Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Nhôm và hợp chất của nhôm

Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Nhôm và hợp chất của nhôm. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Nhôm và hợp chất của nhôm. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Nhôm và hợp chất của nhôm. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Nhôm và hợp chất của nhôm. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Nhôm và hợp chất của nhôm.

Bài 27 : NHÔM – HỢP CHẤT CỦA NHÔM

A NHÔM

I Vị trí và cấu hình :

* Al ở ô số 13 , nhóm IIIA , chu kì 3 trong bảng HTTH

* Cấu hình electron : 1s2 2s2 2p6 3s23p1 hay [Ne] 3s23p1 ( thu gọn ) → Al dễ nhường cả 3 e hóa trị

nên có số oxihóa +3 trong các hợp chất

II Tính chất vật lí :

* Là kim loại màu trắng bạc , nóng chảy ở 6600C , khá mềm , dễ kéo sợi , dễ rát mỏng

* Là kim loại nhẹ , dẫn điện và dẫn nhiệt tốt

III Tính chất hóa học : * Al là kim loại có tính khử mạnh , chỉ sau KLK ,à KLKT

* Dễ nhường 3e ở lớp ngoài cùng : Al → Al3+ + 3e

1 Tác dụng với phi kim :

a) Tác dụng với O2 → oxit : Nhôm cháy trong oxi tạo ngọn lửa sáng chói và tỏa nhiệt

4Al + 3O2 t→ 2Al2O3

b) Tác dụng với halogen → muối halogenua :

2Al + 3Cl2 → 2AlCl3

c) Tác dụng với N ( S , C , P…)→Muối nitrua …

2Al + N2

0

800 C

4Al + 3C →800 C0 Al4C3

2 Tác dụng với axit :

a) Tác dụng với axit thường( HCl ,H2SO4 ):Nhôm dễ dàng khử ion H+ trong dung dịch axit thành H2

2Al + 6H+ → 2Al3+ + 3H2

b) Tác dụng với axit tính oxh mạnh ( HNO3 , H2SO4 đặc ) :

Al + HNO3 → Al (NO3)3 + SP khử (N ) + H2O

Al + H2SO4 đặc →t 0 Al2(SO4)3 + SP khử ( S ) + H2O

Chú ý : + Nhôm bị thụ động với HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội ( Do nhôm tạo lớp oxit rất bền bảo vệ )

+ Tùy theo nồng độ của axit mà có thể tạo ra các sp khử khác nhau

3 Tác dụng với nước : 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2

Chú ý : + Phản ứng trên nhanh chóng bị dừng lại vì Al(OH)3 không tan trong nước →do đó khi làm

toán xem như nhôm không tác dụng với H2O

+ Thực tế Al không phản ứng với nước vì trên bề mặt nhôm có lớp Al2O3 bền vững bảo vệ

4 Tác dụng dung dịch muối : Al đẩy kim laọi yếu hơn ra khỏi dung dịch muối

2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu

5 Tác dụng với oxit kim loại ( Phản ứng nhiệt nhôm ) : Nhôm khử các oxit kim loại kém hoạt

động hơn ở nhiệt đọ cao

8Al + 3Fe3O4

0

t

→ 4Al2O3 + 9Fe 2Al + Cr2O3 →t 0 Al2O3 + 2Cr

2Al + 3CuO →t 0 Al2O3 + 3Cu

6 Tác dụng với dung dịch kiềm : Khi bỏ mảnh nhôm vào dung dịch kiềm thì :

* Lớp màng bảo vệ (Al2O3 ) tác dụng với kiềm trước :

Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O

* Khi lớp màng oxit bị phá hủy thì Al tiếp tục phản ứng :

2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2

Chú ý :1-Thực tế NaAlO2 , KalO2 …chỉ tạo ra khi ở trạng thái nóng chảy ( không được tạo ra ở dung dịch ) 2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2 ↑

( Nat ri tetra hiđroxo aluminat )

2- Al có thể pư và tan phần nào trong những dung dịch muối có tính axit và kiềm đủ mạnh như

Na2CO3 , CuSO4 …

3- Trong môi trường kiềm Al có thể khử các ion NO3- , NO2- thành NH3

Al + NO3- + OH- + H2O → AlO2- + NH3↑

Al + NO2- + OH- + H2O → AlO2- + NH3 ↑

IV Trạng thái tự nhiên - ứng dụng

1 Trạng thái tự nhhiên :

* Nhôm là kimloại hoạt động mạnh nên trong tự nhiên chỉ tồn tại ở dạng hợp chất

* Nhôm là nguyên tố đứng hàng thứ 3 sau oxi và Silic về độ phổ biến trong vỏ trái đất

* Một số dạng tồn tại của Al :

+ Đất sét : Al2O3 2SiO2 2H2O

+ mica : K2O Al2O3 6SiO2

+ Boxit : Al2O3 2H2O

+ Criolit : 3NaF Al F3 …

2.ứng dụng : ( SGK )

V Sản xuất nhôm :

1 Nguyên liệu :

* Nguyên liệu để sản xuất mhôm là quặng boxit : Al2O3 2H2O

* Quặng bôxit thường lẫn tạp chất là Fe2O3 và SiO2

2 Nguyên tắc :

* Nhôm được sản xuất bằng phương pháp điện phân nóng chảy nhôm oxit )

3 Phương pháp : Sản xuất nhôm qua các giai đoạn sau :

* Tinh chế nhôm oxit trong quặng boxit :

- Loại bỏ oxit sắt : Cho quặng nghiền nhỏ tác dụng với dung dịch xút đặc (1800C ) ta thu được dung dịch chứa 2 muối

Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O

SiO2 + 2NaOH → Na2SiO2 + H2O

- Sử lí dung dịch thu được bằng khí CO2 ta thu được Al(OH)3

NaAlO2 + CO2 + H2O → Al(OH)3 + NaHCO3

- Lọc rửa kết tủa rồi nung ở nhiệt độ cao :

2Al(OH)3 →900 C 0 Al2O3 + 3H2O

* Chuẩn bị chất điện li nóng chảy : Để giảm nhiệt độ nóng chảy của Al2O3 ( 20500C ), người ta hòa tan Al2O3 trong criolit ( Na3AlF6 ) nóng chảy ta được hỗn hợp chất lỏng ở 9000C

ưu điểm của việc làm này :

+ Tiết kiệm năng lượng

Trang 2

+ Chất lỏng dẫn điện tốt hơn Al2O3 nóng chảy

+ Chất lỏng có tỉ khối nhỏ hơn Al , nổi trên mặt ngăn cản Al bị oxihóa

* Quá trình điện phân :

- ở cực âm : Al3+ bị khử thành Al : Al3+ + 3e → Al

- ở cực dương O2- bị oxihóa : 2O2- → O2 + 4e

Chú ý : ở nhiệt độ cao O2 tác dụng với điện cực dương là Cacbon :

C + O2 → CO2

CO2 + C →2CO

B HỢP CHẤT CỦA NHÔM

I Nhôm oxit Al 2 O 3 :

1-Tính chất vật lí :

*Al2O3 là chất rắn, màu trắng, không tan và không tác dụng với nước, nóng chảy ở 20500C

*Tinh thể Al2O3 làm đồ trang sức, mặt kính …

2-Tính chất hoá học:

a )Al2O3 là hợp chất rất bền

*Nhôm oxit rất bền với nhiệt độ, tnc = 20500C

b) Al2O3 là hợp chất lưỡng tính

*T/d với dung dịch axit : Al2O3 + H+ → Al3+ + H2O

*T/d với dung dịch bazơ : Al2O3 + OH- → AlO2- + H2O

Chú ý : Al2O3 là oxit lưỡng tính, tác dụng với dung dịch axit mạnh và dung dịch kiềm Dễ phản ứng với kiềm nóng chảy : Al2O3 + 2NaOH → 2 NaAlO2 + H2O

3- ứng dụng: (SGK)

II Nhôm hiđroxit Al(OH) 3 :

1-Tính chất vật lí :

*Al(OH)3 là chất rắn mầu trắng , kết tủa ở dạng keo

*Al(OH)3 là chất kém bền với nhiệt

2-Tính chất hoá học:

a) Al(OH)3 là hợp chất kém bền : Dễ bị phân huỷ ở nhiệt độ cao tạo thành Al2O3

Al(OH)3

0

t

→ Al2O3 + H2O

b) Al(OH)3 là một hidroxit lưỡng tính

*T/d với dung dịch axit : Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O

*T/d với dung dịch bazơ : Al(OH)3 + OH- → AlO2 - + 2H2O

Chú ý : + Al(OH)3 (bazơ 3lần) và HAlO2.H2O (axit 1 lần)

+ Muối aluminat: Có ion AlO2 -, chỉ bền trong dung dịch kiềm (ví dụ NaAlO2) Trong môi trường axit yếu tạo thành Al(OH)3 kết tủa

Ví dụ: NaAlO2 + CO2 + 2H2O → NaHCO3 + Al(OH)3

3-Điều chế , ứng dụng:

a) Điều chế : Cho muối dung dịch Al3+ tác dụng với dung dịch kiềm (OH-) vừa đủ hoặc dung dịch

NH3

Al3+ + 3OH- → Al(OH)3

VD : Điều chế Al(OH)3 bằng phản ứng trao đổi với dung dịch NH4OH:

Al2(SO4)3 + 6NH4OH → Al(OH)3 + 3 (NH4)2SO4

b) ứng dụng (SGK)

III Muối nhôm sunphat : Al2(SO4)3

*Muối Nhôm sunfat khan khi hoà tan vào nước toả nhiệt làm dung dịch nóng lên do bị hidrat hoá

*Muối Nhôm được ứng dụng nhiều nhất là phèn chua: KAl(SO4)2.12H2O

hay K2SO4 Al2(SO4)3 24H2O

*Có thể thay thế Ion K+ bằng các Ion khác nhưng không được gọi là phèn chua

Al3+ thì xuất hiện kết tủa và sau đó kết tủa tan dung dịch kiềm dư

Al3+ + 3OH- → Al(OH)3

Al(OH)3 + OH- → AlO2- + 2H2O

(tan)

Trang 4