Trả lời nhanh
Nước vôi trong là dung dịch bazơ Ca(OH)2. Nhôm bền trong nước nhờ lớp màng Al2O3 mỏng, nhưng Al2O3 là oxit lưỡng tính nên tan trong kiềm. Màng bảo vệ mất đi, nhôm lộ ra tiếp tục phản ứng với dung dịch kiềm và nước, giải phóng khí H2. Chậu nhôm bị ăn mòn dần, thủng và làm bẩn nước vôi.
Vì sao chậu nhôm bình thường vẫn đựng được nước?
Nhôm là kim loại hoạt động khá mạnh, lẽ ra phải phản ứng với nước. Thực tế, ngoài không khí bề mặt nhôm phủ ngay một lớp Al2O3 rất mỏng, mịn và bền. Lớp màng này ngăn nhôm tiếp xúc trực tiếp với nước và oxi, nên chậu nhôm dùng đựng nước, nấu cơm đều bình thường.
Như vậy, “độ bền” của nhôm thực chất là độ bền của lớp oxit. Khi lớp oxit bị phá, nhôm sẽ bị ăn mòn rất nhanh.
Điều gì xảy ra khi cho nhôm tiếp xúc với nước vôi trong?
Nước vôi trong chứa Ca(OH)2 – một bazơ mạnh (pH khoảng 12). Quá trình diễn ra qua hai giai đoạn.
Giai đoạn 1: kiềm hoà tan lớp màng Al2O3
Al2O3 là oxit lưỡng tính, vừa tác dụng với axit vừa tác dụng với dung dịch bazơ mạnh:
Al2O3 + Ca(OH)2 → Ca(AlO2)2 + H2O
Giai đoạn 2: nhôm trần phản ứng với kiềm và nước
Khi không còn lớp bảo vệ, nhôm tác dụng với dung dịch kiềm, có nước tham gia, sinh ra khí hiđro:
2Al + Ca(OH)2 + 2H2O → Ca(AlO2)2 + 3H2↑
Hiện tượng: trên bề mặt nhôm xuất hiện các bọt khí không màu (H2), thành chậu mỏng dần rồi thủng. Muối canxi aluminat tan vào dung dịch làm nước vôi mất tinh khiết.
Ở dạng đầy đủ hơn, người ta cũng viết: 2Al + Ca(OH)2 + 6H2O → Ca[Al(OH)4]2 + 3H2↑. Hai cách viết đều đúng, bạn dùng theo cách thầy cô hướng dẫn.
Tóm tắt nhanh
| Thành phần | Tính chất liên quan | Kết quả với nước vôi trong |
|---|---|---|
| Màng Al2O3 | Oxit lưỡng tính | Bị hoà tan trong kiềm |
| Nhôm kim loại | Tác dụng với dung dịch kiềm + H2O | Tan dần, sinh khí H2 |
| Nước vôi trong | Dung dịch Ca(OH)2, bazơ mạnh | Bị lẫn muối aluminat |
Lỗi sai thường gặp
- Chỉ nói “nhôm bị ăn mòn” mà không nêu cơ chế. Cần nêu đủ: oxit lưỡng tính tan trước, sau đó nhôm phản ứng.
- Quên nước trong phương trình. Nhôm phản ứng với kiềm cần có H2O, khí thoát ra là H2 chứ không phải khí khác.
- Nhầm với trường hợp nhôm trơ trong nước. Nhôm “không tác dụng với nước” chỉ đúng khi còn màng oxit và môi trường không phải axit hay kiềm mạnh.
Mẹo nhớ: nhôm “sợ” cả axit mạnh lẫn kiềm mạnh, vì cả nhôm và oxit của nó đều lưỡng tính. Gặp kiềm (NaOH, Ca(OH)2, vữa vôi) thì tránh dụng cụ nhôm.
Nên dùng vật liệu gì để đựng nước vôi trong?
Dùng chậu nhựa, thùng nhựa, chai lọ thuỷ tinh hoặc đồ sành sứ. Các vật liệu này không phản ứng đáng kể với dung dịch Ca(OH)2 loãng ở nhiệt độ thường. Với nước vôi dùng trong phòng thí nghiệm, nên đậy kín để Ca(OH)2 không phản ứng với CO2 trong không khí tạo kết tủa CaCO3.
Bài luyện tập
- Vì sao không nên dùng xô nhôm để trộn vữa vôi, vữa xi măng?
Đáp án: vữa vôi, xi măng có môi trường kiềm mạnh. Kiềm hoà tan màng Al2O3 rồi ăn mòn nhôm, làm xô hỏng và sinh khí H2. - Cho 2,7 g Al tác dụng hết với lượng dư dung dịch Ca(OH)2. Tính thể tích H2 thu được ở đktc (Al = 27).
Đáp án: n(Al) = 2,7 : 27 = 0,1 mol. Theo phương trình, 2 mol Al tạo 3 mol H2 nên n(H2) = 0,1 × 3 : 2 = 0,15 mol. V = 0,15 × 22,4 = 3,36 lít. - Nhôm đựng được nước nguội nhưng không đựng được nước vôi trong. Hãy giải thích bằng một câu.
Đáp án: trong nước, màng Al2O3 còn nguyên nên bảo vệ nhôm; trong nước vôi, kiềm hoà tan màng này nên nhôm bị ăn mòn.
Câu hỏi thường gặp
Tại sao nhôm tan được trong nước vôi trong?
Vì nước vôi trong là dung dịch kiềm Ca(OH)2. Kiềm hoà tan lớp màng Al2O3 lưỡng tính, sau đó nhôm trần phản ứng với kiềm và nước tạo muối aluminat và khí H2.
Khí thoát ra khi cho nhôm vào nước vôi trong là khí gì?
Khí hiđro (H2), không màu, không mùi, cháy được. Phương trình: 2Al + Ca(OH)2 + 2H2O → Ca(AlO2)2 + 3H2.
Có thể đựng nước vôi trong bằng vật liệu nào?
Nên dùng chậu, thùng nhựa hoặc đồ sành sứ, chai lọ thuỷ tinh có nắp đậy kín để tránh nước vôi hấp thụ CO2 trong không khí.
Nhôm có tác dụng được với dung dịch NaOH không?
Có. Nhôm và Al2O3 đều tan trong dung dịch NaOH: 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2. Cơ chế giống với trường hợp Ca(OH)2.