A. Nhôm Show I. Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử Nhôm (Al) ở ô số 13, thuộc nhóm IIIA, chu kì 3 của bảng tuần hoàn. Cấu hình electron nguyên tử: 1s22s22p63s23p1; viết gọn là [Ne]3s23p1. Nhôm dễ nhường cả 3 electron hóa trị nên có số oxi hóa +3 trong các hợp chất. II. Tính chất vật lí Nhôm là kim loại màu trắng bạc, nóng chảy ở 660oC, khá mềm, dễ kéo sợi, dễ dát mỏng. Có thể dát được những lá nhôm mỏng 0,01 mm dùng làm giấy gói kẹo, gói thuốc lá,... Nhôm là kim loại nhẹ (D = 2,7 g/cm3), dẫn điện tốt (gấp 3 lần sắt, bằng 2/3 lần đồng) và dẫn nhiệt tốt (gấp 3 lần sắt). III. Tính chất hóa học Nhôm là kim loại có tính khử mạnh, chỉ sau kim loại kiềm và kiềm thổ, nên dễ bị oxi hóa thành ion dương. $Al \to A{l^{3 + }} + 3e$ 1. Tác dụng với phi kim Nhôm khử dễ dàng các nguyên tử phi kim thành ion âm. - Tác dụng với halogen: Bột nhôm tự bốc cháy khi tiếp xúc với khí clo. - Tác dụng với oxi Khi đốt, bột nhôm cháy trong không khí với ngọn lửa sáng chói, tỏa nhiều nhiệt. Nhôm bền trong không khí ở nhiệt độ thường do có màng oxit Al2O3 rất mỏng và bền bảo vệ. 2. Tác dụng với axit - Nhôm khử dễ dàng ion H+ trong dung dịch HCl và H2SO4 loãng thành khí H2. - Nhôm tác dụng mạnh với dung dịch HNO3 loãng, HNO3 đặc, nóng và H2SO4 đặc, nóng. Trong các phản ứng này, Al khử $\mathop N\limits^{ + 5} $ hoặc $\mathop S\limits^{ + 6} $ xuống số oxi hóa thấp hơn. - Nhôm bị thụ động bởi dung dịch axit HNO3 đặc, nguội hoặc H2SO4 đặc, nguội nên có thể dùng thùng nhôm để chuyên chở những axit đặc, nguội này. 3. Tác dụng với oxit kim loại Ở nhiệt độ cao, Al khử được nhiều ion kim loại trong oxit. Thí dụ phản ứng giữa bột nhôm và sắt oxit gọi là phản ứng nhiệt nhôm. Nhiệt lượng do phản ứng tỏa ra lớn làm sắt nóng chảy nên phản ứng này được dùng để điều chế một lượng nhỏ sắt nóng chảy khi hàn đường ray. 4. Tác dụng với nuớc Nếu phá bỏ lớp oxit trên bề mặt nhôm (hoặc tạo thành hỗn hống Al - Hg), thì nhôm sẽ tác dụng với nước ở nhiệt độ thường. Nhôm không tác dụng với nước, dù ở nhiệt độ cao là vì trên bề mặt của nhôm được phủ kín một lớp Al2O3 rất mỏng, bền và mịn, không cho nước và khí thấm qua. 5. Tác dụng với dung dịch kiềm Al2O3 là oxit lưỡng tính nên lớp màng mỏng Al2O3 trên bề mặt nhôm tác dụng với dung dịch kiềm tạo ra muối tan. Khi không còn màng oxit bảo vệ, nhôm sẽ tác dụng với nước tạo ra Al(OH)3 và giải phóng khí H2; Al(OH)3 là hiđroxit lưỡng tính nên tác dụng tiếp với dung dịch kiềm. Như vậy, nhôm có thể tan trong dung dịch kiềm và giải phóng khí hiđro. IV. Ứng dụng và trạng thái tự nhiên 1. Ứng dụng - Nhôm và hợp kim của nhôm có ưu điểm là nhẹ, bền đối với không khí và nước nên được dùng làm vật liệu chế tạo máy bay, ô tô, tên lửa, tàu vũ trụ. - Nhôm và hợp kim của nhôm có màu trắng bạc, đẹp nên được dùng trong xây dựng nhà cửa và trang trí nội thất. - Nhôm nhẹ, dẫn điện tốt nên được dùng làm dây dẫn điện thay cho đồng. Do dẫn nhiệt tốt, ít bị gỉ và không độc nên nhôm được dùng làm dụng cụ nhà bếp. - Bột nhôm trộn với bột sắt oxit (gọi là hỗn hợp tecmit) để thực hiện phản ứng nhiệt nhôm dùng hàn đường ray. 2. Trạng thái tự nhiên Nhôm là kim loại hoạt động mạnh nên trong tự nhiên chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Nhôm là nguyên tố đứng hàng thứ ba sau oxi và silic về độ phổ biến trong vỏ Trái Đất. Hợp chất của nhôm có mặt khắp nơi, như có trong đất sét (Al2O3.2SiO2.2H2O), mica (K2O.Al2O3.6SiO2), boxit (Al2O3.2H2O), criolit (3NaRAlF3),... V. Sản xuất nhôm Trong công nghiệp, nhôm được sản xuất bằng phương pháp điện phân nhôm oxit nóng chảy. 1. Nguyên liệu Nguyên liệu là quặng boxit Al2O3.2H2O. Boxit thường lẫn tạp chất là Fe2O3 và SiO2. Sau khi loại bỏ tạp chất bằng phương pháp hóa học thu được Al2O3 gần nguyên chất. 2. Điện phân nhôm oxit nóng chảy Nhiệt độ nóng chảy của Al2O3 rất cao (2050oC), vì vậy phải hòa tan Al2O3 trong criolit nóng chảy để hạ nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp xuống 900oC. - Quá trình điện phân: Cực âm (catot) của thùng điện phân là một tấm than chì nguyên chất được bố trí ở đáy thùng. Ở catot xảy ra quá trình khử ion Al3+ thành Al. Nhôm nóng chảy được định kì tháo ra từ đáy thùng. Cực dương (anot) cũng là những khối than chì lớn. Ở anot xảy ra quá trình oxi hoá ion O2- thành khí O2. Khí O2 ở nhiệt độ cao đốt cháy C thành khí CO và CO2. Vì vậy, sau một thời gian phải thay thế điện cực dương. B. Một số hợp chất quan trọng của nhôm I. Nhôm oxit 1. Tính chất Nhôm oxit (Al2O3) là chất rắn, màu trắng, không tan trong nước và không tác dụng với nước, nóng chảy ở trên 2050oC. Nhôm oxit là oxit lưỡng tính, vừa tác dụng với axit, vừa tác dụng với bazơ. 2. Ứng dụng Trong tự nhiên, nhôm oxit tồn tại dưới dạng ngậm nước và dạng khan. - Dạng oxit ngậm nước là thành phần chủ yếu của quặng boxit (Al2O3.2H2O) dùng để sản xuất nhôm. - Dạng oxit khan, có cấu tạo tinh thể là đá quý ít phổ biến, thường gặp là:
II. Nhôm hiđroxit Nhôm hiđroxit (Al(OH)3) là chất rắn, màu trắng, kết tủa ở dạng keo. Al(OH)3 là hiđroxit lưỡng tính. Nhôm hiđroxit thể hiện tính bazơ trội hơn tính axit. Do có tính axit nên nhôm hiđroxit còn có tên là axit aluminic. Axit aluminic là axit rất yếu, yếu hơn axit cacbonic. III. Nhôm sunfat Muối nhôm sunfat khan tan trong nước tỏa nhiệt làm dung dịch nóng lên do bị hiđrat hóa. Muối nhôm sunfat có nhiều ứng dụng nhất là muối sunfat kép của nhôm và kali ngậm nước gọi là phèn chua, công thức: K2SO4.Al2(SO4)3. 24H2O, hay viết gọn là: KAl(SO4)2.2H2O. Phèn chua được dùng trong ngành thuộc da, công nghiệp giấy, chất cầm màu trong ngành nhuộm vải, chất làm trong nước,... Trong công thức hóa học trên, nếu thay ion K+ bằng Li+, Na+ hay NH4+ ta được các muối kép khác có tên chung là phèn nhôm (nhưng không gọi là phèn chua). IV. Cách nhận biết ion Al3+ trong dung dịch Cho từ từ dung dịch NaOH đến dư vào dung dịch thí nghiệm, nếu thấy có kết tủa keo xuất hiện rồi tan trong NaOH dư thì chứng tỏ có ion Al3+. Page 2 SureLRN
Cách lập công thức hóa học hay cách viết công thức hóa học của một đơn chất hay hợp chất đều yêu cầu chúng ta vận dụng kiến thức đã học trong thời gian vừa qua nhất là kiến thức trong chương trình hóa học lớp 8. Cách viết công thức hóa học có nhiều kiểu và được phân chia ở nhiều cấp bậc khác nhau tuy nhiên trong bài này chúng tôi chỉ đề cập tới cách viết công thức hóa học trong chương trình mở đầu môn hóa học mà thôi. Cách lập công thức hóa học chuyên sâu hơn nữa xin vui lòng truy cập danh mục tìm kiếm. Công thức hóa học được chia thành các loại như công thức hóa học của kim loại thường trùng với ký hiệu hóa học của kim loại đó nên khi viết công thức hóa học của kim loại chúng ta lấy luôn ký hiệu hóa học của kim loại đó. Ví dụ cách viết công thức hóa học của kim loại: - Công thức hóa học của Natrium là Na - Công thức hóa học của Kalium là K - Công thức hóa học của Canxium là Ca - Công thức hóa học của Sắt là Fe Lập công thức Hóa Học của Phi kimCông thức hóa học của phi kim thường tồn tại ở dạng khí nên khi viết công thức hóa học chúng ta thường có hai nguyên tử của nguyên tố phi kim liên kết với nhau. Ví dụ viết công thức hóa học của phi kim: - Công thức hóa học của Hidro là H2 - Công thứ hóa học của Clo là Cl2 - Công thức hóa học của Nitơ là N2 - Công thức hóa học của Oxy là O2 Một số quy ước khác, công thức hóa học phi kim cũng có thể là ký hiệu hóa học. Chúng ta thường gặp tình huống này với những phi kim có trạng thái rắn. Một vài ví dụ về cách viết công thức hóa học của phi kim ở bên dưới sẽ giúp các bạn hiểu hơn. - Công thức hóa học của Cácbon là C - Công thức hóa học của Phốt pho là P - Công thức hóa học của hợp chất- Công thức hóa học của Lưu huỳnh là S 2. Lập công thức của hợp chấtHợp chất hóa học là hỗn hợp được tạo nên bởi hai hoặc nhiều nguyên tố hóa học khác nhau. Do đó, cách viết công thức hóa học của một hợp chất cũng rất khác nhau.Khi chúng ta lập công thức của hợp chất hóa học của một hợp chất nào đó thì trước tiên chúng ta phải biết được thành phần cầu tạo nên hợp chất đó có những nguyên tố hóa học nào. Tiếp theo, chúng ta phải nắm rõ được hóa trị của những nguyên tố hóa học đó là bao nhiêu và cuối cùng chúng ta cần phải nắm vững được quy tắc hóa trị và vận dụng quy tắc hóa trị để viết công thức hóa học hoàn chỉnh. Nếu chúng ta không biết được: - Kí hiệu hóa học của nguyên tố, chúng ta không thể triển khai chính xác được công thức hóa học của nguyên tố đó. - Hóa trị của nguyên tố hóa học đó, chúng ta không thể nào vận dụng được quy tắc hóa trị hoặc đơn giản chúng ta kiểm tra lại công thức hóa học xem có vấn đề gì không.- Quy tắc hóa trị thì chúng ta không thể lập được công thức hóa học với những dữ kiện mà đề bài đưa ra đâu. Hóa trị là gì?Hóa trị là của một nguyên tố được xác định bằng số liên kết hóa học mà một nguyên tử của nguyên tố đó tạo nên trong phân tửQuy tắc hóa trị là gì ?Xét một hợp chất hóa học có công thức tổng quát AxByTrong đó: A, B là hai nguyên tố Hóa Học khác nhau Tích chỉ số và hóa trị của nguyên tố này bằng tích chỉ số và hóa trị của nguyên tố kia. Mở rộng ra, chúng ta cũng có thể phát biểu quy tắc hóa trị với những nhóm nguyên tố hóa học. Như vậy ta được: xy=ba Chọn ba sao cho tối giản nhất (rút gọn nhất) sau đó điền vào công thức hóa học tổng quát như ban đầu thì khi đó ta đã viết được công thức hóa học chính xác, hoàn thiện. Như vậy, để áp dụng được quy tắc hóa trị thì thông thường đề bài sẽ cho các em biết hợp chất hóa học đó được tạo nên bởi nguyên tố hay nhóm nguyên tố nào. Sau khi xác định được những yêu cầu như trên thì bước tiếp theo chúng ta mới bắt đầu lập công thức hóa học. Lưu ý: Khi biết số hóa trị của các nguyên tố có trong hợp chất thì chúng ta có đủ dữ kiện để lập được công thức Hóa Học. Ví dụ: Lập công thức hóa học của Nhôm Oxit biết trong hợp chất Nhôm[Al] có hóa trị (III) và Oxy[O] có hóa trị (II) Gọi công thức hóa học của hợp chất là Theo quy tắc hóa trị ta có Chọn Vậy công thức Hóa Học của Nhôm Oxit là Al2O3 3. Bài tập lập công thức Hóa HọcBài 1: Lập công thức Hóa Học của các hợp chất sau đây:a. Lập công thức hóa học của Cu(II) và Clo tạo thành hợp chất Đồng Clorua[CuCl2] Bài giải: - Gọi công thức tổng quát của hợp chất là CuxCly Theo quy tắc hóa trị ta có: 2x=y Chọn x=1, y=2 ta được công thức hóa học của đồng clorua là CuCl2 b. Lập công thức hóa học giữa Al và (NO3) tạo thành chất Nhôm Nitơrát [Al(NO3)3] Bài giải:- Gọi công thức Hóa Học của hợp chất là Chọn x=1, y=3 ta được công thức hóa học của Nhôm Nitơrát là Al(NO3)3 c.Lập công thức hóa học của Canxi Phốt phát chứa nguyên tố Ca và nhóm phốt phát (PO4) có số hóa trị là 3 Bài giải:- Gọi công thức hóa học của hợp chất là Cax(PO4)y - Theo quy tắc hóa trị ta có: 2x=3y Chọn x=3, y=2 ta được công thức Hóa học của Canxi photphat là Ca3PO4Bài 2: Lập công thức hóa học của sắt có hóa trị tương ứng trong công thức FeCl2 với nhóm (OH) có hóa trị I. Trong bài giải trên thì chúng ta thấy yêu cầu của bàit oán là lập công thức hóa học của sắt với nhóm hidroxit khi biết trước hóa trị của sắt thông qua hợp chất khác là FeCl2. Như vậy, đầu tiên chúng ta cần phải xác định hóa trị của sắt trong hợp chất FeCl2 là bao nhiêu. Để thực hiện việc này các em học sinh cần phải định hình được rằng: - Sắt đang có hóa trị x trong hợp chất. - Clo có hóa trị là I Fe1xCl21 Sau đây, chúng ta áp dụng quy tắc hóa trị thì được: 1.x = 1.2 | x = 2 Vậy trong hợp chất FeCl2 sắt có hóa trị II. Và sau đây chúng ta lại quay trở lai với bài toán lập công thức hóa học của hợp chất khi biết hóa trị rồi.Bước 1: Gọi công thức tổng quát hợp chất là Fex(OH)y Bước 2: Áp dụng quy tắc hóa trị ta có: II.x = I.y hay 2.x = 1.y Chọn x = 1, y = 2Vậy công thức hóa học cần lập là Fe(OH)2 Bài 3: Lập bảng công thức hóa học của hóa chất sau: a, Al (III) và nhóm SO4 (II) b, P (III) và H Bài giải: a. Gọi công thức hóa học của hóa chất là Alx(SO4)y Trong đó: - Al là kim loại nhôm. - SO4 là gốc của axit sunfuric. x là chỉ số biểu thị số nguyên tử nhôm có trong hợp chất. y là chỉ số biểu thị số nhóm nguyên tử (SO4) có trong hợp chất. Theo bài ra ta có:- Hóa trị của nhôm là III và hóa trị của gốc (SO4) là II. Do vậy, ta có thể viết: AlxIII(SO4)yII Theo quy tắc hóa trị ta có: 3.x = 2.y Chọn x=2 và y=3. Vậy công thức hóa học của hợp chất là Al2(SO4)3 b. Làm tương tự như câu a ta được đáp án là PH3 |
