Lý thuyết Nhôm và Hợp Chất Quan Trọng của Nhôm - Học Trực Tuyến Hóa Học 12.
I. VỊ TRÍ NHÔM TRONG BẢNG TUẦN HOÀN
- Cấu hình e nguyên tử: 13Al: 1s22s22p63s23p1
- Vị trí: Al thuộc ô 13, chu kì 3, nhóm IIIA.
II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
- Mạng lập phương tâm diện, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt; t0nc = 6600C .
- Màu trắng bạc, khá bền và dai, dễ kéo sợi và dát mỏng, nhẹ (D = 2,7).
- Một số hợp kim của nhôm:
+ Đuyra (95% Al; 4% Cu; 1% Mg, Mn, Si): nhẹ bằng 1/3 thép, cứng gần bằng thép.
+ Silumin (gần 90% Al; 10% Si): nhẹ, bền.
+ Almelec (98,5% Al; còn lại là Mg, Si và Fe) dùng làm dây cáp.
+ Hợp kim electron (10,5% Al; 83,3% Mg còn lại là Zn, Mn...): chỉ nặng bằng 65% Al lại bền hơn thép, chịu được sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ trong một giới hạn lớn nên được dùng làm vỏ tên lửa.
III. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN
Nhôm là kim loại phổ biến nhất trong vỏ quả đất. Trong tự nhiên, Al có trong:
- Đất sét: Al2O3.2SiO2.2H2O.
- Mica: K2O.Al2O3.6SiO2.2H2O.
- Boxit: Al2O3.nH2O.
- Criolit: 3NaF.AlF3 hay (Na3AlF6).
IV. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC CỦA NHÔM:
Nhôm có tính khử mạnh:
Al → Al3+ + 3e
1. Tác dụng với các phi kim
a. Với oxi
- Nhôm chỉ phản ứng với oxi trên bề mặt (vì tạo ra lớp màng oxit bao phủ bề mặt, bảo vệ và ngăn cản Al tham gia phản ứng tiếp):
2Al + 3O2 → Al2O3
- Bột Al cháy trong không khí khi được đun nóng cho ngọn lửa màu sáng chói.
- Muốn phản ứng xảy ra hoàn toàn thì phải loại bỏ lớp oxit bao phủ trên bề mặt Al (bằng cách tạo hỗn hống Al - Hg hoặc dùng Al bột đun nóng).
b. Với các phi kim khác
- Nhôm phản ứng được với các phi kim khác → muối.
- Al tự bốc cháy khi tiếp xúc với các halogen:
2Al + 3X2 → 2AlX3
- Khi đun nóng, Al tác dụng với bột S:
2Al + 3S → Al2S3
- Khi nhiệt độ rất cao, Al kết hợp với C và N2:
4Al + 3C → Al4C3 (8000C)
2. Tác dụng với nước
- Al không phản ứng với nước vì được lớp oxit mỏng, bền và đặc khít bảo vệ. Nếu phá bỏ lớp oxit bao phủ bề mặt, Al phản ứng trực tiếp với nước.
2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2
- Al(OH)3 là chất kết tủa dạng keo màu trắng khi sinh ra sẽ bao kín bề mặt của Al kim loại ngăn cách không cho Al tiếp xúc với nước để phản ứng tiếp nữa. Phản ứng này chỉ có ý nghĩa về mặt lý thuyết.
3. Tác dụng với oxit của kim loại kém hoạt động hơn (phản ứng nhiệt nhôm)
- Al khử được oxit của các kim loại đứng sau nó:
2yAl + 3FexOy → yAl2O3 + 3xFe
- Những lưu ý khi giải bài tập về phản ứng nhiệt nhôm:
+ Nếu hỗn hợp sau phản ứng cho tác dụng với dung dịch kiềm → H2 thì Al còn dư sau phản ứng nhiệt nhôm hoặc hiệu suất H của phản ứng NHỎ HƠN 100%
+ Nếu hỗn hợp sau phản ứng cho tác dụng với dung dịch kiềm không có khí thoát ra chứng tỏ không dư Al.
+ Khối lượng hỗn hợp trước và sau phản ứng không đổi (bảo toàn khối lượng).
+ Vận dụng bảo toàn electron.
4. Tác dụng với dung dịch axit
a. Với H+ (HCl, H2SO4 loãng...)
Al phản ứng dễ dàng → muối + H2
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
2Al + 3H2SO4 loãng → Al2(SO4)3 + 3H2
b. Tác dụng với các axit có tính oxi hóa mạnh: HNO3 loãng hoặc đặc, H2SO4 đậm đặc
Al + 4HNO3 loãng → Al(NO3)3 + NO + 2H2O
Al + 6HNO3 → Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
2Al + 6H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Chú ý:
- Al thụ động với H2SO4 đặc nguội và HNO3 đặc nguội → có thể dùng thùng Al để chuyên chở axit HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội.
- Phản ứng của Al với dung dịch HNO3 có thể tạo thành muối amoni.
5. Tác dụng với dung dịch bazơ
- Al tham gia phản ứng dễ dàng với các dung dịch kiềm:
2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2
2Al + Ba(OH)2 + 2H2O → Ba(AlO2)2 + 3H2
- Cơ chế:
+ Trước tiên, Al tham gia phản ứng với nước:
2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2
+ Al(OH)3 sinh ra là hiđroxit lưỡng tính tan được trong dung dịch kiềm:
Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O
Quá trình này lặp đi lặp lại đến hết.
- Chú ý:
+ Nếu cho hỗn hợp Na, K, Ba, Ca và Al (hoặc Zn) vào nước dư, xảy ra các phản ứng:
2M + 2H2O → 2MOH + H2
MOH + H2O + Al → MAlO2 + 3/2H2
+ Trong quá trình giải toán có 2 trường hợp xảy ra:
* Trường hợp 1. Cả kim loại kiềm và Al đều phản ứng hết nếu số mol kim loại kiềm LỚN HƠN HOẶC BẰNG số mol Al.
* Trường hợp 2. Kim loại kiềm phản ứng hết, Al dư nếu số mol kim loại kiềm NHỎ HƠN số mol Al.
6. Tác dụng với dung dịch muối
- Al đẩy được kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch muối của chúng:
2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu
- Phản ứng với muối nitrat trong môi trường kiềm:
8Al + 3NaNO3 + 5NaOH + 2H2O → 8NaAlO2 + 3NH3
- Phản ứng với muối nitrat trong môi trường axit (giống phản ứng với HNO3):
Al + 4H+ + NO3- → Al3+ + NO + 2H2O
V. ĐIỀU CHẾ
1. Nguyên liệu
Quặng boxit Al2O3 có lẫn SiO2 và Fe2O3.
2. Các giai đoạn điều chế
- Làm sạch nguyên liệu:
2NaOH + Al2O3 → 2NaAlO2 + H2O
2NaOH + SiO2 → Na2SiO3 + H2O
NaAlO2 + CO2 + 2H2O → NaHCO3 + Al(OH)3
NaOH + CO2 → NaHCO3
2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O
- Điện phân nóng chảy Al2O3 có mặt criolit Na3AlF6 (hạ nhiệt độ nóng chảy của Al2O3từ 20500C xuống 9000C; tăng độ dẫn điện do tạo thành nhiều ion hơn; tạo lớp bảo vệ không cho O2 phản ứng với Al nóng chảy):
2Al2O3 → 4Al + 3O2
© Copyright by Nguyễn Phúc Hậu EDU ☞ Do not Reup.
#NhômVàHợpChấtCủaNhôm
#TínhChấtHóaHọcCủaNhôm
#NhômVàHợpChấtCủaNhômHóa12
19 сен 2024
