Tài liệu Giáo án lý thuyết hóa học nhôm - hợp chất nhôm nâng cao 2015

NHÔM- HỢP CHẤT NHÔM A- NHÔM I- VỊ TRÍ- CẤU TẠO: Cấu hình e Al (Z =13) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 ( 2/ 8/ 3)  Chu kì 3, nhóm IIIA, nguyên tố p, số oxi hóa là +3  hóa trị III trong các hợp chất Nhôm có cấu tạo mạng tinh thể lập phương tâm diện ( giống Ca, Sr) o Nhôm là kim loại nhẹ, t nc = 660oc, mềm, dễ kéo sợi và dát mỏng Nhôm dẩn điện, dẩn nhiệt tốt ( tốt hơn sắt nhưng kém hơn đồng) II- TÍNH CHẤT HÓA HỌC: Nhôm có tính khử mạnh ( tuy nhiên vẫn yếu hơn kim loại kiềm và kiềm thổ) Al  Al3+ + 3e TÍNH CHẤT 1-Tác dụng với phi kim : O2, Cl2, S, C, N2... PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG o t c 4Al  3O 2   2Al2O3 (nhôm oxít) o t c 2Al  3S   Al2S3 (nhôm sunfua) o t c 4Al  3C   Al4C3 (nhôm cacbua) o GHI CHÚ Al2O3 không tan trong nước Các chất Al2S3; Al4C3; AlN khi tác dụng với H2O đều tạo Al(OH)3  và khí  t c 2Al  N 2   2AlN (nhôm nitrua) 2-T/d với H2O 3-T/d với kiềm 4-T/d với axít Chú ý: Al2S3 + 6H2O  2Al(OH)3 + 3H2S  2Al + 6H2O  2Al(OH)3 + 3H2 Phản ứng dừng lại ngay vì tạo Al(OH)3 bao phủ bề mặt nhôm Những đồ vật bằng nhôm bị hòa ta trong dung dịch kiềm là do các phản ứng sau Al2O3 +2 NaOH  2NaAlO2 + H2O Hay Al2O3 +2 NaOH + 3H2O  2Na[Al(OH)4] Tiếp đến kim loại nhôm khử nước: 2Al + 6H2O  2Al(OH)3 + 3H2 Tiếp đến Al(OH)3 bị hòa tan trong dung dịch bazơ Al(OH)3 + NaOH  NaAlO2 + 2H2O Hay Al(OH)3 + NaOH  Na[Al(OH)4] Natri aluminat *Axit loại 1: HCl, H2SO4 loãng 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2  2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2  Do E0H2O/H2 0,41V E0Al3/Al 1,66V Nên Nhôm khử nước, giải phóng H2 Kết luận: 1-Khi nhôm cho vào dd NaOH thì Al + NaOH + H2O NaAlO2 + 3/2 H2 1mol Al t/d với 1 mol NaOH tạo 1,5 mol H2 2-Khi nhôm tác dụng với dd NaOH thì : Al là chất khử H2O là chất oxi hóa NaOH chỉ là môi trường *Với axít loại 1: Al + 3H+  Al3+ + 3/2 H2 *Axit loại 2: HNO3loãng, HNO3 đặc nóng ; Al + 6HNO3 đặc nóng Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O Khí màu nâu Al + 4HNO3 loãng Al(NO3)3 + NO + 2H2O Khí không màu hóa nâu Hay: 8Al + 30HNO3 loãng 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O 10Al + 36HNO3 loãng 10Al(NO3)3 + 3N2 + 18H2O 8Al + 30HNO3 l 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O Al + HNO3Al3+ + sản phẩm khử chứa N + H2O Trường hợp tạo 2 khí với tỉ lệ n N O : n N  2 : 3 2 2 Thì viết phương trình phản ứng Al + HNO3 Al(NO3)3 + 2N2O +3N2 + H2O Cân bằng: 46Al + 168HNO3 46Al(NO3)3 + 6N2O +9N2 + 84H2O H2SO4 đặc nóng: 2Al + 6H2SO4 đặc nóng Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Hay: 2Al + 4H2SO4 đặc nóng Al2(SO4)3 + S + 4H2O 8Al + 15H2SO4 4Al2(SO4)3 + 3H2S + 12H2O Al + H2SO4Al3+ + sản phẩm khử chứa S + H2O *Với HNO3 đặc nguội, H2SO4 đặc nguội Al thụ động không tác dụng do tạo ra lớp màng oxít mỏng có tính trơ làm cho kim loại bị thụ động , Nhôm bị thụ động sẽ không tác dụng với dd HCl, H2SO4 loãng 5- Với dung dịch muối 2Al + 3CuSO4  Al2(SO4)3 + 3Cu 6- Phản ứng nhiệt nhôm t c 2Al  Fe 2O3   2Al2O3 8Al + 3NaNO3 + 5NaOH + 18H2O  8Na[Al(OH)4] + 3NH3  Al chỉ khử những oxít của kim loại sau Al trừ BaO o o t c 2Al  Cr2O3   Al2O3  2Cr III- ĐIỀU CHẾ NHÔM: Đpnc Al2O3 từ quặng boxit Al2O3. 2H2O có xúc tác là quặng Criolit t 0c 2 quặng boxit   dd chứa NaAlO2 và Na2SiO3   Al(OH)3  Al2O3   Al Vai trò của quặng Criolit là : 1- Hạ nhiệt độ nóng chảy của hệ 2- Tăng tính dẫn điện 3- Ngăn không cho Al nguyên chất tiếp xúc với không khí NaOHd,nong CO dpnc HỢP CHẤT CỦA NHÔM CHẤT 1- Nhôm oxít Al2O3 M= 102 TÍNH CHẤT Là oxít lưỡng tính: 2- Nhôm hidroxit Al(OH)3 keo trắng M = 78 1- Là hidroxit lưỡng tính Dạng axit HAlO2.H2O ( axit aluminic) Dạng bazơ Al(OH)3 (nhôm hidroxit) Al2O3  6HCl  2AlCl3  3H 2O ĐIỀU CHẾ ỨNG DỤNG 0 t c 2Al(OH)3   Al2O3  3H 2O Al2O3  2NaOH  2NaAlO 2  H 2O Al  OH 3  3HCl  AlCl3  6H 2O Al3  3NH 3  3H 2O  Al(OH)3  3NH 4 Hoặc tác dụng với lượng vừa đủ OH- Al3  3OH   Al(OH)3  Al  OH 3  NaOH  NaAlO 2  2H 2O 2- Al(OH)3 không tan trong axit yêú (dd CO2) Al(OH)3 không tan trong bazơ yêú (dd NH3) 3- Phản ứng nhiệt phân: t c 2Al  OH 3   Al2O3  3H 2O 0 3-Muối nhôm Al3+ VD: AlCl3 Al2(SO4)3  Muối Al3+ có môi trường axít  pH <7 làm quì tím hóa đỏ  Tác dụng với bazơ: + Khi cho từ từ dd bazơ mạnh ( NaOH, Điều chế: Al Al2O3 Al(OH)3 + H+ KOH, Ba(OH)2….)đến dư vào dd muối Al3+ nhận thấy có kết tủa Al(OH)3 tăng dần đến cực đại sau đó kết tủa từ từ tan dần Al3+ + 3OH-  Al(OH)3 Al(NO3)3  Al(OH)3 + OH-  AlO 2 + 2H2O + Khi cho từ từ dd bazơ yếu đến dư vào dd muối Al3+ nhận thấy có kết tủa Al(OH)3 cực đại, kết tủa không tan  Al3++3NH3 +3H2O  Al(OH)3 + 3 NH 4 + Nếu dd chứa đồng thời Al3+, H+ tác dụng dung dịch bazơ thì phản ứng theo thứ tự (1) H+ + OH-  H2O (2) Al 3  3OH   Al(OH)3   (3) Al(OH)3 + OH- dư  AlO 2 + 2H2O  Phèn chua là: K2SO4. Al2(SO4)3.24H2O Hay KAl(SO4)2.12H2O Ứng dụng phèn chua: làm trong nước, dùng trong công nghiệp thuộc da, chất cầm màu…. 4- Muối nhôm   aluminat AlO 2  Muối AlO 2 có môi trường bazơ  pH >7 làm quì tím hóa xanh  Tác dụng với axit: + Khi cho từ từ dd axít mạnh ( HCl, H2SO4  loãng...)đến dư vào dd muối AlO 2 nhận thấy có kết tủa Al(OH)3 tăng dần đến cực đại sau đó kết tủa từ từ tan dần AlO 2 + H+ + H2O  Al(OH)3 Al(OH)3 + 3H+  Al3++ 2H2O + Khi cho từ từ dd axít yếu đến dư vào dd  muối AlO 2 nhận thấy có kết tủa Al(OH)3 cực đại, kết tủa không tan AlO 2 + CO2 +H2O  Al(OH)3 + HCO3  + Nếu dd chứa đồng thời AlO 2 , OH- tác dụng dung dịch axít thì phản ứng theo thứ tự (1) H+ + OH-  H2O  (2) AlO 2 + H+ + H2O  Al(OH)3 (3) Al(OH)3 + 3H+ dư  Al3++ 3H2O CÁC LƯU Ý KHI LÀM BÀI TẬP NHÔM 1- Hiện tượng Al rắn Al2O3 rắn Dd NaOH Tan ra + H2  Tan ra Al2O3+ 2NaOH  NaAlO2 + H2O Al + NaOH + H2O NaAlO2 + 3/2 H2 Al(OH)3 rắn Tan ra Al3+ dd Tạo  keo trắng sau đó kết tủa tan Al(OH)3+ NaOH  NaAlO2 +2 H2O Al3+ + 3OH-  Al(OH)3 2- Sử dụng các định luật Định luật bảo toàn e: nAl. 3 = n NO .1  n N 2O .8  n N 2 .10  n NH 2 4 NO3 Al(OH)3 + OH-  AlO 2 + 2H2O .8  n NO .3 nAl. 3 = n H .2 ; nAl. 3 = n SO .2 ; 2 2 Định luật bảo toàn nguyên tố: nNaOH = nAl= nNaAlO2 ; nNaOH = 2n Al2O3; nNaOH = n Al(OH)3 Dự đoán sản phẩm khử có NH4NO3 hay không? n NH NO   4 3 echo   enhan 8 nếu n NH 4 NO3 Nếu n NH 3- Trong tự nhiên nhôm có trong = 0 thì sản phẩm khử không có NH4NO3 4 NO3  0 thì sản phẩm khử có NH4NO3 Đất sét: Quặng boxit Quặng Criolit Quặng mica