Nhôm và hợp chất

NHÔM VÀ HỢP CHẤT

A. NHÔM

I. Vị trí và cấu tạo

1. Vị trí của nhôm trong bảng tuần hoàn:

- Ô 13, chu kì 3, nhóm IIIA

- Cấu hình e: 1s²2s²2p⁶3s²3p¹

2. Cấu tạo của nhôm:

- Là nguyên tố p, có 3 e hoá trị. Xu hướng nhường 3 e tạo ion Al³⁺

Al  →  Al³⁺   + 3e

- Trong hợp chất nhôm có số oxi hoá +3

vd: Al₂O₃, AlCl₃

- Cấu tạo mạng tinh thể: lập phương tâm diện

Multiple Choice

Kim loại có 3 electron ở lớp electron ngoài cùng

• Al

• Ca

• Na

• Fe

II. Tính chất vật lý

- Nhôm là kim loại nhẹ (khối lượng riêng 2,7g/cm³), màu trắng bạc, nóng chảy ở nhiệt độ không cao lắm (660^oC). 

 - Nhôm rất dẻo, có thể dát được lá nhôm mỏng 0,01 mm dùng để gói thực phẩm. 

 - Nhôm có cấu tạo mạng lập phương tâm diện, mật độ electron tự do tương đối lớn. Do vậy nhôm có khả năng dẫn điện và nhiệt tốt. Độ dẫn điện bằng 2/3 đồng, nhưng nhôm nhẹ hơn đồng 3 lần. Độ dẫn nhiệt của nhôm hơn sắt 3 lần. 

III. Tính chất hóa học

- Al là kim loại có tính khử mạnh tuy nhiên yếu hơn KLK, KLK thổ.

1. Tác dụng với phi kim:

- Al tác dụng trực tiếp và mãnh liệt với nhiều phi kim.

Vd: 4 Al + 3O₂ → 2 Al₂O₃

      2 Al    +  3Cl₂  → 2 AlCl₃

III. Tính chất hóa học

2. Tác dụng với axit:

a)  Với các dung dịch axit HCl, H₂SO₄loãng:

Vd: 2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

2Al +  3 H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3 H₂

Pt ion: 2Al + 6H⁺ → 2 Al³⁺ +  3H₂

b) Với dung dịch HNO₃, H₂SO₄ đặc:

-   Al không pư với HNO₃ đặc nguội, H₂SO₄ đặc nguội.

-  Với các axit HNO₃ đặc nóng, HNO₃ loãng, H₂SO₄ đặc nóng: Al khử được và xuống những mức oxi hoá thấp hơn.

Al + 6HNO₃ đ → Al(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O

2Al + 6H₂SO₄ đ → Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

Multiple Select

Kim loại tác dụng được với H2SO4 đặc nguội và HNO3 đặc nguội. (có thể có nhiều đáp án)

• Al

• Cu

• Fe

• Zn

III. Tính chất hóa học

3. Tác dụng với H2O:

Al hoặc hỗn hống Al-Hg khử được nước ở nhiệt độ thường.

2Al  +  6H₂O  → 2 Al(OH)₃ + 3 H₂

Phản ứng dừng lại nhanh do có lớp Al(OH)₃ không tan trong H₂O bảo vệ lớp nhôm bên trong.

* Do đó Al không phản ứng với H2O dù ở nhiệt độ cao là do có lớp Al2O3 rất mỏng, bền, mịn phủ kín bề mặt không cho nước và không khí thấm qua.

III. Tính chất hóa học

4.Tác dụng với oxit kim loại:

- Ở nhiệt độ cao, Al khử được nhiều ion kim loại kém hoạt dộng hơn trong oxit ( FeO, CuO,...) thành kim loại tự do.

Vd: Fe₂O₃ + 2 Al  →  Al₂O₃  + 2 Fe

Cr₂O₃ + 2 Al  →  Al₂O₃  + 2 Cr

3CuO + 2 Al  →  Al₂O₃  + 3 Cu

==> phản ứng nhiệt nhôm.

Multiple Choice

Trong phản ứng nhiệt nhôm luôn thu được sản phẩm nào?

• Al2O3

• Al

• Al(OH)3

• Al3O2

• Fe

III. Tính chất hóa học

5. Tác dụng với bazơ:

- Nhôm tác dụng với dung dịch bazơ mạnh: NaOH, KOH, Ca(OH)2....

vd: Al + NaOH + H₂O→ NaAlO2+ 3/2H₂

                                       natri aluminat

NaAlO2 còn được viết là Na[Al(OH)₄]

* Chú ý: mặc dù Al tác dụng được với cả HCl và NaOH nhưng không nói Al là kim loại lưỡng tính hay có tinh lưỡng tính

IV. Ứng dụng và sản xuất:

* Ứng dụng:

- Dùng là vật liệu chế tạo ô tô, máy bay, tên lửa...

- Vật liệu xây dựng.

- Hỗn hợp tecmit (Al+ oxit sắt) dùng hàn đường ray xe lửa.

IV. Ứng dụng và sản xuất:

* Sản xuất:

- Nguyên liệu: quặng boxit, thành phần chính: Al₂O₃.2H₂O.

- Phương pháp: Đpnc Al₂O₃ có mặt criolit ( 3NaF.AlF₃ hay Na₃AlF₆).

- Vai trò của criolit: hạ nhiệt độ nóng chảy, tăng độ dẫn điện của hỗn hợp, tạo lớp phủ bên trên ngăn cho Al nóng chảy không bị oxi hóa bởi oxi trong không khí.

V. Nhôm oxit: Al₂O₃

1. Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên:

-  Là chất rắn màu trắng, không tan và không tác dụng với nước. t^on/c > 2000^oC

-  Trong vỏ quả đất, Al₂O₃ tồn tại ở các dạng sau:

       + Tinh thể Al₂O₃ khan là đá quý rất cứng: corindon trong suốt, không màu.

       + Đá rubi(hồng ngọc): màu đỏ

       + Đá saphia: màu xanh.(Có lẫn TiO₂ và Fe₃O₄)

       + Emeri ( dạng khan) độ cứng cao làm đá mài

IV. Nhôm oxit: Al₂O₃

2. Tính chất hoá học:

a)  Al₂O₃ là hợp chất rất bền:

-   Al₂O₃ là hợp chất ion, ở dạng tinh thể nó rất bền về mặt hoá học, t^on/c = 2050^oC.

-   Các chất: H₂, C, CO, không khử được Al₂O₃.

b)  Al₂O₃ là chất lưỡng tính:

-   Tác dụng với axit mạnh:

    Al₂O₃ + 6HCl  → 2AlCl₃ + 3 H₂O

    Al₂O₃ + 6H⁺  → 2Al³⁺ + 3 H₂O

==> Có tính chất của oxit bazơ.

-   Tác dụng với các dung dịch bazơ mạnh:

Al₂O₃ +2NaOH + → 2NaAlO₂ + H₂O

Al₂O₃ +2OH^- + → 2AlO₂^- + H₂O

==> Có tính chất của oxit axit .

VI. Nhôm hidroxit: Al(OH)₃.

1. Tính chất hoá học:

a) Tính bền với nhiệt:

- Al(OH)3 bị nhiệt phân

2 Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3 H₂O

b) Là hợp chất lưỡng tính:

- Tác dụng với các dung dịch axit mạnh:

   3 HCl + Al(OH)₃ → AlCl₃ + 3 H₂O

  3 H⁺ + Al(OH)₃ → Al³⁺ + 3 H₂O

- Tác dụng với các dung dịch bazơ mạnh :

Al(OH)₃ + NaOH →  Na[Al(OH)₄]

Al(OH)₃ + OH^- →  [Al(OH)₄]^-

Multiple Select

Chọn phát biểu ĐÚNG. (có thể có nhiều đáp án)

• Nhôm là kim loại lưỡng tính

• Al(OH)3 là baz lưỡng tính

• Al2O3 là oxit lưỡng tính

• Al(OH)3 là hidroxit lưỡng tính

VII. Nhôm sunfat: Al₂(SO₄)₃.

- Quan trọng là phèn chua:

Công thức hoá học: K₂SO₄.Al₂(SO₄)₃.24H₂O

Hay KAl(SO₄)₂.12H₂O. Trong công thức trên, nếu thay K⁺ bằng Na⁺, Li⁺, NH₄⁺ thì gọi là phèn nhôm chứ không gọi là phèn chua.

* Ứng dụng: Phèn chua được dùng trong công nghiệp thuộc da, CN giấy., chất cầm màu, làm trong nước .....