Phản ứng hóa học NH3 + AlCl3 + H2O → Al(OH)3 + NH4Cl: Cách thực hiện và ứng dụng trong sản xuất

Phản ứng amoniac tác dụng với dung dịch muối kim loại

Phản ứng amoniac tác dụng với dung dịch muối của nhiều kim loại tạo thành kết tủa hiđroxit, cụ thể trong trường hợp này là dung dịch muối của kim loại nhôm (AlCl3). Sau phản ứng, ta thu được kết tủa trắng Al(OH)3 và muối NH4Cl.

Phương trình phản ứng

2NH3 + AlCl3 + 3H2O → Al(OH)3 ↓ + 3NH4Cl

Điều kiện phản ứng

Nhiệt độ thường

Phương trình ion rút gọn

Al3+ + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3 + 3NH4+

Cách tiến hành phản ứng

Sục khí NH3 tới dư vào dung dịch AlCl3

Phản ứng hóa học NH3 + AlCl3 + H2O là một phản ứng trung gian quan trọng trong quá trình sản xuất Al(OH)3 và NH4Cl. Khi các chất này phản ứng với nhau, sản phẩm tạo ra bao gồm Al(OH)3 và NH4Cl.

Cơ chế hình thành sản phẩm

Cơ chế của phản ứng là khi NH3 phản ứng với AlCl3 trong nước, sẽ tạo ra các ion như [Al(OH2)6]3+ và [AlCl(OH2)5]2+. Sau đó, các ion này sẽ phản ứng với nhau để tạo thành Al(OH)3 kết tủa và những ion như [AlCl(OH2)5]2+. Cuối cùng, NH3 sẽ phản ứng với [AlCl(OH2)5]2+ để tạo thành NH4Cl.

Ứng dụng của phản ứng hóa học

Phản ứng hóa học NH3 + AlCl3 + H2O được sử dụng rộng rãi trong sản xuất Al(OH)3 và NH4Cl, hai loại hóa chất quan trọng trong công nghiệp. Al(OH)3 được sử dụng trong sản xuất vật liệu xây dựng, trong khi NH4Cl được sử dụng trong các ứng dụng khác như sản xuất thuốc, chất tẩy rửa và chất phụ gia thực phẩm.

Hiện tượng phản ứng khi sục khí NH3 tới dư vào dung dịch AlCl3

Khi sục khí NH3 vào dung dịch AlCl3, ta quan sát được một số hiện tượng phản ứng xảy ra. Ban đầu, dung dịch sẽ có màu vàng nhạt và có thể thấy khói mỏng bay lơ lửng trên bề mặt dung dịch. Sau đó, khi thêm dần khí NH3 vào, màu vàng sẽ biến mất và dung dịch sẽ dần chuyển sang màu trắng sữa.

Các phản ứng xảy ra trong quá trình này là do sự tác dụng giữa các chất hóa học trong dung dịch. Trong dung dịch AlCl3, các ion Al3+ và Cl- sẽ tương tác với nhau và tạo thành mạng tinh thể ion. Khi sục khí NH3 vào dung dịch, các phân tử NH3 sẽ phân cực và tạo thành các phức hợp với các ion Al3+ trong dung dịch.

Cụ thể, phức hợp [Al(OH2)6]3+ sẽ tạo thành và làm tăng pH của dung dịch. Cùng lúc đó, phức hợp [AlCl(OH2)5]2+ cũng được tạo thành và làm giảm pH. Trong điều kiện thích hợp, hai phức hợp này sẽ phân ly và tạo thành kết tủa nhôm hiđroxit có màu trắng Al(OH)3.

Tóm lại, khi sục khí NH3 vào dung dịch AlCl3, sẽ tạo ra các phức hợp ion có tác dụng làm tăng pH của dung dịch, gây phản ứng tạo kết tủa nhôm hiđroxit màu trắng Al(OH)3. Hiện tượng này là quan trọng trong quá trình sản xuất Al(OH)3 và có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp.

Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1:

Thực hiện thí nghiệm sục khí NH3 tới dư vào dung dịch AlCl3 sau phản ứng có hiện tượng

A. Thu được dung dịch trong suốt
B. Xuất hiện kết tủa trắng
C. Xuất hiện kết tủa nâu đỏ
D. Xuất hiện khí có mùi khai

Đáp án B

Dẫn NH3 vào dung dịch AlCl3 có phản ứng hóa học sau:
AlCl3 + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3 + 3NH4Cl
Vì NH3 là bazo yếu nên không thể hòa tan được hidroxit Al(OH)3
Sau phản ứng có kết tủa keo trắng không tan

Câu 2:

Dung dịch NH3 có thể hòa tan được Zn(OH)2 là do:

A. Do Zn(OH)2 là một bazo ít tan
B. Do Zn(OH)2 có khả năng tạo thành phức chất tan
C. Do Zn(OH)2 là một bazo lưỡng tính
D. Do NH3 là một hợp chất có cực và là một bazo yếu

Đáp án B: Do Zn(OH)2 có khả năng tạo thành phức chất tan: Zn(NH3)4(OH)2 tan

Câu 3:

Khi dẫn khí NH3 vào bình chứa Cl2 thì phản ứng tạo ra khói trắng. Hợp chất tạo thành có công thức là?

A. N2
B. NH3
C. NH4Cl
D. HCl

Đáp án C

2NH3 + 3Cl2 → N2 + 6HCl
NH3 khí + HCl khí → NH4Cl (khói trắng)

Câu 4:

Phương pháp sử dụng hóa chất

• A. Dung dịch Ca(OH)₂
• B. Dung dịch KOH
• C. Dung dịch Na₂SO₄
• D. Dung dịch HCl

Để phân biệt các dung dịch trên, ta sử dụng dung dịch Ca(OH)₂ và nhận ra được các đáp án sau:

• Mẫu thử xuất hiện khí mùi khai NH₃, hóa chất ban đầu là NH₄Cl: 2NH₄Cl + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + 2NH₃ ↑ + 2H₂O
• Mẫu thử xuất hiện kết tủa trắng Mg(OH)₂, hóa chất ban đầu là Mg(NO₃)₂: Mg(NO₃)₂ + Ca(OH)₂ → Ca(NO₃)₂ + Mg(OH)₂
• Mẫu thử xuất hiện kết tủa trắng Al(OH)₃ sau kết tủa tan Ba(AlO₂)₂, hóa chất ban đầu là Al(NO₃)₃: 2Al(OH)₃ + Ba(OH)₂ → Ba(AlO₂)₂ + 4H₂O
• Mẫu thử xuất hiện kết tủa trắng BaCO₃ và khí mùi khai NH₃, hóa chất ban đầu là Al(NO₃)₃
• Mẫu thử không có hiện tượng gì, hóa chất ban đầu là NaCl

Nguồn tham khảo: https://vi.wikipedia.org/wiki/Amonia