10:23:0826/10/2021
Nhôm và hợp kim nhôm được sử dụng rộng rãi trong đời sống như làm đồ dùng gia đình [xoong, chảo, ấm đun nước,...]; dây dẫn điện; vật liệu xây dựng;...
Bài viết này sẽ giới thiệu tới các em về tính chất vật lý, tính chất hóa học của nhôm [Al]; cách sản xuất nhôm và các ứng dụng của nhôm trong đời sống.
- Ký hiệu hóa học của nhôm: Al
- Nguyên tử khối của nhôm: 27
Tính chất hóa học của nhôm Al:
- Tác dụng với phi kim [O2, Cl2, S,...]
- Tác dụng với dung dịch axit [HCl, H2SO4 loãng,...]
- Tác dụng với muối của kim loại yếu hơn [CuCl2, AgNO3,...]
- Tác dụng với dung dịch kiềm [NaOH, KOH,...]
I. Tính chất vật lý của nhôm Al
- Nhôm là kim loại màu trắng bạc có ánh kim, nhẹ [khối lượng riêng: D = 2,7 g/cm3]. Nhôm có tính dẻo, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, nóng chảy ở 660°C.
- Nhôm có tính dẻo nên dẽ cán mỏng hoặc kéo thành sợi.
II. Tính chất hóa học của nhôm Al
1. Nhôm có tính chất hóa học của một kim loại
a] Phản ứng của nhôm với phi kim
• Nhôm tác dụng với oxi tạo thành oxit nhôm:
4Al + 3O2 2Al2O3
- Ở điều kiện thường, nhôm phản ứng với oxi tạo thành lớp Al2O3 mỏng bền vững, lớp oxit này bảo vệ đồ vật bằng nhôm, không cho nhôm tác dụng oxi trong không khí, nước.
• Nhôm tác dụng với phi kim khác tạo thành muối [Cl2, S,..]
- Ở nhiệt độ thường, nhôm tác dụng với khí Clo tạo thành muối nhôm clorua
2Al + 3Cl2 → 2AlCl3
b] Nhôm phản ứng với dung dịch axit
- Nhôm tác dụng với một số dung dịch axit như HCl, H2SO4 loãng,... tạo thành muối và giải phóng khí hidro
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
> Lưu ý: Nhôm không tác dụng với H,SO4, HNO3 đặc, nguội.
c] Phản ứng của nhôm với dung dịch muối
- Nhôm phản ứng với nhiều dung dịch muối của những kim loại yếu hơn [hoạt động hóa học yếu hơn] tạo ra muối nhôm và kim loại mới.
2Al + 3CuCl2 → 2AlCl3 + 3Cu
Al + 3AgNO3 → Al[NO3]3 + 3Ag
2. Tính chất hóa học riêng của nhôm Al
- Do lớp oxit nhôm bị hòa tan trong kiềm nên nhôm phản ứng với dung dịch kiềm.
2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2↑
III. Ứng dụng của nhôm
- Nhôm được ứng dụng làm đồ dùng gia đình, dây dẫn điện, vật liệu xây dựng,...
- Đuyra [hợp kim của nhôm với đồng và một số nguyên tố khác như mangan, sắt, silic] nhẹ và bền nên được dùng trong chế tạo máy bay, ô tô, tàu vũ trụ,...
IV. Sản xuất nhôm
- Nguyên liệu để sản xuất nhôm là quặng bôxit có thành phần chủ yếu là Al2O3. Sau khi đã loại bỏ tạp chất, rigười ta điện phân Al2O3 nóng chảy [có pha thêm chất criolit có tác dụng làm giảm nhiệt dộ nóng chảy của nhôm oxit], thu được nhôm.
2Al2O3 4Al + 3O2
Trên đây KhoiA.Vn đã giới thiệu với các em về Tính chất vật lý của nhôm [Al], tính chất hóa học của nhôm, cách sản xuất nhôm và ứng dụng. Hy vọng bài viết giúp các em hiểu rõ hơn. Nếu có câu hỏi hay góp ý các em hãy để lại bình luận dưới bài viết, chúc các em thành công.
Câu hỏi: Tính chất hóa học của nhôm:
Lời giải:
Tác dụng với các phi kim
* Al tác dụng với O2
* Tác dụng với các phi kim khác
Tác dụng với nước
Trên thực tế, Al sẽ không phản ứng được với nước vì được bảo vệ bởi lớp oxit mỏng. Khi lớp oxit được phá bỏ,nguyên tố alphản ứng trực tiếp với nước.
Tác dụng với dung dịch axit
Nhôm tác dụng với một số dd axit [HCl, H2SO4loãng …] tạo thành muối và giải phóng khí H2.
Tác dụng với dung dịch bazơ
Tác dụng với dung dịch muối
Nhôm tác dụng với dung dịch muối của những kim loại có hoạt động hóa học yếu hơn [trong dãy hoạt động hóa học của kim loại] tạo ra muối nhôm và kim loại mới.
Phản ứng nhiệt nhôm
Phản ứng nhiệt nhôm là phản ứng hóa học toả nhiệt trong đó nhôm là chất khử ở nhiệt độ cao. Ví dụ nổi bật nhất là phản ứng nhiệt nhôm giữa oxit sắt III và nhôm:
Cùng Top lời giải tìm hiểu về nhôm và các tính chất của Nhôm chi tiết hơn nhé:
1. Định nghĩa nhôm là gì?
- Nhôm là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Al. Nhôm là nguyên tố phổ biến thứ 3, và là kim loại phổ biến nhất trong vỏ Trái Đất.
Nhôm thuộc kim loại, có màu sắc trắng ánh bạc, mềm và nhẹ. Nhôm có độ phản chiếu cao cũng như có tính dẫn nhiệt và dẫn điện lớn. Nhôm là kim loại không độc và có tính chống mài mòn. Nhôm cũng là kim loại có nhiều thành phần nhất.
2. Trạng thái tự nhiên của nhôm
Nhôm là kim loạithường thấy phía bên trong vỏ trái đất [chiếm khoảng 8%]. Trong tự nhiên, nhôm thường có trong các hợp chất như đất sét, boxit hay criolit.
3. Tính chất vật lý của nhôm
- Nhôm là kim loại nhẹ [khối lượng riêng 2,7g/cm3].
- Màu trắng bạc, nóng chảy ở nhiệt độ không cao lắm [660oC].
- Nhôm mềm, dễ kéo sợi và dễ dát mỏng.
- Nhôm dẫn điện và dẫn nhiệt tốt.
4. Tính chất hóa học và hợp chất có trong nhôm
a. Tác dụng với các phi kim
* Al tác dụng với O2
Nhôm tác dụng với oxi tạo thành nhôm oxit.
4Al + 3O2→[t°] 2Al2O3
* Tác dụng với các phi kim khác
Nhôm tác dụng với một số phi kim tạo thành muối nhôm.
2Al + 3Cl2→ 2AlCl3
2Al + 3S [t°] → Al2S3
b. Tác dụng với nước
Trên thực tế, Al sẽ không phản ứng được với nước vì được bảo vệ bởi lớp oxit mỏng. Khi lớp oxit được phá bỏ,nguyên tố alphản ứng trực tiếp với nước.
2Al + 6H2O→ 2Al[OH]3+ 3H2
Tác dụng với oxit của kim loại kém hoạt động hơn [phản ứng nhiệt nhôm]
Al có thể khử được oxit của các kim loại đứng sau nó trong dãy hoạt động hóa học: 2Al + 3FeO →Al2O3+ 3Fe
c. Tác dụng với dung dịch axit
Nhôm tác dụng với một số dd axit [HCl, H2SO4loãng …] tạo thành muối và giải phóng khí H2.
2Al + 6HCl → 2AlCl3+ 3H2↑
Al + H2SO4 loãng→ Al2[SO4]3+ H2↑
d. Tác dụng với dung dịch bazơ
Al có thể dễ dàng tham gia những phản ứng với các dung dịch kiềm: Al + NaOH + H2O → NaAlO2+ 1,5 H2
Trước tiên, Al tham gia phản ứng với nước sau đó sẽ sinh ra Al[OH]3. Đây là một hidroxit lưỡng tính có thể tan được trong dung dịch kiềm.
e. Tác dụng với dung dịch muối
Nhôm tác dụng với dung dịch muối của những kim loại có hoạt động hóa học yếu hơn [trong dãy hoạt động hóa học của kim loại] tạo ra muối nhôm và kim loại mới.
2Al + 3FeCl2→ 2AlCl3+ 3Fe ↓
2Al + 3CuSO4→ Al2[SO4]3+ 3Cu ↓
Al + 3AgNO3→ Al[NO3]3+ 3Ag ↓
g. Phản ứng nhiệt nhôm
Phản ứng nhiệt nhôm là phản ứng hóa học toả nhiệt trong đó nhôm là chất khử ở nhiệt độ cao. Ví dụ nổi bật nhất là phản ứng nhiệt nhôm giữa oxit sắt III và nhôm:
Fe2O3+ 2 Al → 2 Fe + Al2O3
Một số phản ứng khác như:
3CuO+ 2Al → Al2O3+ 3Cu
8Al + 3Fe3O4→ 4Al2O3+ 9Fe
3Mn3O4+ 8 Al → 4 Al2O3+ 9 Mn
Cr2O3+ 2 Al→ Al2O3+ 2 Cr
5. Ứng dụng và điều chế nhôm
Điều chế nhôm
- Hiện nay, cách điều chế chủ yếu nhất là tách nhôm trong quặng boxit nhôm có lẫn SiO2và Fe2O3.
- Trước tiên, người ta sẽ làm sạch nguyên liệu bằng cách cho phản ứng với dung dịch kiềm để tách riêng Al2O3. Sau đó dùng bình điện phân, điện phân nóng chảy Al2O3có mặt criolit Na3AlF6. Để thực hiện việc này, ta cần hạ nhiệt độ nóng chảy tử 2050 xuống 900oC để tạo thành nhiều ion ngăn không cho oxi phản ứng lại với nhôm để tạo ra lớp oxit bảo vệ.
Ứng dụng
- Hợp kim nhôm, nhẹ và bền, được dùng để chế tạo các chi tiết của phương tiện vận tải [ô tô, máy bay, xe tải, toa xe tàu hỏa, tàu biển, v.v.]
- Nhôm và hợp kim của nhôm được dùng trong xây dựng nhà cửa và trang trí nội thất.
- Nhôm được dùng làm dây dẫn điện thay cho đồng.
- Dùng làm dụng cụ nhà bếp.
- Bột nhôm trộn với bột sắt oxit [hỗn hợp tecmit] được dùng để hàn đường ray.
Về tính chất hóa học của kim loại bạn đã học ở phần trước, trong bài này chúng ta sẽ tìm hiểu về tính chất hóa học của một kim loại cụ thể, đó là Nhôm Al.
I. Tính chất vật lý của nhôm Al
– Nhôm là kim loại nhẹ [D = 2,7 g / cm3], nóng chảy ở 660 ° C.
Nhôm là kim loại màu trắng bạc, có ánh kim loại, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt.
– Nhôm dễ uốn nên có thể cán và kéo thành sợi.
II. Tính chất hóa học của nhôm Al
- Phản ứng nhôm với phi kim
- Nhôm phản ứng với nước
- Phản ứng của nhôm với các dung dịch có tính axit
- Phản ứng của nhôm với dung dịch muối
- Phản ứng của nhôm với dung dịch kiềm
1] Nhôm phản ứng với oxi và một số phi kim.
a] Nhôm phản ứng với oxi
4Al + 3O2
– Ở điều kiện thường, nhôm phản ứng với oxi tạo thành Al. lớp2CÁC3 Mỏng và bền, lớp oxit này bảo vệ các đồ vật bằng nhôm, ngăn nhôm bị oxi hóa trong không khí và nước.
b] Nhôm phản ứng với các phi kim khác
2Al + 3Cl2 2AlCl3
2Al + 3S Al2S3
2] Nhôm phản ứng với axit
– Nhôm phản ứng với HCl, H2VÌ THẾ4 bẩn thỉu tạo thành muối nhôm và giải phóng khí hiđro
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3 GIỜ2↑
2Al + 3H2VÌ THẾ4 → Al2[VÌ THẾ]4]3 + 3 GIỜ2↑
– Nhôm phản ứng với HCl, H2VÌ THẾ4 đặc, nóng [tùy theo nồng độ axit mà sản phẩm tạo ra khác nhau].
8Al + 30HNO3 dày, nóng → 8Al [KHÔNG.]3]3 + 3 NỮ2O ↑ + 15 giờ2CÁC
Al + 6HNO3 dày, nóng → Al [KHÔNG.]3]3 + 3 KHÔNG2 + 3 GIỜ2CÁC
8Al + 15H2VÌ THẾ4 dày, nóng → 4Al2[VÌ THẾ]4]3 + 3 GIỜ2SẼ + 12 giờ2CÁC
2Al + 6H2VÌ THẾ4 dày, nóng → Al2[VÌ THẾ]4]3 + 3SO2 + 3 GIỜ2CÁC
* Chú ý kiến: Nhôm không ảnh hưởng đến HO2VÌ THẾ4, HNO3 rắn, lạnh.
3. Nhôm phản ứng với nước
– Các vật bằng nhôm thường không phản ứng với nước vì có Al. phim ảnh2CÁC3 không cho nước thấm qua, nếu màng này bị vỡ thì Al phản ứng với nước.
2Al + 6H2O → 2Al [OH]3 + 3 GIỜ2↑
4. Nhôm phản ứng với dung dịch muối
– Nhôm phản ứng với dung dịch muối của kim loại yếu hơn [trong dãy điện hóa] tạo thành muối mới và giải phóng kim loại yếu ra khỏi muối.
Al + 3AgNO3 → Al [KHÔNG.]3]3 + 3Ag ↓
2Al + 3Cu [KHÔNG3]2 → 2Al [KHÔNG.]3]3 + 3Cu ↓
2Al + 3FeCl2 → 2AlCl3 + 3Fe ↓
5. Nhôm phản ứng với dung dịch kiềm
– Lớp nhôm oxit dễ tan trong kiềm nên nhôm phản ứng với dung dịch kiềm.
2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3 GIỜ2↑
6. Nhôm phản ứng với oxit kim loại
– Ở nhiệt độ cao Nhôm có thể khử một số oxit kim loại [đứng sau nhôm trong dãy điện hóa] gọi là phản ứng thu nhiệt nhôm.
2Al + Fe2CÁC3 2Fe + Al2CÁC3
2Al + 3CuO 3Cu + Al2CÁC3
III. Bài tập vận dụng tính chất hóa học của nhôm Al
Bài 1: Hòa tan hết 9,14g hỗn hợp gồm Cu, Mg, Al bằng dung dịch HCl dư thu được 7,84 lít khí A [dktc]; 2,54g chất rắn B và dung dịch C. Tính khối lượng muối có trong dung dịch C.
* Hướng dẫn:
– Khi cho hỗn hợp vào HCl chỉ có Al và Mg phản ứng
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3 GIỜ2[1]
Mg + 2HCl → MgCl2 + BẠN BÈ2[2]
– Khí thu được là H2 vì vậy chúng tôi có:
nH2 = V / 22,4 = 7,84 / 22,4 = 0,35 mol
nHCl p = 2.nH2 = 2.0,35 = 0,7 mol
– Dung dịch C chứa muối và HCl dư nên theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:
mhh + mHCl p = mMuối + mH2 + mTẨY
⇔ 9,14 + 0,7.36,5 = mMuối +0,35,2 + 2,54
mMuối = 31,45g
Bài 2: Thực hiện phản ứng thu nhiệt bằng nhôm giữa 6,48 gam Al và 17,6 gam Fe2CÁC3. Chỉ có phản ứng khử nhôm oxit tạo ra kim loại. Hòa tan chất rắn sau phản ứng nhiệt nhôm bằng xút dư cho đến khi phản ứng kết thúc, thu được 1,344 lít H.2 [dktc]. Tính hiệu suất nhiệt của nhôm.
* Hướng dẫn:
– Theo đề bài ta có: nAl = m / M = 6,48 / 27 = 0,24 mol, nFe2O3 = 17,6 / 160 = 0,11 mol
– Chúng tôi có PTPU:
2Al + Fe2CÁC3
2Al dư + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al[OH]4] + 3 GIỜ2[2]
– Theo đề bài ta có: nH2 = 1,344 / 22,4 = 0,06 [mol].
PPP [2] nAl dư = [2/3] nH2 = [2/3] .0,06 = 0,04 [mol].
nAl pu = 0,24 – 0,04 = 0,2 [mol].
– Theo phương trình [1], ta có nFe2O3 = [1/2] .nAl = [1 / 2.0,2 = 0,1 [mol].
⇒ Vậy hiệu suất phản ứng tạo Fe2CÁC3 là: H = [0,1 / 0,11] 100% = 90,9%
Bài 4 trang 58 SGK ngữ văn 9: Có một AlCl. dung dịch muối3 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 bài 4 trang 58 SGK toán 9:
Đáp án: d] Al
– Dùng Al để làm sạch muối nhôm vì:
2Al + 3CuCl2 → 2AlCl3 + 3Cu ↓
Bài tập 6 trang 58 sgk toán 9: 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 phản ứng với H. giải pháp2VÌ THẾ4 Sau khi pha loãng thu được 1568 ml khí ở điều kiện tiêu chuẩn.
– Thí nghiệm 2: Nếu cho m gam hỗn hợp A tác dụng với dung dịch NaOH dư thì sau phản ứng còn lại 0,6g chất rắn.
Tính phần trăm khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp A.
* Lời giải bài tập 6 trang 58 SGK toán 9:
– Ở thí nghiệm 2: Do NaOH dư nên Al tác dụng hết với NaOH, còn Mg không phản ứng nên khối lượng chất rắn còn lại là Mg, mMg = 0,6g.
nMg = 0,6 / 24 = 0,025 mol
Ta gọi số mol của Al là x [tức là nAl = x]; PTP
2Al + 3H2VÌ THẾ4 → Al2[VÌ THẾ]4]3 + 3 GIỜ2[1]
Mg + H2VÌ THẾ4 → MgSO4 + BẠN BÈ2[2]
Theo PPP [2] nH2 = nMg = 0,025 mol
Theo PTPU [1] nH2 = [3/2]. nAl = [3/2]. x mol
⇒ Tổng số mol của H2 là nH2 = 0,025 + 3x / 2 mol [∗]
Theo chủ đề ta có: VŨH2 = 1568ml = 1,568 lít
nH2 = 1,568 / 22,4 = 0,07 mol [∗∗]
Từ [∗] và [∗∗] 0,025 + 3x / 2 = 0,07
Giải ra ta có: x = 0,03 mol ⇒ mAl = 0,03 x 27 = 0,81 gam
mhỗn hợp A = 0,81 + 0,6 = 1,41 g
% mAl = [0,81 x 100%] / 1,41 = 57,45%
% mMg = 100% – 57,45% = 42,55%.
Bài 4 trang 69 SGK ngữ văn 9: Hoàn thành sơ đồ phản ứng
a] Al → Al2CÁC3 → AlCl3 → Al [OH]3 → Al2CÁC3 → Al → AlCl3