chuyen de ve nhom va hop chat

Nhôm và hợp chất
A- nhôm
Nhôm là kim loại hoạt động khá mạnh, tác dụng đợc với nhiều đơn chất và hợp chất.
1- Tác dụng với phi kim
Khi đun nóng, nhôm tác dụng với nhiều phi kim nh oxi, lu huỳnh, halogen.
4Al + 3O
2


2Al
2
O
3
2Al + 3S

Al
2
S
3
2Al + 3Cl
2


2AlCl
3
2- Tác dụng với axit
a) Dung dịch axit HCl và H
2
SO
4
loãng giải phóng hidro:

2Al + 6HCl

2AlCl
3
+3 H
2

2Al + 3H
2
SO
4


Al
2
(SO
4
)
3
+ 3H
2

b) Dung dịch H
2
SO
4
đặc, nóng:
2Al + 6H
2
SO

4

Al
2
(SO
4
)
3
+ 3SO
2
+ 6H
2
O
Chú ý: Al không tan trong dung dịch H
2
SO
4
đặc nguội!
c) Dung dịch HNO
3
:
Nhôm tác dụng với dung dịch HNO
3
tạo thành Al(NO
3
)
3
, nớc và các sản phẩm ứng với số
oxi hoá thấp hơn của nitơ: NH
4

NO
3
; N
2
; N
2
O ; NO ; NO
2
.
Sản phẩm tạo thành có thể là một hỗn hợp khí, khi đó ứng với mỗi khí, viết một ph ơng
trình phản ứng. Ví dụ sản phẩm gồm khí N
2
O và N
2
:
10Al + 36HNO
3

10Al(NO
3
)
3
+ 3N
2

+ 18H
2
O
8Al + 30HNO
3

8Al(NO
3
)
3
+ 3N
2
O

+ 15H
2
O
Chú ý: Al không tan trong dung dịch HNO
3
đặc nguội!
3- Tác dụng với nớc
2Al + 6H
2
O

2Al(OH)
3
+ 3H
2

Phản ứng này chỉ xảy ra trên bề mặt của thanh Al do Al(OH)
3
tạo thành không tan đã
ngăn cản phản ứng. Thực tế coi Al không tác dụng với nớc!
4- Tác dụng với dung dịch kiềm

2Al + 2NaOH + 2H
2
O

2NaAlO
2
+ 3H
2

2Al + Ba(OH)
2
+ 2H
2
O

Ba(AlO
2
)
2
+ 3H
2

Bản chất của quá trình Al tan trong dung dịch bazơ kiềm là:
2Al + 6H
2
O

2Al(OH)
3
+ 3H

2

1
t
o
Al(OH)
3
+ NaOH

NaAlO
2
+ 2H
2
O
5- Tác dụng với dung dịch muối
2Al + 3CuSO
4


Al
2
(SO
4
)
3
+ 3Cu
Al + 3AgNO
3

Al(NO
3
)
3
+ 3Ag
6- Tác dụng với oxit kim loại (phản ứng nhiệt nhôm):
a)- Khái niệm
Nhiệt nhôm là phơng pháp điều chế kim loại bằng cách dùng Al kim để khử oxit kim loại
thành kim loại ở nhiệt độ cao trong điều kiện không có không khí.
2Al + Fe
2
O
3


Al
2
O
3
+ 2Fe (*)
b- Phạm vi áp dụng
Phản ứng nhiệt nhôm chỉ sử dụng khi khử các oxit của kim loại trung bình và yếu nh: oxit
sắt, (FeO, Fe
2
O
3
, Fe
3
O
4

) oxit đồng, oxit chì
Không sử dụng phơng pháp này để khử các oxit kim loại mạnh nh: ZnO, MgO
c) Mối liên hệ giữa khối lợng chất rắn trớc phản ứng và khối lợng chất rắn sau phản ứng:
Trong quá trình nhiệt nhôm, các chất trớc phản ứng và sau phản ứng đều là các chất rắn
(các kim loại và oxit kim loại). Nh vậy:
Khối lợng chất rắn trớc phản ứng = Khối lợng chất rắn sau phản ứng
d) Hiệu suất trong phản ứng nhiệt nhôm
Giả sử tiến hành phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp bột gồm Al = x mol và Fe
2
O
3
= y mol theo
phơng trình (*).
Trờng hợp 1: Phản ứng diễn ra hoàn toàn ( H = 100%), khi đó có 2 khả năng:
- Nếu Al d: chất rắn A sau phản ứng gồm Al = x-2y, Al
2
O
3
= y và Fe = 2y. Khi cho A tác
dụng với dung dịch kiềm sẽ có khí bay ra.
- Nếu Al hết: chất rắn A sau phản ứng gồm Fe
2
O
3
= y- 0,5x, Al
2
O
3
= 0,5x và Fe= 2x. Khi
cho A tác dụng với dung dịch kiềm không có khí bay ra.

Trờng hợp 2: Phản ứng diễn ra không hoàn toàn (H<100%), khi đó đặt số mol phản ứng
theo một biến mới. Chất rắn sau phản ứng gồm 4 chất: Al, Fe
2
O
3
, Al
2
O
3
và Fe.
e) Bài toán chia chất rắn sau phản ứng nhiệt nhôm thành hai phần khác nhau.
Xét quá trình nhiệt nhôm diễn ra theo phản ứng (*). Giả sử phản ứng diễn ra hoàn toàn, Al
d, chất rắn sau phản ứng đợc chia thành 2 phần có khối lợng khác nhau.
- Gọi số mol các chất trong phần 1 là Al = a, Al
2
O
3
= b và Fe = 2b.
- Gọi số mol các chất trong phần 2 là Al = ka, Al
2
O
3
= kb và Fe = 2kb.
Chú ý:
- Không gọi số mol cho các chất trớc khi tham gia phản ứng nhiệt nhôm.
2
t
o
- Tỉ lệ số mol của các chất sản phẩm = tỉ lệ các hệ số trong phơng trình phản ứng.
B- nhôm oxit

1- Tính chất vật lý: Là chất rắn màu trắng, không tan trong nớc.
2- Tính chất hoá học: (Tính chất lỡng tính)
Tác dụng với dung dịch axit:
Al
2
O
3
+ 3H
2
SO
4


Al
2
(SO
4
)
3
+ 3H
2
O
Tác dụng với dung dịch bazơ

muối aluminat:
Al
2
O
3
+ 2NaOH

2NaAlO
2
+ H
2
O
Al
2
O
3
+ Ba(OH)
2


Ba(AlO
2
)
2
+ H
2
O
3- Điều chế:
- Cho Al tác dụng với oxi.
- Nhiệt phân Al(OH)
3
: 2Al(OH)
3


Al

2
O
3
+ 3H
2
O
c- nhôm hidroxit
1- Tính chất vật lý: Là chất kết tủa keo màu trắng, không tan trong nớc.
2- Tính chất hoá học: (Tính chất lỡng tính)
Tác dụng với dung dịch axit:
Al(OH)
3
+ 3HCl

AlCl
3
+ 3H
2
O
Tác dụng với dung dịch bazơ

muối aluminat:
Al(OH)
3
+ NaOH

NaAlO
2
+ 2H
2

O
2Al(OH)
3
+ Ba(OH)
2


Ba(AlO
2
)
2
+ 4H
2
O
Chú ý: Al(OH)
3
không tan đợc trong các dung dịch bazơ yếu nh NH
3
, Na
2
CO
3

3- Điều chế
a) Từ dung dịch muối Al
3+
nh AlCl
3
, Al(NO
3

)
3
, Al
2
(SO
4
)
3
:
- Tác dụng với dung dịch bazơ yếu ( dung dịch NH
3
, dung dịch Na
2
CO
3
):
AlCl
3
+ 3NH
3
+ 3H
2
O

Al(OH)
3

+ 3NH
4
Cl

Al(OH)
3
tạo thành không tan khi cho NH
3
d.
2AlCl
3
+ 3Na
2
CO
3
+ 3H
2
O

2Al(OH)
3

+ 6NaCl + 3CO
2
- Tác dụng với dung dịch bazơ mạnh: dung dịch NaOH, KOH :
AlCl
3
+ 3NaOH

Al(OH)
3

+ 3NaCl
Al(OH)

3
tạo thành tan dần khi cho kiềm d:
Al(OH)
3
+ NaOH

NaAlO
2
+ 2H
2
O
Phơng trình tổng quát khi cho AlCl
3
tác dụng với dung dịch NaOH d:
AlCl
3
+ 4NaOH

NaAlO
2
+ 3NaCl + 2H
2
O
b) Từ dung dịch muối aluminat (NaAlO
2
, KAlO
2
):
3
đpnc

- Tác dụng với dung dịch axit yếu (khí CO
2
, dung dịch NH
4
Cl, dung dịch AlCl
3


):
NaAlO
2
+ CO
2
+ 2H
2
O

Al(OH)
3

+ NaHCO
3
Al(OH)
3
tạo thành không tan khi sục khí CO
2
d.
NaAlO
2
+ NH

4
Cl

+ H
2
O

Al(OH)
3

+ NaCl + NH
3
3NaAlO
2
+ AlCl
3
+ 3H
2
O

4Al(OH)
3

+ 3NaCl
- Tác dụng với dung dịch axit mạnh (dung dịch HCl ):
NaAlO
2
+ HCl + H
2
O

Al(OH)
3

+ NaCl
Al(OH)
3
tạo thành tan dần khi cho axit d:
Al(OH)
3
+ 3HCl

AlCl
3
+ 3H
2
O
Phơng trình tổng quát khi cho NaAlO
2
tác dụng với dung dịch HCl d:
NaAlO
2
+ 4HCl

AlCl
3
+ NaCl + 2H
2
O
D- muối nhôm

Hầu hết các muối nhôm đều tan trong nớc và tạo ra dung dịch có môi trờng axit yếu làm
chuyển quỳ tím thành màu hồng:
[Al(H
2
O)]
3+
+ H
2
O [Al(OH)]
2+
+ H
3
O
+
Một số muối nhôm ít tan là: AlF
3
, AlPO
4

Muối nhôm sunfat có khả năng tạo phèn. Công thức của phèn chua là
K
2
SO
4
.Al
2
(SO
4
)
3

.24H
2
O.
E- Sản xuất nhôm
Nguyên liệu để sản xuất nhôm là quặng boxit Al
2
O
3
.nH
2
O. Quặng boxit thờng lẫn các tạp
chất là Fe
2
O
3
và SiO
2
. Ngời ta làm sạch nguyên liệu theo trình tự sau:
Quặng boxit đợc nghiền nhỏ rồi đợc nấu trong dung dịch xút đặc ở khoảng 180
o
C. Loại
bỏ đợc tạp chất không tan là Fe
2
O
3
, đợc dung dịch hỗn hợp hai muối là natri aluminat và
natri silicat:
Al
2
O

3
+ 2NaOH

2NaAlO
2
+ H
2
O
SiO
2
+ 2NaOH

Na
2
SiO
3
+ H
2
O
Sục CO
2
vào dung dịch, Al(OH)
3
tách ra:
NaAlO
2
+ CO
2
+ 2H
2

O

Al(OH)
3

+ NaHCO
3
Lọc và nung kết tủa Al(OH)
3
ở nhiệt độ cao (>900
o
C) ta đợc Al
2
O
3
khan.
Điện phân nóng chảy Al
2
O
3
với criolit (3NaF.AlF
3
hay Na
3
AlF
6
) trong bình điện phân với
hai điện cực bằng than chì, thu đợc nhôm:
Al
2

O
3


2Al +
2
3
O
2
4
Các phản ứng phụ xảy ra trên điện cực: khí oxi ở nhiệt độ cao đã đốt cháy d ơng cực là
cacbon, sinh ra hỗn hợp khí là CO và CO
2
theo các phơng trình:
C + O
2


CO
2
2C + O
2


2CO
Sự khử ion Al
3+
trong Al
2
O

3
là rất khó khăn, không thể khử đợc bằng những chất khử
thông thờng nh C, CO, H
2

5