Lý thuyết Hóa học 12 bài 27: Nhôm và hợp chất của nhôm

Ôn tập Hóa học 12

1 5.423

Lý thuyết Hóa học 12 bài 27: Nhôm và hợp chất của nhôm được VnDoc sưu tầm và giới thiệu tới các bạn học sinh cùng quý thầy cô tham khảo. Mời các bạn cùng theo dõi bài viết dưới đây nhé.

Nhôm và hợp chất của nhôm

1. Nhôm
2. Một số hợp chất quan trọng của nhôm
3. Bài tập minh họa
- 3.1. Bài tập Nhôm và hợp chất của nhôm - Cơ bản
- 3.2. Bài tập Nhôm và hợp chất của nhôm - Nâng cao

1. Nhôm

1.1. Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử

Cấu hình electron: 1s² 2s²2p⁶ 3s²3p¹. ⇒ Al: thuộc nhóm IIIA, chu kỳ 3.

Nhôm dể nhường 3 e hoá trị, nên có số oxi hóa +3.

1.2. Tính chất vật lí của Nhôm

Là kim loại nhẹ ,màu trắng bạc, nóng chảy ở nhiệt độ không cao lắm.

Rất dẻo, có thể dát được lá nhôm mỏng 0,01 mm dùng để gói thực phẩm.

Có cấu tạo mạng lập phương tâm diện ,có mật độ electron tự do tượng đối lớn. Do vậy nhôm có khả năng dẩn điện và nhiệt tốt.

1.3. Tính chất hóa học của Nhôm

Nhôm là kim loại có tính khử mạnh, nên nó bị oxi hoá dể dàng thành ion nhôm Al³⁺. Ta có: Al → Al³⁺ + 3e

a. Tác dụng với Halogen

Thí nghiệm Nhôm tác dụng với khí Clo: 2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃ .

b. Tác dụng với oxi

Thí nghiệm của Nhôm và Oxi: 4Al + 3 O₂ → 2Al₂O₃

c. Tác dụng với axit

Thí nghiệm Nhôm tác dụng với Axit HCl: 2Al + 6 HCl → 2AlCl₃ + 3 H₂

Thí nghiệm Nhôm phản ứng với axit HNO₃ và H₂SO₄ đặc, nóng: Al + 4HNO₃ loãng → Al(NO₃)₃ + 2H₂O + NO.

Chú ý: Nhôm bị thụ động trong HNO₃ và H₂SO₄ đặc nguội.

d. Tác dụng với oxit kim loại

Thí nghiệm của Nhôm vào Sắt (III) oxit:

$2Al + Fe2O3 \overset{t^{0}}{\rightarrow} Al2O3 + 2Fe$

e. Tác dụng với nước

Vật bằng nhôm không tác dụng với nước ở bất kỳ nhiệt độ nào vì trên bề mặt nhôm được phủ bởi một lớp Al₂O₃ rất bền. Nếu phá bỏ lớp bảo vệ này, thì nhôm tác dụng được với nước

Phản ứng: 2 Al + 6 H₂O → 2 Al(OH)₃ + 3 H₂

Al(OH)₃ là chất rắn, không tan trong nước là lớp bảo vệ không cho nhôm tiếp xúc với nước nên phản ứng nhanh chóng bị dừng lại.

f. Tác dụng với dung dịch kiềm

Al₂O₃ + 2 NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

2Al + 6H₂O → 2Al(OH)₃ + 3H₂ (2)

Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O (3)

Phản ứng (2), (3) xảy ra xen kẽ nhau mãi cho đến khi nhôm bị tan hết .

2Al + 2NaOH + 2H₂O → NaAlO₂ + 3 H₂

1.4. Ứng dụng và trạng thái tự nhiên

a. Ứng dụng

Dùng chế tạo máy bay, ô tô, tên lửa …

Trang trí nội thất, xây dựng nhà cửa.

Dẫn điện, dẩn nhiệt tốt nên dùng làm dây cáp dẩn điện.

b. Trạng thái tự nhiên

Nhôm là kim loại hoạt động mạnh nên trong tự nhiên chỉ tồn tại ở dạng hợp chất như: đất sét, mica, criolit …

1.5. Sản xuất Nhôm

a. Nguyên liệu

Quặng boxit Al₂O₃ .2H₂O quặng thường lẫn tạp chất là Fe₂O₃ và SiO₂, nên ta phải làm sạch nguyên liệu

b. Nguyên tắc

Khử ion Al³⁺ thành Al.

c. Phương pháp

Vì sự khử ion Al³⁺ trong Al₂O₃ là rất khó khăn, không thể dùng các chất khử thông thường như CO, C, H₂ … mà ta phải dùng phương pháp điện phân nóng chảy với xúc tác là criolit (Na₃AlF₆ ) nhằm giảm nhiệt độ nóng chảy của Al₂O₃ (2050 ^oC → 900^oC ) để tiết kiệm năng lượng, và tạo được chất lỏng có tính dẫn điện tốt hơn.

Quá trình điện phân:

Cực (-) : Al³⁺ + 3e → Al

Cực ( +) :Xảy ra sự oxi hoá 2O^2- → O₂+ 4e

2. Một số hợp chất quan trọng của nhôm

2.1. Nhôm oxit Al₂O₃

a. Tính chất vật lí

Al₂O₃ là chất rắn, màu trắng, không tan trong nước và không tác dụng với nước, t^onc = 2050^oC.

b. Tính chất hóa học

Tính bền ⇒ Al₂O₃ khó bị khử à Al bằng C, H₂, CO.

Tính chất lưỡng tính:

Al₂O₃+6HCl → 2AlCl₃ + 3 H₂O

Al₂O₃+2NaOH → 2NaAlO₂+H₂O

c. Ứng dụng

Thường tồn tại dưới dạng ngậm nước và dạng khan:

Dạng oxit ngậm nước là thành phần chủ yếu quặng boxit là nguyên liệu sản xuất nhôm.
Dạng oxit khan có cấu tạo tinh thể giống đá quý: Tinh thể corindon trong suốt, không màu, rất rắn, chế tạo đá mài, giấy nhám…

Bột nhôm oxit xúc tác cho tổng hợp hữu cơ.

2.2. Nhôm hidroxit Al(OH)₃

a. Tính chất vật lí

Là chất kết tủa keo, màu trắng

Không tan trong nước, trong dd CO₂, NH₃ nhưng tan được trong môi trường H⁺ và OH^- mạnh.

b. Tính chất hóa học

Tính chất kém bền nhiệt: $2Al(OH)_{3} \overset{t^{0}}{\rightarrow}Al_{2}O_{3} + 3H_{2}O$

Tính chất lưỡng tính:

Al(OH)₃+ 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O

Al(OH)₃+NaOH → NaAlO₂+ 2H₂O

2.3. Nhôm Sunfat Al₂(SO₄)₃

Muối nhôm sunfat khan tan trong nước → tỏa nhiệt do bị hiđrat hóa.

Phèn chua: K₂SO₄.Al₂(SO₄)₃.24H₂O hay viết gọn: KAl(SO₄)₂.12H₂O.

Dùng trong ngành thuộc da, công nghiệp giấy, chất cầm màu trong ngành dệt vải, làm trong nước…

2AlCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O → 2Al(OH)₃ + 6NaCl + 3CO₂

2.4. Nhận biết ion Al³⁺ trong dung dịch

Cho từ từ dd NaOH dư vào dung dịch, nếu thấy có kết tủa keo xuất hiện rồi tan trong dd NaOH thì chứng tỏ có ion Al³⁺:

Al³⁺ + 3OH^- → Al(OH)₃

Al(OH)₃+OH^-dư → AlO₂^- + 2H₂O

3. Bài tập minh họa

3.1. Bài tập Nhôm và hợp chất của nhôm - Cơ bản

Bài 1: Cho sơ đồ phản ứng sau:

$Al_{4}C_{3} \xrightarrow[]{\ \ \ \ } X \xrightarrow[]{\ +O_{2}\ } Y \xrightarrow[]{\ \ \ \ }C_{2}H_{4}O_{2} \xrightarrow[]{\ +KHCO_{3} \ }Z$

Các chất X, Y, Z, T lần lượt là:

Hướng dẫn:

Sơ đồ hoàn chỉnh: Al₄C₃ → CH₄ → CH₃OH → CH₃COOH → CH₃COOK

Bài 2: Cho hỗn hợp 2 kim loại Al và Cu vào dung dịch hỗn hợp 2 muối AgNO₃ và Ni(NO₃)₂. Kết thúc phản ứng được rắn X (tan một phần trong dung dịch HCl dư) và thu được dung dịch Y (phản ứng vừa đủ với dung dịch NaOH được tủa gồm 2 hydroxit kim loại). Chất rắn X gồm những chất nào?
Hướng dẫn:

Đầu tiên Al phản ứng với AgNO₃ trước

(1) Nếu Al còn dư thì phản ứng với Ni(NO₃)₂; Cu không phản ứng

(2) Nếu Al hết và AgNO₃ dư thì Cu phản ứng với AgNO₃, Ni(NO₃)₂ giữ nguyên.

X tan 1 phần trong HCl ⇒ Chứng tỏ giả thuyết (1) đúng

⇒ Y gồm Al³⁺; Ni²⁺ (có thể)

Mà Y phản ứng với NaOH vừa đủ tạo 2 hydroxit ⇒ Y phải có Ni²⁺

⇒ Rắn X gồm Ag, Cu, Ni

Bài 3: Khi nhỏ từ từ dung dịch AlCl₃ cho tới dư vào dung dịch NaOH và lắc đều thì xảy ra hiện tượng gì?

Hướng dẫn:

Đầu tiên do OH^- dư nên kết tủa tạo thành sẽ tan ngay:
Al³⁺ + 3OH^- → Al(OH)₃
Al(OH)₃ + OH^-→ AlO₂^- + 2H₂O
Khi OH^- hết thì xảy ra phản ứng tạo kết tủa:
Al³⁺ + 3AlO₂^- + 6H₂O → 4Al(OH)₃

Bài 4: Dùng 200 ml dung dịch NaOH 1M để hòa tan hết tối đa m gam Al₂O₃. Giá trị của m là:

Hướng dẫn:

2NaOH +Al₂O₃ → 2NaAlO₂ +H₂O
0,2 0,1
$\Rightarrow m_{Al_{2}O_{3}} = 0,1. 102 = 10,2 \ g$

3.2. Bài tập Nhôm và hợp chất của nhôm - Nâng cao

Bài 1: Hòa tan hoàn toàn m gam bột Al vào 150 ml dung dịch HCl 2M thu được dung dịch X. Cho dung dịch X tác dụng với 320 ml dung dịch NaOH 1M thu được 4,68 gam kết tủa. Giá trị của m là:

Hướng dẫn:

n_HCl = 0,3 mol; n_NaOH = 0,32 mol; n_Al(OH)3 = 0,06 mol

Vì n_NaOH > n_HCl ⇒ dư OH^- sau khi phản ứng hết với AlCl3

⇒ có hiện tượng hòa tan kết tủa

⇒ n_OH tan kết tủa = n_NaOH – n_HCl = 0,02 mol

⇒ n_Al(OH)3max = 0,06 + 0,02 = 0,08 mol = n_{Al bđ}

⇒ m_Al = 2,16g

Bài 2: Cho 12,6 gam hỗn hợp X gồm Al và Al₄C₃ vào dung dịch KOH dư, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được a mol hỗn hợp khí Y và dung dịch Z. Sục khí CO₂ dư vào dung dịch Z thu được 31,2 gam kết tủa. Giá trị của a là:

Hướng dẫn:

Đặt số mol Al: Al₄C₃: y (mol) ta có: 27x + 144y = 12,6 (1)

Kết tủa thu được là Al(OH)₃. Số mol Al(OH)₃ = 0,4 mol → x + 4y = 0,4 (BTNT Al) (2)

Giải (1) và (2) ta được: x = 0,2 mol; y = 0,05 mol

Khí thu được gồm H₂ và CH₄; số mol H2 = 1,5x; số mol CH₄ = 3y

⇒ Tổng số mol khí = 1,5x + 3y = 0,45 mol

--------------------------------------

Trên đây VnDoc.com vừa giới thiệu tới các bạn Lý thuyết Hóa học 12 bài 27: Nhôm và hợp chất của nhôm, bài viết đã gửi tới bạn đọc những nội dung lý thuyết và bài tập minh họa về nhôm và hợp chất của nhôm. Mong rằng qua đây các bạn có thể học tập tốt hơn môn Hóa học nhé. Mời các bạn cùng tham khảo thêm kiến thức các môn: Toán 12, Vật lý 12, Giải bài tập Toán 12, Giải bài tập Hóa 12,...

Đánh giá bài viết

1 5.423