Chuyên đề: Lý thuyết về Nhôm và Hợp chất của Nhôm

Nhôm và các hợp chất của nó là gì? Công thức hợp chất của nhôm là gì? Bài tập điển hình về nhôm và hợp chất của nhôm… Hãy Tip.edu.vn Cùng tìm hiểu về chủ đề nhôm và phản ứng tổng hợp nhôm và các nội dung liên quan qua bài viết dưới đây nhé!

Nhôm là gì?

Trong chủ đề về nhôm và hợp chất của nó, trước hết chúng ta cần tìm hiểu khái niệm về nhôm, vị trí của nó trong bảng tuần hoàn cũng như cấu hình electron nguyên tử của nhôm /.

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

• Cấu hình electron: (1s ^ {2} 2s ^ {2} 2p ^ {6} 3s ^ {2} 3p ^ {1} )
• Al: thuộc nhóm IIIA, tiết 3.
• Nhôm dễ mất 3 electron hóa trị nên có số oxi hóa +3.

Tính chất vật lý của nhôm là gì?

• Nhôm là kim loại nhẹ, màu trắng bạc, nóng chảy ở nhiệt độ không cao.
• Nhôm rất dẻo, có thể được dát mỏng bằng lá nhôm mỏng 0,01 mm dùng để đóng gói thực phẩm.
• Có cấu trúc mạng tinh thể lập phương tâm diện, có mật độ vật thể lớn gồm các electron tự do. Do đó, nhôm có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt rất tốt.

Tính chất hóa học của nhôm là gì?

Nhôm là kim loại có tính khử mạnh nên dễ bị oxi hóa thành ion nhôm (Al ^ {3 +} )

Chúng ta có:

(Al rightarrow Al ^ {3+} + 3e )

• Hiệu ứng với Halogen

(2Al + 3Cl_ {2} rightarrow 2AlCl_ {3} )

• Phản ứng với oxy

(4Al + 3O_ {2} rightarrow 2Al_ {2} O_ {3} )

• Phản ứng với axit
• Phản ứng với axit HCl:

(2Al + 6 HCl mũi tên phải 2AlCl_ {3} + 3 H_ {2} )

• Phản ứng với axit (HNO_ {3}, H_ {2} SO_ {4} ) nóng, đặc:

(Al + 4HNO_ {3} rightarrow Al (NO_ {3}) _ {3} + 2H_ {2} O + NO )

Chú ý: Nhôm được thụ động hóa ở dạng rắn lạnh (HNO_ {3}, H_ {2} SO_ {4} ).

• Phản ứng với oxit kim loại
• Phản ứng với sắt (III) oxit:

(2Al + Fe_ {2} O_ {3} rightarrow Al_ {2} O_ {3} + 2Fe )

• Tác dụng với nước
• Các vật bằng nhôm không phản ứng với nước ở bất kỳ nhiệt độ nào vì bề mặt nhôm được bao phủ bởi một lớp (Al_ {2} O_ {3} ) rất bền. Nếu lớp bảo vệ này bị phá vỡ, nhôm có thể phản ứng với nước
• Phản ứng: (2 Al + 6H_ {2} O rightarrow 2Al (OH) _ {3} + 3H_ {2} )
• (Al (OH) _ {3} ) là chất rắn không tan trong nước có tác dụng bảo vệ nhôm tiếp xúc với nước nên phản ứng nhanh chóng bị dừng lại.
• Phản ứng với dung dịch kiềm

(Al_ {2} O_ {3} + 2 NaOH mũi tên phải 2NaAlO_ {2} + H_ {2} O ) (đầu tiên)

(2Al + 6H_ {2} O mũi tên phải 2Al (OH) _ {3} + 3H_ {2} ) (2)

(Al (OH) _ {3} + NaOH rightarrow NaAlO_ {2} + 2H_ {2} O ) (3)

Các phản ứng (2), (3) lần lượt diễn ra cho đến khi nhôm nóng chảy hoàn toàn.

(2Al + 2NaOH + 2H_ {2} O rightarrow NaAlO_ {2} + 3 H_ {2} )

Ứng dụng và trạng thái tự nhiên của nhôm

Ứng dụng của nhôm và các hợp chất của nó là gì?

• Dùng để chế tạo máy bay, ô tô, tên lửa …
• Trang trí nội thất, xây dựng nhà ở.
• Dẫn điện và dẫn nhiệt tốt nên được dùng làm dây cáp điện.

Trạng thái tự nhiên của nhôm

Nhôm là kim loại có hoạt tính cao nên chỉ tồn tại trong tự nhiên ở dạng hợp chất như đất sét, mica, criolit …

Quy trình sản xuất nhôm

• Vật tư

Quặng bauxit (Al_ {2} O_ {3} .2H_ {2} O ) thường chứa các tạp chất như (Fe_ {2} O_ {3} ) và (SiO_ {2} ), vì vậy chúng ta phải làm sạch vật liệu

• Qui định

Loại bỏ (Al ^ {3 +} ) thành Al.

• Phương pháp

Vì quá trình khử ion của (Al ^ {3 +} ) trong (Al_ {2} O_ {3} ) là rất khó nên không thể sử dụng các chất khử thông thường như (CO, C, H_ {2.} … ) Mà chúng ta phải sử dụng phương pháp điện phân nóng chảy với chất xúc tác là criolit ( (Na_ {3} AlF_ {6} )) để giảm nhiệt độ nóng chảy của (Al_ {2} O_ {3} ) ( (2050 ^ { circle} C rightarrow 2900 ^ { circle} C )) để tiết kiệm năng lượng và tạo ra chất lỏng có độ dẫn điện tốt hơn.

• Quá trình điện phân:

• Cực (-): (Al ^ {3+} + 3e rightarrow Al )
• Cực (+): Quá trình oxy hóa xảy ra (2O ^ {2-} rightarrow O_ {2} + 4e )

Một số hợp chất quan trọng của nhôm

Ôxít nhôm (Al_ {2} O_ {3} )

Tính chất vật lý của nhôm oxit (Al_ {2} O_ {3} )

(Al_ {2} O_ {3} ) là chất rắn, màu trắng, không tan trong nước và không tan trong nước, (t ^ { circle} nc = 2050 ^ { circle} C )

Tính chất hóa học của nhôm oxit (Al_ {2} O_ {3} )

• Độ bền: (Al_ {2} O_ {3} ) khó bị giảm bởi (C, H_ {2}, CO )
• Lưỡng tính:

(Al_ {2} O_ {3} + 6HCl mũi tên phải 2AlCl_ {3} + 3H_ {2} O )

(Al_ {2} O_ {3} + 2NaOH mũi tên phải 2NaAlO_ {2} + H_ {2} O )

Ứng dụng của nhôm oxit (Al_ {2} O_ {3} )

• Thường tồn tại ở dạng ngậm nước và khan:
• Dạng oxit ngậm nước là thành phần chính của quặng bôxit, là nguyên liệu để sản xuất nhôm.
• Dạng oxit khan có cấu trúc tinh thể giống như đá quý: Corindon tinh thể trong suốt, không màu, rất rắn, làm đá mài, giấy nhám …
• Bột nhôm oxit xúc tác cho quá trình tổng hợp hữu cơ.

Nhôm hydroxit (Al (OH) _ {3} )

Các tính chất vật lý của Nhôm hydroxit (Al (OH) _ {3} )

• Là kết tủa keo, màu trắng
• Không tan trong nước, trong dung dịch (CO_ {2}, NH_ {3} ) nhưng tan trong môi trường mạnh (H ^ {+}, OH ^ {-} ).

Tính chất hóa học của Nhôm hydroxit (Al (OH) _ {3} )

• Độ ổn định nhiệt kém

(2Al (OH) _ {3} overset {t ^ { circle}} { rightarrow} Al_ {2} O_ {3} + 3H_ {2} O )

• Song tính luyến ái

(Al (OH) _ {3} + 3HCl mũi tên phải AlCl_ {3} + 3H_ {2} O )

(Al (OH) _ {3} + NaOH rightarrow NaAlO_ {2} + 2H_ {2} O )

Nhôm sunfat (Al_ {2} (SO_ {4}) _ {3} )

• Muối nhôm sunfat khan hòa tan trong nước ( rightarrow ) tỏa nhiệt do quá trình hydrat hóa.
• Phèn: (K_ {2} SO_ {4} .Al_ {2} (SO_ {4}) _ {3} .24H_ {2} O ) hoặc viết tắt: (KAl (SO_ {4}) _ {2 } .12H_ {2} O )
• Được sử dụng trong công nghiệp thuộc da, công nghiệp giấy, chất kết dính trong ngành dệt may, trong nước …
• (2AlCl_ {3} + 3Na_ {2} CO_ {3} + 3H_ {2} O rightarrow 2Al (OH) _ {3} + 6NaCl + 3CO_ {2} )

Nhận biết ion (Al ^ {3 +} ) trong dung dịch

• Cho từ từ NaOH đến dư vào dung dịch, nếu xuất hiện kết tủa keo rồi tan hết trong dd NaOH chứng tỏ có ion (Al ^ {3 +} ).
• (Al ^ {3+} + 3OH ^ {-} rightarrow Al (OH) _ {3} )
• (Al (OH) _ {3} + OH ^ {-} rightarrow AlO ^ {2-} + 2H_ {2} O )

Một số bài tập về nhôm và hợp chất của nó

Bài 1: Viết phương trình hóa học cho các phản ứng thực hiện chuỗi biến hóa sau:

(Al overset {(1)} { rightarrow} AlCl_ {3} overset {(2)} { rightarrow} Al (OH) _ {3} overset {(3)} { rightarrow} NaAlO_ { 2} overset {(4)} { rightarrow} Al (OH) _ {3} overset {(5)} { rightarrow} Al_ {2} O_ {3} overset {(6)} { rightarrow } Al )

Giải pháp:

((1) , 2Al + 6HCl mũi tên phải 2AlCl_ {3} + 3H_ {2} )

((2) , AlCl_ {3} + 3NaOH mũi tên phải Al (OH) _ {3} + 3NaCl )

((3) , Al (OH) _ {3} + NaOH rightarrow NaAlO_ {2} + 2H_ {2} O )

(4) NaAlO_ {2} + CO_ {2} + 2H_ {2} O rightarrow NaHCO_ {3} + Al (OH) _ {3} )

((5) 2Al (OH) _ {3} overset {t ^ { circle}} { rightarrow} Al_ {2} O_ {3} )

((6) , 2Al_ {2} O_ {3} overset {dpnc} { rightarrow} 4Al + 3O_ {2} )

Bài 2: Cho hỗn hợp gồm Mg – Al phản ứng với dung dịch HCl dư thu được 8,96 lít (H_ {2} ). Mặt khác, cho hỗn hợp trên phản ứng với dung dịch NaOH dư thì thu được 6,72 lít (H_ {2} ). Các thể tích khí đều đo ở dtc.

Tính khối lượng mỗi kim loại có trong hỗn hợp đã dùng.

Giải pháp:

Gọi x, y (mol) lần lượt là số mol của Mg và Al trong hỗn hợp.

Phương trình phản ứng:

Số mol (H_ {2} )

(n_ {H_ {2} (1,2)} = frac {8,96} {22,4} = 0,4 , (mol) )

(n_ {H_ {2} (3)} = frac {6,72} {22,4} = 0,3 , (mol) )

Theo đề bài ta có hệ phương trình:

( left { begin {matrix} x + frac {3} {2} y = 0.4 \ frac {3} {2} y = 0.3 end {matrix} right. Leftrightarrow left { begin {matrix} x = 0,1 \ y = 0,2 end {matrix} right. )

Cho nên:

Khối lượng của Mg là 24.0,1 = 2,4 (g)

Khối lượng của Al là: 27.0,2 = 5,4 (g)

Như vậy, nội dung trong bài đã giải đáp được thắc mắc Nhôm và hợp chất của nhôm là gì, công thức cấu tạo hợp chất của nhôm cũng như các bài tập điển hình về nhôm và hợp chất của nhôm. Hi vọng các bạn đã tìm được những kiến ​​thức bổ ích cho mình trong quá trình học tập. Chúc may mắn với các nghiên cứu của bạn!