[HÓA 9] Bài 18: Nhôm

CHƯƠNG 2: KIM LOẠI

Bài 18: Nhôm

1. Kiến thức cần nhớ:

• Nhôm là kim loại nhẹ, dẫn nhiệt, dẫn điện tốt.
• Tính chất hoá học :

+ Tác dụng với phi kim :O₂, Cl₂,...

+ Tác dụng với axit : HCl, H₂SO₄ (trừ HNO₃ đặc nguội ; H₂SO₄ đặc nguội)

+ Tác dụng với dung dịch muối của kim loại đứng sau như CuSO₄, AgNO₃,...

+ Tác dụng với dung dịch kiềm như NaOH, KOH,...

• Phương pháp sản xuất nhôm : Điện phân nóng chảy oxit nhôm (Al₂O₃) trong criolit (Na₃AlF₆): 2Al₂O₃ -> 4Al + 3O₂
• Tính khối lượng, phần trăm khối lượng của nhôm, hiệu suất phản ứng.

2. Lý thuyết:

1. Tính chất vật lý

• Nhôm là kim loại màu trắng bạc, có ánh kim, khối lượng riêng
• d = 2,7g/cm3, nóng chảy ở 660^oC, dễ dát mỏng, dẫn nhiệt, dẫn điện tốt chỉ kém hơn đồng và bạc.

2. Tính chất hóa học

Nhôm là kim loại đứng trước hidro.

a/ Nhôm phản ứng với dung dịch kiềm

• Tính chất đặc biệt của nhôm là tác dụng với dung dịch bazơ giải phóng khí hidro.

2Al  +  2NaOH + 2H₂O ->  2NaAlO₂ +  3H₂

b/ Tác dụng với nước

• Vật bằng nhôm không tác dụng với nước kể cả khi đun nóng vì có lớp màng Al₂O₃ không cho nước thấm qua
• Nếu phá bỏ lớp Al₂O₃ thì Al tác dụng với nước

2Al + 6H₂O ->  Al(OH)₃ + 3H₂

c/ Nhôm phản ứng với dung dịch muối

• Nhôm phản ứng với dung dịch muối của kim loại kém hoạt động hơn tạo thành muối nhôm và giải phóng kim loại trong muối

2Al + 3Cu(NO₃)₂ ->  2Al(NO₃)₃ + 3Cu

2Al +3 FeCl₂ ->  2AlCl₃ + 3Fe

d/ Nhôm phản ứng với dung dịch axit

• Tác dụng với axit HCl, H₂SO₄ loãng giải phóng khí hidro

2Al + 6HCl ->   2AlCl₃ + 3H₂

2Al + 3H₂SO₄ ->  Al₂(SO₄)₃ + 3H₂

• Tác dụng với axit HNO₃ loãng tạo khí N₂O

8Al  +  30HNO₃ -> 8Al(NO₃)₃ +  3N₂O   +  15H₂O

• Nhôm phản ứng với dung dịch axit H₂SO_{4 đặc,nóng} và HNO_{3 đặc,nóng}

Al + 6HNO_{3đặc,nóng} ->  Al(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O

8Al + 30HNO_{3đặc,nóng} ->  8Al(NO₃)₃ + 3N₂O + 15H₂O

2Al + 6H₂SO_{4 đặc,nóng} ->  Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 3H₂O

8Al + 15H₂SO_{4 đặc,nóng} ->  4Al₂(SO₄)₃ + 3H₂S + 12H₂O

• Al không tác dụng với axit HNO₃ và  H₂SO₄  đặc nguội.

e/ Nhôm phản ứng với phi kim

• Phản ứng của nhôm với oxi

Al + O₂ -> Al₂O₃

• Phản ứng với phi kim khác

Al + Cl₂ ->  AlCl₃

Al + S ->  Al₂S₃

f/ Tác dụng với một số oxit kim loại

2Al + Fe₂O₃ ->  2Fe + Al₂O₃

2Al + 3CuO ->  3Cu + Al₂O₃

3. Ứng dụng

• Dùng làm dây dẫn điện..
• Đồ dùng gia đình..

4. Sản xuất nhôm

Điện phân nóng chảy quặng boxit có thành phần chủ yếu là Al₂O₃

2Al₂O₃  4Al  +   3 O₂

3. Ví dụ minh họa:

Bài 1:

Hãy điền vào bảng những tính chất tương ứng với những ứng dụng của nhôm:

	Tính chất của nhôm	Ứng dụng của nhôm
1		Làm dây dẫn điện
2		Chế tạo máy bay, ô tô, xe lửa, ...
3		Làm dụng cụ gia đình: nỗi, xoong, ...

 

Giải:

1. Dẫn điện tốt

2. Nhẹ, bền

3. Tính dẻo, dẫn nhiệt tốt, nóng chảy ở to cao.

Bài 2:

Thả một mảnh nhôm vào các ống nghiệm chứa các dung dịch sau:

a) MgSO₄.

b) CuCl₂.

c) AgNO₃.

d) HCl.

Cho biết hiện tượng xảy ra? Giải thích và viết phương trình hóa học.

Giải:

a) Không có phản ứng, vì hoạt động hóa học của Mg -> Al.

b) Al tan dần, màu xanh lam của dung dịch nhạt dần, có chất rắn màu đỏ bám vào bề mặt nhôm.

2Al + 3CuCl₂ → 2AlCl₃ + 3Cu ↓

c) Al tan dần, có chất rắn màu xám bám ngoài Al.

Al + 3AgNO₃ → Al(NO₃)₃ + 3Ag ↓

d) Có khí hiđro bay lên:

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂ ↑ .

Bài 3:

Có nên dùng xô, chậu, nồi nhôm để đựng vôi, nước vôi tôi hoặc vữa xây dựng không? Giải thích.

Giải:

Nếu dùng xô, chậu, nồi nhôm để đựng vôi, nước vôi hoặc vữa thì

Các dụng cụ này sẽ bị chóng hư vì trong vôi, nước vôi hoặc vữa đều có chứa Ca(OH)₂ là một chất kiềm nên tác dụng được với Al₂O₃ (vỏ bọc ngoài các đồ dùng bằng nhôm), sau đó đến Al bị ăn mòn.

Phương trình phản ứng:

Al₂O₃ + Ca(OH)₂ → Ca(AlO₂)₂ + H₂O

2Al + Ca(OH)₂ + 2H₂O → Ca(AlO₂)₂ + 3H₂ ↑ .

Bài 4:

Có dung dịch muối AlCl₃ lẫn tạp chất là CuCl₂. Có thể dùng chất nào sau đây để làm sạch muối nhôm? Giải thích sự lựa chọn.

a) AgNO₃.

b) HCl.

c) Mg.

d) Al.

e) Zn.

Giải:

d) Dùng Al để làm sạch muối nhôm vì:

2Al + 3CuCl₂ → 2AlCl₃ + 3Cu ↓

Bài 5:

Thành phần chính của đất sét là Al₂O₃.2SiO₂.2H₂O. Hãy tính thành phần phần trăm theo khối lượng của Al có trogn hợp chất trên.

Giải:

M _{Al2O3.2SiO2.2H2O} = 27.2 + 16.3 + 2.(28 + 16.2) + 2.(2 + 16) = 258 (g)

\[%mAl=\frac{27,2.100}{258}=20,93%\]

Bài 6:

Để xác định phần trăm khối lượng của hỗn hợp A gồm nhôm và magie, người ta thực hiện hai thí nghiệm sau:

• Thí nghiệm 1: Cho m gam hỗn hợp A tác dụng với dung dịchH₂SO₄ loãng dư, thu được 1568ml khí ở điều kiện tiêu chuẩn.
• Thí nghiệm 2: Cho m gam hỗn hợp A tác dụng với dung dịch NaOH dư thì sau phản ứng thấy còn lại 0,6g chất rắn.

Tính phần trăm khối lượng của mỗi chất trong hỗn hợp A.

Giải:

Ở thí nghiệm 2: Al tác dụng hết với NaOH, còn Mg không phản ứng nên khối lượng chất rắn còn lại là Mg, m_Mg = 0,6g.

nMg=0,6/24=0,025 mol

Gọi n_Al = x

Phương trình phản ứng:

2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂ ↑ ( 1)

Mg + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂ ↑ (2)

Theo pt (2) n_H2 (2) = n_Mg = 0,025 mol

Theo pt (1) n_H2 (1) = \[\frac{3}{2}{{n}_{Al}}=\frac{3}{2}x(mol)\]

⇒ Tổng số mol H₂ là \[{{n}_{{{H}_{2}}}}=0,025+\frac{3}{2}x(mol)\]  (∗)

Theo đề bài ta có: V_H2 = 1568ml = 1,568 l

=> nH₂=0,07 mol

Từ (∗) và (∗∗) ⇒ 0,025 + 3x/2 = 0,07

Giải ra ta có : x = 0,03 mol ⇒ m_Al = 0,03 x 27 = 0,81g

m_{hỗn hợp A} = 0,81 + 0,6 = 1,41 g

4. Bài tập:

Bài 1:

Thả một mảnh nhôm vào các ống nghiệm chứa các dung dịch sau :

a/  MgSO₄                      b/ CuSO₄   

c/ FeCl₃                           d/ H₂SO₄

Cho biết hiện tượng xảy ra .Giải thích và viết các phương trình hoá học

Bài 2:    

Nhôm là kim loại

A. Dẫn điện và nhiệt tốt nhất trong số tất cả kim loại .

B.  Dẫn  điện và nhiệt đều kém

C.  Dẫn  điện tốt nhưng dẫn nhiệt kèm.

D.  Dẫn điện và nhiệt tốt nhưng kém hơn đồng .

Bài 3: 

Người ta có thể dát mỏng được  nhôm thành thìa, xoong, chậu, giấy gói bánh kẹo  là do nhôm có tính :

A. dẻo                             B. dẫn điện .                           

C . dẫn nhiệt .                D . ánh kim .

Bài 4:     

Một kim loại có khối lượng riêng là 2,7 g/cm³,nóng chảy ở 660 ⁰C. Kim loại  đó  là:

A. sắt                              B . nhôm             

C.  đồng .                     D . bạc .

Bài 5:     

Nhôm bền trong không khí là do

A. nhôm nhẹ, có nhiệt độ nóng chảy cao

B. nhôm không tác dụng với nước .

C. nhôm không tác dụng với oxi .

D. có lớp nhôm oxit mỏng bảo vệ .

Bài 6: 

Trong các dung dịch muối sau: Na₂SO₄ , BaCl₂ , Al₂(SO₄)₃ ,Na₂CO₃ .Dung dịch làm cho quỳ tím hoá đỏ là:

A. Al₂(SO₄)₃                  B. BaCl₂                       

C. Na₂CO₃                       D. Na₂SO₄

Bài 7: 

Giải thích tại sao để điều chế Al người ta điện phân Al₂O₃ nóng chảy mà không điện phân AlCl₃ nóng chảy là:

A. AlCl₃ nóng chảy ở nhiệt độ cao hơn Al₂O₃

B. AlCl₃ là hợp chất cộng hoá trị nên không nóng chảy mà thăng hoa

C. Điện phân AlCl₃ tạo ra Cl₂ rất độc

D. Điện phân Al₂O₃ cho ra Al tinh khiết hơn

Bài 8:                    

Khi điện phân Al₂O₃ nóng chảy người ta thêm Cryôlit Na₃AlF₆ với mục đích:

1. Làm hạ nhiệt độ nóng chảy của Al₂O₃               

2. Làm cho tính dẫn điện cao hơn

3. Để thu được F₂ ở Anot thay vì là O₂                        

4. Tạo hỗn hợp nhẹ hơn Al để bảo vệ Al

Các lý do nêu đúng là:

A. Chỉ có 1                                                    B. Chỉ có 1 và 2

C. Chỉ có 1 và 3                                            D. Chỉ có 1,2 và 4

Bài 9:

Hoà tan hoàn toàn 20,4 gam Al₂O₃ và 8 gam MgO trong 122,5 gam dung dịch H₂SO₄. Để trung hoà lượng axit còn dư phải dùng 400 ml dung dịch NaOH 0,5 M. Nồng độ phần trăm dung dịch H₂SO₄ ban đầu là

A. 24%.                                   B. 16%.      

C. 48%.                                   D.72%.

Bài 10:

Trình bày phương pháp hoá học tách riêng từng chất trong hỗn hợp Al₂O₃ và Fe₂O₃.

Bài 11:

Hoà tan hoàn toàn m gam nhôm trong lượng vừa đủ dung dịch HCl 1M. Sau phản ứng thu được dung dịch A và V lít khí (đktc). Dung dịch thu được cho tác dụng với lượng dư dung dịch NH₃ thu được kết tủa B. Nung B đến khối lượng không đổi thu được 10,2 gam chất rắn.

a/ Viết các pthh xảy ra.

b/ Tính m, V và thể tích dung dịch HCl đã dùng.

Bài 12:

Hỗn hợp gồm AI và A1₂O₃ có khối lượng 15,6 gam được hoà tan hoàn toàn trong dung dịch HC1 thì thu được 6,72 lít H₂ (đktc).

a/ Viết các pthh xảy ra.

b/ Tính % khối lượng các chất trong hỗn hợp.

Bài 13:

Bằng phương pháp hoá học hãy nhận biết các chất rắn (dạng bột) sau: BaO, A1₂O₃ và MgO.

Bài 14:

500 ml dung dịch A có hoà tan FeCl₃ và AlCl₃. Chia A thành 2 phần bằng nhau (250 ml).

Phần 1 : Cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được kết tủa, nung kết tủa không đổi thì thu được 12 gam chất rắn.

Phần 2 : Cho tác dụng với dung dịch NH₃ dư thu được kết tủa, nung kết tủa đến khối lượng không đổi thu được 17,1 gam chất rắn.

a/ Viết các pthh xảy ra.

b/ Tính nồng độ các chất trong dung dịch ban đầu.

5. Đáp án:

Bài 1:

Ống nghiệm a : không xảy ra phản ứng , vì Al đứng sau Mg trong dãy HĐHH của một số  kim loại .

Ống  nghiệm b : Chất rắn màu đỏ bám ngoài nhôm ,nhôm tan dần , màu xanh của dd CuSO₄  nhạt dần

Al + CuSO₄  -> Al₂(SO₄)₃ + Cu

Ống nghiệm c : có chất rắn màu trắng xám  bám ngoài Al,  Al tan dần, màu nâu của dung dịch FeCl₃  nhạt dần

Al + FeCl₃ -> AlCl₃ + Fe

Ống nghiệm d : có sủi bọt khí , nhôm tan dần

2Al + 3H₂SO₄ -> Al₂(SO₄)₃ + 3H₂

2D

3A

4B

5D

6A

7B

8D

9D

 

Bài 10:

Cho hỗn hợp tác dụng với dung dịch NaOH đặc và đun nóng. Ta thu được dung dịch và chất rắn không tan là Fe₂O₃.

A1₂O₃ + 2NaOH -> 2NaAlO₂ + H₂O

Sục CO₂ vào dd thu được kết tủa Al(OH)₃, lọc kết tủa và sau đó nung đến khối lượng không đổi thu được Al₂O₃

CO₂ + 2H₂O + NaAlO₂-> Al(OH)₃ +NaHCO₃

2Al(OH)₃  Al₂O₃ + 3H₂O

Bài 11:

a/ 2Al + 6HCl -> 2AlCl₃ + 3H₂ (1)

AlCl₃ + 3NH₃ +3H₂O -> Al(OH)₃ +3N₂Cl (2)

2Al(OH)₃ Al₂O₃ +3H₂O (3)

b/ n_Al2O3 = 0,1 (mol)

Căn cứ các phương trình (1), (2), (3) ta có :

n_Al = 2. n_Al2O3 = 0,2 (mol)

n_HCl = 3.n_A1 = 0,6 (mol)

n_Fe2O3 = n_HCl/2 = 0,3 (mol).

-> m = 27.0,2 = 5,4 (gam) ; V = 0,3.22,4 = 6,72 (lít) ; Vdd(HCl) = 0,6 (M).

Bài 12:

a) 2Al + 6HCl -> 2AlCl₃ + 3H₂       (1)

Al₂O₃+ 6HCl —> 2AlCl₃ + 3H₂O   (2)

b) n_H2 =0.3 (mol).

Theo phương trình (1) ta có :

n_Al=0,3.2/3= 0,2 (mol).

—> m_Al = 0,2.27 = 5,4 (gam)

%Al₂O3 = 100% - 34,62% = 65,38%.

Bài 13:

Cho các mẫu chất vào H₂O và khuấy đều, chất nào tan là BaO, không tan là Al₂O₃ và MgO : BaO + H₂O —> Ba(OH)_(tan)

Cho hai chất còn lại cho tác dụng với dung dịch NaOH. Chất nào tan là A1₂O₃, không tan là MgO : Al₂O₃ + 2NaOH ->2NaAlO₂ + H₂O

Bài 14:

a/ Pthh :

Phần 1 :     

AlCl₃ + 3NaOH —> Al(OH)₃ + 3NaCl              (1)

FeCl₃ + 3NaOH —> Fe(OH)₃ + 3NaCl              (2)

Al(OH)₃ + NaOH -> NaAlO₂ + H₂O                           (3)

2Fe(OH)₃ Fe₂O₃ + 3H₂O                               (4)

Phần 2 :     

AlCl₃ + 3NH₃ + 3H₂O ->Al(OH)₃ + 3NH₄Cl     (5)

FeCl₃ + 3NH₃ + 3H₂O ->Fe(OH)₃ + 3NH₄Cl     (6)

2Fe(OH)₃ Fe₂O₃ + 3H₂O                               (7)

2A1(OH)₃  A1₂O₃ + 3H₂O                                       (8)

b/ n_Fe2O3 = 0,075 (mol) -> n_FeCl3 = 2.0,075 = 0,15 (mol).

m_Al2O3 = 17,1 - 12 = 5,1 (gam) -> n_Al2O3 =0,05 (mol).

-> n_AlCl3 =0,05.2 =0,1 (mol)

_CM(FeCl3) = 0,15/0,25=0,6M;  C_M(AlCl3) = 0,1/0,25 = 0,4M

CHÚC CÁC BẠN HỌC THẬT TỐT NHÉ <3

Bài viết gợi ý: