Lớp 12

Hoá học 12 Bài 27: Nhôm và hợp chất của nhôm

Nội dung bài học trình bày cụ thể, tỉ mỉ về Nhôm và hợp chất quan trọng của nhôm, giúp các em học sinh biết được vị trí của nhôm trong Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học; cấu tạo nguyên tử, tính chất vật lí – hóa học và phương pháp sản xuất Nhôm. Biết được tính chất và ứng dụng của một số hợp chất quan trọng của Nhôm như: Al2O3 (Nhôm oxit), Al(OH)3 (Nhôm hidroxit), Al2(SO4)3 (Nhôm sunfat)…

Contents

1.1. NHÔM

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

1.1.2. Tính chất vật lí của Nhôm

1.1.3. 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   

https://www.youtube.com/watch?v=rAT3PHigNw4

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

1.1.4. 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 …

1.1.5. 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.

b. 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 → 900oC ) 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 2O2-  → O+ 4e

1.2. MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA NHÔM

1.2.1. Nhôm oxit Al2O3

a. Tính chất vật lí

  • Al2O3 là chất rắn, màu trắng, không tan trong nước và không tác dụng với nước, t0nc=20500C.

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.

1.2.2. 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

1.2.3. 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

1.2.4. 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+OHdư → AlO2 + 2H2O

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 + 2H2
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:

Hoà 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:

nHCl = 0,3 mol; nNaOH = 0,32 mol; \(n_{{Al(OH)_{{3}}}}\) = 0,06 mol
Vì nNaOH > nHCl ⇒ dư OH sau khi phản ứng hết với AlCl3 
⇒ có hiện tượng hòa tan kết tủa
⇒ nOH tan kết tủa = nNaOH – nHCl = 0,02 mol
⇒ \(n_{{Al(OH)_{{3}}}}\) max = 0,06 + 0,02 = 0,08 mol = nAl bđ
⇒ mAl = 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

4. Luyện tập Bài 27 Hóa học 12

Sau bài học cần nắm:

  • Vị trí của nhôm trong Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học
  • Cấu tạo nguyên tử, tính chất vật lí – hóa học và phương pháp sản xuất Nhôm.
  • Tính chất và ứng dụng của một số hợp chất quan trọng của Nhôm như: Al2O3 (Nhôm oxit), Al(OH)3 (Nhôm hidroxit), Al2(SO4)3 (Nhôm sunfat)…

4.1. Trắc nghiệm

Bài kiểm tra Trắc nghiệm Hoá học 12 Bài 27 có phương pháp và lời giải chi tiết giúp các em luyện tập và hiểu bài.

  • Câu 1:

    Để thu được Al2O3  từ hỗn hợp Al2O3  và Fe2O3, người ta lần lượt:

    • A.
      dùng khí H2 ở nhiệt độ cao, dung dịch NaOH (dư).
    • B.
      dùng khí CO ở nhiệt độ cao, dung dịch HCl (dư).
    • C.
      dùng dung dịch NaOH (dư), dung dịch HCl (dư), rồi nung nóng.
    • D.
      dùng dung dịch NaOH (dư), khí CO2  (dư), rồi nung nóng.
  • Câu 2:

    Nguyên liệu chính dùng để sản xuất nhôm là:

    • A.
      quặng pirit.
    • B.
      quặng đôlômit.             
    • C.
      quặng manhetit.
    • D.
      quặng boxit.
  • Câu 3:

    Để phân biệt dung dịch AlCl3 và dung dịch KCl ta dùng dung dịch:

    • A.
      HCl.
    • B.
      H2SO4.
    • C.
      NaNO3.
    • D.
      NaOH.
  • Câu 4:

    Cho bột Al và dung dịch KOH dư thấy hiện tượng:

    • A.
      Sủi bọt khí, Al không tan hết và dung dịch màu xanh lam.
    • B.
      Sủi bọt khí, Al tan dần đến hết và thu được dung dịch không màu.
    • C.
      Sủi bọt khí, bột Al không tan hết và thu được dung dịch không màu.
    • D.
      Sủi bọt khí, bột Al tan dần đến hết và thu được dung dịch màu xanh lam.
  • Câu 5:

    Phát biểu nào sau đây là sai?

    • A.
      Nhôm không tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng, nguội. 
    • B.
      Nhôm có tính dẫn điện và dẫn nhiệt lớn hơn tính dẫn điện và dẫn nhiệt của sắt.
    • C.
      Trong công nghiệp, nhôm được sản xuất từ quặng boxit.
    • D.
      Nhôm có cấu tạo kiểu mạng tinh thể lập phương tâm diện. 
  • Câu 6:

    Có ba chất rắn riêng biệt: Al, Mg, Al2O3. Dung dịch có thể phân biệt được 3 chất rắn trên là:

    • A.
      NaOH.
    • B.
      HCl.
    • C.
      HNO3 loãng.
    • D.
      CuCl2.
  • Câu 7:

    Hỗn hợp bột kim loại X và bột oxit Y khi xảy ra phản ứng sẽ tự toả nhiệt với hiệu ứng nhiệt của phản ứng rất lớn, nâng nhiệt độ của hệ đến nhiệt độ nóng chảy của kim loại X vào khoảng 35000C. Phần oxit kim loại X nổi thành xỉ trên bề mặt kim loại Y lỏng. Lợi dụng phản ứng này để thực hiện quá trình hàn kim loại, nhất là đầu nối của các thanh ray trên đường xe lửa.

    Kim loại X và oxit Y lần lượt là:

    • A.
      Al và Fe2O3.
    • B.
      Al và Fe3O4.
    • C.
      Fe và Al2O3.
    • D.
      Al và FeO.
  • Câu 8:

    Nung hỗn hợp bột gồm 15,2g Cr2O3 và m gam Al ở nhiệt độ cao. Sau khi phản ứng hoàn toàn thu được 23,3g hỗn hợp rắn X. Cho toàn bộ hỗn hợp X phản ứng với axit HCl dư thấy thoát ra V lit khí H2(dktc). Giá trị của  V là :

    • A.
      10,08   
    • B.
      4,48     
    • C.
      7,84 
    • D.
      3,36
  • Câu 9:

    Cho m gam Al phản ứng hoàn toàn với dung dịch loãng (dư), thu được 4,48 lít khí NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của m là

    • A.
      4,05.
    • B.
      8,10.
    • C.
      2,70.
    • D.
      5,40.
  • Câu 10:

    Hoà tan hoàn toàn 1,02 gam Al2O3 trong dung dịch H2SO4 loãng dư, thu được khối lượng muối là:

    • A.
      6,84 gam.   
    • B.
      5,81 gam.
    • C.
      5,13 gam.
    • D.
      5,13 gam.

Câu 11-30: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

4.2. Bài tập SGK và Nâng cao 

Các em có thể hệ thống lại nội dung bài học thông qua phần hướng dẫn Giải bài tập Hoá học 12 Bài 27.

5. Hỏi đáp về Bài 27 Chương 6 Hoá học 12

Trong quá trình học tập nếu có bất kì thắc mắc gì, các em hãy để lại lời nhắn ở mục Hỏi đáp để cùng cộng đồng Hóa THPT Long Xuyên thảo luận và trả lời nhé.

Đăng bởi: THPT Số 2 Tuy Phước

Chuyên mục: Giáo Dục Lớp 12

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button

Bạn đang dùng trình chặn quảng cáo!

Bạn đang dùng trình chặn quảng cáo!