CHUYÊN ĐỀ HOÁ 12 : NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM
I.NHÔM ( Al = 27, là nguyên tố
p ) :
1.Vị trí và cấu
tạo :
+ thuộc nhóm IIIA, chu kì 3
+ có số hiệu nguyên tử là 13 trong bảng tuần
hoàn
2.Cấu
tạo của nhôm :
+ cấu hình e : 1s2 2s22p63s23p1
hay [ Ne ] 3s23p1
+ có 3 e ở lớp ngoài cùng
+ Độ âm điện
: có giá trị là 1,61
+ Số oxi hoá
:+3
+ mạng tinh thể
: lập phương tâm diện
3. Tính chất vật
lí :
+ là kim loại trắng bạc , mềm , dễ kéo sợi và
dát mỏng
+ là kim loại nhẹ (2,7g/cm3 ) nóng
chảy ở nhiệt độ 660oC
+ dẫn điện và dẫn nhiệt tốt ( dẫn nhiệt kém hơn đồng , dẫn điện mạnh hơn sắt )
4. Tính chất hoá
học :
+ Al là kim loại có tính khử mạnh
a) Tác dụng với phi kim : ( O2, Cl2, S,
..... )
+ Al bền trong không khí ở nhiệt độ thường do
có màng oxit Al2O3 rất mỏng , mịn , và bền chắc bảo vệ
tuy nhiên bột nhôm tại cháy sang trong không khí khi đun nóng :
4Al
+ 3O2 → Al2O3
+ Bột nhôm tự bốc cháy khi tiếp xúc với các
Halogen X ( Cl2 , Br2, …. ) :
2Al + 3X2 → 2AlX3
b) Tác dụng với axit :
+ Với dung dịch có chứa H+ ( HCl, H2SO4
loãng , …. ) , Al phản ứng dễ dàng sinh ra muối đồng thời giải phóng khí H2
:
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
2Al + 3H2SO4 loãng → Al2(SO4)3 + 3H2
+
Với các axit như HNO3 loãng hoặc đặc nhôm khử được N+5
thành các hợp chất là khí có số oxh thấp hơn hoặc có thể là muối amoni ( NH4+
) :
Al + 4HNO3 loãng → Al(NO3)3 + NO + 2H2O
Al + 6HNO3 → Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
+
Với H2SO4 đặc , Nhôm khử S+6 thành các hợp chất
có số oxh thấp hơn :
2Al + 6H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
CHÚ Ý : + NHÔM thụ động với H2SO4
, HNO3 đặc nguội do đó có thể dùng thùng Al để vận
chuyển những axit này
c) Tác dụng với oxit kim loại :
+ Ở nhiệt độ cao , Al khử được nhiều oxit kim
loại như FexOy ,
Cr2O3 , … thành kim loại tự do :
2yAl + 3FexOy → yAl2O3 + 3xFe
d) Tác
dụng với nước :
+ Al không phản ứng với nước vì được
lớp oxit mỏng, bền và đặc khít bảo vệ. Nếu phá bỏ lớp oxit bao phủ bề mặt, Al
phản ứng trực tiếp với nước :
2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2
e) Tác dụng với dung dịch kiềm :
+ Những đồ vật bằng nhôm thường bị hoà tan
trong dung dịch kiềm như NaOH , Cr(OH)3,…. . Hiện tượng này được giải thích như sau :
- Trước hết màng bảo vệ là Al2O3
bị phá huỷ trong dung dịch kiềm :
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4 ] (1)
- Tiếp đến kim loại Nhôm khử nước :
2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2 (2)
- Màng Al(OH)3 bị phá huỷ trong dung dịch bazơ :
Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4 ] (3)
- phản
ứng (2) và (3) xảy ra luân phiên cho đến khi bị tan hết và có thể viết gộp
thành phương trình hoá học sau :
NaOH + H2O + Al → NaAlO2 + 3/2H2
5. Ứng dụng và
Sản xuất
a) Ứng dụng :
+ Nhôm và hợp kim của
nhôm có đặc tính nhẹ , bền đối với không khí và nước , được dùng làm vật liệu
chế tạo máy bay , ô tô , tên lửa , tàu vũ trụ .
+ Nhôm và hợ kim của
nhôm được dung làm khung cửa trang trí nội thất
+ Dùng làm dây cáp dẫn
điện thay thế cho đồng là kim loại đắt tiền
+ Dùng trong thiết bị
trao đổi nhiệt , các dụng cụ đun nấu trong gia đình
+ Bột nhôm dùng để chế
tạo hỗn hợp tecmit ( Al và Fe2O3 ) được dùng
để sản xuất đường ray
b) Sản xuất Al :
+ Nguyên liệu : Quặng boxit
Al2O3 có lẫn SiO2 và Fe2O3.
+ Các giai đoạn điều
chế : -
Làm sạch nguyên liệu:
2NaOH + Al2O3 → 2NaAlO2 +
H2O
2NaOH + SiO2 → Na2SiO3 + H2O
NaAlO2 + CO2 + 2H2O → NaHCO3 + Al(OH)3
NaOH + CO2 → NaHCO3
2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O
- Điện phân nóng chảy Al2O3 có mặt
criolit Na3AlF6 (hạ nhiệt độ
nóng chảy của Al2O3từ 20500C xuống 9000C; tăng độ dẫn điện
do tạo thành nhiều ion hơn; tạo lớp bảo vệ không cho O2 phản ứng với Al nóng chảy):
2Al2O3 → 4Al + 3O2
II. NHÔM
OXIT ( Al2O3)
1. Tính chất vật lí, Trạng thái tự nhiên :
- là chất rắn màu trắng , không tan trong nước,
không tác dụng với nước và nóng chảy ở nhiệt độ 2050oC
- Trong tự nhiên , nhôm oxit tồn tại ở 2 dạng
:
+ dạng ngậm nước
: quặng boxit (
Al2O3.2H2O) , nguyên liệu quan trọng để sản xuất
nhôm
+ Dạng khan
: Emeri ( dung làm đá mài ) , Corinđon,….
2. Tính chất hoá học
a) Tính bền: Al2O3 không bị khử
bởi H2, CO ở nhiệt độ cao; Al2O3 tác dụng với C không cho Al kim loại mà tạo Al4C3:
Al2O3 + 9C → Al4C3 + 6CO (> 20000C)
b) Tính lưỡng tính:
+ Al2O3 là oxit
bazơ khi tác dụng với axit mạnh → muối + H2O.
Al2O3 +
6HCl → 2AlCl3 + 3H2O
+ Al2O3 là oxit
axit khi tác dụng với dung dịch bazơ mạnh → muối + H2O.
Al2O3 +
2NaOH → NaAlO2 + H2O
hay
Al2O3 + 2NaOH +
3H2O → 2Na[Al(OH)4]
Al2O3 + 2OH- → 2AlO2- + H2O
3. Điều chế: Nhiệt
phân Al(OH)3:
2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O
4. Ứng dụng :
- Tinh thể Al2O3 (
corinđon) được dùng làm đồ trang sức, chế tạo các chi tiết trong ngành kĩ thuật
như chân kính đồng hồ , thiết bị phát tia lade,…
- Bột nhôm oxit có độ cứng cao dùng làm vật
liệu mài
- Quặng boxit dung để sản xuất nhôm kim loại
III. NHÔM
HIĐROXIT (Al(OH)3 ) : là chất kết tủa keo , màu trắng
1.
Tính
không bền với nhiệt :
-
Là hợp chất không bền với nhiệt , do đó
dễ bị nhiệt phân tạo thành nhôm oxit : 2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O
2. Tính lưỡng tính :
+ Khi tác dụng với
axit mạnh , nhôm hiđroxit thể hiện tính bazơ :
Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O
+ Khi tác dụng
với kiềm mạnh , , nhôm hiđroxit thể hiện tính axit :
Al(OH)3 + KOH → KAlO2 + 2H2O
Al(OH)3 + KOH → K[Al(OH)4]
3.Điều
chế : a)
làm kết tủa dung dịch Al3+ :
Al3+ + 3OH- (vừa đủ) → Al(OH)3 / Al3+ + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3 + 3NH4+
b) làm kết tủa dung
dịch AlO2- :
AlO2- + CO2 + 2H2O → Al(OH)3 + HCO3-/ AlO2- + H+ (vừa đủ) +
H2O → Al(OH)3
IV. MUỐI
NHÔM SUNFAT ( Al2(SO4)3)
-
Có nhiều ứng dụng quan trọng là muối
sunfat kép kali và nhôm ngậm nước được gọi là phèn chua ( K2SO4.
Al2(SO4)3. 24 H2O )
-
Phèn chua được dùn trong ngành công nghiệp
da , công nghiệp giấy ( làm cho giấy không thấm nước ) , chất cầm màu trong
công nghiệp nhuộm vải , chất làm trong nước đục , …
-
Trong CTHH của phèn chua nếu ta thay ion
K+ bằng cái ion như Li+, Na+ hay NH4+
ta có tên gọi chung là phèn nhôm ( chứ không được gọi phèn chua )
V.
CÁCH NHẬN BIẾT ION Al3+ trong dung dịch :
- cho từ từ dung dịch NaOH đến dư
vào dung dịch thí nghiệm , nếu thấy có kết tủa keo xuất hiện rồi tan trong NaOH
dư chứng tỏ có Al3+ :
Al3+ + 3OH-
→ Al(OH)3
Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4]
VI.MỘT
SỐ TIPS GIẢI BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN NHÔM :
1.
Bài
toán nhiệt nhôm :
-
PTHH : 2yAl + 3FexOy → yAl2O3 + 3xFe
Lưu ý :+ Nếu
hỗn hợp sau phản ứng cho tác dụng với dung dịch kiềm → H2 thì Al còn
dư sau phản ứng nhiệt nhôm hoặc hiệu suất H của phản ứng < 100%
+ Nếu hỗn hợp sau phản
ứng cho tác dụng với dung dịch kiềm không có khí
thoát ra chứng tỏ không dư Al.
+ Khối lượng hỗn hợp
trước và sau phản ứng không đổi (bảo toàn khối lượng).
+ Vận dụng bảo toàn
electron.
2.
1 số
dạng đồ thị của Nhôm :
a)
Rót từ từ dung dịch kiềm đến dư vào dung dịch
chứa a mol muối Al3+. Sau phản ứng thu được b mol kết tủa :
b)
Rót từ từ dung dịch axit đến dư vào dung
dịch chứa a mol muối AlO2-. Sau phản ứng thu được b mol kết
tủa :
VII.
Bài tập minh hoạ :
Câu 1
: Hiện tượng nào sau đây là đúng.
A. Nhỏ
từ từ dung dịch KOH vào dung dịch Al2(SO4)3 đến
dư, lượng vừa xuất hiện, lắc tan, sau một thời gian lại xuất hiện nhiều dần
B. Nhỏ từ từ dd HCl vào dd NaAlO2 cho đến dư, lượng xuất
hiện nhiều dần, sau đó tan từ từ và mất hẳn
C. Sục luồng khí CO2 từ
từ vào dung dịch NaAlO2, xuất hiện, sau đó tan dần do khí CO2
có dư
D. Cho một luồng khí CO2 từ từ vào nước vôi trong,
xuất hiện nhiều dần và không tan trở lại ngay cả khi CO2
Câu
2: Cho Natri kim loại tan hết vào dung dịch chứa hai muối AlCl3 và
CuCl2 được kết tủa A. Nung A cho đến khối lượng không đổi được
chất rắn B. Cho 1 luồng H2 dư đi qua rắn B nung nóng được chất
rắn E (gồm hai chất) là:
A. Al
và Cu B. Al2O3 và
Cu
C.
Al và CuO
D. Al2O3 và
CuO
Câu
3 : Tại sao miếng Al (đã cạo sạch màng bảo vệ Al2O3) khử
H2O rất chậm và khó, nhưng lại khử H2O dễ dàng trong dung
dịch kiềm mạnh
A.
Vì Al có tính khử kém hơn kim loại kiềm, kiềm thổ
B. Vì Al là kim loại có thể tác dụng với dung dịch kiềm
C.
Vì Al tạo lớp màng bảo vệ Al(OH)3. Lớp màng bị tan trong dung dịch
kiềm mạnh
D.
Vì Al là kim loại có hiđrôxit lưỡng tính.
Câu
4: Chỉ dùng nước có thể phân biệt những chất mất nhãn nào dưới đây:
A. Al, Al2O3, Fe2O3,
MgO.
B. ZnO, CuO, FeO, Al2O3
C. Na2O, Al2O3,
CuO, Al
D. Al, Zn, Ag, Cu
Câu
5: Để tách nhanh Al2O3 ra khỏi hỗn hợp bột Al2O3 và
CuO mà không làm thay đổi khối lượng có thể dùng hoá chất nào sau đây.
A. Axit HCl, dd NaOH
B. Dung dịch NaOH, khí CO2
C. Nước
D. Nước amoniac
Câu
6: Cho dd NH3 dư vào dd AlCl3 và ZnCl2 thu
được A. Nung A được chất rắn B. Cho luồng H2 đi qua B nung nóng
sẽ thu được chất rắn:
A. Zn và
Al
B. Zn và Al2O3
C. ZnO và
Al2O3
D. Al2O3
Câu
7: Trong các kim loại sau: Cu, Fe, Pb, Al người ta thường dùng kim loại nào để
làm vật liệu dẫn điện hay dẫn nhiệt.
A. Chỉ có
Cu
B. Cu và
Al
C. Fe và Al
D. Chỉ có Al
Câu
8 : Kim loại nào sau đây được dùng nhiều nhất để đóng gói thực phẩm:
A.
Zn
B. Fe
C. Sn
D. Al
Câu
9: Cho hỗn hợp K và Al vào H2O, thấy hỗn hợp tan hết. Chứng tỏ:
A. Nước dư
B. Nước dư và nK nAl
C. Nước dư và nK < nAl
D. Al tan hoàn toàn trong H2O
Câu
10: Cho 1 mol Al tác dụng hoàn toàn với dung dịch chứa 1 mol FeCl3.
Điều nào sau đây đúng.
A. Sau phản ứng không thu được Fe kim loại
B. Sau phản ứng thu được 1 mol Fe kim loại
C. Sau phản ứng thu được 2 mol Fe kim loại
D. Sau phản ứng thu được 3 mol Fe kim loại
Câu
11: Trong vỏ Trái Đất có nhiều nhôm hơn sắt nhưng giá mỗi tấn nhôm cao hơn nhiều
so với giá mỗi tấn sắt. Lí do vì:
A. Chuyển vận quặng nhôm đến nhà máy xử lí
tốn kém hơn vận chuyển quặng sắt
B. Nhôm hoạt động mạnh hơn sắt nên để thu
hồi nhôm từ quặng sẽ tốn kém hơn
C. Nhôm có nhiều công dụng hơn sắt nên nhà
sản xuất có thể có lợi nhuận nhiều hơn
D. Quặng nhôm ở sâu trong lòng đất trong
khi quặng sắt từng thấy ngay trên mặt đất
Câu
12: Chỉ dùng duy nhất 1 hoá chất nào dưới đây để có thể phân biệt được 4 lọ mất
nhãn chứa các dung dịch riêng biệt: AlCl3, ZnCl2, FeCl2 và
NaCl.
A. dd
NaOH
B. dd Na2CO3
C. dd AgNO3 D.
dd NH3
Câu
13: Khi hoà tan AlCl3 vào nước ,hiện tượng xảy ra là:
A. Dung dịch vẫn trong suốt B. Có kết tủa
C. Có kết tủa đồng thời có giải phóng
khí
D.
Có kết tủa sau đó kết tủa tan
Câu
14: Chỉ dùng 1 chất để phân biệt 3 kim loại sau: Al , Ba , Mg
A. Dung dịch
HCl
B. Nước
C. Dung dịch
NaOH
D. Dung dịch H2SO4
Câu
15: Cho các phát biếu sau về phản ứng nhiệt nhôm:
A. Nhôm chỉ có thể khử các oxit kim loại đứng
sau H trong dãy điện hoá
B. Nhôm chỉ có thể khử các oxit kim loại đứng
sau Al trong dãy điện hoá
C. Nhôm chỉ có thể khử các oxit kim loại đứng
trước và đứng sau Al trong dãy điện hoá với điều kiện kim loại đó dễ bay hơi
D. Nhôm khử tất cả các oxit kim loại
Câu
16: Cho m gam hỗn hợp Al và Na vào nước
dư , sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn , thu được 2,24 lít khí H2 (
đktc) và 2,35 gam chất rắn không tan . Giá trị của m là :
A. 4,35
B. 4,85
C.6,95
D.3,70
Câu
17: Cho m gam hỗn hợp X gồm Al và Na vào
nước dư thu được V lít khí H2 ( đktc) . Nếu cũng cho m gam X vào
dung dịch NaOH ( dư ) thì thu được 1,75V lít khí H2 ( đktc) . Thành
phần phần trăm theo khối lượng của Na trong X là :
A. 39,87
% B. 77,31 %
C. 49,87 % D. 29,87 %
Câu 18 : Cho V lít dung dịch NaOH 2 M vào dung dịch chứa 0,1 mol
Al2(SO4)3 và 0,1 mol H2SO4
đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 7,8 gam kết tủa. Giá trị lớn nhất của
V để thu được lượng kết tủa trên là :
A. 0,45
B. 0,35
C. 0,25
D. 0,05
Câu 19 : Cho 150 ml dung dịch KOH 1,2M tác dụng với 100 ml dung dịch
AlCl3 nồng độ x mol /l thu được dung dịch Y và 4,68 gam kết tủa . Loại
bỏ kết tủa , thêm tiếp 175 ml dung dịch KOH 1,2M vào Y thu được 2,34 gam kết tủa
. Giá trị của x là:
A. 1,2 B. 0,8
C. 0,9
D. 1,0
Câu 20 : Chia m gam Al thành 2 phần bằng nhau :
-
Phần 1 tác dụng với lượng dư
dung dịch NaOH sinh ra x mol khí H2
-
Phần 2 tác dụng với lượng dư
dung dịch HNO3 loãng sinh ra y mol khí N2O ( sản phẩm khử
duy nhất )
Quan
hệ giữa x và y là :
A. x = 2y
B. y = 2x
C. x = 4y
D. x = y
Câu 21 : Cho 7,65 gam hỗn hợp X gồm Al và Al2O3
( trong đó Al chiếm 60% khối lượng ) tan hoàn toàn trong dung dịch Y gồm H2SO4
và NaNO3, thu được dung dịch Z chỉ chứa 3 muối trung hoà và m gam hỗn
hợp khí T ( có 0,015 mol H2 ). Cho dung dịch BaCl2 dư vào
Z đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 93,2 gam kết tủa. Còn nếu cho
Z phản ứng với NaOH thì lượng NaOH phản ứng tối đa là 0,935 mol . Giá trị của m
gần nhất giá trị nào sau đây ?
A. 2,5
B. 3,0
C. 1,0 D. 1,5
Câu 22 : Thể tích
dung dịch NaOH 0,25M cần cho vào 15ml dung dịch Al2(SO4)3
0,5M để thu được lượng kết tủa lớn nhấ là :
A. 210 ml B. 60 ml
C. 90 ml
D. 180 ml
Câu 23 : Hoà tan hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm Na2O và Al2O3
vào nước thu được dung dịch X trong suôt. Thêm từ từ dung dịch HCl 1M vào X khi
hết 100ml thì bắt đầu xuất hiện kết tủa; khi hết 300 ml hoặc 700 ml thì đều thu
được a gam kết tủa . Giá trị của a và m là :
A. 15,6 và 27,7 B. 23,4 và 35,9
C. 23,4 và 56,3 D. 15,6 và 55,4
Câu 24 : Nung nóng m gam hỗn hợp gồm Al và Fe3O4
trong điều kiện không có không khí . Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn ,
thu được hỗn hợp rắn X. Cho X tác dụng với dung dịch NaOH ( dư ) thu được dung
dịch Y , chất rắn Z và 3,36 lít khí H2 ( ở đktc ). Sục khí CO2 dư
vào dung dịch Y thu được 39 gam kết tủa. Giá trị của m là :
A. 45,6
B. 48,3
C. 36,7
D. 57,0
Câu 25 : Nung nóng m gam hỗn hợp gồm Al và Fe2O3
trong điều kiện không có không khí . Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn ,
thu được hỗn hợp rắn X. Chia X thành 2 phần bằng nhau :
-
Phần 1 tác dụng với dung dịch
H2SO4 loãng ( dư ) sinh ra 3,08 lít khí H2 ( ở
đktc )
-
Phần 2 tác dụng với dung dịch
NaOH ( dư ) sinh ra 0,84 lít khí H2 ( ở đktc )
Giá trị của m là :
A. 22,75 B. 21,4
C. 29,4
D. 29,43
ĐÁP ÁN
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
B |
B |
C |
C |
C |
D |
B |
D |
B |
B |
|
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
|
B |
D |
B |
B |
B |
B |
D |
A |
A |
C |
|
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
|
|
|
|
|
|
D |
D |
A |
B |
A |
|
|
|
|
|
