Tính chất hóa học của nhôm và ứng dụng

Minh Vũ

8 giờ trước

Nhôm là nguyên tố phổ biến thứ tư trên Trái đất và là kim loại sử dụng nhiều thứ hai sau sắt. Nhôm và hợp kim nhôm đóng vai trò rất quan trọng trong đời sống, nó có mặt nhiều trong các vật liệu gần gũi như: Xoong, nồi, lõi dây điện truyền tải điện năng đi xa, các chi tiết trong ô tô, xe máy…Trong thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa, với sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp vị trí của nhôm ngày càng được nâng cao. Vì vậy, hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu về tính chất hóa học của nhôm và ứng dụng của nhôm trong cuộc sống ngày nay.

Vị trí và cấu tạo của nhôm

Vị trí

– Thuộc nhóm IIIA, chu kì 3

– Số hiệu nguyên tử: 13

Cấu tạo

– Cấu hình e : [ Ne ] 3 s23p1
– Có 3 lớp e ngoài cùng
– Độ âm điện : 1,61
– Số oxi hóa : + 3
– Mạng tinh thể : Lập phương tâm diện

Tính chất của nhôm

Tính chất vật lý

– Là sắt kẽm kim loại trắng bạc, mềm, dễ dát mỏng và kéo sợi .
– Là sắt kẽm kim loại nhẹ ( 2,7 g / cm3 ) nóng chảy ở nhiệt độ 660C
– Dẫn nhiệt, dẫn điện tốt ( kém hơn đồng, mạnh hơn sắt )

Tính chất hóa học của nhôm

Nhôm là sắt kẽm kim loại có tính khử mạnh, nên nó dễ bị oxi hóa thành ion Al3 +. Ta có : Al → Al3 + + 3 e

Tác dụng với phi kim

a) Tác dụng với oxi

– Bột Al cháy trong không khí khi được đun nóng cho ngọn lửa màu sáng chói .
2A l + 3O2 → Al2O3

* Lưu ý:

– Al chỉ phản ứng với oxi trên mặt phẳng ( vì tạo ra lớp màng oxit bao trùm mặt phẳng, bảo vệ và ngăn cản Al tham gia phản ứng tiếp ) :
– Muốn phản ứng xảy ra trọn vẹn thì phải vô hiệu lớp oxit bao trùm trên mặt phẳng Al ( bằng cách tạo hỗn hống Al – Hg hoặc dùng Al bột đun nóng ) .

b) Với các phi kim khác

– Nhôm phản ứng được với những phi kim khác → muối .
– Al tự bốc cháy khi tiếp xúc với những halogen :

Ví dụ: 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3

– Khi đun nóng, Al công dụng với bột S :
2A l + 3S → Al2S3

Tác dụng với dung dịch axit

a) Với H+ (HCl, H2SO4 loãng…)

– Al phản ứng thuận tiện → muối + H2
2A l + 6HC l → 2A lCl3 + 3H2
2A l + 3H2 SO4 loãng → Al2 ( SO4 ) 3 + 3H2

b) Tác dụng với các axit có tính oxi hóa mạnh: HNO3 loãng hoặc đặc, H2SO4 đậm đặc

– Nhôm công dụng với HNO3
M + HNO3 → M ( NO3 ) n + { NO2, NO, N2O, N2, NH4NO3 } + H2O

Ví dụ: 

Al + 6HNO3 đặc, nóng → Al ( NO3 ) 3 + 3NO2 + 3H2 O
Al + 4HNO3 loãng → Al ( NO3 ) 3 + NO + 2H2 O
– Nhôm công dụng với H2SO4 đặc, nóng
2A l + 6H2 SO4 → Al2 ( SO4 ) 3 + 3SO2 + 6H2 O

* Lưu ý:

– Al thụ động với H2SO4 đặc nguội và HNO3 đặc nguội → hoàn toàn có thể dùng thùng Al để chuyên chở axit HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội .

Phản ứng nhiệt nhôm

– Al khử được oxit của những sắt kẽm kim loại đứng sau nhôm ở nhiệt độ cao

Ví dụ:

2A l + Fe2O3 → Al2O3 + 2F e
2A l + 3C uO → Al2O3 + 3C u

* Lưu ý: khi giải bài tập về phản ứng nhiệt nhôm:

– Nếu hỗn hợp sau phản ứng cho công dụng với dung dịch kiềm → H2 thì Al còn dư sau phản ứng nhiệt nhôm hoặc hiệu suất H của phản ứng < 100 % – Nếu hỗn hợp sau phản ứng cho công dụng với dung dịch kiềm không có khí thoát ra chứng tỏ không dư Al . – Khối lượng hỗn hợp trước và sau phản ứng không đổi ( bảo toàn khối lượng ) .

Tác dụng với nước

– Al không phản ứng với nước vì được lớp oxit mỏng dính, bền và đặc khít bảo vệ. Nếu phá bỏ lớp oxit bao trùm mặt phẳng, Al phản ứng trực tiếp với nước .
2A l + 6H2 O → 2A l ( OH ) 3 + 3H2

* Lưu ý:

– Al ( OH ) 3 là chất kết tủa dạng keo màu trắng khi sinh ra sẽ bao kín mặt phẳng của Al sắt kẽm kim loại ngăn cách không cho Al tiếp xúc với nước để phản ứng tiếp nữa. Phản ứng này chỉ có ý nghĩa về mặt kim chỉ nan .

Tác dụng với dung dịch bazơ

– Al tham gia phản ứng thuận tiện với những dung dịch kiềm :
2A l + 2N aOH + 2H2 O → 2N aAlO2 + 3H2
2A l + Ba ( OH ) 2 + 2H2 O → Ba ( AlO2 ) 2 + 3H2
– Cơ chế :
+ Trước tiên, Al tham gia phản ứng với nước :
2A l + 6H2 O → 2A l ( OH ) 3 + 3H2
+ Al ( OH ) 3 sinh ra là hiđroxit lưỡng tính tan được trong dung dịch kiềm :
Al ( OH ) 3 + NaOH → NaAlO2 + 2H ­ 2O

* Lưu ý:

– Nếu cho hỗn hợp Na, K, Ba, Ca và Al ( hoặc Zn ) vào nước dư, xảy ra những phản ứng :
2M + 2H2 O → 2MOH + H2
MOH + H2O + Al → MAlO2 + 3/2 H2
– Trong quy trình giải toán có 2 trường hợp xảy ra :
* Trường hợp 1. Cả sắt kẽm kim loại kiềm và Al đều phản ứng hết nếu số mol sắt kẽm kim loại kiềm ≥ số mol Al .
* Trường hợp 2. Kim loại kiềm phản ứng hết, Al dư nếu số mol sắt kẽm kim loại kiềm < số mol Al .

Tác dụng với dung dịch muối

– Al đẩy được sắt kẽm kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch muối của chúng :
2A l + 3C uSO4 → Al2 ( SO4 ) 3 + 3C u
– Phản ứng với muối nitrat trong thiên nhiên và môi trường kiềm :
8A l + 3N aNO3 + 5N aOH + 2H2 O → 8N aAlO2 + 3NH3
– Phản ứng với muối nitrat trong thiên nhiên và môi trường axit ( giống phản ứng với HNO3 ) :
Al + 4H + + NO3 – → Al3 + + NO + 2H2 O

Điều chế nhôm

Nguyên liệu

– Quặng boxit Al2O3 có lẫn SiO2 và Fe2O3 .

Các giai đoạn điều chế 

– Làm sạch nguyên vật liệu :
2N aOH + Al2O3 → 2N aAlO2 + H ­ 2O
2N aOH + SiO2 → Na2SiO3 + H2O
NaAlO2 + CO2 + 2H2 O → NaHCO3 + Al ( OH ) 3
NaOH + CO2 → NaHCO3
2A l ( OH ) 3 → Al2O3 + 3H2 O
– Điện phân nóng chảy Al2O3 xuất hiện criolit Na3AlF6 ( hạ nhiệt độ nóng chảy của Al2O3từ 20500C xuống 9000C ; tăng độ dẫn điện do tạo thành nhiều ion hơn ; tạo lớp bảo vệ không cho O2 phản ứng với Al nóng chảy ) :
2A l2O3 → 4A l + 3O ­ 2

Ứng dụng của nhôm

Nhôm có rất nhiều ứng dụng trong đời sống. Kim loại này được dùng để tạo thành vỏ máy bay do độ bền chắc và mỏng mảnh nhẹ của nó. Nhôm cũng được dùng để sản xuất những thiết bị và dụng cụ hoạt động và sinh hoạt như nồi, chảo, những đường dây tải điện, những loại cửa, … Phản ứng nhiệt nhôm còn được sử dụng để điều chế những sắt kẽm kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao ( như crôm hay Von farm )
Do tính chất thụ động với H2SO4 đặc nguội và HNO3 đặc nguội, người ta sẽ sử dụng thùng nhôm để chuyên chở hai loại axit này. Ngoài ra, Ứng dụng của nhôm trong y học cũng là một nghành đang được nghiên cứu và điều tra và tăng trưởng .

Thực hành thêm:

Chúng ta vừa tìm hiểu về nhôm và một số ứng dụng của nhôm trong cuộc sống hiện tại, qua đó chúng ta có thể thấy nhôm đóng vai trò ngày càng quan trọng trong sinh hoạt cũng như trong công nghiệp. Trên đây chủ yếu là một số lý thuyết về một số tính chất hóa học của nhôm. Các em sẽ cùng luyện tập về những tính chất hóa học này trong bài tiếp theo nhé. Chúc các em học tốt!

Từ khóa ngẫu nhiên

Source: https://bem2.vn
Category: Ứng dụng hay