Al2O3 là oxit gì? Tính chất hóa học của Nhôm Oxit?

1. Al2O3 là oxit gì?

Al2O3 có tên gọi là nhôm oxit hay Aluminum, trioxide nhôm là một hợp chất hóa học của nhôm với oxi. Thực tế thì nhôm oxit là lớp bảo vệ cho kim loại nhôm chống lại tác động ăn mòn của không khí. Nhôm kim loại hoạt động hóa học mạnh với oxy trong không khí và nó nhanh chóng tạo ra một lớp oxide nhôm trên bề mặt. Lớp oxide nhôm này rất vững chắc, không cho không khí thẩm thấu qua và nhôm không bị tiếp tục oxi hóa.

Al2O3 là oxit lưỡng tính nên vừa có thể tác dụng được với axit, vừa có thể tác dụng được với bazơ.

Nhôm, sắt và kẽm là các kim loại hoạt động mạnh có khả năng tạo ra các phản ứng hóa học ngay khi tiếp xúc với không khí. Nhôm oxit tạo ra một lớp không thấm nước bên ngoài bề mặt kim loại tạo ra một lớp bảo vệ cản trở sự tác động của không khí. Nhôm oxit rất quan trọng trong quá trình bảo vệ và bảo quản các kim loại quý khỏi sự ăn mòn. Điều này làm cho nhôm oxit trở thành một thành phần không thể thiếu trong nhiều ứng dụng công nghiệp và sản phẩm tiêu dùng. Nhôm oxit là oxit lưỡng tính nên vừa tác dụng với axit vừa tác dụng với bazơ.

2. Tính chất hóa học của Al2O3:

– Tác dụng với axit

Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O

– Tác dụng với dung dịch bazơ mạnh

Al2O3 + 2NaOH → NaAlO2 + H2O

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4]

Al2O3 + 2OH– → 2AlO2– + H2O

– Al2O3 tác dụng với Cacbon

Al2O3 + 9C Al4C3 + 6CO (>2000ºC)

– 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 O2– rất mạnh, tạo ra liên kết rất bền vững. Vì thế Al2O3 có nhiệt độ nóng chảy rất cao(2050ºC) và rất khó bị khử thành kim loại Al.

– Al2O3 không tác dụng với H2, CO ở bất kì nhiệt độ nào.

– Khi khử Al2O3 bằng C, chỉ thu được AL4C3 mà khó thu được Al.

3. Tác dụng của Al2O3:

Al2O3 có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực thực tế khác nhau:

– Oxit nhôm là một thành phần của vật liệu gốm alumina thuộc nhóm lưỡng tính. Chất này có thể nằm trong các nguồn như: caolanh, đất sét, fenspat, alumina vôi hóa, alumina ngậm nước. Alumina có nhiệt độ nóng chảy cao, vật liệu gốm sứ alumina vẫn giữ được 90% độ bền ở 1100^oC và được dùng để chế tạo các chi tiết cần có tính chịu nhiệt. Alumina vôi hóa có thể được sử dụng trong thành phần thân đất sét thay cho đá lửa khi cần (làm thân nung cứng và trắng hơn) nhưng nó đắt hơn nhiều so với đá lửa.

– Với ngành mỹ phẩm: Al203 có trong trong kem che khuyết điểm, kem chống nắng, sơn móng tay, son môi và giấy nhám. Đặc tính sáng và mịn của nó giúp cải thiện tính thẩm mỹ của các sản phẩm trên.

– Dùng trong vật liệu làm gốm: Al203 có tính chất nóng chảy ở nhiệt độ cao, giúp nó trở thành thành phần chính trong việc sản xuất gốm sứ. Nó có thể chịu nhiệt độ lên đến 1.100 độ C, làm cho nó phù hợp cho các quy trình gia công đòi hỏi nhiệt độ cao như nghiền, làm ổ bạc, và làm dao cắt. Al203 cung cấp tính cứng, bền và khả năng chịu nhiệt cao, làm tăng độ bền cho men sứ và sản phẩm gốm sứ

– Dùng trong chất hút ẩm: Al203 có khả năng hấp thụ nước khi bị nước tiếp xúc, làm tách rời các nguyên tử nhôm và oxi với khoảng cách tăng lên đến 50%. Điều này làm lớp oxit bên ngoài có khả năng hút nước. Khi nhiệt độ lên đến 200 độ C quá trình này ngược lại sẽ xảy ra giúp loại bỏ nước ra khỏi chất. Nó làm cho Al203 thích hợp cho việc sản xuất các chất hút ẩm.

– Bảo vệ màng thanh nhôm: Al2O3 có tính chất hóa học trơ, không tương tác nhanh với nước và oxi. Vì vậy nó thường được sử dụng để bảo vệ màng thanh nhôm khỏi sự ăn mòn. Al203 cũng được sử dụng để bắt đầu từ các cánh quạt máy bơm.

– Với ngành y học: Al203 có thể che phủ các bề mặt ma sát trên cơ thể như hông và vai để giảm ma sát và tạo sự thoải mái. Al203 thường được sử dụng trong các thùng đựng hóa chất chuyên dụng để đảm bảo an toàn tối đa trong quá trình vận chuyển và lưu trữ các hóa chất y tế

4. Bài tập vận dụng:

Câu 1: phản ứng hóa học xảy ra trong trường hợp nào dưới đây không thuộc loại phản ứng nhiệt nhôm?

A. nhôm tác dụng với Fe2O3 nung nóng

B. nhôm tác dụng với CuO nung nóng

C. nhôm tác dụng với Fe3O4 nung nóng

D. nhôm tác dụng với axit H2SO4 đặc nóng

Câu 2: hỗn hợp X gồm Na và Al, ta cho m gam X vào một lượng dư nước thì thoát ra V lít khí. Nếu cũng cho m gam X vào dung dịch NaOH dư thì được 1,5 lít khí. Thành phần phần trăm theo khối lượng của Na trong X là bao nhiêu phần trăm biết rằng các thể tích khí đo ở cùng điều kiện

Câu 3: cho m gam nhôm phản ứng hoàn toàn với dung dịch HNO3 loãng dư ta thu được 4,8 lít khí No ở điều kiện tiêu chuẩn, sản phẩm khử duy nhất. Vậy giá trị của m là bằng bao nhiêu?

Câu 4: dùng m gam nhôm để khử hết 1,8 gam Fe2O3 phản ứng nhiệt nhôm. Sản phẩm sau phản ứng tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH tạo ra 0,66 lít khí ở điều kiện tiêu chuẩn. Vậy giá trị của m bằng bao nhiêu gam?

Câu 5: Cho 18,4 gam hỗn hợp gồm Al, Al2O3 tác dụng với một lượng dung dịch KOH, khi phản ứng kết thúc thì ta thu được 7,2 lít H2 ở điều kiện tiêu chuẩn. Vậy phần trăm theo khối lượng của nhôm tỏng hỗn hợp là bằng bao nhiêu phần trăm

Câu 6: Cho các phát biểu sau:

(1) nhôm là kim loại nhẹ, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt

(2) nguyên liệu để sản xuất nhôm là quặng boxit

(3) phèn chua là muối sunfat kép ngậm nước của nhôm và kali có công thức là K2SO4 Al2(SO4)3.12H2O

(4) số oxi hóa đặc trưng của nhôm trong hợp chất + 3

(5) nhôm phản ứng với dung dịch HNO3 đặc nguội có thể giải phóng khí

Số phát biểu đúng là:

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Câu 7: cho 5,4 gam bột nhôm tác dụng với 10 ml dung dịch NaOh 1M thì sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được V lít khí H ở điều kiện tiêu chuẩn. Vậy giá trị của thể tích V là bao nhiêu lít?

Câu 8: Cho 3 gam hỗn hợp gồm Cu, Al tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO3 loãng dư thì thu được dung dịch Y và được 0,5 lít khí No ở điều kiện tiêu chuẩn và là sản phẩm khử duy nhất. Vậy khối lượng muối trong Y là bằng bao nhiêu gam?

Câu 9: Cho hỗn hợp bột gồm  2,2 gam nhôm và 5,2 gam sắt vào 500 ml dung dịch AgNo3 1M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thì thu được m gam chất rắn. Vậy giá trị của m là bằng bao nhiêu?

Câu 10: nung nóng m gam hỗn hợp gồm Al và Fe2O3 trong môi trường không có không khí đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thì ta thu được hỗn hợp rắn Y. Chia Y thành hai phần bằng nhau như sau:

– phần 1: tác dụng với dung dịch H2So4 loãng  dư thì sinh ra 3,2 lít khí H2 ở điều kiện tiêu chuẩn

– phần 2 tác dụng với dung dịch NaOH dư sinh ra 0,8 lít khí H2 ở điều kiện tiêu chuẩn. Vậy giá trị của m là bằng bao nhiêu?

Câu 11: cho m gam hỗn hợp X gồm Al, Cu vào dung dịch HCl dư sau khi kết thúc phản ứng thì sinh ra 3,2 lít khí ở điều kiện tiêu chuẩn. nếu cho m gam hỗn hợp X trên vào một lượng dư axit nitric đặc nguội thì sau khi kết thúc phản ứng sinh ra 6,2 lít khí No2 sản phẩm khử duy nhất và ở điều kiện tiêu chuẩn. Vậy giá trị của m là bằng bao nhiêu?

Câu 12: hòa tan a gam hỗn hợp bột Mg – Al bằng dung dịch HCl thu được 17,5 lít khí H2 ở điều kiện tiêu chuẩn. Cùng lượng hỗn hợp trên thì hòa tan trong dung dịch NaOH dư thu được 14,2 lít khí H2 ở điều kiện tiêu chuẩn. Vậy giá trị của a là bằng bao nhiêu?