Đăng Nhập      Đăng ký Quên mật khẩu
Chương Trình Hóa Lớp 12
Câu Hỏi Thường Gặp
Cài Đặt Phần Mềm Hỗ Trợ
Giới Thiệu Gói Bài Học
Hướng Dẫn Học Viên
Thông Tin Người Dùng
Họ tên: Khách viếng thăm
Nickname: guest
Trường: N/A
Quận (huyện): N/A
Tỉnh (Thành phố): N/A
Ngày tham gia: 11/1/2014 10:48:12 AM
Dịch Vụ Hỗ Trợ
Thông Tin về Cadasa
Giới thiệu Chương trình Hóa lớp 12
Bạn cần đăng nhập hệ thống để học hết bài học.
Lệ phí : 6.000 Đồng
Chương 6. Kim Loại Kiềm, Kiềm Thổ và Nhôm
Bài 7. Nhôm và hợp chất của nhôm
Số phần: 2 phần
Số lần xem tối đa: 6 lần/phần
bai giang hoa hoc 12
Đánh giá bài giảng:

Bài 7 : NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM
NHÔM (Aluminium) Al =  27

Tóm tắt nội dung:

-      Nhôm là KL tiêu biểu thuộc phân nhóm IIIA.

-      có cấu hình electron 1s2 2s22p6 3s23p1

-      Lí tính của nhôm: dẫn điện và dẫn nhiệt tốt.

-      Hóa tính: là KL mạnh nhưng luôn có màng oxit nhôm Al2O3 làm thụ động hóa bề mặt của nhôm, nhôm thuộc KL nhẹ nên không độc.

-      Nhôm vừa tác dụng được với dd axit vừa tác dụng được với dd kiềm.

-      Hợp chất của nhôm:

+ Nhôm oxit (Al2O3), Nhôm hiđroxit: Al(OH)3. Hai hợp chất này đều lưỡng tính.

 + Muối nhôm Al2(SO4)3

 + Phèn chua K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O

- Sản xuất nhôm.

- Úng dụng.


Bài 7: NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM

 NHÔM (Aluminium) Al =  27

I. Vị trí củaa Al trong bảng hệ thống tuần hoàn - Tính chất vật lí

Cấu hình electron của  :  1s2 2s22p6 3s23p1

Xem cấu hình electron củaa nhôm ta thấy ngay:

     - Al ở ô thứ 13, chu kỳ 3, phân nhóm IIIA hóa trị III.

     - Nhôm dẫn nhiệt và dẫn điện rất tốt (sau Cu, Ag)

     - Nhôm là kim loại nhẹ : d= 2,7g/cm3. Nhôm dễ dát mỏng và kéo sợi.

II. Hóa tính

 Nhôm là kim loại có tính khử khá mạnh:  Al   -  3e  →  Al3+

1. Nhôm khử các đơn chất phi kim:

a. Với khí Cl2: Bột nhôm có thể bốc cháy trong bầu khí Cl2:

                2Al   +  3Cl2    →     2AlCl3

b. Với khí O2 hay O2 của không khí: Bột nhôm được kích nóng sẽ bốc cháy trong O2 với ngọn lửa sáng chói:  4Al   +   3O2   →    2Al2O3

c. Với S và C thì phản ứng xảy ra khi được nung đến nhiệt độ rất cao:

                         2Al    +  3S   →    Al2S3

                         4Al    +  3C   →   Al4C3

2. Nhôm khử các hợp chất:

a. Al khử H+1  củaa H2O:  2Al  +  3H2O    →   Al(OH)3↓+  3H2

Nhưng Al(OH)3 kết tủa tạo ra màng che phủ bề mặt của Al, ngănn cản sự tiếpp xúc giữa Nhôm với nước nên phản ứng dừng lại ngay nên coi như không có phản ứng. Thựcc tế phản ứng trên rấtt khó thực hiện vì khi nhôm tiếp xúc với không khí đãã bị oxi hóa tạo thành mộtt màng Al2O3 che phủ bề mặt của Al. Màng Al2O3 này rất mỏng, mắt ta không thấy được, nhưng nó đã ngăn cản sự tiếp xúc của nhôm với nước. Ta có thể lập thí nghiệm “nhôm mọc lông tơ“ để thấy rõ tác dụng của lớp màng bảo vệ Al2O3 hay Al(OH)3: Lấy một que nhôm đã được chùi sạch bằng giấy nhám, nhúng vào dung dịch muối thủy Ngân HgCl2 (rất độc) Al sẽ đẩy Hg2+ thành Hg kim loại tiếp xúc với Al nên nhanh chóng tạo thành một lớp hỗn hống Hg-Al không liên tục trên bề mặt Al. Lớp hỗn hống này ngăn cản sự tạo thành Al2O3: màng Al2O3 không còn liên tục nữa. Tạo những điểm không có Al2O3 bảo vệ Al tác dụng với nước rất nhanh tức là Al bị mòn rất sâu. Bề mặt của nhôm không liên tục nữa mà que nhôm như đã mọc lông giống cái đuôi chồn nên ta gọi là thí nghiệ nhôm mọc lông tơ.

b. Nhôm khử H+1 của H2O trong dung dịch OH- (Xem phản ứng oxi hóa khử phần kim loại khử dd OH-).

c. Nhôm khử dung dịch axít (Xem phản ứng oxi hóa khử).

d. Al khử oxi của oxit kim loại có tính khử yếu hơn: (Xem phản ứng nhiệt kim).

B. HỢP CHẤT CỦA NHÔM

I. Nhôm oxit:  Al2O3

1. Trạng thái thiên nhiên: Trong tự nhiên Al2O3 có thể tồn tại ở nhiều dạng:

-    Hồng ngọc hay đá đỏ (ngọc ruby) còn quý hơn cả kim cương, nhưng đó là Al2O3 có lẫn tạp chất Cr2+.

-    Bích ngọc hay ngọc saphia là Al2O3 có lẫn tạp chất sắt, titan nên có màu xanh.

-    Bôxít : Al2O3.nH2O là thành phần chính của đất đỏ bazan (đất Tây nguyên).

-    Đá mài là Al2O3 có lẫn tạp chất Si, Cr...  Al2O3 cứng và chịu lửa : gạch chịu lửa có thành phần chính là Al2O3.

2. Hóa tính:

a. Al2O3 rất bền trong đó có ion Al3+ có tính oxi hóa rất yếu nên ta không thể dùng các chất khử công nghiệp thông thường như C, CO, H2 để khử oxi của Al2O3.

Riêng phản ứng: 2Al2O3   +  9C      Al4C3    +   6CO↑ là phản ứng tự oxi hóa khử của C

Nếu ta dùng Al4C3 cho vào nước để điều chế khí CH4

     Al4C3   +  12H2O    →   4Al(OH)3   +  3CH4

là một quy trình sản xuất làm tan gia bại sản.

b. Al2O3 là một oxit lưỡng tính:
- Tính bazơ: tan được trong dung dịch H+:   Al2O3 + 6H+   →  2Al3+  +  3H2

            Ví dụ: Al2O3   +  3H2SO4   →  Al2(SO4)3   +  3H2O

     - Tính axít: tan được trong dung dịch OH-:    Al2O3  +  2OH-   → AlO2-  +  H2O.

                Ví dụ:  Al2O3  +  2KOH    →   2KAlO2  +  H2O

Chú ý: KAlO2, NaAlO2 là các muối aluminat kali, natri, không phải oxit kép.      

II. Nhôm hiđroxit: Al(OH)3

Là hiđroxit lưỡng tính (Xem chuyên đề các dạng toán khó)   

Chú ý: Al(OH)3 không tan trong dung dịch NH3 dư.

III. Muối nhôm

Muối nhôm chứa cation Al3+ là muối tạo bởi bazơ yếu Al(OH)3 và các axít mạnh Như HCl, H2SO4, HNO3 khi tan trong nước thì bị thủy phân tạo ra dung dịch hơi có tính axít: pH < 7  (Xem phần thủy phân muối ).

C. SẢN XUẤT NHÔM

I. Nhôm trong tựnhiên

 Trong thiên nhiên, ở lớp vỏ trái đất, hàm lượng nguyên tố Al xếp hàng thứ 3 sau oxi và silic. Vì nhôm có tính khử rất mạnh nên nhôm chỉ tồn tại ở dạng hợp chất chủ yếu là Al2O3 như

- Đất sét: Al2O3.2SiO2.2H2O                   

- Mica:   K2O.3Al2O3.6SiO2  

- Bôxít:   Al2O3.nH2O                                                     

- Cryolit: AlF3.3NaF hay Na3AlF6

Vì cation Al3+ có tính oxi hóa quá yếu nên ta không thể dùng các chất khử công nghiệp thông thường như C, CO, H2 để khử Al2O3. Năm 1827 các nhà hóa học Pháp đã dùng K để khử Al3+ của AlCl3 ở nhiệt độ cao:

            3K  +  AlCl3  3KCl    +  Al

Sản xuất nhôm theo phản ứng trên rất khó khăn và tốn kém nên vào thời đó nhôm còn quý hơn vàng và lượng nhôm sản xuất được chỉ đủ làm ra một bộ muỗng nĩa cho hoàng đế Napoleon.

II. Sản xuất nhôm

1. Nguyên liệu: quặng boxit hay đất đỏ bazan: Al2O3.nH2O có lẫn tạp chất như Fe2O3, SiO2

2. Nguyên tắc: Phải dùng catot của bình điện phân phóng electron đã khử Al3+ ở dạng Al2O3 nóng chảy thành Al; bán phản ứng khử tạo catot:  3e   +  Al3+    →  Al

3. Các bước tiếp hành:

a. Tinh chế Al2O3 từ đất đỏ bazan hay quặng bôxit: Quặng được nghiền thật mịn, đem nấu với dung dịch NaOH đậm đặc ở 180oC, Al2O3 và SiO2 tan thành dung dịch Na2SiO2 và NaAlO2:

                         Al2O3   +  2NaOH   →  2NaAlO2    +  H2O

                        SiO2    +  2NaOH   →   Na2SiO2    +  H2O

Loại bỏ Fe2O3 và các tạo chất thì được dung dịch 2 muối silicat và aluminat. Sục khí CO2 được dư vào dung dịch đã kết tủa Al(OH)3

                      NaAlO2  +  H2O + CO2 →  Al(OH)3↓   +   NaHCO3

 Lọc, tách lấy kết tủa Al(OH)3 rồi nung ở900oC sẽ được Al2O3:

                     2Al(OH)3   Al2O3  +  3H2O

b. Trộn chất làm chảy: Al2O3 nóng chảy ở 2050oC, đây là một trở ngại làm nản lòng các nhà sản xuất nhôm vào thời đó. Sau đó người ta đã tìm ra chất làm chảy là cryolit AlF3.3NaF. Khi trộn thêm cryolit vào Al2O3 rồi đem nung thì nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp chỉ còn khoảng 900oC, nên Na3AlF6 được gọi là chất làm chảy. Thắng lợi của việc dùng chất làm chảy là:

-    Tiếp kiệm được năng lượng và thời gian làm chảy.

-    Chất nóng chảy dẫn điện tốt hơn.

-    Chất làm chảy nhẹ n nhôm nên nổi lên trên mặt, bảo vệ nhôm mới tạo ra ở đáy bình khỏi bị oxi hóa bởi không khí.

c. Thiết bị và quá trình điện phân:

- Bình điện phân được xây bằng gạch chịu lửa thành trong và đáy bình được lót một lớp than chì (graphít) dùng làm catot.

- Anot là những thỏi than chì hình trụ được gắn vào một thanh sắt nằm ngang, thanh sắt này thể chuyển đng lên xuống và quay tròn xung quanh một trục thẳng đng:    
                                                    

Chế độ điện phân :

- Cường độ dòng điện từ 50.000 đến 100.000A     

- Hiệu số điện thế: 5V.

Khi đóng mạch điện:   

     - Tại catot:  6e    +   2Al3+      →   2Al

     - Tại anot:  3O2-   -   6e          →  O2

Ởnhiệt độ cao, O2 bay ra tạo anot sẽ đốt cháy than chì theo các phản ứng:

                        C    +   O2     → CO2

                        C    +  1/2 O2 →  CO

Do đó ta có thể minh họa quá trình điện hóa trên thành hai phản ứng điện phân như sau:

                        Al2O3      +   3C      2Al  +  3CO↑                (1)

hay:                 2Al2O3    +   3C      4Al  +  3CO2        (2)

Hai phương trình điện phân trên cho ta thấy: Cùng tiêu tốn một lượng than chì như nhau (3C) nhưng nếu phản ứng xảy ra theo (2) thì sẽ thu được lượng Al gấp đôi của (1). Vì vậy anot than chì sẽ bị cụt dần, ta  phản hạ thấp cần sắt xuống để anot tiếp xúc với chất điện ly nóng chảy. Đến khi anôt cháy gần hết ta dỡ cần sắt lên và quay ra khỏi bình điện phân đã treo vào các thanh anot mới. Nhôm sinh ra ở dạng nóng chảy được tháo ra ở đáy bình.

III. Ứng dụng

- Nhôm và hợp kim của nhôm có ưu điểm là nhẹ, có màu trắng bạc đẹp, bền trong không khí và nước nên được dùng làm vật liệu chế tạo máy bay, ô tô, tên lửa, tàu vũ trụ, xây dựng nhà cửa, trang trí nội thất.

- Nhôm dẫn điện tốt, nhẹ nên thay đồng để làm dây dẫn điện cao thế, nhôm ít bị rỉ, không độc nên được dùng làm dụng cụ nhà bếp, điều chế một số dược phẩm chữa bệnh như Al(OH)3.

- Bột nhôm trộn với bột sắt oxit gọi là hỗn hợp tecmit dùng để hàn đường ray, cắt những thanh kim loại lớn nhờ phản ứng nhiệt nhôm tỏa nhiệt rất mạnh và tức thời.

 


Mời bạn nhấn vào link dưới đây để làm bài kiểm tra:

Bài kiểm tra - Nhôm và hợp chất của nhôm - Đề số 1
Ý kiến và trao đổi về bài giảng
Mã xác nhận:
 


Chưa có ý kiến về nội dung này.