Một số hợp chất quan trọng của nhôm

MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA NHÔM

I.  NHÔM OXIT Al₂O₃

1. Tính chất vật lí:

- Al₂O₃ là chất rắn màu trắng, chịu nhiệt rất tốt, rất cứng, không tan trong nước.

- Tồn tại ở cả dạng Al₂O₃.2H₂O và dạng khan như emeri, corinđon có độ cứng cao.

2. Tính chất hóa học:

- Tính bền: Ion Al³⁺ có điện tích lớn(3+) và bán kính nhỏ(0.048nm), bằng ½ bán kính ion Na⁺ nên lực hút giữa ion Al³⁺ và ion O^2- rất mạnh, tạo ra liên kết rất bền vững. Vì thế Al₂O₃ có nhiệt độ nóng chảy rất cao(2050^oC) và rất khó bị khử thành kim loại Al.

- Tính lưỡng tính: Vừa tác dụng với dung dịch kiềm, vừa tác dụng với dung dịch axit.

AL₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

- Vì rất bền nên Al₂O₃ rất khó bị khử thành kim loại:

- Khử Al₂O₃ bằng C không cho Al mà thu được AL₄C₃:

Al₂O₃ + 9C →Al₄C₃ + 6CO

- Al₂O₃ không tác dụng với H₂, COở bất kì nhiệt độ nào.

3. Ứng dụng:

- Điều chế đá quý nhân tạo bằng cách nấu chảy Al₂O₃ với một lượng nhỏ oxít của kim loại tạo màu ở trong ngọn lửa hiđro – oxi hoặc hồ quang rồi cho kết tinh thành những tinh thể lớn. Những đá quý này trong suốt, lấp lánh và có màu rất đẹp nên được dung làm đồ trang sứC.

- Tinh thể Al₂O₃ còn được dùng để chế tạo các chi tiết trong các ngành kĩ thuật chính xác như chân kính đồng hồ, thiết bị phát tia laze,…

- Bột Al₂O₃ có độ cứng cao(emeri) được dùng làm vật liệu mài.

- Phần chủ yếu nhôm oxit được dùng để điều chế nhôm.

- Ngoài ra, Al₂O₃ còn được dùng làm vật liệu chịu lửa: chén nung, ống nung và lớp lót trong các lò điện. Nhôm oxit tinh khiết còn được dùng làm ximăng tram răng.

4. Điều chế: Trong công nghiệp, Al₂O₃ được điều chế bằng cách nung Al(OH)_3­ ở nhiệt độ cao 1200 – 1400^oC:

2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O

II. NHÔM HIĐROXIT Al(OH)₃:

1. Tính chất:

- Là hợp chất màu trắng, kết tủa keo, không tan trong nước, không bền nhiệt.

- Dễ bị nhiệt phân thành nhôm oxit:

2Al(OH)₃ → t^o   Al₂O₃ + 3H₂O

- Tính lưỡng tính:

                                      Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O

                                             Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O

Pt ion:

Al(OH)₃ + 3H⁺ →Al³⁺ + 3H₂O

Al(OH)₃ + OH^- → [Al(OH)₄]^‑

2. Điều chế:

- Muối nhôm tác dụng với dung dịch kiềm (vừa đủ):

AlCl₃ + NaOH  → Al(OH)₃ ↓+ NaCl

Nếu dư:

Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O

- Để thu được kết tủa trọn vẹn:

2AlCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O → 2Al(OH)₃ ↓ + 6NaCl + 3CO_­2 ↑

AlCl₃ + 3NH₃ + 3H₂O → Al(OH)₃ ↓ + 3NH₄Cl

- Từ muối NaAlO₂:

2NaAlO₂ + CO₂ + 3H₂O → 2 Al(OH)₃­↓ + Na₂CO₃

NaAlO₂ + CH₃COOH + H₂O →  Al(OH)₃­↓ + CH₃COONa

NaAlO₂ + HCl_vđ + H₂O →  Al(OH)₃­↓ + NaCl

III. NHÔM SUNFAT VÀ PHÈN CHUA:

- Nhôm sunfat Al₂SO₄ là chất bột màu trắng, bị phân hủy nhiệt trên 770^oC. Nhôm sunfat kết hợp với kim loại kiềm tạo thành loại muối gọi là phèn nhôm, mà quan trọng nhất là phèn chua K₂SO₄.Al₂SO₄.24H₂O.

- Phèn chua có dạng tinh thể, không màu, có vị hơi chua và chát.

- Phèn chua được dùng nhiều trong công nghiệp giấy, nhuộm, thuộc da và đánh trong nướC. Những công dụng này đều xuất phát từ sự thủy phân khá mạnh trong nước của muối nhôm tạo thành nhôm hiđroxit:

                       KAl(SO₄)₂.12H₂O→K⁺ +Al³⁺  +2SO₄^2-  +12H₂O

                      Al³⁺  +3H₂O  ↔Al(OH)₃↓+ 3H⁺

- Khi nhuộm vải, hiđroxit đó được sợi vải hấp phụ và giữ chặt trên sợi sẽ kết hợp với phẩm nhuộm tạo thành màu bền, nên nó được gọi là chất cắn màu.

- Tác dụng đánh trong nước cũng là do hiđroxit gây ra, nó kéo các chất bay lơ lửng trong nước cùng lắng xuống.

- Trong công nghiệp giấy, nhôm sunfat và phèn nhôm được cho vào bột giấy cùng với muối ăn. Nhôm clorua được tạo nên do phản ứng trao đổi, bị thủy phân mạnh hơn nên cho hiđroxit. Hiđroxit này sẽ kết dính các phân tử xenlulozơ với nhau làm giấy không bị nhòe mực khi viết.

IV. HỢP KIM CỦA NHÔM

BÀI TẬP

Câu 1: Có 3 chất rắn: Mg, Al, Al2O3 đựng trong 3 lọ mất nhãn. Chỉ dùng một thuốc thử nào sau đây có thể nhận biết được mỗi chất?

A. dung dịch HCl.              B. dung dịch H2SO4.           

C. dung dịch CuSO4.          D. dung dịch NaOH.

Câu 2: Hợp chất nào sau đây của nhôm tác dụng với dung dịch NaOH (theo tỉ lệ mol 1:1) cho sản phẩm Na[Al(OH)4]?

A. Al2(SO4)3.                     B. AlCl3.                            C. Al(NO3)3.                      D. Al(OH)3.

Câu 3: Dãy nào dưới đây gồm các chất vừa tác dụng được với dung dịch axit vừa tác dụng được với dung dịch kiềm?

A. AlCl3 và Al2(SO4)3.                                                  

B. Al(NO3)3 và Al(OH)3.

C. Al2(SO4)3 và Al2O3.                                                

D. Al(OH)3 và Al2O3.

Câu 4: Biến đổi hoá học nào sau đây là do Al(OH)3 có tính axit?

A. Al(OH)3 (r) → Al3+ (dd).                                   

B. Al(OH)3 (r) → Al2O3 (r).

C. Al(OH)3 (r) →[Al(OH)4]-.                                 

D. Al(OH)3 (r) → Al2O3  → Al (r).

Câu 5: Hoà tan hoàn toàn 10 gam hỗn hợp gồm Al và Al2O3 trong dung dịch NaOH dư thu được 6,72 lít khí H2 (đktc).

Phần trăm khối lượng của Al trong hỗn hợp là

A. 48%.                             B. 50%.                              C. 52%.                              D. 54%.

Câu 6: Cho 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm Al2(SO4)3 1M và CuSO4 1M tác dụng với dung dịch NaOH dư. Kết tủa thu được đem nung đến khối lượng không đổi thu được chất rắn có khối lượng là

A. 4 gam.                           B. 6 gam.                           C. 8 gam.                           D. 10 gam.

Câu 7: Trộn 100 ml dung dịch AlCl3 1M với 200 ml dung dịch NaOH 2,25M được dung dịch X. Để kết tủa hoàn toàn ion Al3+ trong dung dịch X dưới dạng hiđroxit cần dùng một thể tích khí CO2 (đktc) là

A. 2,24 lít.                          B. 3,36 lít.                          C. 1,12 lít.                          D. 6,72 lít.

Câu 8: Cho 200 ml dung dịch NaOH vào 400 ml dung dịch Al(NO3)3 0,2M thu được 4,68 gam kết tủa. Nồng độ mol của dung dịch NaOH ban đầu là

A. 0,8M hoặc 1,1M.           B. 0,9m hoặc 1,2M.            

C. 0,8M hoặc 1,4M.           D. 0,9M hoặc 1,3M.

Câu 9: Cho dung dịch NH3 vào 20 ml dung dịch Al2(SO4)3 đến dư, kết tủa thu được đem hoà tan bằng dung dịch NaOH dư được dung dịch A. Sục khí CO2 dư vào dung dịch A, kết tủa thu được đem nung nóng đến khối lượng không đổi được 2,04 gam chất rắn. Nồng độ mol của dung dịch Al2(SO4)3 ban đầu là

A. 0,4M.                            B. 0,6M.                            

C. 0,8M.                            D. 1M.

ĐÁP ÁN