Nhôm là gì? Tính chất lý hoá, ứng dụng và điều chế nhôm?

Kim loại Nhôm có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Kim loại này được sử dùng để tạo nhiều thiết bị, bộ phận của nhiều loại máy móc như: Nhôm có thể chế tạo thành vỏ máy bay do độ bền chắc và tính mỏng nhẹ của nó. Nhôm cũng thường được sử dùng làm nguyên liệu để sản xuất các thiết bị và dụng cụ sinh hoạt như là nồi, chảo, các loại cửa, các đường dây tải điện,…

Chúng ta sẽ dễ dàng có thể thấy rằng kim loại nhôm được phổ biến và ứng dụng rất nhiều trong đời sống chẳng hạn như là:

Trong ngành xây dựng:

Ngành xây dựng sẽ được ứng dụng nhôm làm:

- Vách ngăn;

- Cửa đi chính;

- Mặt dựng;

- Mái hiên;

- Cửa sổ, cửa lùa;

- Khung sườn nhôm; nhôm xingfa …

Trong ngành công nghiệp:

Ứng dụng của nhôm trong ngành công nghiệp sẽ liên quan đến:

- Sản xuất Khung máy

- Làm nên Thùng xe tải

- Làm các Thanh tản nhiệt…

Trong ngành hàng tiêu dùng:

Ngoài ra, kim loại nhôm cũng được áp dụng trong một số hàng tiêu dùng như:

- Tủ trưng bày;

- Bàn ghế nhôm;

- Vật liệu xây dựng

-Vật liệu y tế;

- Thanh treo màn;

 Bảng treo tường;

- Thang;

- Giường...

6. Cách điều chế nhôm:

Để điều chế nhôm thường chỉ dùng phương pháp điện phân nóng chảy. Do trong tự nhiên nhôm tồn tại chủ yếu ở dạng nhôm oxit nên điện phân nóng chảy nhôm oxit là cách hiệu quả nhất:

Nguyên liệu: Quặng boxit Al₂O₃ (thường bị lẫn SiO₂ và Fe₂O₃).

Các giai đoạn điều chế:

Bước 1: Tinh chế quặng boxit (làm sạch nguyên liệu):

Đây là giai đoạn quan trọng vì nếu không làm sạch nguyên liệu nhôm điều chế ra có lẫn tạp chất sẽ dễ bị ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa.

Nguyên liệu được cho tác dụng với dung dịch xút nóng:

2NaOH + Al₂O₃ → 2NaAlO₂ + H­₂O

2NaOH + SiO₂ → Na₂SiO₃ + H₂O

- Sau đó sục khí CO₂ dư vào dung dịch:

NaAlO₂ + CO₂ + 2H₂O → NaHCO₃ + Al(OH)₃

               NaOH + CO₂ → NaHCO₃

Lọc lấy kết tủa nung ở 900⁰C sẽ thu được oxit nhôm tinh khiết

2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O

Bước 2: Điện phân Al₂O₃ nóng chảy:

Điện phân nóng chảy Al₂O₃ có mặt criolit Na₃AlF₆ (giúp hạ nhiệt độ nóng chảy của Al₂O₃từ 2050⁰C xuống 900⁰C; tăng độ dẫn điện do tạo thành nhiều ion hơn; tạo lớp bảo vệ không cho O₂ phản ứng với Al nóng chảy):

2Al₂O₃ → 4Al + 3O_­2

Quá trình điện phân thường dùng điện cực bằng than chì nên có phản ứng phụ giữa điện cực và oxi ở cực dương (tạo khí CO và CO₂) vì vậy trong quá trình điện phân phải thường xuyên hạ thấp điện cực.

7. Một số dạng bài tập về nhôm:

7.1. Nhôm và hợp chất của nhôm tác dụng với dung dịch kiềm:

Lưu ý một số phương trình phản ứng:

Ta có phản ứng của Al, Al₂O₃, Al(OH)₃ tác dụng với dung dịch kiềm

Al + NaOH + H₂O → NaAlO₂ + 3/2 O₂

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O

Ví dụ minh họa và hướng dẫn giải:

Ví dụ: Để hòa tan hoàn toàn m gam Al cần dùng 100 ml dung dịch chứa KOH 1M và Ba(OH)₂ 0,5M. Giá trị của m là?

Hướng dẫn giải chi tiết:

n_NaOH= 0,1mol;

n_Ba(OH)2= 0,05 mol

Phương trình hóa học:

2Al + 2KOH + 2H₂O → 2NaKO₂ + 3H₂↑

0,1 ← 0,1 mol

2Al + Ba(OH)₂ + 2H2O → Ba(AlO₂)₂ + 3H2↑

0,1 ← 0,05 mol

=> ∑n_{Al phản ứng} = 0,1 + 0,1 = 0,2 mol => m_Al= 0,2.27 = 5,4 gam

7.2. Phản ứng nhiệt nhôm:

Lưu ý một số phương trình phản ứng:

Nhôm khử được oxit kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học

Ta có phương trình phản ứng:

Al + Fe₂O₃→ Al₂O₃+ Fe

2Al + 3ZnO → Al₂O₃ + 3Zn

Ví dụ minh họa và hướng dẫn giải:

Hướng dẫn giải chi tiết:

Bảo toàn khối lượng:

m_{hh trước phản ứng} = m_{hh sau phản ứng} = 5,4 + 4,8= 10,2 gam

Đáp án B.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Ta có:

2Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe (1)

Vì X tác dụng với NaOH tạo 0,15 mol H2 => Al dư

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂↑

Al₂O₃+ 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

Vì n_H2 = 0,15 => n_{Al dư} = n_H2 = 0,1 mol

n_Fe2O3 = 0,1 => nAl (1) = 0,2 mol

=> Tổng số mol Al dùng là:

Theo bảo toàn nguyên tố (để ý tỉ lệ Na:Al trong NaAlO₂ là 1:1)

=> n_Na+ = 0,3 mol => V = 300 ml

7.3. Tính chất hóa học của Al:

Hướng dẫn giải chi tiết:

n_NaOH = 0,1.0,2 = 0,02 (mol);

n_Al= 0,2 (mol) → Al dư.

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂+ 3H₂

0,02 ← 0,02 → 0,03 (mol)

⟹ V_H2 = 22,4.0,03 = 0,672 (lit)

Hướng dẫn giải chi tiết:

Quá trình cho – nhận e:

Al → Al ⁺³ + 3e

0,1 → 0,3

2N⁺⁵ + 8e → N⁺¹₂O

0,1→ 0,375

Bảo toàn e : 3n_Al= 3n_NO=> n_Al= n_NO = 0,1 mol.

=> V_N2O = 0,0375.22,4 = 0,84 lít.