Bài 27. Nhôm và hợp chất của nhôm

Nhôm
Một số hợp chất quan trọng của nhôm
I.Vị trí và cấu tạo của nhôm
Al (Z=13): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1

Vị trí trong bảng tuần hoàn:
Số hiệu nguyên tử : 13
Nhóm: IIIA
Chu kì: 3
Năng lượng ion hoá I3 bằng 1,5 lần năng lượng ion hoá I2
Độ âm điện: 1,61
Số oxi hoá: +3
Mạng tinh thể: mạng lập phương tâm diện

Dựa vào cấu hình electron,
hãy xác định vị trí của Al trên bảng tuần hoàn
và dự đoán tính chất hoá học
II.Tính chất vật lý
Màu trắng bạc,mềm,dễ kéo sợi và dát mỏng.
Nhẹ (2,7g/cm3),nóng chảy ở 660oC
Dẫn điện và dẫn nhiệt tốt
III.Tính chất hoá học
Thế điện cực chuẩn nhỏ (EoAl3+/Al=-1,66 V)
Năng lượng ion hoá thấp
 tính khử mạnh: Al→Al3+ +3e
tác dụng với phi kim,axit,
oxit kim loại,nước,dung dịch kiềm.
III.Tính chất hoá học
1)Tác dụng với phi kim

Al oxi hoá được nhiều phi kim như O2,Cl2,S,...
Thí nghiệm: Phim TN Al+Cl2
Phim TN Al+ Br2
Phim TN Al+O2 (KK)
2Al + 3Cl2 → AlCl3
4Al + 3O2 → 2Al2O3
III.Tính chất hoá học
1)Tác dụng với phi kim

Al oxi hoá được nhiều phi kim như O2,Cl2,S,...
Thí nghiệm: Phim TN Al+Cl2
Phim TN Al+ Br2
Phim TN Al+O2 (KK)
2Al + 3Cl2 → AlCl3
4Al + 3O2 → 2Al2O3

Al + 4HNO3l,to →Al(NO3)3 + NO + 2H2O
2Al + 6H2SO4đ,to →Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O


Al khử N+5 trong HNO3 loãng hay đặc,nóng và S+6 trong H2SO4 đặc,nóng xuống số oxi hoá thấp hơn
Al không tác dụng H2SO4,HNO3 đặc,nguội →dùng thùng nhôm chuyên chở axit đặc nguội
III.Tính chất hoá học

3)Tác dụng với oxit kim loại (phản ứng nhiệt nhôm)

Ở nhiệt độ cao,Al khử oxit kim loại như Fe2O3,...thành kim loại tự do.

2Al + Fe2O3 → 2Fe +Al2O3
Hỗn hợp bột Al
và Fe2O3 có dải
Mg làm mồi
Al khử Fe2O3
tạo ra nhiệt độ
trên 20000c
Sản phẩm là Al2O3
và Fe nóng chảy
III.Tính chất hoá học

4) Tác dụng với nước
Eo H2O/H2 = -0,41V > EoAl3+/Al=-1,66 V

Al khử được nước,giải phóng H2

2Al +6H2O→2Al(OH)3 + 3H2
Vì sao những vật bằng nhôm hằng
ngày tiếp xúc với nước dù ở nhiệt độ
nào cũng không xảy ra phản ứng?
III.Tính chất hoá học
4) Tác dụng với nước
Vật bằng Al không tác dụng với nước vì trên bề mặt được phủ kín một lớp Al2O3 rất mỏng, bền và mịn, không cho nước và khí thấm qua. Nếu phá vỡ lớp bảo vệ, Al khử được nước ở nhiệt độ thường:

2Al +6H2O→2Al(OH)3 + 3H2

Phản ứng trên sẽ nhanh chóng dừng lại vì Al(OH)3 là chất rắn không tan trong nước, là lớp bảo vệ không cho nhôm tiếp xúc với nước.
III.Tính chất hoá học
5)Tác dụng với dung dịch kiềm
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → Na[Al(OH)4]

2Al +6H2O→2Al(OH)3 + 3H2

Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4]

2Al+ 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4]+ 3H2
IV.Ứng dụng và sản xuất
Ứng dụng
Chế tạo máy bay,tên lửa,...
Dùng làm khung cửa và trang trí nội thất
Dùng làm dây cáp dẫn điện
Chế tạo các thiết bị trao đổi nhiệt,dụng cụ đun nấu
Chế tạo hỗn hợp tecmit để hàn gắn đường ray
Có màu trắng bạc, đẹp→khung cửa và trang trí nội thất
Eurowindow
Hệ thống mái nhôm



Tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt→thiết bị trao đổi nhiệt, dụng cụ đun nấu
Tản nhiệt cho main
xoong
2) Sản xuất nhôm
Nhôm được sản xuất từ quặng boxit bằng phương pháp điện phân qua 2 công đoạn:
Tinh chế quặng boxit (loại tạp chất SiO2,Fe2O3 để có Al2O3 nguyên chất)
Điện phân nóng chảy Al2O3
Cực dương bằng than chì
Hỗn hợp nóng chảy Al2O3 +criolit
Nhôm nóng chảy
Cực âm bằng than chì
Cửa tháo nhôm nóng chảy
Sơ đồ điện phân nhôm nóng chảy
Tinh chế quặng
Nghiền nhỏ quặng boxit,nấu với dd NaOH đặc,lọc loại bỏ Fe2O3 và các chất không tan
Al2O3 + 2 NaOH → 2 NaAlO2 + H2O
SiO2 + 2 NaOH → Na2SiO3 + H2O

Cho dd tác dụng CO2 dư lọc thu kết tủa Al(OH)3
NaAlO2 + CO2 + 2H2O → NaHCO3 + Al(OH)3

Nung Al(OH)3 thu Al2O3
2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O
Điện phân nóng chảy Al2O3
Trộn Al2O3 với criolit (Na3AlF6) để hạ tonc xuống 900oC
Điện phân nóng chảy
cực (-): Al3+ +3e → Al
cực (+): 2O2- → O2 + 4e
2 Al2O3 → 4 Al + 3 O2↑
Nhôm oxit
Là chất rắn màu trắng,không tác dụng và không tan trong nước.
tonc = 2050oC
Tồn tại ở 2 dạng:
dạng ngậm nước : boxit Al2O3.2H2O
dạng khan : coridon,emeri,...
quặng boxit
Al2O3.2H2O
rubyl
Nhôm oxit
Tính bền
Tính lưỡng tính
Ứng dụng
Tính bền
Al3+ có điện tích lớn,bán kính ion nhỏ (0.048 nm)
→ lực hút giữa Al3+ và O2- rất mạnh,tạo ra liên kết ion rất bền vững
 tonc cao (2050oC),khó bị khử thành Al
Tính lưỡng tính
tác dụng với axit
Al2O3 + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2O
Al2O3 + 6 H+ → 2 Al3+ + 3 H2O
tác dụng với kiềm
Al2O3 + 2 NaOH + 3 H2O→2 Na[Al(OH)4]
Al2O3 + 2 OH- + 3 H2O → 2 [Al(OH)4] -
Ứng dụng của nhôm oxit
Coridon dùng làm đồ trang sức,chế tạo các chi tiết trong các ngành kĩ thuật chính xác như chân kính đồng hồ,thiết bị phát tia lade,...
Bột Al2O3 dùng làm vật liệu mài
boxit Al2O3.2H2O là nguyên liệu sản xuất nhôm kim loại
Nhôm hidroxit
tính không bền với nhiệt
2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O
tính lưỡng tính
tác dụng với axit
Al(OH)3 + 3 HCl → AlCl3 + 3 H2O
tác dụng với bazơ: Thí nghiệm: Phim TN HoaAl(OH)3 + NaOH
Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4]
Nhôm sunfat
Công thức: KAl(SO4)2.12H2O (phèn chua)
K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O
Ứng dụng:
Dùng trong ngành thuộc da,công nghiệp giấy (làm giấy không thấm nước)
Chất cầm màu trong công nghiệp nhuộm vải
Chất làm trong nước đục
..........
CÁCH NHẬN BIẾT ION Al3+ TRONG DUNG DỊCH
Cho từ từ NaOH dư vào dd,nếu thấy xuất hiện kết tủa keo rồi tan →có ion Al3+

Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓
Al(OH)3 + OH-dư → [Al(OH)4]-

Cám ơn thầy cô và các em