Công thức hidroxit của kim loại kiềm
I. VỊ TRÍ TRONG BẢNG TUẦN HOÀN Show
– Cấu hình e nguyên tử: 13Al: 1s22s22p63s23p1 – Vị trí: Al thuộc ô 13, chu kì 3, nhóm IIIA. II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ – Mạng lập phương tâm diện, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt; t0nc = 6600C . – Màu trắng bạc, khá bền và dai, dễ kéo sợi và dát mỏng, nhẹ (D = 2,7). – Một số hợp kim của nhôm: + Đuyra (95% Al; 4% Cu; 1% Mg, Mn, Si): nhẹ bằng 1/3 thép, cứng gần bằng thép. + Silumin (gần 90% Al; 10% Si): nhẹ, bền. + Almelec (98,5% Al; còn lại là Mg, Si và Fe) dùng làm dây cáp. + Hợp kim electron (10,5% Al; 83,3% Mg còn lại là Zn, Mn…): chỉ nặng bằng 65% Al lại bền hơn thép, chịu được sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ trong một giới hạn lớn nên được dùng làm vỏ tên lửa. III. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN Nhôm là kim loại phổ biến nhất trong vỏ quả đất. Trong tự nhiên, Al có trong: – Đất sét: Al2O3.2SiO2.2H2O. – Mica: K2O.Al2O3.6SiO2.2H2O. – Boxit: Al2O3.nH2O. – Criolit: 3NaF.AlF3 hay (Na3AlF6). IV. TÍNH CHẤT HOÁ HỌCCó tính khử mạnh: Al → Al3+ + 3e 1. Tác dụng với các phi kima. Với oxi – Al chỉ phản ứng với oxi trên bề mặt (vì tạo ra lớp màng oxit bao phủ bề mặt, bảo vệ và ngăn cản Al tham gia phản ứng tiếp): 2Al + 3O2 → Al2O3 – Bột Al cháy trong không khí khi được đun nóng cho ngọn lửa màu sáng chói. – Muốn phản ứng xảy ra hoàn toàn thì phải loại bỏ lớp oxit bao phủ trên bề mặt Al (bằng cách tạo hỗn hống Al – Hg hoặc dùng Al bột đun nóng). b. Với các phi kim khác – Nhôm phản ứng được với các phi kim khác → muối. – Al tự bốc cháy khi tiếp xúc với các halogen: 2Al + 3X2 → 2AlX3 – Khi đun nóng, Al tác dụng với bột S: 2Al + 3S → Al2S3 – Khi nhiệt độ rất cao, Al kết hợp với C và N2: 4Al + 3C → Al4C3 (8000C) 2. Tác dụng với nước– Al không phản ứng với nước vì được lớp oxit mỏng, bền và đặc khít bảo vệ. Nếu phá bỏ lớp oxit bao phủ bề mặt, Al phản ứng trực tiếp với nước. 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2 – Al(OH)3 là chất kết tủa dạng keo màu trắng khi sinh ra sẽ bao kín bề mặt của Al kim loại ngăn cách không cho Al tiếp xúc với nước để phản ứng tiếp nữa. Phản ứng này chỉ có ý nghĩa về mặt lý thuyết. 3. Tác dụng với oxit của kim loại kém hoạt động hơn (phản ứng nhiệt nhôm)– Al khử được oxit của các kim loại đứng sau nó: 2yAl + 3FexOy → yAl2O3 + 3xFe – Những lưu ý khi giải bài tập về phản ứng nhiệt nhôm: + Nếu hỗn hợp sau phản ứng cho tác dụng với dung dịch kiềm → H2 thì Al còn dư sau phản ứng nhiệt nhôm hoặc hiệu suất H của phản ứng < 100% + Nếu hỗn hợp sau phản ứng cho tác dụng với dung dịch kiềm không có khí thoát ra chứng tỏ không dư Al. + Khối lượng hỗn hợp trước và sau phản ứng không đổi (bảo toàn khối lượng). + Vận dụng bảo toàn electron. 4. Tác dụng với dung dịch axita. Với H+ (HCl, H2SO4 loãng…) Al phản ứng dễ dàng → muối + H2 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 2Al + 3H2SO4 loãng → Al2(SO4)3 + 3H2 b. Tác dụng với các axit có tính oxi hóa mạnh: HNO3 loãng hoặc đặc, H2SO4 đậm đặc Al + 4HNO3 loãng → Al(NO3)3 + NO + 2H2O Al + 6HNO3 → Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O 2Al + 6H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Chú ý:– Al thụ động với H2SO4 đặc nguội và HNO3 đặc nguội → có thể dùng thùng Al để chuyên chở axit HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội. – Phản ứng của Al với dung dịch HNO3 có thể tạo thành muối amoni. 5. Tác dụng với dung dịch bazơ– Al tham gia phản ứng dễ dàng với các dung dịch kiềm: 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 2Al + Ba(OH)2 + 2H2O → Ba(AlO2)2 + 3H2 – Cơ chế: + Trước tiên, Al tham gia phản ứng với nước: 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2 + Al(OH)3 sinh ra là hiđroxit lưỡng tính tan được trong dung dịch kiềm: Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O Quá trình này lặp đi lặp lại đến hết. Chú ý:+ Nếu cho hỗn hợp Na, K, Ba, Ca và Al (hoặc Zn) vào nước dư, xảy ra các phản ứng: 2M + 2H2O → 2MOH + H2 MOH + H2O + Al → MAlO2 + 3/2H2 + Trong quá trình giải toán có 2 trường hợp xảy ra: * Trường hợp 1. Cả kim loại kiềm và Al đều phản ứng hết nếu số mol kim loại kiềm ≥ số mol Al. * Trường hợp 2. Kim loại kiềm phản ứng hết, Al dư nếu số mol kim loại kiềm < số mol Al. 6. Tác dụng với dung dịch muối– Al đẩy được kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch muối của chúng: 2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu – Phản ứng với muối nitrat trong môi trường kiềm: 8Al + 3NaNO3 + 5NaOH + 2H2O → 8NaAlO2 + 3NH3 – Phản ứng với muối nitrat trong môi trường axit (giống phản ứng với HNO3): Al + 4H+ + NO3– → Al3+ + NO + 2H2O V. ĐIỀU CHẾ1. Nguyên liệu Quặng boxit Al2O3 có lẫn SiO2 và Fe2O3. 2. Các giai đoạn điều chế – Làm sạch nguyên liệu: 2NaOH + Al2O3 → 2NaAlO2 + H2O 2NaOH + SiO2 → Na2SiO3 + H2O NaAlO2 + CO2 + 2H2O → NaHCO3 + Al(OH)3 NaOH + CO2 → NaHCO3 2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O – Điện phân nóng chảy Al2O3 có mặt criolit Na3AlF6 (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 + 3O2 VI. MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA NHÔM1. Nhôm oxit Al2O3– Chất rắn màu trắng, không tan và không tác dụng với nước, rất bền vững, nóng chảy ở 20500C. – Tồn tại ở dạng khan (emeri, corindon, rubi (lẫn Cr2O3), saphia (lẫn TiO2 và Fe3O4) hoặc dạng ngậm nước (boxit). a. Tính chất hóa học– Tính bền: Al2O3 không bị khử bởi H2, CO ở nhiệt độ cao; Al2O3 tác dụng với C không cho Al kim loại mà tạo Al4C3: Al2O3 + 9C → Al4C3 + 6CO (> 20000C) – Tính lưỡng tính: + Al2O3 là oxit bazơ khi tác dụng với axit mạnh → muối + H2O. Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O + Al2O3 là oxit axit khi tác dụng với dung dịch bazơ mạnh → muối + H2O. Al2O3 + 2NaOH → NaAlO2 + H2O hay Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4] Al2O3 + 2OH– → 2AlO2– + H2O b. Điều chếNhiệt phân Al(OH)3: 2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O 2. Nhôm hiđroxit Al(OH)3Là chất kết tủa keo, màu trắng. a. Tính chất hóa học– Kém bền với nhiệt: 2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O (t0) – Là hiđroxit lưỡng tính: + Tác dụng với axit mạnh: Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O + Tác dụng với dung dịch kiềm mạnh: Al(OH)3 + KOH → KAlO2 + 2H2O Al(OH)3 + KOH → K[Al(OH)4] b. Điều chế– Kết tủa Al3+: Al3+ + 3OH– (vừa đủ) → Al(OH)3 Al3+ + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3 + 3NH4+ – Kết tủa AlO2–: AlO2– + CO2 + 2H2O → Al(OH)3 + HCO3– AlO2– + H+ (vừa đủ) + H2O → Al(OH)3 3. Muối nhôm (hay gặp: phèn chua: K2SO4, Al2(SO4)3.24H2O hay KAl(SO4)2.12H2O)– Các dung dịch AlCl3, Al2(SO4)3 và Al(NO3)3 đều là các axit theo Bronstet có môi trường axit: AlCl3 → Al3+ + 3Cl– Al3+ + 3H2O ↔ Al(OH)3 + 3H+ → Giải thích được sự thủy phân của muối Al trong các dung dịch có tính bazơ: 2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Al(OH)3 + 6NaCl + 3CO2 Phản ứng với dung dịch kiềm: (chú ý cách thức và tỷ lệ phản ứng) Al3+ + 3OH– → Al(OH)3 Al3+ + 4OH– → [Al(OH)4] – Al(OH)3 + 3OH– → [Al(OH)4] – – Các muối aluminat NaAlO2, KAlO2, Ba(AlO2)2 và Ca(AlO2)2 đều là bazơ dung dịch có môi trường bazơ. AlO2– + 3H2O ↔ Al(OH)3 + 3OH– AlO2– + H+ + H2O → Al(OH)3 Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O VII. NƯỚC CỨNG :I. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI– Nước cứng là loại nước chứa nhiều ion Ca2+ và Mg2+ (do trong chu trình vận chuyển của nước có giai đoạn nước ở trong đất nên hòa tan các hợp chất chứa Ca và Mg). Nước chứa ít hoặc không chứa các ion trên là nước mềm. – Nước cứng có 3 loại là: + Nước cứng tạm thời (là loại nước cứng khi đun sôi thì mất tính cứng do muối hiđrocacbonat bị nhiệt phân thành muối không tan). Tính cứng tạm thời do các muối Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2 gây ra. + Nước cứng vĩnh cửu. Tính cứng vĩnh cửu của nước do các loại muối MgCl2, CaCl2, MgSO4, CaSO4 gây ra. + Nước cứng toàn phần là nước cứng có cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu. II. TÁC HẠI CỦA NƯỚC CỨNGNước cứng gây nhiều tác hại như làm tốn xà phòng khi giặt giũ, làm mất mùi vị khi nấu ăn, làm tốn năng lượng khi đun nấu và có thể gây nên hiện tượng chậm sôi rất nguy hiểm với nồi hơi. III. PHƯƠNG PHÁP LÀM MỀM NƯỚC CỨNG1. Nguyên tắc Làm giảm nồng độ ion Ca2+ và Mg2+ trong nước. 2. Các phương pháp làm mềm nước cứng a. Phương pháp kết tủa – Với nước cứng tạm thời: + Đun sôi. + Thêm Ca(OH)2 vừa đủ. + Thêm các dung dịch kiềm khác, dung dịch muối CO32-, dung dịch PO43-. – Với nước cứng vĩnh cửu: Thêm các dung dịch muối CO32-, dung dịch PO43-. b. Phương pháp trao đổi ion Hiện nay các máy lọc nước có thể khử tính cứng của nước được dùng khá phổ biến. |