SKKN Phương pháp giải bài toán nhiệt nhôm đạt hiệu quả cao trong ôn thi THPT quốc gia

	1. MỞ ĐẦU	
1.1. Lí do chọn đề tài:
- Trong quá trình dạy học môn hóa học ở trường THPT việc định hướng cho học sinh giải bài tập có một ý nghĩa rất quan trọng. Ngoài việc rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức đã học, bài tập hóa học còn được dùng để cũng cố lý thuyết đã học cho học sinh. Thông qua việc giải bài tập không chỉ giúp cho học sinh rèn luyện tính tích cực, trí thông minh, sáng tạo mà còn giúp giáo viên đánh giá học sinh toàn diện hơn, phát hiện ra những tố chất của học sinh cũng như những điểm yếu của học sinh trong việc làm bài và nắm các kiến thức đã học, từ đó giáo viên xây dựng kế hoạch bồi dưỡng tốt hơn, phù hợp với từng đối tượng học sinh cụ thể
- Đối với đề thi THPT quốc gia bộ môn hóa học trong những năm qua thi dưới hình thức trắc nghiệm đòi hỏi học sinh cần có kĩ năng đọc đề bài, phân tích các dữ liệu trong từng câu hỏi, tư duy nhanh thấy được sản phẩm tạo thành của các quá trình phản ứng đây là yếu tố quyết định để tìm ra hướng giải quyết bài toán nhanh nhất và hiệu quả nhất 
- Việc lựa chọn phương pháp thích hợp để giải bài tập lại càng có ý nghĩa quan trọng hơn. Mỗi bài tập luôn có nhiều phương pháp giải khác nhau. Nếu biết lựa chọn phương pháp phù hợp với đối tượng học sinh, sẽ giúp học sinh dễ hiểu bài hơn, dễ vận dụng hơn, nắm vững bản chất của các quá trình, hiện tượng hóa học qua đó chất lượng dạy học cũng được nâng cao hơn. 
- Trong quá trình dạy tại trường THPT Hàm rồng tôi nhận thấy phần kiến thức và bài tập về phản ứng nhiệt nhôm là những bài tập rất quan trọng luôn có trong các đề thi THPT quốc gia, các đề thi học sinh giỏi. Đây là dạng bài toán khó, phức tạp và luôn gây khó khăn cho học sinh, Khi xử lí bài toán học sinh thường chưa hiểu đúng bản chất của vấn đề nên không làm được hoăc làm bài rườm rà, phức tạp mất nhiều thời gian đặc biệt là những bài toán trong các đề thi học sinh giỏi. Xuất phát từ điều này trong quá trình dạy học tôi luôn trăn trở, suy nghĩ về phương pháp dạy và định hướng học sinh cách giải loại bài tập này sao cho đạt hiệu quả cao và phương pháp đó phải phù hợp với trình độ của học sinh.
1.2. Mục đích nghiên cứu
- Từ thực tiễn quá trình dạy học và áp dụng nội dung này trong năm học 2015-2016 tại trường THPT Hàm rồng tôi đã chọn đề tài “Phương pháp giải bài toán nhiệt nhôm đạt hiệu quả cao trong ôn thi THPT quốc gia” làm sáng kiến kinh nghiệm
- Qua đề tài đúc rút một số kinh nghiệm và phương pháp giải bài toán nhiệt nhôm nhanh hơn, hiểu đúng, đầy đủ các quá trình hóa học đồng thời phát huy được trí tuệ của học sinh để học tập tốt môn hóa học. 
1.3. Đối tượng nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: là học sinh khối 12 đang theo học chương trình nâng cao định hướng ôn thi THPT quốc gia và học sinh giỏi tại trường THPT Hàm Rồng.
1.4. Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp quan sát: Quan sát thực tiễn dạy và học tại trường THPT Hàm rồng trong những năm học vừa qua, chất lượng ôn thi THPT quốc gia và bồi dưỡng học sinh giỏi.
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: nghiên cứu sách, giáo trình có liên qua đến ôn thi THPT quốc gia và bồi dưỡng học sinh giỏi .
- Phương pháp tổng kết kinh nghiệm.
2. NỘI DUNG
2.1. Cơ sở lý luận của đề tài:
Tôi viết SKKN này dựa trên một số nội dung sau:
Dựa trên nội dung SGK lớp 12 của bộ giáo dục và các đề thi tuyển sinh
 2.2. Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến
Trong những năm gần đây việc chuyển từ hình thức thi tự luận sang thi trắc nghiệm, học sinh khó khăn trước dạng bài tập về phản ứng nhiệt nhôm được sử dụng tương đối nhiều trong các đề thi ĐH – CĐ; đề thi HSG cấp tỉnh; đề thi HSG Casio. Sở dĩ như vậy vì:
- Loại bài tập này khó, phức tạp, khi xử lý bài tập học sinh thường chưa hiểu bản chất của vấn đề và thời gian làm bài ngắn nên không làm được hoặc làm bài rườm rà, mất nhiều thời gian.
Từ những thực trạng trên tôi thấy việc viết sáng kiến kinh nghiệm trên là
rất cần thiết cho giáo viên hóa học cũng như học sinh lớp 12 bậc THPT giúp các em trang bị cho mình những kinh nghiệm làm bài nhanh và gọn .
2.3. Các phương pháp đã sử dụng
Để giải quyết các bài toán này , tôi đã kết hợp các phương pháp cơ bản sau:
- Phương pháp bảo toàn electron 
- Phương pháp bảo toàn nguyên tố.
- Phương pháp bảo toàn khối lượng.
 Lý thuyết chung:
- Phản ứng nhiệt nhôm: Al + oxit kim loại nhôm oxit + kim loại 
 (Hỗn hợp X) (Hỗn hợp Y) 
- Thường gặp: 
2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe 
2yAl + 3FexOy yAl2O3 + 3xFe 
(6x – 4y)Al + 3xFe2O3 6FexOy + (3x – 2y)Al2O3 
2Al + Cr2O3 Al2O3 + 2Cr
3Al + 3CuO Al2O3 + 3Cu
- Nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn, tùy theo tính chất của hỗn hợp Y tạo thành để biện luận. 
Ví dụ: 
+ Hỗn hợp Y chứa 2 kim loại → Al dư ; oxit kim loại hết 
+ Hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch bazơ kiềm (NaOH,) giải phóng H2 → có Al dư. 
+ Hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch axit có khí bay ra thì có khả năng hỗn hợp Y chứa (Al2O3 + Fe) hoặc (Al2O3 + Fe + Al dư) hoặc (Al2O3 + Fe + oxit kim loại dư). 
- Nếu phản ứng xảy ra không hoàn toàn, hỗn hợp Y gồm Al2O3, Fe, Al dư và Fe2O3 dư .
- Thường sử dụng: 
+ Định luật bảo toàn khối lượng: mhhX = mhhY 
+ Định luật bảo toàn nguyên tố (mol nguyên tử): 
nAl (X) = nAl (Y); nFe (X) = nFe (Y) ; nO (X) = nO (Y) 
+ Định luật bảo toàn electron cho nhiều quá trình
 Bài tập tổng quát:
- Nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn: Thường do không biết số mol Al và Fe2O3 là bao nhiêu nên phải xét đủ 3 trường hợp rồi tìm nghiệm hợp lí: 
a) Trường hợp 1: Al và Fe2O3 dùng vừa đủ: 
2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe
a → 2a → 2a → a
→ Hỗn hợp sau phản ứng: Fe: a mol; Al2O3: 2a mol 
b) Trường hợp 2: Al dùng dư: 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe 
 2b → b → b → 2b 
→ Hỗn hợp sau phản ứng: Fe: 2b mol; Al2O3: b mol; Aldư: (a - 2b) mol.
Điều kiện: (a - 2b > 0) 
c) Trường hợp 3: Fe2O3 dùng dư: 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe 
 a → 2a → 2a → a 
→ Hỗn hợp sau phản ứng: Fe: a mol; Al2O3: 2a; Fe2O3: (b - 2a)mol. 
Điều kiện: (b - 2a) > 0 
- Nếu phản ứng xảy ra không hoàn toàn: Gọi x là số mol Fe2O3 tham gia phản ứng:
2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe
2x → x → x → 2x
→ Hỗn hợp sau phản ứng: Fe: 2x mol; Al2O3: x mol; Fe2O3 dư: (b - x)mol; Al dư: (a - 2x) mol 
Chú ý: Nếu đề yêu cầu tính hiệu suất phản ứng ta giải trường hợp phản ứng xảy ra không hoàn toàn. 
2.3.1. Các dạng bài toán trong phản ứng nhiệt nhôm:
2.3.1.1. Dạng 1: Bài toán có hiệu suất phản ứng không hoàn toàn trong phản ứng nhiệt nhôm.
* Phương pháp giải chung
 Phản ứng: 2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe 
- Hiệu suất phản ứng H = %Al phản ứng hoặc = % Fe2O3 phản ứng
- hỗn hợp X sau phản ứng gồm: Al2O3, Fe, Al dư, Fe2O3 thường được cho vào
+ Tác dụng với dung dịch axit (HCl, H2SO4 loãng) tạo khí H2
 Fe + 2H+ → Fe2+ + H2 (1)
 2Al + 6H+ → 2Al3+ + 3H2 (2) → nH2 = nFe + nAldư 
+ Nếu hỗn hợp X tác dụng với dung dịch HNO3 thì ta áp dụng bảo toàn electron.
+ Nếu hỗn hợp X tác dụng với dung dịch NaOH thì Al và Al2O3 bị phản ứng.
 2Al dư + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2
 Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + 3H2O 
Ví dụ 1: (TS ĐH KB - 2010) Trộn 10,8 gam bột nhôm với 34,8 gam bột Fe3O4 rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí (giả sử Fe3O4 chỉ bị khử thành Fe). Hòa tan hỗn hợp rắn sau phản ứng bằng dung dịch H2SO4 loãng dư thu được 10,752 lít H2(đktc). Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm là
 	A. 80%. 	B. 90%. 	 	C. 70%. 	D. 60%. 
Phân tích:
- Với bài tính hiệu suất như bài này HS thường không biết tính hiệu suất theo Al hay Fe3O4 thực tế ở bài này đã biết số mol của Al và Fe3O4 ta cần so sánh tỉ lệ mol các chất để xác định xem hiệu suất của phản ứng tính theo chất nào.
- Vì là bài tính hiệu suất nên hỗn hợp A sau phản ứng gồm: Al2O3, Fe, Al dư, Fe3O4 cho vào dung dịch axit (HCl, H2SO4 loãng) tạo khí H2
 Fe + 2H+ → Fe2+ + H2 (1)
 2Al + 6H+ → 2Al3+ + 3H2 (2)
 Fe3O4, Al2O3 + H+ → Muối + H2O → nH2 = nFe + nAldư
Hướng dẫn giải: 
Theo bài ra ta có nAl = 0,4 mol, n Fe3O4 = 0,15 mol → h = %Fe3O4 phản ứng
 Phản ứng: 8Al + 3Fe3O4 4Al2O3 + 9Fe 
 Ban đầu (mol) 0,4 0,15
 Phản ứng 8x 3x 9x
 Sau phản ứng (0,4-8x) 0,15 – 3x 9x
Theo (1), (2) ta có: nH2 = nFe +nAldư ↔ 0,48 = 9x + (0,4 – 8x) 
 → x = 0,04 mol
Vậy: Hiệu suất h = % Fe3O4 = Đáp án: A
Ví dụ 2: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm giữa 6,48 gam Al với 17,6 gam Fe2O3. Chỉ có phản ứng nhôm khử oxit kim loại tạo kim loại. Đem hòa tan chất rắn sau phản ứng nhiệt nhôm bằng dung dịch xút dư cho đến kết thúc phản ứng, thu được 1,344 lít H2 (đktc). Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm là
 A. 100% B. 90,9% C. 83,3% D. 70% 
Phân tích:
- Tương tự với ví dụ 1 hỗn hợp rắn sau phản ứng gồm: Al2O3, Fe, Al dư, Fe3O4 khi cho vào dung dịch kiềm thì Al và Al2O3 tham gia phản ứng nhưng chỉ có Al là tạo ra khí H2 ta có thể tính được số mol Al dư từ đó tính ra Al phản ứng và có thể tính ra được hiệu suất của phản ứng 
Hướng dẫn giải:
Theo bài ra nAl = 0,24 mol, nFe2O3 = 0,11 mol → hiệu suất của phản ứng tính theo tính theo Fe2O3:
Phản ứng: 2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe (1)
 2Al dư + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 (2)
nAl dư = nH2 = 0,04 mol ® nAl pư = 0,24 – 0,04 = 0,2 mol
Theo (1) ta có: nFe2O3 pư = nAl = 0,1 mol ® H = 
Đáp án: B
Ví dụ 3: (TS ĐH KB - 2014) Nung hỗn hợp gồm 0,12 mol Al và 0,04 mol Fe3O4 một thời gian, thu được hỗn hợp rắn X. Hòa tan hoàn toàn X trong dung dịch HCl dư thu được 0,15 mol khí H2 và m gam muối. Giá trị của m là 
A. 34,10.	B. 32,58.	C. 31,97.	D. 33,39.
Phân tích:
- Trong bài này phản ứng chỉ xảy ra một thời gian, đề bài cũng không định hướng sản phẩm tạo ra nên hỗn hợp sản phẩm X gồm nhiều chất (Fe, Al2O3, Al dư, Fe3O4 dư, FeO) khi hỗn hợp này tác dụng với dung dịch axit ta tách hỗn hợp X thành 2 phần (Kim loại và oxit kim loại) tác dụng với dung dịch HCl 
Phản ứng: 2H+ + O2- (trong oxit) ® H2O
 2H+ ® H2
Dựa vào các định luật BTNT Oxi và hidro để tính số mol HCl
 BTKL tính khối lượng muối gồm kim loại và Cl-
Hướng dẫn giải: 
Sơ đồ phản ứng: Al + Fe3O4 ® hỗn hợp X: Al2O3, Fe3O4, FeO, Fe, Al dư
BTNT oxi nO (trong X) = nO (Fe3O4) = 0,04. 4 = 0,16 mol
 Phản ứng: 2H+ + O2- (trong oxit) ® H2O
 2H+ ® H2
nH+ = 2n O2- + 2n H2 = 2. 0,16 + 2. 0,15 = 0,62 mol ® nCl- = nH+ = 0,38 mol
Áp dụng BTKL: m Muối = mKl + mCl- = 0,12. 27 + 0,04. 3. 56 + 0,62 . 35.5
 = 31,97 gam ® Đáp án: C. 31,97 gam
Ví dụ 4: Trộn 0,81 gam bột nhôm với bột Fe2O3 và CuO rồi đốt nóng để tiến hành phản ứng nhiệt nhôm thu được hỗn hợp A. Hoà tan hoàn toàn A trong dung dịch HNO3 đun nóng thu được V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất) ở đktc. Giá trị của V là 
 A. 0,224 lít. 	B. 0,672 lít. 	C. 2,24 lít. 	D. 6,72 lít. 
Phân tích:
- Phản ứng nhiệt nhôm chưa biết là hoàn toàn hay không hoàn toàn do đó hỗn hợp A không xác định được chính xác gồm những chất nào nên việc viết phương trình hóa học và cân bằng phương trình phức tạp. Khi hòa tan hoàn toàn hỗn hợp A trong axit HNO3 thì Al0 tạo thành Al+3, nguyên tử Fe và Cu được bảo toàn hóa trị. 
Hướng dẫn giải: 
Sơ đồ phản ứng: 
Al + (Fe2O3, CuO) ® hỗn hợp A (Al3+, Fe3+, Cu2+) + NO + H2O
Theo sơ đồ chỉ có Al và N trong HNO3 tham gia vào quá trình trao đổi electron, Fe3+ và Cu2+ điện tịch được bảo toàn trong cả quá trình phản ứng.
Ta có bảo toàn e: 
Al ® Al+3 + 3e N+5 + 3e ® N+2
0,03 mol ® 0,09 mol 0,09 mol ® 0,03 mol
 ® VNO = 0,03 . 22,4 = 0,672 lít ® Đáp án: B 
2.3.1.2. Dạng 2: Bài toán nhiệt nhôm với hiệu suất h = 100%.
* Phương pháp giải chung:
- Bước 1: Cần xác định được Al dư hay oxit kim loại dư, trường hợp nếu cho khối lượng hỗn hợp cần xét các trường hợp Al dư và Al hết
- Bước 2: 
+ Dựa vào các dữ kiện của bài toán thường gặp là hỗn hợp sau phản ứng tác dụng với dung dịch NaOH hoặc dung dịch axit (HCl, H2SO4) tính số mol chất dư và số mol các chất phản ứng.
+ Vận dụng bảo toàn nguyên tố Al, Fe, O, bảo toàn khối lượng hoặc bảo toàn electron các các phản để tính toán.
- Bước 3: Tính toán theo yêu cầu của bài toán.
Ví dụ 1: Nung nóng m gam hỗn hợp Al và Fe2O3 (trong điều kiện không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp rắn Y. Chia Y thành hai phần bằng nhau: Phần 1: tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng dư sinh ra 3,08 lít khí H2 (ở đktc) Phần 2: tác dụng với dung dịch NaOH dư sinh ra 0,84 lít khí H2 (ở đktc) Giá trị của m là
A. 22,75 gam B. 21,40 gam C. 29,40 gam D. 29,43 gam 
Hướng dẫn giải: 
Ta có: nH2 (p1) = 0,1375 mol ; nH2 (p2) = 0,0375 mol 
- Hỗn hợp rắn Y tác dụng với NaOH giải phóng H2 → Al dư và vì phản ứng xảy ra hoàn toàn nên thành phần hỗn hợp rắn Y gồm: Al2O3, Fe và Al dư 
- Gọi nFe = x mol ; nAl dư = y mol có trong 1/2 hỗn hợp Y 
- Từ đề ta có hệ phương trình: 2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe
- Theo đlbt nguyên tố đối với O và Fe: nAl2O3 = nFe2O3 = 0,05 mol 
- Theo đlbt khối lượng: m = (0,05. 102 + 0,1. 56 + 0,025. 27). 2 
 = 22,75 gam ® Đáp án: A. 
Ví dụ 2: Lấy 26,8 gam hỗn hợp gồm Al và Fe2O3 thực hiện hoàn toàn phản ứng nhiệt nhôm, thu được chất rắn. Cho chất rắn này hòa tan hoàn toàn trong dung dịch HCl dư thấy thoát ra 11,2 lít H2 (đktc). Thành phần % các chất trong hỗn hợp ban đầu là
A. %Al = 20,15%, % Fe2O3 = 79,85%	B. %Al =4,03%, % Fe2O3= 95,97% 
C. %Al = 30,22%, % Fe2O3 = 69,78%	D. %Al = 40,3%, % Fe2O3 = 59,7% 
Phân tích: 
Trong bài này thì ta chưa xác định được Al dư hay Fe2O3 dư do đó ta cần xét các trường hợp hỗn hợp sau phản ứng có Al dư và không có Al dư.
Hướng dẫn giải: 
Phản ứng: 2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe 
* Trường hợp 1: Sau phản ứng không có Al
Khi đó: Fe + 2HCl ® FeCl2 + H2 nFe = nH2 = 0,5 mol
Theo BTNT Fe nFe2O3 = nFe = 0,25 mol 
® mFe2O3 = 160. 0,25 = 40 gam > mhh A ® Vô lý
Vậy: Al dư, Fe2O3 hết.
* Trường hợp 2: Al dư
- Gọi x, y là số mol của Al và Fe2O3 trong hỗn hợp ban đầu:
27x + 160y = 26,8 gam
Sơ đồ phản ứng: 
Al + Fe2O3 ® hh (Al2O3, Fe, Al dư) Al3+, Fe2+ + H2
Bte ta có: 3x - 2y = 1 ® x = 0,4 mol, y = 0,1 mol. 
- Phần trăm khối lượng: %Al = 40,3% ; % Fe2O3 = 59,7% ® Đáp án: D
Nhận xét: 
- Với bài này không cần xét trường hợp Al và Fe2O3 vừa đủ.
- Ta không nên gọi số mol Al phản ứng và Al dư bài toàn phức tạp hơn
Ví dụ 3: Nung nóng m gam hỗn hợp gồm Al và Fe3O4 trong điều kiện không có không khí. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp rắn X. Cho X tác dụng với dung dịch NaOH (dư) thu được dung dịch Y, chất rắn Z và 3,36 lít khí H2 (ở đktc). Sục khí CO2 (dư) vào dung dịch Y, thu được 39 gam kết tủa. Giá trị của m là: 
A. 45,6 gam B. 57,0 gam C. 48,3 gam D. 36,7 gam 
Hướng dẫn giải:
- Từ đề suy ra thành phần hỗn hợp rắn X gồm: Fe, Al2O3 (x mol) và Al dư (y mol) 
- Các phản ứng xảy ra là: 
 8Al + 3Fe3O4 ® 4Al2O3 + 9 Fe 
 2Al + 2NaOH + 2H2O ® 2NaAlO2+ 3H2 
 Al2O3 + 2NaOH ® 2NaAlO2 + H2O 
 CO2 + 2H2O + NaAlO2 ® Al(OH)3 + NaHCO3 
- nH2 = 0,15 mol, nAl(OH)3 = 0,5 mol
Theo bảo toàn nguyên tố Al ta có: nAl bđ = n ÔAl(OH)3 = 0,5 mol
 nAl dư = nH2 = 0,1 mol ® nAl pư (1) = 0,5 – 0,1 = 0,4 mol 
Theo (1): nFe3O4 = nAl = 0,15 mol ® m = 27. 0,5 + 232. 0,15 = 48,3 gam
 Đáp án: C
Ví dụ 4: (TS ĐH KA – 2008) Nung hỗn hợp gồm 15,2 gam Cr2O3 và m gam Al. Sau phản ứng hoàn toàn, được 23,3 gam hỗn hợp rắn X. Cho toàn bộ X phản ứng với axit HCl dư thoát ra V lít H2 (đktc). Giá trị của V là 
A. 4,48. 	 B. 11,2. 	C. 7,84. 	D. 10,08. 
Hướng dẫn giải:
Ta có: nCr2O3 = 0,1 mol
Ptpư: 2Al + Cr2O3 ® Al2O3 + 2Cr (1)
Bảo toàn khối lượng ta có: m hh = mX = 23,3 gam
mAl = 23,3 – 15,2 = 8,1 gam ® nAl = 0,3 mol
Theo PTPư Al dư ® nCr = 2nCr2O3 = 0,2 mol
nAl dư = 0,3 – 0,2 = 0,1 mol
Ptpư: Cr + 2HCl ® CrCl2 + H2 (2)
 2Aldư + 6HCl ® 2AlCl3 + 3H2 (3)
Theo (2), (3): nH2 = nCr + nAl = 0,35 mol ® VH2 = 7,84 lít ® Đáp án: C
Nhận xét: Ở bài này để giải nhanh ta có thể sử dụng bảo toàn electron để tính toán: BTe: 3nAl = 2nCr2O3 + 2 nH2 ® nH2
Ví dụ 5: Hỗn hợp A gồm 0,56 gam Fe và 16 gam Fe2O3 và x (mol) Al rồi nung ở nhiệt độ cao không có không khí (giả sử chỉ xảy ra sự khử Fe2O3 thành Fe) sau khi kết thúc phản ứng được hỗn hợp D. Nếu cho D tan trong H2SO4 loãng được V lít khí nhưng nếu cho D tác dụng với NaOH dư thì thu được 0,25V lít khí. Giá trị của x là
A. 0,1233. 	 B. 0,2466. 	C. 0,0022 ≤ x ≤ 0,2466. 	 D. 0,3699. 
Hướng dẫn giải:
Ptpư: 2Al + Fe2O3 ® Al2O3 + 2Fe (1)
Ta có: nFe = 0,01 mol, nFe2O3 = 0,1 mol, nAl = x mol
Vì D + NaOH tạo khí H2 ® Al dư
Hỗn hợp rắn sau phản ứng gồm: nAl pư = 0,2 mol, nAl dư = (x – 0,2) mol, 
 nFe = 0,2 + 0,01 = 0,21 mol
- D + H2SO4: Fe + H2SO4 (l) ® FeSO4 + H2 (2)
 nH2 = nFe = 0,21 mol
 2Al + 3H2SO4 ® Al2(SO4)3 + 3H2 (3)
 nH2 (2) = nAl dư = mol
 Ta có 0,21 + = (I)
- D + NaOH: 2Al + 2NaOH + 2H2O ® 2NaAlO2 + 3 H2 (4)
 (x – 0,2) mol mol
 ® (II)
Từ (I), (II): V = 6,272 lít ® x = 0,24666 mol ® Đáp án: B
Ví dụ 6: Cho hỗn hợp A gồm Al và một oxit sắt. Chia hỗn hợp A thành 2 phần bằng nhau. Phần 1: cho tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng thu được 6,72 (l) khí (đktc). Phần 2: Phản ứng nhiệt nhôm hoàn toàn, thu được hỗn hợp B, cho B tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 1,344 lít khí (đktc) sau đó cho tiếp dung dịch H2SO4 loãng, dư được 4,032 lít H2 (đktc). Công thức của oxit sắt là 
A. Fe2O3 	 B. FeO 	 C. Fe3O4 D. không xác định. 
Hướng dẫn giải:
- Phần 1: 2Al + 3H2SO4 ® Al2(SO4)3 + 3H2 nAl ban đầu = nH2 = 0,2 mol
- Phần 2: 2yAl + 3FexOy ® yAl2O3 + 3xFe
Hỗn hợp B gồm: Al2O3, Fe và Al dư
 2Al dư + 2NaOH + 2H2O ® 2NaAlO2 + 3 H2 
 nAl dư = nH2 = 0,04 mol; nAl pư = 0,2 – 0,04 = 0,16 mol
Theo bảo toàn nguyên tố Al: nAl2O3 = nAl pư = 0,08 mol
Bảo toàn nguyên tố oxi ta có: nO (FexOy) = nO (Al2O3) = 0,08 . 3 = 0,24 mol
- Phần rắn còn lại là Fe tác dụng với H2SO4: nFe = nH2 = 0,18 mol
Tỉ lệ: x : y = 0,18 : 0,24 = 3 : 4 ® Oxit sắt là Fe3O4 ® Đáp án: C
Ví dụ 7: Một hỗn hợp M gồm Fe3O4, CuO và Al có khối lượng 5,54 gam. Sau khi thực hiện phản ứng nhiệt nhôm xong (hiệu suất 100%) thu được chất rắn A giả sử chỉ xảy ra phản ứng khử oxit thành kim loại. Nếu hòa tan A trong dung dịch HCl thì lượng H2 sinh ra tối đa là 1,344 lít khí (đktc). Nếu hòa tan A trong dung dịch NaOH dư thì sau phản ứng xong còn lại 2,96 gam chất rắn. Tính % khối lượng các chất trong A.
Hướng dẫn giải:
Ptpư: 8Al + 3Fe3O4 ® 4Al2O3 + 9Fe (1)
 2Al + 3CuO ® Al2O3 + 3Cu (2)
Trường hợp 1: Nếu hỗn hợp A không có Al ® A + HCl
 Fe ® H2
 0,06 mol 0,06
Bảo toàn nguyên tố Fe ta có: nFe3O4 = 0,02 mol ® mFe3O4 = 4,64 gam
Và mAl = 1,44 gam ® mFe3O4 + mAl = 6,08 gam > mM = 5,54 gam - vô lí!
Vậy: Al dư, Fe2O3 và CuO hết.
Trường hợp 2: Al dư ® Fe3O4 và CuO hết:
- Tác dụng với HCl 
 Al ® 3/2H2 
 Fe ® H2
BTKL: mM = mA = 5,54 gam
Gọi trong hỗn hợp A: nAl dư = x mol, nFe = y mol và nCu = z mol
Theo (1), (2): nAl2O3 = 
Ta có hệ : 1,5x + y = 0,06 (nH2 (3,4) ) (*2) 
 27x + 56y + 64z + 102() = 5,54 (*1)
Chất rắn gồm Fe, Cu: 56x + 64y = 2,96 (*3)
Từ (*1, *2, *3) ® x = 0,02 mol, y = 0,03 mol, z = 0,02 mol
® %Al = 9,747%; %Fe = 30,325%; % Cu = 23,1%; %Al2O3 = 36,823%.
Ví dụ 8: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm Al và một oxit sắt FexOy (trong điều kiện không có không khí) thu được 92,35 gam chất rắn Y. Hòa tan Y trong dung dịch NaOH (dư) thấy có 8,4 lít khí H2 (ở đktc) thoát ra và còn lại phần không tan Z. Hòa tan 1/2 lượng Z bằng dung dịch H2SO4 đặc, nóng (dư) thấy có 13,44 lít khí SO2 (ở đktc) thoát ra. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khối lượng Al2O3 trong Y và công thức oxit sắt sắt lần lượt là
A. 40,8 gam và Fe3O4 B. 45,9 gam và Fe2O3 
C. 40,8 gam và Fe2O3 D. 45,9 gam và Fe3O4 
Hướng dẫn giải:
 nH2 = 0,375 mol; nSO2 (cả Z) = 2. 0,6 = 1,2 mol 
- Từ đề suy ra chất rắn Y gồm: Fe, Al2O3, Al dư và phần không tan Z là Fe 
- nH2 = 0,375 mol → nAl dư = 0,25 mol 
- nSO2 = 1,2 mol → Bảo toàn electron ® nFe = 0,8 mol 
- Bảo toàn khối lượng ® mAl2O3 = 92,35 – 0,8.56 – 0,25.27 = 40,8 gam (1) 
→ nAl2O3 = 0,4 mol 
- Theo bảo toàn nguyên tố đối với O → nO (FexOy) = 0,4 . 3 = 1,2 mol 
- Tỉ lệ: x : y = nFe : nO = 0,8 : 1,2 = 2 : 3 ® Oxit sắt là Fe2O3 ® Đáp án: C 
2.3.1.3. Dạng 3: Bài toán nhiệt nhôm chia hỗn hợp thành các phần không bằng nhau:
* Phương pháp chung
Ptpư: 2Al + Fe2O3 ® Al2O3 + 2Fe 
Sau phản ứng: Fe, Al2O3, Al dư hoặc Fe2O3 dư.
- Bước 1: Cần đặt tỉ lệ mol giữa 2 phần là k
 P1= kP2 => nP1 = knP2; mP1 = kmP2
+ Phần 2: Fe (x mol), Al2O3 (x/2 mol), Al dư (y mol) hoặc Fe2O3 dư (z mol)
+ Phần 1: Fe (kx mol), Al2O3 (kx/2 mol), Al dư (ky mol) hoặc Fe2O3 dư (kz mol)