Cách cân bằng phương trình hóa học al al3 alcl3 năm 2024
|
Nhôm clorua, hoặc nhôm triclorua, có công thức hóa học là AlCl3 và là hợp chất của clo và nhôm. Nhôm clorua khi gặp nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp, nó sẽ thăng hoa. Nó là một hợp chất cộng hóa trị ion. Nhôm clorua nóng chảy không dễ dẫn điện, không giống như hầu hết các muối có chứa các ion halogen (như natri clorua). Show AlCl3 sử dụng cấu trúc “YCl3”, là cấu trúc phân lớp dày đặc nhất của Al3 + lập phương. Trong AlBr3, Al3 + chiếm khoảng trống giữa các tứ diện lân cận của khung có mật độ cao nhất Br−. Khi nóng chảy, AlCl3 tạo thành một dimer dễ bay hơi Al2Cl6, chứa hai liên kết cầu clo ba tâm bốn điện tử. Ở nhiệt độ cao hơn, dimer Al2Cl6 phân ly tạo thành AlCl3 tam giác phẳng, có cấu trúc tương tự như BF3. Nhôm clorua là một axit Lewis được sử dụng rất phổ biến. Trong công nghiệp hóa chất, nó thường là chất xúc tác cho các phản ứng Friedel-Crafts. Nó cũng được sử dụng trong quá trình trùng hợp và đồng phân hóa các hydrocacbon. Nhôm cũng có thể tạo ra nhôm clorua (AlCl), nhưng hợp chất này rất không bền và chỉ có thể xuất hiện ở thể khí. Về mặt công nghiệp, nó được chế biến bằng bauxit và được tạo ra bởi phản ứng tỏa nhiệt giữa nhôm và clo. Nhôm clorua là một axit Lewis mạnh và có thể phản ứng với các bazơ Lewis để tạo ra các hợp chất. Nó thậm chí có thể phản ứng với các bazơ Lewis yếu như benzophenone và mesitylene. Nếu có ion clorua, nhôm clorua sẽ tạo ra (tetra) ion cloroaluminat AlCl4−: AlCl3 (aq) + Cl− (aq) ⇌ AlCl4− (aq) Trong nước, nhôm clorua sẽ bị thủy phân một phần tạo thành khí hiđro clorua hoặc ion H3O +. Dung dịch nước của nó cũng giống như dung dịch của các chất chứa nhôm khác, chứa các ion nhôm ngậm nước và phản ứng với một lượng natri hydroxit thích hợp có thể tạo ra kết tủa nhôm hydroxit: AlCl3 (aq) + 3 NaOH (aq) → Al (OH) 3 (s) + 3NaCl (aq) AlCl3 (aq) + 3 H2O → AlO2- + 3HCl + H3O + Nhôm clorua chủ yếu được sử dụng trong phản ứng Friedel-Crafts, ví dụ, benzen và phosgene được sử dụng làm nguyên liệu để điều chế anthraquinon và được sử dụng trong công nghiệp nhuộm. Trong phản ứng Friedel-Crafts rộng rãi, công thức phản ứng của ankan được clo hóa hoặc halogen hóa và các chất thơm. Trong phản ứng của benzen và các dẫn xuất của nó, sản phẩm chính là đồng phân para. Trong khi đó, phản ứng alkyl hóa liên quan đến nhiều vấn đề hơn và không được sử dụng rộng rãi như phản ứng acyl hóa. Bất kể phản ứng xảy ra như thế nào, nhôm clorua và các nguyên liệu và thiết bị khác phải khô vừa phải, và một lượng nhỏ nước sẽ giúp phản ứng tiến hành. Vì nhôm clorua có thể được phối hợp với sản phẩm phản ứng, nó phải được sử dụng trong phản ứng Friedel-Crafts với lượng tương đương với chất phản ứng, không phải là “lượng xúc tác”. Nhôm clorua sau phản ứng rất khó thu hồi và tạo ra một lượng lớn chất thải ăn mòn. Để đáp ứng các yêu cầu của hóa học xanh, các nhà hóa học bắt đầu sử dụng yttrium trifluoride hoặc dysprosium trifluoride thay thế nhôm clorua để giảm ô nhiễm. Nhôm clorua cũng thường được sử dụng để thêm nhóm anđehit vào vòng benzen. Ví dụ, phản ứng Gartman-Koch sử dụng cacbon monoxit, hydro clorua, nhôm clorua và clorua cuprous làm chất xúc tác. AlCl3 cũng thường được sử dụng trong phản ứng trùng hợp và đồng phân hydrocacbon. Các ví dụ quan trọng bao gồm sản xuất công nghiệp etylbenzen. Ethylbenzene có thể được sử dụng để điều chế thêm styrene, polystyrene và dodecylbenzene làm chất làm sạch. Khi thêm hỗn hợp KIO3 và KI vào dung dịch AlCl3, phản ứng (4) xảy ra. Phản ứng (4) xảy ra làm giảm nồng độ H+ trong các cân bằng (1), (2) và (3); do đó các cân bằng trên chuyển dịch theo chiều làm tăng nồng độ H+, tức là chiều thuận, tạo kết tủa keo trắng Al(OH)3. - Để ý ta thấy, VP có 3 nguyên tử Cl trong AlCl3 để cho số nguyên tử Cl chẵn ta cần thêm hệ số 2 vào trước AlCl3. Khi đó, VP có 6 nguyên tử Cl trong 2AlCl3 mà VT có 1 nguyên tử Cl trong HCl nên ta thêm hệ số 6 vào trước HCl. Al + 6HCl → 2AlCl3 + H2 - Bây giờ, VP có 2 nguyên tử Al trong 2AlCl3 mà VT có 1 nguyên tử Al nên ta thêm hệ số 2 trước Al. 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + H2 - Ta thấy, VT có 6 nguyên tử H trong 6HCl, VP có 2 nguyên tử H trong H2 nên ta thêm hệ số 3 trước H2. Khi thêm hỗn hợp KIO3 và KI vào dung dịch AlCl3, phản ứng (4) xảy ra. Phản ứng (4) xảy ra làm giảm nồng độ H+ trong các cân bằng (1), (2) và (3); do đó các cân bằng trên chuyển dịch theo chiều làm tăng nồng độ H+, tức là chiều thuận, tạo kết tủa keo trắng Al(OH)3. Phản ứng Al + Cl2 ra AlCl3 thuộc loại phản ứng oxi hóa khử, phản ứng hóa hợp đã được cân bằng chính xác và chi tiết nhất. Bên cạnh đó là một số bài tập có liên quan về Al có lời giải, mời các bạn đón xem: 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3Quảng cáo 1. Phương trình hoá học của phản ứng Al tác dụng với Cl2 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3 2. Nhẩm cân bằng phản ứng hoá học - Viết sơ đồ phản ứng: Al + Cl2 −−−→ AlCl3. - Làm chẵn số Cl vế phải bằng thêm hệ số 2 trước AlCl3: Al + Cl2 −−−→2AlCl3 - Cân bằng số nguyên tử Al ở 2 vế bằng cách thêm hệ số 2 trước Al: 2Al + Cl2 −−−→2AlCl3 - Cân bằng số nguyên tử Cl ở 2 vế bằng cách thêm hệ số 3 trước Cl2: 2Al + 3Cl2 −−−→2AlCl3 - Kiểm tra và hoàn thiện phương trình hoá học: 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3 3. Lập phương trình hoá học của phản ứng theo phương pháp thăng bằng electron Bước 1: Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hoá, từ đó xác định chất oxi hoá – chất khử: Al0+C0l2→Al+3Cl3−1 Quảng cáo Chất khử: Al; chất oxi hoá: Cl2. Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hoá, quá trình khử - Quá trình oxi hoá: Al0→Al+3+3e - Quá trình khử: Cl20+ 2e→2Cl−1 Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hoá 2×3×Al0→Al+3+3eCl20 + 2e → 2Cl−1 Bước 4: Điền hệ số của các chất có mặt trong phương trình hoá học. Kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế. 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3 4. Điều kiện để Al tác dụng với Cl2 Phản ứng giữa nhôm và Cl2 diễn ra ngay điều kiện thường. Phản ứng diễn ra nhanh ở nhiệt độ cao. 5. Cách tiến hành thí nghiệm Cho dây nhôm được đun nóng đỏ vào trong lọ chứa khí clo. 6. Hiện tượng phản ứng Dây nhôm cháy với ngọn lửa sáng chói. Quảng cáo 7. Tính chất hóa học của nhôm 7.1. Tác dụng với oxi và một số phi kim - Ở điều kiện thường, nhôm phản ứng với oxi tạo thành lớp Al2O3 mỏng bền vững, lớp oxit này bảo vệ đồ vật bằng nhôm, không cho nhôm tác dụng oxi trong không khí, nước. 4Al + 3O2→ 2Al2O3 - Bột nhôm bốc cháy khi tiếp xúc với khí clo. 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3 7.2. Nhôm tác dụng với axit - Tác dụng với axit (HCl, H2SO4 loãng,..) giải phóng khí H2. 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 2Al + 3H2SO4 (loãng) → Al2(SO4)3 + 3H2 - Tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh như HNO3 hoặc H2SO4 đậm đặc … Al + 4HNO3 (loãng) → Al(NO3)3 + NO + 2H2O Al + 6HNO3 (đặc) → Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O 2Al + 6H2SO4 (đặc) → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Quảng cáo Chú ý: Nhôm không tác dụng với H2SO4 (đặc, nguội), HNO3 (đặc, nguội). 7.3. Tác dụng với dung dịch muối của kim loại yếu hơn. Nhôm có thể tác dụng với dung dịch muối của kim loại yếu hơn để tạo thành muối mới và kim loại mới (đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi muối). Al + 3AgNO3 → Al(NO3)3 + 3Ag 2Al + 3FeSO4 → Al2(SO4)3 + 3Fe 7.4. Tính chất hóa học riêng của nhôm Al2O3 là oxit lưỡng tính nên lớp màng mỏng Al2O3 trên bề mặt nhôm tác dụng với dung dịch kiềm tạo ra muối tan. Khi không còn màng oxit bảo vệ, nhôm sẽ tác dụng được với nước tạo ra Al(OH)3 và giải phóng H2; Al(OH)3 là hiđroxit lưỡng tính nên tác dụng trực tiếp với kiềm. Phản ứng nhôm tác dụng với dung dịch kiềm được thể hiện đơn giản như sau: 2Al + 2H2O + 2NaOH → 2NaAlO2+ 3H2↑ 7.5. Phản ứng nhiệt nhôm Phản ứng nhiệt nhôm là phản ứng hóa học toả nhiệt trong đó nhôm là chất khử ở nhiệt độ cao. Ví dụ nổi bật nhất là phản ứng nhiệt nhôm giữa sắt(III) oxit và nhôm: Fe2O3 + 2Al → 2Fe + Al2O3 Nhiệt lượng do phản ứng toả ra lớn làm sắt nóng chảy nên phản ứng này được dùng để điều chế một lượng nhỏ sắt nóng chảy khi hàn đường ray. Một số phản ứng khác như: 3CuO + 2Al → Al2O3 + 3Cu 8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe Cr2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Cr 8. Tính chất hoá học của clo (Cl2) - Nguyên tử clo có độ âm điện lớn (3,16) chỉ sau F (3,98) và O (3,44). Vì vậy trong các hợp chất với các nguyên tố này clo có số oxi hóa dương (+1; +3; +5; +7), còn trong các trường hợp khác clo có số oxi hóa âm (-1). - Khi tham gia phản ứng hóa học clo dễ dàng nhận thêm 1 electron: Cl + 1e → Cl- ⇒ Tính chất hóa học cơ bản của clo là tính oxi hóa mạnh. 8.1. Tác dụng với kim loại - Khí clo oxi hóa trực tiếp được hầu hết các kim loại tạo thành muối clorua. Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường hoặc không cao lắm, phản ứng xảy ra nhanh, tỏa nhiều nhiệt. - Ví dụ: 2Na + Cl2 →t0 2NaCl 2Fe + 3Cl2 →t02FeCl3 Cu + Cl2 →t0CuCl2 - Trong phản ứng với kim loại clo thể hiện tính oxi hóa. 8.2. Tác dụng với hiđro - Ở nhiệt độ thường và trong bóng tối, khí clo hầu như không phản ứng với khí hiđro. - Khi chiếu sáng hỗn hợp bởi ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng của magie cháy, phản ứng xảy ra và có thể nổ. Hỗn hợp nổ mạnh nhất khi tỉ lệ số mol giữa hiđro và clo là 1 : 1. - Phương trình hóa học: H2 + Cl2 →as 2HCl - Trong phản ứng với H2, clo thể hiện tính oxi hóa. 8.3. Tác dụng với nước - Khi tan trong nước, một phần khí clo tác dụng với nước tạo ra hỗn hợp axit clohiđric và axit hipoclozơ. - Phương trình hóa học: Cl02+H2O⇄HCl−1+HCl+1O Trong phản ứng trên clo vừa là chất oxi hóa vừa là chất khử. - Phản ứng trên là phản ứng thuận nghịch do HClO là chất oxi hóa mạnh, có thể oxi hóa HCl thành Cl2 và H2O. Cũng do HClO có tính oxi hóa mạnh nên nước clo có tính tẩy màu. - Chú ý: Thành phần của nước clo gồm: Cl2; HCl; HClO; H2O Mở rộng: Ngoài ra, clo có thể tham gia một số phản ứng hóa học khác như: - Tác dụng với dung dịch bazơ: Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O 3Cl2 + 6KOH →t0 KClO3 + 5KCl + 3H2O - Tác dụng với muối của các halogen khác Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2 Cl2 + 2FeCl2 → 2FeCl3 - Tác dụng với chất khử khác 3Cl2 + 2NH3 → N2 + 6HCl Cl2 + SO2 + 2H2O → H2SO4 + 2HCl 9. Bài tập vận dụng liên quan Câu 1: Khí Cl2 ẩm có tính tẩy màu là do
Hướng dẫn giải: Chọn B Khi tan trong nước, một phần khí clo tác dụng với nước theo phản ứng thuận nghịch: Cl2+H2O⇄HCl+HClO Axit hipoclorơ có tính oxi hóa rất mạnh, nó phá hủy các chất màu, vì thế clo ẩm có tác dụng tẩy màu. Câu 2: Đốt 28 gam bột sắt trong khí clo dư. Khối lượng muối clorua sinh ra là
Hướng dẫn giải: Đáp án C Ta có: nFe = 0,5 mol →nFeCl3=0,5 mol→mFeCl3=81,25 gam Câu 3:Cho 10,8 gam kim loại M tác dụng hoàn toàn với khí Cl2 dư thu được 53,4 gam muối clorua. Kim loại M là
Hướng dẫn giải: Đáp án B M+n2Cl2→MCln →10,8M=53,4M+35,5n→M=9n Với n = 3 → M = 27 (Al). Câu 4: Hiện tượng xảy ra khi cho dây sắt nóng đỏ vào bình đựng khí clo là:
Hướng dẫn giải: Đáp án B 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 (có màu nâu) Câu 5. Đốt cháy hết 13,6g hỗn hợp Mg, Fe trong bình kín chứa khí clo dư, sau phản ứng thì lượng clo trong bình giảm tương ứng 0,4 mol. Khối lượng muối clorua khan thu được là.
Hướng dẫn giải Đáp án D mmuối = mKL+mCl2=13,6+0,4.71=42 Câu 6. Đun nóng Na với Cl2 thu được 11,7 gam muối. Khối lượng Na và thể tích khí clo (đktc) đã phản ứng là
Hướng dẫn giải Đáp án A 2Na + Cl2 → 2 NaCl 0,2 0,1 0,2 (mol). Khối lượng Na là: 23 . 0,2 = 4,6g. Thể tích Cl2: 0,1 . 22,4= 2,24 lít. Câu 7. Cho clo tác dụng với vừa đủ với Fe rồi hòa tan lượng muối sinh ra vào nước được 100g dung dịch muối có nồng độ 16,25%. Khối lượng sắt và clo (đktc) đã dùng là
Hướng dẫn giải Đáp án B mFeCl3 = 100.16,25100 = 16,25g ⇒nFeCl3 \= 0,1 mol 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 0,1 0,15 0,1 (mol). Khối lượng sắt là: 0,1.56 = 5,6g; Thể tích clo là: 0,15. 22,4= 3,36 lít. Câu 8. Cho 14 gam Fe vào bình chứa 10,08 lít clo (đktc) tác dụng với nung nóng rồi lấy chất rắn thu được hoà vào nước và khuấy đều thì thu được 500 g dung dịch X. Nồng độ phần trăm của dung dịch X là
Hướng dẫn giải Đáp án C 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 Bài cho: 0,25 0,45 Phản ứng: 0,25 0,375 0,25 Sau phản ứng 0 0,075 0,25 ⇒ Clo dư Khối lượng muối thu được là m = mFeCl3 = 0,25 . 162,5 = 40,625g ⇒ C% = 40,625500.100%= 8,125% Câu 9. Cho 0,12 mol Al tác dụng vừa hết với đơn chất halogen X2 thu được 16,02 gam muối Y. Cho các phát biểu sau (1) X thuộc chu kì 3, nhóm VIIA trong bảng HTTH. (2) X oxi hóa Fe thành muối Fe2+ ở nhiệt độ cao. (3) X là nguyên tố có độ âm điện lớn nhất trong nhóm halogen. (4) Phản ứng giữa X2 và H2 gây nổ mạnh ở tỉ lệ thể tích 1:1. (5) Dung dịch NaX không tác dụng với dung dịch AgNO3 dư. (6) Muối NaXO được dùng để tẩy rửa. (7) Điện phân dung dịch là phương pháp duy nhất để điều chế X2. Số phát biểu đúng là
Hướng dẫn giải Đáp án A 2Al+3X2→2AlX30,12↔0,18→0,12 mol ⇒ 0,12. (27 + 3MX) = 16,02 ⇒ MX = 35,5 ⇒ X là Clo Vậy các phát biểu (1); (4) và (6) đúng. Câu 10. Cho m gam bột Fe tác dụng với khí Cl2 sau khi phản ứng kết thúc thu được m + 12,78 gam hỗn hợp X. Hoà tan hết hỗn hợp X trong nước cho đến khi X tan tối đa thì thuđược dung dịch Y và 1,12 gam chất rắn. Giá trị của m là.
Hướng dẫn giải Đáp án B Bản chất phản ứng: 2Fe + 3Cl2 →to 2FeCl3 Fe + 2FeCl3 → 3FeCl2 ⇒ nFe pư = nClo ⇒m−1,1256=12,7871⇒m=11,2g Câu 11. Cho 7,84 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm Cl2 và O2 phản ứng vừa đủ với 11,1 gam hỗn hợp Y gồm Mg và Al, thu được 30,1 gam hỗn hợp Z. Phần trăm khối lượng của Al trong Y là.
Hướng dẫn giải Đáp án B Đặt số mol Cl2 là x mol; số mol O2 là y mol. Theo bài ra ta có hệ phương trình: x+y=7,8422,471x+32y=30,1−11,1=19⇔x=0,2y=0,15 Gọi số mol Mg và Al lần lượt là a và b mol. Theo bài ra ta có hệ phương trình: 24a+27b=11,12a+3b=0,2.2+0,15.4⇔a=0,35b=0,1 Vậy %mAl = 0,1.2711,1.100%=24,32%. Câu 12:Kim loại Al không phản ứng với dung dịch A.HNO3 đặc, nguội. B. Cu(NO3)2. C.HCl. D. KOH. Hướng dẫn giải Đáp án A Al không phản ứng với HNO3 đặc, nguội, H2SO4 đặc nguội Xem thêm các phương trình hóa học hay khác:
Săn SALE shopee Tết:
ĐỀ THI, GIÁO ÁN, GÓI THI ONLINE DÀNH CHO GIÁO VIÊN VÀ PHỤ HUYNH LỚP 12Bộ giáo án, đề thi, bài giảng powerpoint, khóa học dành cho các thầy cô và học sinh lớp 12, đẩy đủ các bộ sách cánh diều, kết nối tri thức, chân trời sáng tạo tại https://tailieugiaovien.com.vn/ . Hỗ trợ zalo VietJack Official |
