Nhôm và hợp chất của nhôm
Nhôm oxit là chất rắn màu trắng, không tác dụng với nước và không tan trong nước. Nóng chảy ở 2050
O
C.
Trong tự nhiên, nhôm oxit tồn tại cả ở dạng ngậm nước và dạng khan :
Dạng ngậm nước như boxit Al2O3.2H2O là nguyên liệu quan trọng để sản xuất nhôm.
Dạng khan như emeri, có độ cứng cao, dùng làm đá mài. Corinđon là ngọc thạch rất cứng, cấu tạo tinh thể
trong suốt, không màu. Corinđon thường có màu là do lẫn một số tạp chất oxit kim loại. Nếu tạp chất là Cr 2O3, ngọc
có màu đỏ tên là rubi, nếu tạp chất là TiO2 và Fe
3O4, ngọc có màu xanh tên là saphia.
Rubi và saphia nhân tạo được chế tạo bằng cách nung nóng hỗn hợp nhôm oxit với Cr2O3 hoặc TiO
2 và
Fe
3O4.
3 trang |
Chia sẻ: banmai | Lượt xem: 15262 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem nội dung tài liệu Nhôm và hợp chất của nhôm, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa-Thầy Sơn Bài 26. Nhôm và hợp chất của nhôm
Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 -
BÀI 26. NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM
TÀI LIỆU BÀI GIẢNG
A. ĐƠN CHẤT
I. CẤU TẠO
- Cấu hình electron nguyên tử : 1s22s22p63s23p1, trong đó có 3e hoá trị (3s23p1).
- Số hiệu nguyên tử 13, thuộc nhóm IIIA, chu kì 3.
- Ion Al
3+
có cấu hình electron của nguyên tử hiếm khí Ne :
Al Al
3+
+ 3e
Số oxi hoá : Trong hợp chất, nguyên tố Al có số oxi hoá bền là +3.
Cấu tạo của đơn chất : Đơn chất nhôm có cấu tạo kiểu mạng lập phương tâm diện.
II. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
Nhôm có thế điện cực chuẩn nhỏ so với nhiều kim loại khác (
3
o
Al /Al
E
= -1,66 V). Mặt khác, nguyên tử
nhôm có năng lượng ion hoá thấp. Do vậy nhôm là kim loại có tính khử mạnh. Tính khử của nhôm yếu hơn các kim
loại kiềm và kim loại kiềm thổ.
1. Tác dụng với phi kim
Nhôm tác dụng trực tiếp và mạnh với nhiều phi kim như O2, Cl2, S, ...
Thí dụ : Khi đốt nóng, bột nhôm cháy sáng trong không khí
4Al + 3O2 ot 2Al2O3
Nhôm bền trong không khí ở nhiệt độ thường do có màng oxit Al2O3 rất mỏng, mịn và bền chắc bảo vệ.
Bột nhôm tự bốc cháy khi tiếp xúc với khí clo :
2Al + 3Cl2 2AlCl3
2. Tác dụng với axit
Thế điện cực chuẩn của nhôm (
3
o
Al /Al
E
= -1,66 V). Nhôm khử dễ dàng các ion H+ của dung dịch axit,
như HCl và H2SO4 loãng, giải phóng H2 :
2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2
2Al + 6H
+
2Al
3+
+ 3H2
4Al + 4HNO3 loãng ot Al(NO3)3 + NO + 2H2O
2Al + 6H2SO4 đặc ot Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Nhôm khử mạnh 5N trong dung dịch HNO3 loãng hoặc đặc, nóng và 6S trong dung dịch H2SO4 đặc, nóng xuống
số oxi hoá thấp hơn.
Nhôm không tác dụng với H2SO4 và HNO3 đặc, nguội. Những axit này đã oxi hoá bề mặt kim loại tạo thành
một màng oxit có tính trơ, làm cho nhôm thụ động. Nhôm bị thụ động sẽ không tác dụng với các dung dịch HCl,
H2SO4 loãng.
3. Tác dụng với oxit kim loại
Ở nhiệt độ cao, Al khử được nhiều oxit kim loại như Fe2O3, Cr2O3,... thành kim loại tự do.
2Al + Fe2O3 ot Al2O3 + 2Fe
4. Tác dụng với nước
Thế điện cực chuẩn của nước (
2 2
o
H O/HE
) cao hơn so với thế điện cực chuẩn của nhôm (
3
o
Al /Al
E
) nên
nhôm có thể khử được nước, giải phóng khí hiđro :
2Al + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2
Phản ứng trên nhanh chóng dừng lại vì lớp Al(OH)3 không tan trong nước đã ngăn cản không cho nhôm tiếp
xúc với nước.
5. Tác dụng với dung dịch kiềm
Những đồ vật bằng nhôm bị hoà tan trong dung dịch kiềm như NaOH, Ca(OH)2,... Hiện tượng này được giải
thích như sau :
Trước hết, màng bảo vệ là Al2O3 bị phá huỷ trong dung dịch kiềm :
Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa-Thầy Sơn Bài 26. Nhôm và hợp chất của nhôm
Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 -
Al2O3 + NaOH + 3H2O 2Na
4Al(OH)
Natri aluminat
Tiếp đến, kim loại nhôm khử H2O :
2Al + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2
Màng Al(OH)3 bị phá huỷ trong dung dịch bazơ :
Al(OH)3 + NaOH Na
4Al(OH)
Các phản ứng (2) và (3) xảy ra luân phiên nhau cho đến khi nhôm bị tan hết. Hai phương trình hoá học của
hai phản ứng trên có thể viết gộp vào một phương trình hoá học như sau :
2Al + 2NaOH + 6H2O 2Na
4Al(OH)
(dd) + 3H2
B. MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA NHÔM
I. NHÔM OXIT
1. Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên
Nhôm oxit là chất rắn màu trắng, không tác dụng với nước và không tan trong nước. Nóng chảy ở 2050OC.
Trong tự nhiên, nhôm oxit tồn tại cả ở dạng ngậm nước và dạng khan :
Dạng ngậm nước như boxit Al2O3.2H2O là nguyên liệu quan trọng để sản xuất nhôm.
Dạng khan như emeri, có độ cứng cao, dùng làm đá mài. Corinđon là ngọc thạch rất cứng, cấu tạo tinh thể
trong suốt, không màu. Corinđon thường có màu là do lẫn một số tạp chất oxit kim loại. Nếu tạp chất là Cr2O3, ngọc
có màu đỏ tên là rubi, nếu tạp chất là TiO2 và Fe3O4, ngọc có màu xanh tên là saphia.
Rubi và saphia nhân tạo được chế tạo bằng cách nung nóng hỗn hợp nhôm oxit với Cr2O3 hoặc TiO2 và
Fe3O4.
2. Tính chất hoá học
a) Tính bền
Ion Al
3+
có điện tích lớn (3+) và bán kính ion nhỏ (0,048 nm) bằng 1/2 bán kính ion Na+ hoặc 2/3 bán kính
ion Mg
2+
nên lực hút giữa ion Al3+ và ion O2– rất mạnh, tạo ra liên kết rất bền vững. Do cấu trúc này mà Al2O3 có
nhiệt độ nóng chảy rất cao (2050OC) và khó bị khử thành kim loại Al.
b) Tính lưỡng tính
Al2O3 có tính lưỡng tính : tác dụng được với dung dịch axit và dung dịch kiềm.
Al2O3 thể hiện tính bazơ :
Al2O3 + 6HCl 2AlCl3 + 3H2O
Al2O3 + 6H
+
2Al
3+
+ 3H2O
Al2O3 thể hiện tính axit :
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O 2Na
4Al(OH)
Al2O3 + 2OH
–
+ 3H2O 2
4Al(OH)
–
c) Ứng dụng
Tinh thể Al2O3 (corinđon) được 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 có độ cứng cao được dùng làm vật liệu mài.
Boxit Al2O3.2H2O là nguyên liệu sản xuất nhôm kim loại.
II. NHÔM HIĐROXIT
1. Tính chất hoá học
a) Tính không bền với nhiệt
2Al(OH)3 ot Al2O3 + 3H2O
b) Tính lưỡng tính
- Tính bazơ
Al(OH)3 + 3HCl AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + 3H
+
Al
3+
+ 3H2O
- Tính axit
Al(OH)3 + NaOH Na
4Al(OH)
Al(OH)3 + OH
–
4Al(OH)
–
III. NHÔM SUNFAT
Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa-Thầy Sơn Bài 26. Nhôm và hợp chất của nhôm
Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 3 -
Muối nhôm có nhiều ứng dụng quan trọng là muối sunfat kép kali và nhôm ngậm nước, trên thị trường có
tên là phèn chua. Công thức hoá học là K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O, viết gọn là KAl(SO4)2.12H2O.
Trong công thức hoá học trên, nếu thay ion K+ bằng Li+, Na+ hay N
4
H
ta được các muối kép khác có tên
chung là phèn nhôm (không gọi là phèn chua).
Phèn chua được dùng trong ngành thuộc da, công nghiệp giấy (làm cho giấy không thấm nước), chất cầm
màu trong công nghiệp nhuộm vải, chất làm trong nước đục,...
Giáo viên: Phạm Ngọc Sơn
Nguồn: Hocmai.vn