- Phá bỏ lớp oxit trên bề mặt Al (hoặc tạo thành hỗn hống Al-Hg thì Al sẽ phản ứng với nước ở niệt độ thường)
2Al + 6H2O → 2Al(OH)3↓ + 3H2↑
- Phản ứng này chỉ xảy ra trên bề mặt của thanh Al do Al(OH)3 tạo thành khơng tan đã ngăn cản phản ứng. Thực tế coi Al khơng tác dụng với nước!
- Đồ vật bằng nhơm bền với nước (dù ở nhiệt độ cao) vì trên bề mặt của nhơm được phủ kín một lớp Al2O3 rất mỏng, bền và mịn, khơng cho nước và khí thấm qua. Khi lớp màng bảo vệ khơng cịn, Al tác dụng với nước như trên, phản ứng chỉ xảy ra trong giây lát rồi dừng lại ngay do tạo lớp màng Al(OH)3 bảo vệ.
- Tác dụng với dung dịch kiềm
- Trước hết, lớp bảo vệ Al2O3 bị hồ tan trong dung dịch kiềm: Al2O3 + 2OH− → 2AlO2−+ H2O (1)
aluminat
Hay Al2O3 + 2OH− + 3H2O → 2[Al(OH)4 ]−
tetrahiđroxoaluminat - Al khử nước:
2Al + 6H2O → 2Al(OH)3↓ + 3H2 (2) - Lớp bảo vệ Al(OH) bị hồ tan trong dung dịch kiềm
Al(OH)3 + OH− → AlO2− + 2H2O (3) Hay Al(OH)3 + OH− → [Al(OH)4 ]−
Các phản ứng (2) và (3) xảy ra xen kẽ nhau cho đến khi nhơm hoặc kiềm hết.
2Al + 2OH− + 2H2O → 2AlO2− + 3H2↑
Hay 2Al + 2OH− + 6H2O → 2[Al(OH)4 ]− + 3H2↑
Vì vậy đồ vật bằng nhơm khơng bền với mơi trường kiềm.
Đây là phản ứng oxi hĩa – khử: Vai trị của chất tham gia phản ứng: Al là chất khử, H2O là chất oxi hĩa, kiềm là mơi trường (“cởi bỏ lớp áo giáp” bảo vệ là Al2O3 và Al(OH)3). Vì vậy khơng được coi Al cĩ tính lưỡng tính
Chú ý: Trong dd tồn tại ion phức [Al(OH)4 ]− (Tetrahiđroxialuminat), khi cơ cạn dd thì ở dạng muối khan AlO2− (aluminat). Đối với bài tập chỉ liên quan đến tính lưỡng tính của Al2O3 và Al(OH)3 thì viết theo cách nào cũng được, khơng ảnh hưởng đến kết quả bài tốn. Nhưng cĩ một số trường hợp nếu khơng dùng đúng cơng thức theo quy ước trên thì dẫn đến kết quả sai. Vì vậy, nên viết theo ion phức cho mọi trường hợp.
- Cĩ thể quy đổi: Al(OH)3 = HAlO2.H2O (axit aluminic) [Al(OH)4 ]− = Al(OH)3.OH− = AlO2−.2H2O
- Tác dụng với dung dịch muối: Al khử được các cation kim loại đứng sau trong dd muối:
2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu
Al + 3AgNO3 → Al(NO3)3 + 3Ag
Câu 4: Trong tự nhiên nhơm tồn tại ở trạng thái đơn chất hay hợp chất?
Những hợp chất phổ biến trong tự nhiên là gì? Hãy nêu những ứng dụng của nhơm và giải thích dựa vào những tính chất của nhơm.
Trạng thái thiên nhiên
- Nhơm là kim loại phổ biến nhất trong vỏ Trái đất, chiếm 8% (khối
lượng). Nĩ cĩ trong thành phần của đất sét, fenspat, mica và nhiều khống vật khác.
- Đất sét (Al2O3.2SiO2.2H2O), mica (K2O.Al2O3.6SiO2), boxit (Al2O3.2H2O), criolit (3NaF.AlF3),...
- Quặng nhơm quan trọng nhất là boxit (chứa 32 – 60 % Al2O3) (cĩ nhiều ở Bảo Lộc – lâm Đồng). Ngồi ra cịn cĩ alunit K2SO4.Al2(SO4)3.2Al2O3.6H2O và nefelin Na2O.Al2O3.2SiO2. Những quặng này dược dùng để sản xuất nhơm (trong đĩ 90% là quặng boxit).
Ứng dụng: Do các tính chất vật lý, cơ học, hĩa học của nhơm nên nhơm cĩ rất nhiều ứng dụng quan trọng. (Cơng nghiệp sản xuất nhơm là ngành cơng nghiệp quan trọng nhất trên Thế giới).
- Nhơm và hợp kim nhơm nhẹ, bền (với khơng khí, nước) nên được dùng làm vật liệu chế tạo ơ tơ, máy bay, tên lửa, tàu vũ trụ.
- Nhơm và hợp kim nhơm cĩ màu trắng sáng, đẹp dùng trong xây dựng nhà cửa, trang trí nội thất.
- Nhơm đẫn điện, dẫn nhiệt tốt, nhẹ, rẻ tiền hơn Cu nên dùng làm dây dẫn điện, chế tạo thiết bị trao đổi nhiệt (phần lớn các bộ tản nhiệt cho CPU của các máy tính hiện đại được sản xuất từ nhơm vì nĩ dễ dàng trong sản xuất và độ dẫn nhiệt cao), dụng cụ nhà bếp.
- Nhơm mềm, dễ dát mỏng được dát thành những lá nhơm rất mỏng để gĩi thực phẩm (giấy bạc thực ra là Al vì Ag và Al khá giống nhau về màu trắng, tính ánh kim).
- Hỗn hợp tecmit (Al + FexOy) khi cháy tạo ra nhiệt độ cao (nhiệt tỏa ra từ phản ứng nhiệt nhơm) dùng hàn đường ray.
- Dùng để điều chế kim loại, đặc biệt là kim loại khĩ nĩng chảy (Cr, Mn, Ni) bằng phản ứng nhiệt nhơm.
- Nhơm dạng bột thơng thường được dùng để tạo màu bạc trong sơn.
- Sự ơxi hĩa nhơm tỏa ra nhiều nhiệt, nĩ sử dụng để làm nguyên liệu rắn cho tên lửa, nhiệt nhơm và các thành phần của pháo hoa.
Câu 5: Nêu phương pháp sản xuất nhơm? Nêu vai trị của các nguyên liệu
sản xuất nhơm? Nêu các cơng đoạn sản xuất nhơm? Tại sao cơng đoạn làm sạch quặng lại là cơng đoạn quan trọng nhất trong quá trình sản xuất nhơm?
- Trong cơng nghiệp, nhơm được sản xuất bằng phương pháp điện phân Al2O3
nĩng chảy. (Sự khử ion Al3+ trong Al2O3 là rất khĩ khăn, khơng thể khử được bằng những chất khử thơng thường như C, CO, H2... ).
Nguyên liệu: