Bài tập điều chế nhôm lớp 12 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Bài tập điều chế nhôm lớp 12 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Bài tập điều chế nhôm.

A. Lý thuyết và phương pháp giải

♦ Phản ứng điều chế nhôm: 2Al₂O₃ $\underset{\text{criolit}}{\overset{\text{đpnc}}{\to }}$ 4Al + 3O₂

♦ Phản ứng nhiệt nhôm: 2Al + Fe₂O₃ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2Fe + Al₂O₃

- Hỗn hợp tecmite (Al, Fe₂O₃) dùng để hàn gắn đường ray tàu hỏa.

- Hiệu suất phản ứng:

- Khi đề bài cho H% yêu cầu tính các đại lượng còn lại ⇒ Áp dụng phải nhân – trái chia (chất cần tính ở bên phải ⇒ Nhân với H%; chất cần tính ở bên trái ⇒ Chia cho H%).

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Một mẫu quặng bauxite có chứa 40% Al₂O₃. Để sản xuất 1000 thanh nhôm xingfa làm cửa ra vào người ta cần dùng tối thiểu m tấn quặng bauxite trên. Biết rằng khối lượng nhôm trong một thanh nhôm là 3 kg và hiệu suất của quá trình điều chế nhôm là 90%. Giá trị của m bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

m_{Al (1000 thanh)} = 1000.3 = 3000 kg = 3 tấn

Phương trình hóa học:

 2Al₂O₃ $\underset{\text{criolit}}{\overset{\text{đpnc}}{\to }}$ 4Al + 3O₂

                              204              →      108              gam

                    x        $\stackrel{90\%}{\leftarrow }$      3                  tấn

$\Rightarrow m_{A{l}_2{O}_3}=\frac{3.204}{108.90\%}=\frac{170}{27}$ tấn $\Rightarrow$ m_bauxite = $\frac{170}{27}.\frac{100}{40}\approx 15,74$tấn

Ví dụ 2: Một mẫu quặng bauxite có chứa 40% Al₂O₃. Người ta dùng 150 tấn quặng bauxite để điều chế nhôm bằng phương pháp điện phân nóng chảy Al₂O₃, giả sử toàn bộ lượng nhôm điều chế được dùng để sản xuất thanh nhôm làm cửa thì sản xuất được x thanh. Biết rằng khối lượng nhôm trong một thanh nhôm là 5 kg và hiệu suất của quá trình điều chế nhôm là 85%. Giá trị của x bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

$m_{A{l}_2{O}_3}=150.\frac{40}{100}=60$ tấn

Phương trình hóa học:

2Al₂O₃ $\underset{\text{criolit}}{\overset{\text{đpnc}}{\to }}$ 4Al + 3O₂

 204              →      108              gam

 60 t $\stackrel{H=85\%}{\to }$      m                tấn

$\Rightarrow m_{Al}=m=\frac{60.108}{204}.\frac{85}{100}=27$ tấn

$\Rightarrow$ Số thanh nhôm sản xuất được là $\frac{{27.10}^3}{5}=5400$thanh.

Ví dụ 3: Một vết nứt trên đường ray tàu hỏa có thể tích 3,36 cm³. Dùng hỗn hợp tecmite (Al và Fe₂O₃ theo tỉ lệ mol tương ứng 3 : 1) để hàn vết nứt trên. Biết: lượng Fe cần hàn cho vết nứt bằng 79% lượng Fe sinh ra; khối lượng riêng của sắt là 7,9 gam/cm³; chỉ xảy ra phản ứng khử Fe₂O₃ thành Fe với hiệu suất của phản ứng bằng 80%. Khối lượng của hỗn hợp tecmite tối thiểu cần dùng là bao nhiêu gam?

Hướng dẫn giải

$m_{Fe}=D.V=7,9.3,36=26,544g$ $\stackrel{79\%}{\to }{m}_{Fe\sinh ra}=\frac{26,544}{79\%}=33,6gam$

$\Rightarrow n_{Fe\sinh ra}=\frac{33,6}{56}=0,6mol.$

Phương trình hóa học:

2Al + Fe₂O₃ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2Fe + Al₂O₃

            0,3      ←      0,6                                      mol

Vì tỉ lệ mol Al : Fe₂O₃ là 3 : 1 ⇒ Fe₂O₃ hết ⇒ n_Al = 3.0,3 = 0,9 mol.

H = 80% $\Rightarrow$$\frac{0,9.27+0,3.160}{80\%}=90,375gam.$

C. Bài tập vận dụng

Câu 1. Một mẫu quặng bauxite có chứa 40% Al₂O₃. Để sản xuất 200 km một loại dây cáp nhôm hạ thế người ta sử dụng toàn bộ lượng nhôm điều chế được từ m tấn quặng bauxite bằng phương pháp điện phân nóng chảy Al₂O₃. Biết rằng khối lượng nhôm trong 1 km dây cáp là 1074 kg và hiệu suất của quá trình điều chế nhôm là 90%. Giá trị của m gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 1127.

B. 1337.

C. 985.

D. 1280.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

m_{Al (200 km cáp)} = 200.1074 = 214800 kg = 214,8 tấn.

Phương trình hóa học:

2Al₂O₃ $\underset{\text{criolit}}{\overset{\text{đpnc}}{\to }}$ 4Al + 3O₂

204              →      108              gam

m       $\stackrel{90\%}{\leftarrow }$       214,8           tấn

$\Rightarrow m_{A{l}_2{O}_3}=m=\frac{214,8.204}{108.90\%}\approx 450,81$ tấn $\Rightarrow$m_{bauxite $\frac{450,81}{40\%}=1127$ tấn}

Câu 2. Một mẫu quặng bauxite có chứa 40% Al₂O₃. Người ta dùng 500 tấn quặng bauxite để điều chế nhôm bằng phương pháp điện phân nóng chảy Al₂O₃, giả sử toàn bộ lượng nhôm điều chế được dùng để sản xuất một loại dây cáp nhôm thì sản xuất được x km cáp. Biết rằng khối lượng nhôm trong 1 km dây cáp là 1074 kg và hiệu suất của quá trình điều chế nhôm là 85%. Giá trị của x gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 78.

B. 90.

C. 84.

D. 83.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

$m_{A{l}_2{O}_3}=500.40\%=200tÊn.$

Phương trình hóa học:

2Al₂O₃ $\underset{\text{criolit}}{\overset{\text{đpnc}}{\to }}$ 4Al + 3O₂

 204              →      108              gam

 200 tấn $\stackrel{H=85\%}{\to }{m}_{Al}=\frac{200.108}{204}.85\%=90$ tấn

$\Rightarrow$ Số km cáp sản xuất được là $\frac{{90.10}^3}{1074}\approx 83,8km$

Câu 3. Một mẫu quặng bauxite có chứa 40% Al₂O₃. Để sản xuất 500 thanh nhôm xingfa làm cửa ra vào người ta cần dùng tối thiểu m tấn quặng bauxite trên. Biết rằng khối lượng nhôm trong một thanh nhôm là 3 kg và hiệu suất của quá trình điều chế nhôm là 90%. Giá trị của m gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 7.

B. 8.

C. 9.

D. 10.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

m_{Al (500 thanh)} = 500.3 = 1500 kg = 1,5 tấn

Phương trình hóa học:

2Al₂O₃ $\underset{\text{criolit}}{\overset{\text{đpnc}}{\to }}$ 4Al + 3O₂

 204    →                108              gam

 m $\stackrel{90\%}{\leftarrow }$            1,5               tấn

$\Rightarrow m_{A{l}_2{O}_3}=m=\frac{1,5.204}{108.90\%}\approx 3,15$ tấn$\Rightarrow$ m_bauxite = $\frac{3,15}{40\%}=7,875$ tấn.

Câu 4. Một mẫu quặng bauxite có chứa 40% Al₂O₃. Người ta dùng 100 tấn quặng bauxite để điều chế nhôm bằng phương pháp điện phân nóng chảy Al₂O₃, giả sử toàn bộ lượng nhôm điều chế được dùng để sản xuất thanh nhôm làm cửa thì sản xuất được x thanh. Biết rằng khối lượng nhôm trong một thanh nhôm là 5 kg và hiệu suất của quá trình điều chế nhôm là 85%. Giá trị của x là

A. 2400.

B. 3600.

C. 1200.

D. 4800.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

$m_{A{l}_2{O}_3}=100.40\%=40$ tấn

Phương trình hóa học:

 2Al₂O₃ $\underset{\text{criolit}}{\overset{\text{đpnc}}{\to }}$ 4Al + 3O₂

 204               →     108                        gam

 40 tấn $\stackrel{H=85\%}{\to }{m}_{Al}=\frac{40.108}{204}.85\%=18$ tấn

$\Rightarrow$ Số thanh nhôm sản xuất được là $\frac{{18.10}^3}{5}=3600$thanh.

Câu 5. Một vết nứt trên đường ray tàu hỏa có thể tích 6,72 cm³. Dùng hỗn hợp tecmite (Al và Fe₂O₃ theo tỉ lệ mol tương ứng 2: 1) để hàn vết nứt trên.

Biết: lượng Fe cần hàn cho vết nứt bằng 79% lượng Fe sinh ra; khối lượng riêng của sắt là 7,9 gam/cm³; chỉ xảy ra phản ứng khử Fe₂O₃ thành Fe với hiệu suất của phản ứng bằng 96%. Khối lượng của hỗn hợp tecmite tối thiểu cần dùng là

A. 116,88 gam.

B. 133,75 gam.

C. 105,66 gam.

D. 128,40 gam.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

$m_{Fe}=D.V=7,9.6,72=53,088g$ $\stackrel{79\%}{\to }{m}_{Fe\sinh ra}=\frac{53,088}{79\%}=67,2gam$$\Rightarrow n_{Fe\sinh ra}=1,2mol$

Phương trình hóa học:

 2Al + Fe₂O₃ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2Fe + Al₂O₃

 1,2 ← 0,6 ←             1,2                                    mol

H = 96% $\Rightarrow$ m_tecmite = $\frac{1,2.27+0,6.160}{96\%}=133,75gam$

 

Câu 6. Dùng 301,25 gam hỗn hợp tecmite (Al và Fe₂O₃ theo tỉ lệ mol tương ứng 3 : 1) để hàn vết nứt trên đường ray tàu hỏa có thể tích V cm³. Biết: lượng Fe cần hàn cho vết nứt bằng 79% lượng Fe sinh ra; khối lượng riêng của sắt là 7,9 gam/cm³; chỉ xảy ra phản ứng khử Fe₂O₃ thành Fe với hiệu suất của phản ứng bằng 96%. Giá trị của V là

A. 13,44.

B. 6,72.

C. 8,96.

D. 11,2.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

$\left\{\begin{array}{l}{n}_{Al}=3xmol\\ n_{F{e}_2{O}_3}=xmol\end{array}\right.\Rightarrow m_{hh}=27.3x+160x=301,25$ $\Rightarrow x=1,25mol$

Phương trình hóa học:

 2Al + Fe₂O₃ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2Fe + Al₂O₃

Ta có: $\frac{n_{Al}}{2}=\frac{3,75}{2}> \frac{n_{F{e}_2{O}_3}}{1} =\frac{1,25}{1}$⇒ Al dư, n_Fe thu được tính theo Fe₂O₃.

⇒ n_{Fe thu được theo lý thuyết} = 2,5 mol.

H = 96% $\Rightarrow$ m_{Fe thu được thực tế} = 2,5.56.96% = 134,4 gam

$\Rightarrow$ m_{Fe (vết nứt)} = 134,4.79% = 106,176 gam

$\Rightarrow$ V_{vết nứt} = $\frac{106,176}{7,9}=13,44c{m}^3.$

Câu 7. Một mẫu quặng bauxite có chứa 40% Al₂O₃. Để sản xuất 300 km một loại dây cáp nhôm hạ thế người ta sử dụng toàn bộ lượng nhôm điều chế được từ m tấn quặng bauxite bằng phương pháp điện phân nóng chảy Al₂O₃. Biết rằng khối lượng nhôm trong 1 km dây cáp là 1074 kg và hiệu suất của quá trình điều chế nhôm là 80%. Giá trị của m gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 1901.

B. 1557.

C. 1902.

D. 2103.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

m_{Al (300 km cáp)} = 300.1074 = 322200 kg = 322,2 tấn

Phương trình hóa học:

2Al₂O₃ $\underset{\text{criolit}}{\overset{\text{đpnc}}{\to }}$ 4Al + 3O₂

 204    →                108              gam

m $\stackrel{80\%}{\leftarrow }$             322,2           tấn

$\Rightarrow m_{A{l}_2{O}_3}=m=\frac{322,2.204}{108.80\%}=760,75$ tấn

$\Rightarrow$ m_bauxite = $\frac{760,75}{40\%}=1901,875$ tấn $\approx$1902 tấn.

Câu 8. Một mẫu quặng bauxite có chứa 40% Al₂O₃. Người ta dùng 400 tấn quặng bauxite để điều chế nhôm bằng phương pháp điện phân nóng chảy Al₂O₃, giả sử toàn bộ lượng nhôm điều chế được dùng để sản xuất một loại dây cáp nhôm thì sản xuất được x km cáp. Biết rằng khối lượng nhôm trong 1 km dây cáp là 1074 kg và hiệu suất của quá trình điều chế nhôm là 90%. Giá trị của x gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 72.

B. 90.

C. 71.

D. 68.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

$m_{A{l}_2{O}_3}=400.40\%=160$ tấn

Phương trình hóa học:

2Al₂O₃ $\underset{\text{criolit}}{\overset{\text{đpnc}}{\to }}$ 4Al + 3O₂

204              →      108              gam

160 tấn $\stackrel{H=90\%}{\to }{m}_{Al}=\frac{160.108}{204}.90\%\approx 76,24$ tấn

$\Rightarrow$ Số km cáp sản xuất được là $\frac{76,{24.10}^3}{1074}\approx 71km$

Câu 9. Một mẫu quặng bauxite có chứa 40% Al₂O₃. Để sản xuất 1000 thanh nhôm xingfa làm cửa ra vào người ta cần dùng tối thiểu m tấn quặng bauxite trên. Biết rằng khối lượng nhôm trong một thanh nhôm là 3 kg và hiệu suất của quá trình điều chế nhôm là 90%. Giá trị của m gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 14.

B. 16.

C. 18.

D. 20.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

m_{Al (1000 thanh)} = 1000.3 = 3000 kg = 3 tấn

Phương trình hóa học:

 2Al₂O₃ $\underset{\text{criolit}}{\overset{\text{đpnc}}{\to }}$ 4Al + 3O₂

 204              →      108              gam

 m     $\stackrel{90\%}{\leftarrow }$        3                 tấn

$\Rightarrow m_{A{l}_2{O}_3}=m=\frac{3.204}{108.90\%}\approx \frac{170}{27}$ tấn$\Rightarrow$ m_bauxite = $\frac{170}{27}.\frac{100}{40}=15,74$ tấn.

Câu 10. Dùng 267,5 gam hỗn hợp tecmite (Al và Fe₂O₃ theo tỉ lệ mol tương ứng 2 : 1) để hàn vết nứt trên đường ray tàu hỏa có thể tích V cm³. Biết: lượng Fe cần hàn cho vết nứt bằng 79% lượng Fe sinh ra; khối lượng riêng của sắt là 7,9 gam/cm³; chỉ xảy ra phản ứng khử Fe₂O₃ thành Fe với hiệu suất của phản ứng bằng 96%. Giá trị của V là

A. 13,44.

B. 6,72.

C. 8,96.

D. 11,2.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

$\left\{\begin{array}{l}{n}_{Al}=2xmol\\ n_{F{e}_2{O}_3}=xmol\end{array}\right.\Rightarrow$ $m_{hh}=27.2x+160x=267,5$ $\Rightarrow x=1,25mol$

Phương trình hóa học:

 2Al + Fe₂O₃ $\stackrel{t^o}{\to }$2Fe + Al₂O₃

 2,5        1,25 →         2,5                                   mol

H = 96% $\Rightarrow$ m_{Fe thu được thực tế} = 2,5.56.96% = 134,4 gam

$\Rightarrow$ m_{Fe (vết nứt)} = 134,4.79% = 106,176 gam

$\Rightarrow$ V_{vết nứt} = $\frac{106,176}{7,9}=13,44c{m}^3.$

Xem thêm Phương pháp giải các dạng bài tập Hóa học 12 hay, chi tiết khác:

• Bài toán điều chế polymer
• Bài tập pin điện
• Bài tập điện phân
• Bài toán CO, H₂ khử oxide kim loại
• Bài toán luyện quặng
• Bài tập chuẩn độ oxi hóa - khử

---