Bài giảng môn Hóa học lớp 12 - Bài 27: Nhôm và hợp chất của nhôm

Nội dung text: Bài giảng môn Hóa học lớp 12 - Bài 27: Nhôm và hợp chất của nhôm

1. NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM
2. NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM A- NHÔM I- Vị trí trong bảng tuần hoàn , cấu hình electron nguyên tử - Sô hiệu nguyên tử: ZAl = 13 - Cấu hình electron nguyên tử: 1s22s22p63s23p1 hoặc [Ne]3s23p1 . - Vị trí: + Ô 13 + Chu kỳ 3 + Nhóm IIIA
3. II. Tính chất vật lí Nhôm là kim loại màu trắng bạc, nóng chảy ở 660oC, khá mềm, dễ kéo sợi, dễ dát mỏng. Có thể dát được những lá nhôm mỏng 0,01 mm dùng làm giấy gói kẹo, gói thuốc lá, Nhôm là kim loại nhẹ (D = 2,7 g/cm3), dẫn điện tốt (gấp 3 lần sắt, bằng 2/3 lần đồng) và dẫn nhiệt tốt (gấp 3 lần sắt).
4. III. Tính chất hoá học Nhôm là kim loại có tính khử mạnh, chỉ sau kim loại kiềm và kiềm thổ, nên dễ bị oxi hoá thành ion dương. Al → Al3+ + 3e 1. Tác dụng với phi kim 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3 2. Tác dụng với axit  Nhôm khử dễ dàng ion H+ trong dung dịch HCl và H2SO4 loãng thành khí H2. 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
5.  Nhôm tác dụng mạnh với dung dịch HNO3 loãng, HNO3 đặc, nóng và H2SO4 đặc, nóng. Trong các phản ứng này, Al khử N+5 hoặc S+6 xuống số oxi hoá thấp hơn.  Nhôm bị thụ động với các dung dịch axit HNO3 đặc, nguội và H2SO4 đặc, nguội. Vì vậy, có thể dùng thùng nhôm để chuyên chở những axit đặc, nguội nói trên.
6. 3. Tác dụng với oxit kim loại Ở nhiệt độ cao, Al khử được nhiều ion kim loại trong oxit. 4. Tác dụng với nước Nhôm không tác dụng với nước, dù ở nhiệt độ cao là vì trên bề mặt của nhôm được phủ kín một lớp Al2O3 rất mỏng, bền và mịn, không cho nước và khí thấm qua. Nếu phá bỏ lớp oxit đó (hoặc tạo thành hỗn hống Al − Hg), thì nhôm sẽ tác dụng với nước ở nhiệt độ thường. 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3  + 3H2 (1)
7. 5. Tác dụng với dung dịch kiềm Al2O3 là oxit lưỡng tính nên lớp màng mỏng Al2O3 trên bề mặt nhôm tác dụng với dung dịch kiềm tạo ra muối tan. Khi không còn màng oxit bảo vệ, nhôm sẽ tác dụng với nước tạo ra Al(OH)3 và giải phóng khí H2; Al(OH)3 là hiđroxit lưỡng tính nên tác dụng tiếp với dung dịch kiềm. Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O (2) natri aluminat Cộng (1) và (2) ta có phương trình hoá học sau : 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2+ 3H2 Như vậy, nhôm có thể tan trong dung dịch kiềm và giải phóng khí hiđro.
8. IV. Ứng dụng và trạng thái tự nhiên của nhôm 1. Ứng dụng  Nhôm và hợp kim của nhôm có ưu điểm là nhẹ, bền đối với không khí và nước nên được dùng làm vật liệu chế tạo máy bay, ô tô, tên lửa, tàu vũ trụ.  Nhôm và hợp kim của nhôm có màu trắng bạc, đẹp nên được dùng trong xây dựng nhà cửa và trang trí nội thất.  Nhôm nhẹ, dẫn điện tốt nên được dùng làm dây dẫn điện thay cho đồng. Do dẫn nhiệt tốt, ít bị gỉ và không độc nên nhôm được dùng làm dụng cụ nhà bếp.  Bột nhôm trộn với bột sắt oxit (gọi là hỗn hợp tecmit) để thực hiện phản ứng nhiệt nhôm dùng hàn đường ray.
9. 2. Trạng thái tự nhiên Nhôm là kim loại hoạt động mạnh nên trong tự nhiên chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Hợp chất của nhôm có mặt khắp nơi, như có trong: Đất sét (Al2O3.2SiO2.2H2O) Mica (K2O.Al2O3.6SiO2) Boxit (Al2O3.2H2O) Criolit (3NaF.AlF3),
10. V. Sản xuất nhôm Trong công nghiệp, nhôm được sản xuất bằng phương pháp điện phân nhôm oxit nóng chảy. 1. Nguyên liệu Nguyên liệu để sản xuất nhôm là quặng boxit Al2O3.2H2O. 2. Điện phân nhôm oxit nóng chảy Sơ đồ điện phân: - Catot: Al3+ + 3e → Al 2- - Anot: 2O → O2 + 4e Phương trình điện phân:
11. B. MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA NHÔM I. Nhôm oxit 1. Tính chất Al2O3 tác dụng với dung dịch axit Thí dụ : Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O + 3+ Al2O3 + 6H → 2Al + 3H2O Al2O3 tác dụng với dung dịch kiềm Thí dụ : Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O natri aluminat 2. Ứng dụng (SGK)
12. II. Nhôm hiđroxit  Nhôm hiđroxit (Al(OH)3) là chất rắn, màu trắng, kết tủa ở dạng keo.  Điều chế: AlCl3 + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3 + 3NH4Cl  Al(OH)3 là hiđroxit lưỡng tính. Phương trình hoá học: Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O + 3+ Al(OH)3 + 3H → Al + 3H2O Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O
13. III. Nhôm sunfat Phèn chua, công thức: K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O Hay viết gọn là : KAl(SO4)2.12H2O. Trong công thức hoá học trên, nếu thay ion K+ bằng Li+, Na+ hay ta được các muối kép khác có tên chung là phèn nhôm
14. IV. Cách nhận biết ion Al3+ trong dung dịch Cho từ từ dung dịch NaOH đến dư vào dung dịch thí nghiệm, nếu thấy có kết tủa keo xuất hiện rồi tan trong NaOH dư thì chứng tỏ có ion Al3+.
15. BÀI TẬP Câu 1: Viết phương trình hoá học của các phản ứng thực hiện dãy chuyển đổi sau: Hướng dẫn giải: (1) Al + 3HCl → AlCl3 + 1,5H2 (2) AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl (3) Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O (4) NaAlO2+ CO2 + 2H2O →NaHCO3 + Al(OH)3
16. Câu 2: Phát biểu nào dưới đây là đúng? A. Nhôm là một kim loại lưỡng tính. B. Al(OH)3 là một bazơ lưỡng tính. C. Al2O3 là oxit trung tính. D. Al(OH)3 là một hiđroxit lưỡng tính. Chọn phương án: D. Câu 3: Trong những chất sau, chất nào không có tính chất lưỡng tính? A. Al(OH)3. B. Al2O3. C. ZnSO4. D. NaHCO3. Chọn phương án: D.
17. Câu 4: Có 4 mẫu bột kim loại là Na, Al, Ca, Fe. Chỉ dùng nước làm thuốc thử thì số kim loại có thể phân biệt được là bao nhiêu? A. 1. B. 2. C. 3. D. 4. Hướng dẫn giải: Na + H2O → NaOH + 0,5H2 dung dịch trong suốt Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 dung dịch đục NaOH + Al + H2O → NaAlO2 + 1,5H2 Chọn phương án: D.
18. Câu 5: Nhôm bền trong môi trường không khí và nước là do A. nhôm là kim loại kém hoạt động. B. có màng oxit Al2O3 bền vững bảo vệ. C. có màng hiđroxit Al(OH)3 bền vững bảo vệ. D. nhôm có tính thụ động với không khí và nước. Chọn phương án: B. Câu 6: Nhôm không tan trong dung dịch nào sau đây? A. HCl. B. H2SO4. C. NaHSO4. D. NH3. Chọn phương án: D.
19. Câu 7: Kim loại Al không phản ứng với dung dịch A. NaOH loãng. B. H2SO4 đặc, nguội. C. H2SO4 đặc, nóng. D. H2SO4 loãng. Chọn phương án: B. Câu 8: Nguyên liệu chính dùng để sản xuất nhôm là A. quặng pirit (FeS2). B. quặng manhetit (Fe3O4). C. quặng đôlômit (CaCO3.MgCO3). D. quặng boxit (Al2O3.2H2O) Chọn phương án: D.
20. Câu 9: Chỉ dùng dung dịch KOH để phân biệt được các chất riêng biệt trong nhóm nào sau đây? A. Zn, Al2O3, Al. B. Mg, K, Na. C. Mg, Al2O3, Al. . D. Fe, Al2O3, Mg. Chọn phương án: C. Lý do: Al + H2O + KOH →KAlO2 + 1,5H2 Al2O3 + 2KOH →2KAlO2 + H2O Mg + 2KOH → không phản ứng Câu 10: Kim loại phản ứng được với dung dịch NaOH là A. Ag. B. Cu. C. Fe. D. Al. Chọn phương án: D.
21. Câu 11: Nhỏ từ từ cho đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl3. Hiện tượng xảy ra là: A. có kết tủa keo trắng và có khí bay lên. B. có kết tủa keo trắng, sau đó kết tủa tan. C. chỉ có kết tủa keo trắng. D. không có kết tủa, có khí bay lên. Hướng dẫn giải: 3NaOH + AlCl3 →3NaCl + Al(OH)3 Al(OH)3 + NaOH →NaAlO2 + 2H2O Chọn phương án: B.
22. Câu 12: Sục khí CO2 đến dư vào dung dịch NaAlO2. Hiện tượng quan sát được là A. có kết tủa nâu đỏ. B. có kết tủa keo trắng, sau đó kết tủa lại tan. C. có kết tủa keo trắng. D. dung dịch vẫn trong suốt. Hướng dẫn giải: CO2 + NaAlO2 + 2H2O → Al(OH)3 + NaHCO3 Chọn phương án: C.
23. Câu 13: Ở nhiệt độ cao, Al khử được ion kim loại trong oxit A. MgO. B. BaO. C. K2O. D. Fe2O3. Hướng dẫn giải: Chọn phương án: D.
24. Câu 14: Điện phân Al2O3 nóng chảy với dòng điện cường độ 9,65A trong thời gian 3000 giây, thu được 2,16 gam Al. Hiệu suất của quá trình điện phân là A. 60%. B. 70%. C. 80%. D. 90%. Hướng dẫn giải: Chọn phương án: C.
25. Câu 15: Cho 31,2 gam hỗn hợp bột Al và Al2O3 tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 13,44 lít H2 ở đktc. Khối lượng từng chất trong hỗn hợp ban đầu lần lượt là: A. 16,2 gam và 15 gam. B. 10,8 gam và 20,4 gam. C. 6,4 gam và 24,8 gam. D. 11,2 gam và 20 gam. Hướng dẫn giải: Chọn phương án: B.
26. Trích đề thi THPT quốc gia 2019 Câu 1-2019: Dung dịch chất nào sau đây hòa tan được Al(OH)3? A. KCl. B. NaNO3. C. MgCl2. D. NaOH. Chọn phương án: D. Câu 2-2019: Chất nào sau đây có tính lưỡng tính? A. Na2CO3. B. NaNO3. C. Al2O3. D. AlCl3. Chọn phương án: C.
27. Câu 4-2019: Đốt cháy hoàn toàn m gam Al trong khí O2 dư, thu được 10,2 gam Al2O3. Giá trị của m là A. 3,6. B. 5,4. C. 2,7. D. 4,8. Hướng dẫn giải: Chọn phương án: B.
28. Câu 5-2019: Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm Na2O và Al2O3 (tỉ lệ mol tương ứng là 4:3) vào nước, thu được dung dịch X. Cho từ từ dung dịch HCl 1M vào X, kết quả thí nghiệm được ghi ở bảng sau: Giá trị của a và m lần lượt là: A. 23,4 và 35,9. B. 15,6 và 27,7. C. 15,6 và 55,4. D. 23,4 và 56,3.
29. Hướng dẫn giải: Nhận xét: thí nghiệm hai số mol H+ tăng gấp đôi trong khi số gam kết tủa (a + 2,6) < 2a. Nên thí nghiệm hai kết tủa tan lại một phần.
30. Chọn phương án: B.
31. Câu 6-2019: Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm Al và Al2O3 trong 200 ml dung dịch HCl 2M, thu được 1,68 lít khí H2 (đktc) và dung dịch X. Cho từ từ dung dịch NaOH 1M vào X, kết quả thí nghiệm được ghi ở bảng sau: Thể tích dung dịch NaOH (ml) 340 470 Khối lượng kết tủa (gam) 2a a – 0,78 Giá trị của m là A. 4,50. B. 1,65. C. 3,30. D. 3,90.
32. Chọn phương án: D.
33. Cám ơn các em đã XEM!