Giải Hóa 12: Bài 24. Nhôm và hợp chất của nhôm

BÀI 24. NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÕM A. KIẾN THỨC CẦN NHỚ
§1. NHÔM
I. Tính chất hóa học
Tác dụng với phi kim
Tác dụng với halogen: 2A1 + 3C12 -> 2A1C13
Tác dụng với oxi:	4A1 + 3O2 -—-—> 2A12O3
Chú ỷ: Nliôm bển trong không khí ở nhiệt độ thường do có màng oxit
AI2O3 rất mỏng và bền bảo vệ.
Tác dụng với axit
Nhôm khử dễ dàng ion H+ trong dung dịch HC1 và H2SO4 loãng thành khí H2.
2A1 + 6HC1 —> 2A1C13 + 3H2T
Nhôm tác dụng được với dung dịch HNO3 loãng, HNO3 đặc nóng và H2SO4 đặc nóng.
AI + 4HNO3 (loãng) -> A1(NO3)3 + NOT + 2H2O
2A1 + 6H2SO4 (đặc) -> A12(SO4)3 + 3SO2t + 6H2O
Nhôm bị thụ động với axit HNO3 đặc, nguội và H2SO4 đặc, nguội.
Tác dụng với oxit kim loại
Ở nhiệt độ cao, AI khử được nhiều ion kim loại trong oxit.
2AI + Fe2O3 —-—> A12O3 + 2Fe
Phản ứng trên gọi là phản ứng nhiệt nhôm.
Tác dụng với nước
Nếu phá bỏ lớp oxit trên bề mặt nhôm (hoặc tạo thành hỗn hống Al-Hg), thì nhôm sẽ tác dụng với nước ở nhiệt độ thường:
2AI + 6H2O -> 2A1(OH)3Ì + 3H2t	(1)
Nhôm không tác dụng với nước, dù ở nhiệt độ cao là vì trên bề mặt của nhôm được phủ kín một lớp A12O3 rất mỏng, mịn và bền, không cho khí và nước thấm qua.
Tác dụng với dung dịch kiềm
Khi không còn màng oxit bảo vệ, nhôm sẽ tác dụng với nước tạo ra A1(OH)3 và giải phóng khí H2; A1(OH)3 là hiđroxit lưỡng tính nên tác dụng tiếp với dung dịch kiềm.
A1(OH)3 + NaOH -> Na[Al(OH)4]	(2)
natri aluminat
Phản ứng nhôm tan trong dung dịch kiềm là:
2A1 + 2NaOH + 6H2O -> 2Na[Al(OH)4] + 3H2f
II. Sản xuất nhôm
Nguyên liệu: quặng boxit Al2O3.nH2O.
Lưu ý: Phải làm sạcli tạp chất (loại Fe2Os, S1O2) trước khi điện phàn.
Điện phân nhôm oxit nóng chảy
2A12O3 —4A1 + 3O2T
§2. MỘT SỐ HỢP chất QGAN trọng CỎA nhôm I. Nhôm oxit-Al203
- Nhôm oxit (A12O3) là chất rắn, màu trắng, không tan trong nước và không tác dụng với nước, nóng chảy trên 2050°C.
-AI2O3 tác dụng với dung dịcli axit:
A12O3 + 6HC1 -> 2A1C13 + 3H2O A12O3 + 6H+ ->2A13+ + 3H2O
-AI2O3 tác dụng với dung dịch kiềm:
A12O3 + 2NaOH + 3H2O -> 2Na[Al(OH)4]
A12O3 + 2OH' + 3H2O-> 2[Al(OH)4r
GIÁI BÀI TẬF HOÁ HỌC 12 - cơ BẢN
Nhôm hiđroxit-Al(OH)3
Nhôm hiđroxit A1(OH)3 là chất rán, màu trắng, kết tủa ở dạng keo.
Điều chế A1(OH)3:
AlClg + 3NH3 + 3H2O -> Al(OH)3ị + 3NĨỈ4C1 Al3+ + 3NH3 + 3H2O -> A1(OH)3Ì + 3NH;
A1(OH)3 là hiđroxit lưỡng tính.
Tác dụng với dung dịch axit HCl:
A1(OH)3 + 3HC1 -> AlCla + 3H2O A1(OH)3 + 3H+ -> Al3+ + 3H2O
Tác dụng với dung dịch bazơ:
A1(OH)3 + NaOH -> Na[Al(OH)4]
A1(OH)3 + OH- -> [Al(OH)4r
Chú ỷ: Nhôm hiđroxit thề hiện tính bazơ trội hơn tính axit. Do có tính axỉt nên nhôm hiđroxit còn có tên là axit aluminic. Axit aluminic là axit rất yểu, yếu hơn axit cacbonic.
Nhôm sunfat-Al2(SO4)3
Muối nhôm sunfat khan tan trong nước tỏa nhiệt làm dung dịch nóng lên do bị hiđrat hóa.
Muối nhôm sunfat có nhiều ứng dụng nhất là muối sunfat kép của nhôm và kali ngậm nước gọi là phèn chua, công thức là K2SO4.A12(SO4)3.24H2O, hay viết gọn là KA1(SO4)2.12H2O.
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+.
Al3+ + 3OH -> Al(OH)3ị A1(OH)3 + OH'dư -> [Al(OH)4r
B. HƯỚNG DẪN GIẢI VÀ ĐÁP ÁN BÀI TẬP SGK TRANG 128 - 129
Câu 1.	(1) 2AÌ + 3C12 -> 2A1CỈ3
AlCla + 3NH3 + 3H2O -> Al(OH)3ị + 3NH4C1 hoặc AlClg + 3NaOH (vừa đủ) -> Al(OH)3ị + 3NaCl
Al(OH)s + NaOH -> Na[Al(OH)4]
Na[Al(OH)4] + CO2 -> Al(OH)3ị + NaHCOg
2A1(OH)3 —> A12O3 + 3H2O
2A12O3 —te - > 4AỈ + 3O2T GIẢI BÀI TẬP HOÁ HỌC 12 - cơ BẢN
Câu 2.
Cho hai mẫu thử chứa A1CỈ3 và NaOH đổ từ từ vào nhau sẽ tạo kết tủa keo trắng, sau đó lấy hai mẫu thử khác cũng chứa AICI3 và NaOH cho lần lượt vào kết tủa keo trắng, chất trong mẫu thử nào hòa tan kết tủa là NaOH, chất trong mẫu thử kia là AICI3.
AICI3 + 3NaOH -> Al(OH)3ị + 3NaCl Al(OH)g + NaOH —> Na[Al(OH)4]
Câu 3. Chọn D.
Câu 4. Chọn c.
Câu 5.
Ta có: nH2lro„BphdnW(I) = gl = 0,3 (mol)
V „	_ 8,96
v& nn2 trong pltìn ủng (21 V»(3| -	22 4 —	m0 ■
Phản ứng:
2A1 +
2NaOH + 6H2O -> 2Na[Al(OH)4] + 3H2t
(1)
(mol)
0,2
<- 0,3
2A1 +
6HC1 -> 2AICI3 + 3H2?
(2)
(mol)
0,2 ->
0,3
Mg +
HC1 -> MgCla + H2T
(3)
(mol)
0,1
<- 0,1
Vậy mAi = 0,2 X 27 = 5,4 (gam) và mMg = 0,1 X 24 = 2,4 (gam).
Câu 6.
Ta có: nAi2o3 =	= 0,025 (mol).
X02
Xét 2 trường hợp:
Dung dịch NaOH thiếu:
2A1(OH)3 -> A12O3 + 3H2O	(1)
(mol) 0,05	<- 0,025
A1C13 + 3NaOH -> Al(OH)3ị + 3NaCl	(2)
(mol)	(3x 0,05)	<- 0,05
Vậy: Cjvi(NaOH) =	’ - -— - 0,75 M.
0,2
64
GIẢI BÀI TẬP HOÁ HỌC 12 - cơ BÁN
b) Dung dịch NaOH dư một phần:
A1CỈ3 + 3NaOH -> Al(OH)3ị + 3NaCl
(3)
(mol)
0,1	0,3	0,1
2A1(OH)3 -> A12O3 + 3H2O
(4)
(mol)
0,5	<- 0,025
A1(OH)3 + NaOH -> Na[Al(OH)4]
(5)
(mol)
0,05	0,05
nAl(OH)3tan một phẩn trong phàn ứng (5) - 0,1	0,05 - 0,05 (mol)
—nj\)aOH ở phân ứng (5) = 0,05 (mol)
C'	_ nNoOH/tll + nNaOHA2l 0,3 + 0,05 rjtrn.r
Vạy (NaOH) =	4———- = -——-— = 1,75M.
U, z
Câu 7. Chọn D.
Chỉ dùng nước có thể nhận biết cả 4 kim loại. Cho các kim loại vào nước:
Phản ứng mạnh, giải phóng H2, dung dịch thu được trong suốt là kim loại Na.
Phản ứng mạnh, giải phóng H2, dung dịch thu được vẩn đục là kim loại Ca vì tạo Ca(OH)2 ít tan.
Dùng dung dịch thu được cho tác dụng với hai kim loại còn lại. Kim loại có phản ứng là nhôm, kim loại không phản ứng là Fe.
Câu 8. Chọn c.
mAi =
Alt _ 27 X 9,05 X 3000
nF
96500 X 3
= 2,7 (gam).
Hiệu suất điện phân: H = 4^4 X 100% = 80%.
2,7