Phản ứng giữa nhôm và H2SO4 đặc, nóng được biểu diễn bởi phương trình hóa học Al + H2SO4 → Al2(SO4)3 + SO2 + H2O. Điều kiện phản ứng là nhiệt độ thường. Khi phản ứng xảy ra, mẩu nhôm sẽ tan dần trong dung dịch H2SO4 và xuất hiện khí SO2 không màu có mùi hắc.
Phản ứng của nhôm với dung dịch H2SO4
Khi cho nhôm tác dụng với dung dịch axit sulfuric (H2SO4), phản ứng xảy ra theo phương trình sau:
2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2
Đây là phản ứng oxi-hoá khử, trong đó nhôm bị oxi hóa thành ion nhôm (III) (Al3+), còn ion hydroxyl (OH-) trong axit sulfuric được khử thành khí hiđro (H2) và muối nhôm sulfate (Al2(SO4)3).
Cơ chế phản ứng hóa học Al + H2SO4
Phản ứng giữa nhôm (Al) và axit sulfuric (H2SO4) sẽ tạo ra muối nhôm sulfate (Al2(SO4)3), khí sulfur dioxide (SO2) và nước (H2O). Cơ chế phản ứng được mô tả như sau:
Al + H2SO4 → Al2(SO4)3 + SO2 + H2O
Trong quá trình phản ứng, nhôm sẽ tác dụng với ion hydroxyl (OH-) trong axit sulfuric, tạo thành khí hydrogen (H2) và muối nhôm hydroxyl (Al(OH)3):
2Al + 6H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
2Al(OH)3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 6H2O
Ứng dụng của phản ứng hóa học Al + H2SO4
Phản ứng hóa học Al + H2SO4 được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Trong sản xuất hóa chất, phản ứng này được sử dụng để sản xuất muối nhôm sulfate, một chất được sử dụng làm chất xúc tác và tẩy trắng giấy. Ngoài ra, phản ứng cũng được ứng dụng trong việc làm sạch bề mặt kim loại trước khi thực hiện quá trình mạ điện.
Cách thực hiện phản ứng hóa học Al + H2SO4
Để thực hiện phản ứng hóa học Al + H2SO4, cần chuẩn bị một số vật liệu và thiết bị như sau:
- Nhôm (Al) và axit sulfuric (H2SO4)
- Bình kín có nắp đậy
- Nhiệt kế
Tiến hành phản ứng theo các bước sau:
- Đưa nhôm vào trong bình kín.
- Cho axit sulfuric vào trong bình chứa nhôm.
- Đậy nắp kín bình và đợi trong khoảng 5-10 phút.
- Quan sát và đo nhiệt độ để theo dõi quá trình phản ứng.
- Sau khi phản ứng kết thúc, mở nắp và thả khí ra ngoài.
Tính chất của sản phẩm phản ứng
Sản phẩm của phản ứng hóa học Al + H2SO4 bao gồm muối nhôm sulfate, khí sulfur dioxide và nước. Muối nhôm sulfate là một chất rắn màu trắng, tan trong nước và không tan trong ethanol. Khí sulfur dioxide có mùi hắc và là chất oxy hóa mạnh. Nước là chất lỏng trong suốt, không màu, không mùi, và là chất làm dịu tính axit của axit sulfuric.
Kết luận
Phản ứng hóa học Al + H2SO4 là một phản ứng có cơ chế rõ ràng và ứng dụng rất đa dạng trong sản xuất hóa chất và công nghiệp. Việc hiểu rõ cơ chế và tính chất của sản phẩm phản ứng sẽ giúp chúng ta áp dụng phản ứng này một cách hiệu quả hơn trong các ứng dụng thực tế.
Bài tập về phản ứng của nhôm
Bài tập 1
Cho 2,7 gam bột nhôm tác dụng với dung dịch NaOH 0,2M. Tính khối lượng khí hiđro (đktc) thu được.
Để giải bài tập này, ta áp dụng phương trình phản ứng giữa nhôm và dung dịch NaOH:
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2NaAl(OH)4 + 3H2
Số mol dung dịch NaOH dùng trong phản ứng là:
nNaOH = 0,2 x 50/1000 = 0,01 mol
Số mol nhôm dùng trong phản ứng là:
nAl = 2,7/27 = 0,1 mol
Do phản ứng xảy ra theo tỉ lệ 2:3 giữa nhôm và khí hiđro, nên số mol khí hiđro sinh ra là:
nH2 = (2/3) x nAl = 0,067 mol
Theo định luật Avogadro, 1 mol khí ở đktc có thể chiếm một thể tích là 22,4 lít. Do đó, khối lượng khí hiđro thu được là:
mH2 = nH2 x MMH2 = 0,067 x 2 = 0,134 gam
Vậy khối lượng khí hiđro thu được là 0,134 gam.
Bài tập 2
Dùng m gam nhôm để khử hết 3,2 gam Fe2O3, sau đó sản phẩm thu được tác dụng với dung dịch NaOH. Để giải bài tập này, ta sẽ thực hiện các bước sau:
- Viết phương trình phản ứng giữa nhôm và Fe2O3:
2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe
- Tính số mol Fe2O3:
nFe2O3 = 3,2/(2 x 56) = 0,02857 mol
- Tính số mol nhôm cần dùng:
nAl = nFe2O3 x 2 = 0,05714 mol
- Tính khối lượng nhôm cần dùng:
mAl = nAl x MAl = 0,05714 x 27 = 1,5428 gam
- Viết phương trình phản ứng giữa sản phẩm Al2O3 và dung dịch NaOH:
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2NaAl(OH)4
- Tính số mol sản phẩm Al2O3:
nAl2O3 = nFe2O3 = 0,02857 mol
- Tính số mol dung dịch NaOH cần dùng:
nNaOH = 2 x nAl2O3 = 0,05714 mol
- Tính khối lượng dung dịch NaOH cần dùng:
mNaOH x MNaOH = 0,05714 x 40 = 2,2856 gam
Vậy khối lượng dung dịch NaOH cần dùng là 2,2856 gam.
Nguồn tham khảo: https://vi.wikipedia.org/wiki/Acid_sulfuric
