Title Chuyên đề 4 - Aluminium.docx ✅

Chuyên đề: ALUMINIUM ( NHÔM ) PHẦN A: LÍ THUYẾT I. ALUMINIUM 1. VỊ TRÍ TRONG BẢNG TUẦN HOÀN, CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ - Aluminium (Al) ở ô số 13, thuộc nhóm IIIA, chu kì 3 của bảng tuần hoàn. - Cấu hình electron nguyên tử : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 ; viết gọn là (Ne)3s 2 3p 1 . 2. TÍNH CHẤT VẬT LÍ - Aluminium là kim loại màu trắng bạc, nóng chảy ở 660 o C, khá mềm, dễ kéo sợi, dễ dát mỏng. Có thể dát được những lá aluminium mỏng 0,01 mm dùng làm giấy gói kẹo, gói thuốc lá,... - Aluminium là kim loại nhẹ (D = 2,7 g/cm 3 ), dẫn điện tốt (gấp 3 lần sắt, bằng 2/3 lần đồng) và dẫn nhiệt tốt (gấp 3 lần sắt). 3. TÍNH CHẤT HÓA HỌC Aluminium là kim loại có tính khử mạnh, chỉ sau kim loại kiềm và kiềm thổ, nên dễ bị oxi hoá thành ion dương. 3 Al Al + 3e 3.1. Tác dụng với phi kim Cl 2 O 2 Bột aluminium (Al) tự bốc cháy khi tiếp xúc với các halogen 232Al + 3Cl 2AlCl Khi đốt, bột aluminium (Al) cháy trong không khí với ngọn lửa sáng chói, toả nhiều nhiệt 0 t 2234Al + 3O 2AlO 4.2. Tác dụng với axit HCl và H 2 SO 4 loãng HNO 3 và H 2 SO 4 đặc Aluminium (Al) khử dễ dàng ion H + trong dung dịch HCl và H 2 SO 4 loãng thành khí H 2 . 322Al + 6HCl 2AlCl + 3H Trong các phản ứng này, Al khử N +5 hoặc S +6 xuống số oxi hoá thấp hơn. 3332Al + 4HNO Al(NO) + NO + 2HO 0 t 24(®Æc)243222Al + 6HSO Al(SO) + 3SO + 6HO Aluminium (Al) bị thụ động với các dung dịch axit HNO 3 và H 2 SO 4 đặc, nguội. Vì vậy, có thể dùng thùng aluminium (Al) để chuyên chở những axit đặc và nguội nói trên. 3. Tác dụng với kim loại
Ở nhiệt độ cao, Al khử được nhiều ion kim loại trong oxit. Thí dụ phản ứng giữa bột aluminium (Al) và oxit sắt: 0 t 23232Al + FeO 2Fe + AlO Phản ứng trên gọi là phản ứng nhiệt aluminium (Al), nhiệt toả ra lớn làm sắt nóng chảy nên được dùng để điều chế một lượng nhỏ sắt nóng chảy khi hàn đường ray. 4. Tác dụng với nước - Aluminium (Al) không tác dụng với nước, dù ở nhiệt độ cao là vì trên bề mặt của aluminium (Al) được phủ kín một lớp Al 2 O 3 rất mỏng, bền và mịn, không cho nước và khí thấm qua. - Nếu phá bỏ lớp oxit đó (hoặc tạo thành hỗn hống Al  Hg), thì aluminium (Al) sẽ tác dụng với nước ở nhiệt độ thường. 2322Al + 6HO 2Al(OH) + 3H (1) 5. Tác dụng với dung dịch kiềm Al 2 O 3 là oxit lưỡng tính nên lớp màng mỏng Al 2 O 3 trên bề mặt aluminium (Al) tác dụng với dung dịch kiềm tạo ra muối tan. Khi không còn màng oxit bảo vệ, aluminium (Al) sẽ tác dụng với nước tạo ra Al(OH) 3 và giải phóng khí H 2 ; Al(OH) 3 là hiđroxit lưỡng tính nên tác dụng tiếp với dung dịch kiềm. 322Al(OH) + NaOH NaAlO + HO (2) 1 Phản ứng xảy ra theo (1) và (2). Cộng (1) và (2) ta có phương trình hoá học sau: 2Al + 2NaOH + 2H 2 O  2NaAlO 2 + 3H 2  4. ỨNG TRỤNG, TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN VÀ ĐIỀU CHẾ 1. Ứng dụng * Aluminium (Al) và hợp kim của aluminium (Al) có ưu điểm là nhẹ, bền đối với không khí và nước nên được dùng làm vật liệu chế tạo máy bay, ô tô, tên lửa, tàu vũ trụ. * Aluminium (Al) và hợp kim của aluminium (Al) có màu trắng bạc, đẹp nên được dùng trong xây dựng nhà cửa và trang trí nội thất. * Aluminium (Al) nhẹ, dẫn điện tốt nên được dùng làm dây dẫn điện thay cho đồng. Do dẫn nhiệt tốt, ít bị gỉ và không độc nên aluminium (Al) được dùng làm dụng cụ nhà bếp. * Bột aluminium (Al) trộn với bột oxit sắt (gọi là hỗn hợp tecmit) để thực hiện phản ứng nhiệt nhôm dùng hàn đường ray. 2. Trạng thái tự nhiên - Aluminium (Al) là kim loại hoạt động mạnh nên trong tự nhiên chỉ tồn tại ở dạng hợp chất.
- Aluminium (Al) là nguyên tố đứng hàng thứ ba sau oxi và silic về độ phổ biến trong vỏ Trái Đất. Hợp chất của aluminium (Al) có mặt khắp nơi, như có trong đất sét (Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O), mica (K 2 O.Al 2 O 3 .6SiO 2 ), bauxite (Al 2 O 3 .nH 2 O), cryolite(3NaF.AlF 3 ),... 3. Điều chế a. Nguyên liệu Nguyên liệu để sản xuất Aluminium (Al) là quặng bauxite Al 2 O 3 .nH 2 O. b. Phương pháp Điện phân Aluminium (Al) oxit nóng chảy. c. Vai trò của cryolite - Nhiệt độ nóng chảy của Al 2 O 3 rất cao (2050 o C), vì vậy phải hoà tan Al 2 O 3 trong cryolite nóng chảy để hạ nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp xuống 900 o C. - Việc làm này vừa tiết kiệm được năng lượng vừa tạo được chất lỏng có tính dẫn điện tốt hơn Al 2 O 3 nóng chảy. - Mặt khác, hỗn hợp này có khối lượng riêng nhỏ hơn aluminium (Al), nổi lên trên và bảo vệ aluminium (Al) nóng chảy không bị oxi hoá bởi O 2 trong không khí. d. Quá trình điện phân Catot Anot Cực âm (catot) của thùng điện phân là một tấm than chì nguyên chất được bố trí ở đáy thùng. 3 Al + 3e Al Cực dương (anot) cũng là những khối than chì lớn. 2 22O O + 4e Khí O 2 ở nhiệt độ cao đốt cháy C thành khí CO và CO 2 . Vì vậy, sau một thời gian phải thay thế điện cực dương. II. MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA ALUMINIUM (AL) 1. Aluminium oxide 2. Aluminium hydroxide 3. Aluminium sulfate TÍNH CHẤT VẬT LÍ - Aluminium oxide (Al 2 O 3 ) là chất rắn, màu trắng, không tan trong nước và không tác dụng với nước, nóng chảy ở trên 2050 o C. - Aluminium hydroxide (Al(OH) 3 ) là chất rắn, màu trắng, kết tủa ở dạng keo. - Muối Aluminium sulfate khan tan trong nước toả nhiệt làm dung dịch nóng lên do bị hydrat hoá. TÍNH CHẤT HÓA HỌC - Tính lưỡng tính 3 232AlO + 6H 2Al + 3HO 2322AlO+ 2OHAlO + 2HO - Tính lưỡng tính 3 32Al(OH) + 3H Al + 3HO 322Al(OH) + OHAlO + 2HO
ĐIỀU CHẾ 0 t 32322Al(OH) AlO + 3HO 32334Al+3HO+3NHAl(OH)+NH ỨNG DỤNG - Dạng oxit ngậm nước là thành phần chủ yếu của quặng bauxite (Al 2 O 3 .2H 2 O) dùng để sản xuất aluminium (Al). - Dạng oxit khan, có cấu tạo tinh thể là đá quý. - Al 2 O 3 dùng để chế xúc tác trong công nghiệp tổng hợp hữu cơ. - KAl(SO 4 ) 2 .12H 2 O (phèn chua) được dùng trong ngành thuộc da, công nghiệp giấy, chất cầm màu trong ngành nhuộm vải, chất làm trong nước,... 4. Nhận biết ion Al 3+ Cho từ từ dung dịch NaOH dư vào dung dịch, nếu thấy có kết tủa keo xuất hiện rồi tan trong NaOH dư thì chứng tỏ có ion Al 3+ . 3 3Al + 3OH Al(OH) 322Al(OH) + OH AlO + 2HO PHẦN B: BÀI TẬP ĐƯỢC PHÂN DẠNG DẠNG 1: VIẾT CÁC PHƯƠNG TRÌNH HÓA HỌC - Phương pháp: + HS nắm được tính chất hóa học của Al và hợp chất để hoàn thành các phương trình phản ứng theo dữ kiện đề bài VÍ DỤ MINH HỌA : VD1: Giải thích vì sao vật dụng bằng Aluminium (Al) thường dùng để đựng dung dịch trung tính, nước nhưng không nên dùng để đựng dung dịch axit (ví dụ dung dịch HCl) hoặc kiềm (ví dụ dung dịch Ca(OH) 2 ). Viết phương trình phản ứng hóa học minh họa. Hướng dẫn giải