cho Al vào dung dịch NaNO3 trong đó nhỏ tiếp dung dịch NaOH vào đun và đun nóng …
Chúng ta sẽ phân tích bài tập này qua hai bước chính: Nêu hiện tượng quan sát được và Viết phương trình hóa học để giải thích.
Bước 1: Nêu hiện tượng
Khi chúng ta thực hiện thí nghiệm theo đúng trình tự, các hiện tượng sẽ xảy ra như sau:
1. Ban đầu, khi cho nhôm (Al) vào dung dịch Natri nitrat (\(NaNO_3\)), chưa có hiện tượng rõ rệt xảy ra vì nhôm bị một lớp oxit mỏng, bền vững bảo vệ và \(NaNO_3\) ở điều kiện thường không phản ứng với Al.
2. Khi nhỏ tiếp dung dịch Natri hidroxit (NaOH) vào và đặc biệt là khi đun nóng, phản ứng sẽ xảy ra mãnh liệt. Chúng ta sẽ quan sát thấy:
– Mẫu nhôm (Al) sẽ tan dần trong dung dịch.
– Có khí thoát ra. Khí này không màu và có mùi khai, xốc rất đặc trưng. Đó chính là khí amoniac (\(NH_3\)).
– Nếu chúng ta đưa một mẩu giấy quỳ tím ẩm lên miệng ống nghiệm, giấy quỳ sẽ chuyển sang màu xanh. Điều này chứng tỏ khí thoát ra là amoniac, một chất có tính bazơ.
Tóm tắt hiện tượng: Bột nhôm tan dần, có khí không màu, mùi khai thoát ra làm xanh giấy quỳ tím ẩm.
Bước 2: Viết phương trình hóa học và giải thích
Đây là một phản ứng oxi hóa – khử phức tạp xảy ra trong môi trường kiềm (do có NaOH).
– Chất khử: Nhôm (Al). Số oxi hóa của Al tăng từ \(0\) lên \(+3\).
– Chất oxi hóa: Ion nitrat (\(NO_3^-\)) trong \(NaNO_3\). Số oxi hóa của Nitơ (N) giảm từ \(+5\) xuống \(-3\) (trong \(NH_3\)).
– Môi trường: Dung dịch NaOH cung cấp môi trường bazơ (kiềm) cho phản ứng xảy ra.
Trong môi trường kiềm, nhôm sẽ khử \(N^{+5}\) trong \(NO_3^-\) xuống \(N^{-3}\) trong \(NH_3\), còn bản thân nhôm \(Al^0\) bị oxi hóa thành ion aluminat \(AlO_2^-\) (trong hợp chất \(NaAlO_2\)).
Phương trình hóa học đầy đủ của phản ứng như sau:
\[8Al + 3NaNO_3 + 5NaOH + 2H_2O \xrightarrow{t^o} 8NaAlO_2 + 3NH_3 \uparrow\]
Trong đó:
– \(t^o\) là ký hiệu cho việc đun nóng.
– \(\uparrow\) là ký hiệu cho chất khí bay lên.
Giải thích thêm: Phản ứng này còn được gọi là phản ứng “nhận biết ion nitrat (\(NO_3^-\))” trong môi trường kiềm. Khi cần chứng minh sự có mặt của ion \(NO_3^-\) trong một dung dịch, người ta thường cho dung dịch kiềm và một kim loại khử mạnh (như Al hoặc Zn) vào rồi đun nóng. Nếu có khí mùi khai làm xanh quỳ tím ẩm thoát ra thì chứng tỏ có ion \(NO_3^-\).
Hy vọng phần giải thích chi tiết này sẽ giúp các em hiểu rõ bản chất của phản ứng và cách giải quyết dạng bài tập tương tự. Chúc các em học tốt
Hiện tượng: Al tan ra, có khí không màu, mùi khai thoát ra
\(2Al + 2OH^{-} + 6H_2O -> 2[Al(OH)_4]^{-} + 3H_2\)
\(8Al + 5OH^{-} + 3NO_3^{-} + 18H_2O -> 8[Al(OH)_4]^{-} + 3NH_3\)
Đáp án\(+\)Giải thích các bước giải:
Khi cho \(Al\) vào dung dịch \(NaNO_3\), ban đầu không có hiện tượng gì. Tuy nhiên, sau khi thêm \(NaOH\) và đun nóng:
* Hiện tượng*
\(@\) Xuất hiện khí không màu có mùi khai (\(NH_3\)), dung dịch có thể trong suốt hoặc hơi đục, và \(Al\) có thể tan nếu dư.
→ Giải thích: NaOH phản ứng với Al tạo aluminat natri (\(NaAlO_2\)) và khí \(H_2\). \(NO_3^-\) trong \(NaNO_3\) sẽ bị khử thành \(NH_3\).
* Phương trình phản ứng
\(2Al + 2NaOH + 2H_2O → 2NaAlO_2 + 3H_2\)↑
\(8Al + 3NaNO_3 + 5NaOH + 18H_2O \xrightarrow[]{t^o} 8NaAlO_2 + 3NH_3↑ + 18H_2O\) .