NHÔM A ĐƠN CHẤT I CẤU TẠO - Cấu hình electron nguyên tử : 1s22s22p63s23p1, có 3e hoá trị (3s23p1) - Số hiệu nguyên tử 13, thuộc nhóm IIIA, chu kì - Ion Al3+ có cấu hình electron nguyên tử khí Ne : Al → Al3+ + 3e Số oxi hoá : Trong hợp chất, nguyên tố Al có số oxi hoá bền +3 Cấu tạo đơn chất : Đơn chất nhôm có cấu tạo kiểu mạng lập phương tâm diện II TÍNH CHẤT HOÁ HỌC o Nhôm điện cực chuẩn nhỏ so với nhiều kim loại khác ( E Al3 + / Al = -1,66 V) Mặt khác, nguyên tử nhôm có lượng ion hoá thấp Do nhôm kim loại có tính khử mạnh Tính khử nhôm yếu kim loại kiềm kim loại kiềm thổ Tác dụng với phi kim Nhôm tác dụng trực tiếp mạnh với nhiều phi kim O2, Cl2, S, Thí dụ : Khi đốt nóng, bột nhôm cháy sáng không khí o t 4Al + 3O2 → 2Al2O3 Nhôm bền không khí nhiệt độ thường có màng oxit Al2O3 mỏng, mịn bền bảo vệ Bột nhôm tự bốc cháy tiếp xúc với khí clo : 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3 Tác dụng với axit o Thế điện cực chuẩn nhôm ( E Al3 + / Al = -1,66 V) Nhôm khử dễ dàng ion H+ dung dịch axit, HCl H2SO4 loãng, giải phóng H2 : 2Al + 6HCl 2Al + 6H+ → → 2AlCl3 2Al3+ + 3H2↑ + 3H2↑ o t 4Al + 4HNO3 loãng → Al(NO3)3 + NO + 2H2O 2Al + 6H2SO4 đặc o t → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O -1- +5 +6 Nhôm khử mạnh N dung dịch HNO3 loãng đặc, nóng S dung dịch H2SO4 đặc, nóng xuống số oxi hoá thấp Nhôm không tác dụng với H2SO4 HNO3 đặc, nguội Những axit oxi hoá bề mặt kim loại tạo thành màng oxit có tính trơ, làm cho nhôm thụ động Nhôm bị thụ động không tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng Tác dụng với oxit kim loại Ở nhiệt độ cao, Al khử nhiều oxit kim loại Fe2O3, Cr2O3, thành kim loại tự 2Al + Fe2O3 to → Al2O3 + 2Fe Tác dụng với nước o Thế điện cực chuẩn nước ( E H O/H2 ) cao so với điện cực chuẩn nhôm ( Eo Al3 + / Al ) nên nhôm khử nước, giải phóng khí hiđro : 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3↓ + 3H2↑ Phản ứng nhanh chóng dừng lại lớp Al(OH)3 không tan nước ngăn cản không cho nhôm tiếp xúc với nước Tác dụng với dung dịch kiềm Những đồ vật nhôm bị hoà tan dung dịch kiềm NaOH, Ca(OH)2, Hiện tượng giải thích sau : Trước hết, màng bảo vệ Al2O3 bị phá huỷ dung dịch kiềm : Al2O3 + NaOH + 3H2O → 2Na [ Al(OH)4 ] Natri aluminat Tiếp đến, kim loại nhôm khử H2O : 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2↑ Màng Al(OH)3 bị phá huỷ dung dịch bazơ : Al(OH)3 + NaOH → Na [ Al(OH)4 ] Các phản ứng (2) (3) xảy luân phiên nhôm bị tan hết Hai phương trình hoá học hai phản ứng viết gộp vào phương trình hoá học sau : 2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na [ Al(OH)4 ] (dd) + 3H2↑ B MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA NHÔM -2- I NHÔM OXIT Tính chất vật lí trạng thái tự nhiên Nhôm oxit chất rắn màu trắng, không tác dụng với nước không tan nước Nóng chảy 2050OC Trong tự nhiên, nhôm oxit tồn dạng ngậm nước dạng khan : Dạng ngậm nước boxit Al2O3.2H2O nguyên liệu quan trọng để sản xuất nhôm Dạng khan emeri, có độ cứng cao, dùng làm đá mài Corinđon ngọc thạch cứng, cấu tạo tinh thể suốt, không màu Corinđon thường có màu lẫn số tạp chất oxit kim loại Nếu tạp chất Cr2O3, ngọc có màu đỏ tên rubi, tạp chất TiO2 Fe3O4, ngọc có màu xanh tên saphia Rubi saphia nhân tạo chế tạo cách nung nóng hỗn hợp nhôm oxit với Cr2O3 TiO2 Fe3O4 Tính chất hoá học a) Tính bền Ion Al3+ có điện tích lớn (3+) bán kính ion nhỏ (0,048 nm) 1/2 bán kính ion Na+ 2/3 bán kính ion Mg2+ nên lực hút ion Al3+ ion O2– mạnh, tạo liên kết bền vững Do cấu trúc mà Al2O3 có nhiệt độ nóng chảy cao (2050OC) khó bị khử thành kim loại Al b) Tính lưỡng tính Al2O3 có tính lưỡng tính : tác dụng với dung dịch axit dung dịch kiềm Al2O3 thể tính bazơ : Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O Al2O3 + 6H+ → 2Al3+ + 3H2O Al2O3 thể tính axit : Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na [ Al(OH)4 ] Al2O3 + 2OH– + 3H2O → [ Al(OH)4 ] – c) Ứng dụng Tinh thể Al2O3 (corinđon) dùng làm đồ trang sức, chế tạo chi tiết ngành kĩ thuật xác, chân kính đồng hồ, thiết bị phát tia lade, Bột Al2O3 có độ cứng cao dùng làm vật liệu mài Boxit Al2O3.2H2O nguyên liệu sản xuất nhôm kim loại II NHÔM HIĐROXIT Tính chất hoá học a) Tính không bền với nhiệt -3- 2Al(OH)3 o t → Al2O3 + 3H2O b) Tính lưỡng tính - Tính bazơ Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O - Tính axit Al(OH)3 + NaOH → Na [ Al(OH)4 ] Al(OH)3 + OH– → [ Al(OH)4 ] – III NHÔM SUNFAT Muối nhôm có nhiều ứng dụng quan trọng muối sunfat kép kali nhôm ngậm nước, thị trường có tên phèn chua Công thức hoá học K 2SO4.Al2(SO4)3.24H2O, viết gọn KAl(SO4)2.12H2O + + + + Trong công thức hoá học trên, thay ion K Li , Na hay N H ta muối kép khác có tên chung phèn nhôm (không gọi phèn chua) Phèn chua dùng ngành thuộc da, công nghiệp giấy (làm cho giấy không thấm nước), chất cầm màu công nghiệp nhuộm vải, chất làm nước đục, BÀI TẬP NHÔM Câu 1: Để thu Al2O3 từ hỗn hợp Al2O3 Fe2O3, người ta dùng A khí H2 nhiệt độ cao, dung dịch NaOH (dư) B khí CO nhiệt độ cao, dung dịch HCl (dư) C dung dịch NaOH (dư), dung dịch HCl (dư), nung nóng D dung dịch NaOH (dư), khí CO2 (dư), nung nóng Câu 2: Có ba mẫu dung dịch riêng biệt: NaCl, ZnCl 2, AlCl3 Thuốc thử dùng để nhận biết ba mẫu dung dịch A dung dịch Ba(OH)2 dư B dung dịch NaOH C dung dịch NH3 dư D dung dịch AgNO3 Câu 3: Cho 200 ml dung dịch AlCl3 1,5M tác dụng với V lít dung dịch NaOH 0,5M, lượng kết tủa thu 15,6 gam Giá trị lớn V -4- A B 1,8 C 2,4 D 1,2 Câu 4: Trộn dung dịch chứa a mol AlCl3 với dung dịch chứa b mol NaOH Để thu kết tủa cần có tỉ lệ A a : b = : B a : b < : C a : b = : D a : b > : Câu 5: Một dung dịch chứa a mol NaAlO (hoặc Na[Al(OH)4]) tác dụng với dung dịch chứa b mol HCl Điều kiện để thu kết tủa sau phản ứng A b < 5a B a = 2b C b < 4a D a = b Câu 6: Chia m gam Al thành hai phần nhau: - Phần tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH, sinh x mol khí H2 - Phần hai tác dụng với lượng dư dung dịch HNO3 loãng, sinh y mol khí N2O (sản phẩm khử nhất) Quan hệ x y A x = 2y B y = 2x C x = 4y D x = y Câu 7: Hoà tan hết 0,03 Al mol 0,02 mol Ag vào dung dịch HNO3, sau phản ứng cô cạn đun nóng đến khối lượng không đổi thu chất rắn nặng x gam Giá trị x A 9,79 B 5,22 C 4,26 D 3,69 Câu 8: Cho m gam hỗn hợp X gồm Al, Cu vào dung dịch HCl (dư), sau kết thúc phản ứng sinh 3,36 lít khí (ở đktc) Nếu cho m gam hỗn hợp X vào lượng dư axit nitric (đặc, nguội), sau kết thúc phản ứng sinh 6,72 lít khí NO2 (sản phẩm khử nhất, đktc) Giá trị m A 11,5 B 10,5 C 12,3 D 15,6 Câu 9: Cho 2,13 gam hỗn hợp X gồm ba kim loại Mg, Cu Al dạng bột tác dụng hoàn toàn với oxi thu hỗn hợp Y gồm oxit có khối lượng 3,33 gam Thể tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng hết với Y A 57 ml B 50 ml C 75 ml D 90 ml Câu 10: Cho m1 gam Al vào 100 ml dung dịch gồm Cu(NO3)2 0,3M AgNO3 0,3M Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu m2 gam chất rắn X Nếu cho m2 gam X tác dụng với lượng dư dung dịch HCl thu 0,336 lít khí (ở đktc) Giá trị m1 m2 A 8,10 5,43 B 1,08 5,43 C 0,54 5,16 D 1,08 5,16 Câu 11: Cho hỗn hợp gồm Na Al có tỉ lệ số mol tương ứng : vào nước (dư) Sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu 8,96 lít khí H2 (ở đktc) m gam chất rắn không tan Giá trị m -5- A 10,8 B 5,4 C 7,8 D 43,2 Câu 12: Hỗn hợp X gồm Na Al Cho m gam X vào lượng dư nước thoát V lít khí Nếu cho m gam X vào dung dịch NaOH (dư) 1,75V lít khí Thành phần phần trăm theo khối lượng Na X (biết thể tích khí đo điều kiện) A 39,87% B 77,31% C 49,87% D 29,87% Câu 13: Cho V lít dung dịch NaOH 2M vào dung dịch chứa 0,1 mol Al2(SO4)3 0,1 mol H2SO4 đến phản ứng hoàn toàn, thu 7,8 gam kết tủa Giá trị lớn V để thu lượng kết tủa A 0,45 B 0,35 C 0,25 D 0,05 Câu 14: Thêm m gam kali vào 300 ml dung dịch chứa Ba(OH)2 0,1M NaOH 0,1M thu dung dịch X Cho từ từ dung dịch X vào 200 ml dung dịch Al2(SO4)3 0,1M thu kết tủa Y Để thu lượng kết tủa Y lớn A 1,59 giá trị m B 1,17 C 1,71 D 1,95 Câu 15: Hoà tan hết 7,74 gam hỗn hợp bột Mg, Al 500 ml dung dịch hỗn hợp HCl 1M H2SO4 0,28M thu dung dịch X 8,736 lít khí H2 (ở đktc) Cô cạn dung dịch X thu khối lượng muối khan A 38,93 gam B 103,85 gam C 25,95 gam D 77,86 gam Câu 16: Hoà tan hoàn toàn 47,4 gam phèn chua KAl(SO4)2.12H2O vào nước, thu dung dịch X Cho toàn X tác dụng với 200 ml dung dịch Ba(OH)2 1M, sau phản ứng thu m gam kết tủa Giá trị m A 7,8 B 46,6 C 54,4 D 62,2 Câu 17: Đốt nóng hỗn hợp gồm Al 16 gam Fe2O3 (trong điều kiện không khí) đến phản ứng xảy hoàn toàn, thu hỗn hợp rắn X Cho X tác dụng vừa đủ với V ml dung dịch NaOH 1M sinh 3,36 lít H2 (ở đktc) Giá trị V A 150 B 100 C 200 D 300 Câu 18: Nung nóng m gam hỗn hợp Al Fe2O3 (trong môi trường không khí) đến phản ứng xảy hoàn toàn, thu hỗn hợp rắn Y Chia Y thành hai phần nhau: - Phần (1) tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng (dư), sinh 3,08 lít khí H2 (ở đktc) -6- - Phần (2) tác dụng với dung dịch NaOH (dư), sinh 0,84 lít khí H2 (ở đktc) Giá trị m A 22,75 B 21,40 C 29,40 D 29,43 Câu 19: Điện phân nóng chảy Al2O3 với anot than chì (hiệu suất điện phân 100%) thu m kg Al catot 67,2 m3 (ở đktc) hỗn hợp khí X có tỉ khối so với hiđro 16 Lấy 2,24 lít (ở đktc) hỗn hợp khí X sục vào nước vôi (dư) thu gam kết tủa Giá trị m A 108,0 B 75,6 C 54,0 D 67,5 Câu 20: Cho 2,16 gam Al tác dụng với dung dịch HNO loãng (dư) thu V lít khí NO (ở đktc) dung dịch X Đem cô cạn dung dịch X thu 17,76 gam muối khan Giá trị V A 1,792 B 0,896 C 1,2544 -7- D 1,8677 1D 11B 2C 12D 3A 163A 4D 14B 5C 15A -8- 6C 16B 7D 17D 8C 18A 9C 19B 10B 20C