203  ban đầu = mX− mAl152 = 0.05

Hiệu suất phản ứng: H = nCr₂0₃  pư/nCr₂0₃ bđ =75

b.Câu hỏi trắc nghiệm

Bài 1: Trộn 8,1 gam Al và 48 gam Fe₂O₃ rồi cho tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí, kết thúc thí nghiệm thu được m gam hỗn hợp rắn. Giá trị của m là:

A. 56,1 gam. 

B. 61,5 gam 

C. 65,1 gam 

D. 51,6 gam

Bài 2: Dùng m gam Al để khử hoàn toàn một lượng Fe₂O₃ sau phản ứng thấy khối lượng oxit giảm 0,58 g. Hỏi lượng nhôm đã dùng m là:

A. m = 0,27 g 

B. m = 2,7g 

C. m = 0,54 g 

D. m = 1,12 g.

Bài 3: Hỗn hợp X gồm Fe₃O₄ và Al có tỉ lệ mol tương ứng 1 : 3. Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm X (không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp gồm:

A. Al, Fe, Fe₃O₄ và Al₂O₃ 

B. Al₂O₃, Fe và Fe₃O₄.

C. Al₂O₃ và Fe. 

D. Al, Fe và Al₂O₃.

Bài 4: Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm Fe₂O₃ và Al trong điều kiện không có không khí thu được hỗn hợp chất rắn Y. Cho Y tác dụng với dung dịch NaOH dư sẽ thu được 0,3 mol H₂. Mặt khác nếu cho Y tác dụng với dung dịch HCl dư sẽ thu được 0,4 mol H₂. Số mol Al trong X là:

A. 0,3 mol 

B. 0,6 mol 

C. 0,4 mol 

D. 0,25 mol

Bài 5: Nung m gam hỗn hợp Al, Fe₂O₃ đến phản ứng hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn Y. Chia Y làm 2 phần bằng nhau. Phần 1 tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng dư, sinh ra 3,08 lít khí H₂ ở đktc. Phần 2 tác dụng với dung dịch NaOH dư, sinh ra 0,84 lít khí H₂ ở đktc. Giá trị của m là:

A. 21,40 

B. 29,40 

C. 29,43 

D. 22,75

Bài 6: Hỗn hợp X gồm Al, Fe₂O₃ có khối lượng 21,67 gam. Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí (giả sử chỉ xảy ra phản ứng khử Fe₂O₃ thành Fe). Hòa tan hỗn hợp chất rắn sau phản ứng bằng dung dịch NaOH dư thu được 2,016 lít khí H₂ (đktc) và 12,4 gam chất rắn không tan. Hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm là:

A. 45% 

B. 50% 

C. 71,43% 

D. 75%

Bài 7: Có 9,66 gam hỗn hợp bột nhôm và Fe₃O₄. Tiến hành nhiệt nhôm hoàn toàn rồi hòa tan hết hỗn hợp sau phản ứng bằng dung dịch HCl được 2,688 lít H₂ (đktc). Khối lượng nhôm trong hỗn hợp ban đầu là?

A. 2,16 

B. 2,7 

C. 2,88 

D. 0,54

Bài 8: Nung hỗn hợp gồm 15,2 gam Cr₂O₃ (Cr = 52) và m gam Al. Sau phản ứng hoàn toàn, được 23,3 gam hỗn hợp rắn X. Cho toàn bộ X phản ứng với axit HCl dư thoát ra V lít H2 (đktc). Tính giá trị của V?

A. 2,24 lít 

B. 3,36 lít 

C. 7,84 lít 

D. 1,12 lít

Bài 9: khi nung hoàn toàn hỗn hợp A gồm x gam Al và y gam Fe₂O₃ thu được hỗn hợp B. Chia B thành hai phần bằng nhau: Phần 1 tan trong dung dịch NaOH dư, không có khí thoát ra và còn lại 4,4 gam chất rắn không tan. Phần 2 trong dung dịch H₂SO₄ loãng dư thu được 1,12 lít khí(đktc). Giá trị của y là

A. 5,6 gam 

B. 11,2 gam 

C. 16 gam 

D. 8 gam

Bài 10: Nung Al và Fe₃O₄ (không có không khí, phản ứng xảy ra hoàn toàn) thu được hỗn hợp A. Nếu cho A tác dụng với dung dịch KOH dư thì thu được 0,672 lít khí (đktc). Nếu cho A tác dụng với H₂SO₄ đặc, nóng dư được 1,428 lít SO₂ duy nhất (đktc). % khối lượng Al trong hỗn hợp ban đầu là:

A. 33,69% 

B. 26,33% 

C. 38,30% 

D. 19,88%