Tailieumoi.vn xin giới thiệu phương trình 2Al₂O₃  4Al + 3O₂↑ gồm điều kiện phản ứng, cách thực hiện, hiện tượng phản ứng và một số bài tập liên quan giúp các em củng cố toàn bộ kiến thức và rèn luyện kĩ năng làm bài tập về phương trình phản ứng hóa học của Nhôm. Mời các bạn đón xem:

Phương trình 2Al₂O₃  4Al + 3O₂↑

1. Phương trình điện phân nóng chảy (đpnc):

    2Al₂O₃  4Al + 3O₂↑

2. Hiện tượng nhận biết phản ứng

   - Có khí không màu thoát ra.

3. Điều kiện phản ứng

   - Điều kiện 900^oC, điện phân nóng chảy.

4. Mở rộng về nhôm oxit: Al2O3

4.1. Tính chất vật lý

Nhôm oxit là chất rắn màu trắng, không tan trong nước, không tác dụng với nước, nóng chảy ở nhiệt độ trên 2050^oC.

4.2. Tính chất hóa học

Nhôm oxit là oxit lưỡng tính, vừa tác dụng với dung dịch axit, vừa tác dụng với dung dịch kiềm.

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O

4.3. Ứng dụng

Trong tự nhiên, nhôm oxit tồn tại cả ở dạng ngậm nước và dạng khan.

- Dạng oxit ngậm nước là thành phần chủ yếu của quặng boxit dùng để sản xuất nhôm.

- Dạng oxit khan, có cấu tạo tinh thể là đá quý được dùng làm đồ trang sức, chế tạo đá mài …

- Bột nhôm oxit dùng trong công nghiệp sản xuất chất xúc tác cho tổng hợp hữu cơ.

5. Cách thực hiện phản ứng

+ Ở catot (cực âm): Al³⁺ + 3e → Al

+ Ở anot (cực dương): 2O^2- → O₂ + 4e

Phương trình điện phân: 2Al₂O₃ $\stackrel{dpnc}{\to }$ 4Al + 3O₂

Vai trò của criolit:

+ Giảm nhiệt độ nóng chảy của Al₂O₃.

+ Tăng khả năng dẫn điện của dung dịch điện phân.

+ Tạo lớp xỉ trên bề mặt, ngăn cản quá trình oxi hóa Al bởi oxi không khí.

6. Bạn có biết

   Trong công nghiệp, kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy muối halogenua tương ứng:

   2MCln  2M + nCl₂ (M là kim loại)

7. Bài tập liên quan

Ví dụ 1: Dãy kim loại nào dưới đây điều chế được bằng cách điện phân nóng chảy muối clorua ?

   A. Al, Mg, Fe

   B. Al, Mg, Na.

   C. Na, Ba, Mg

   D. Al, Ba, Na.

   Hướng dẫn giải

   Chọn C.

   Trong công nghiệp, kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy muối halogenua tương ứng:

   2MCln  2M + nCl₂ (M là kim loại)

   Tuy nhiên, Al được điều chế bằng cách điện phân nóng chảy Al₂O₃:

   2Al₂O₃  4Al + 3O

Ví dụ 2: Để sản xuất nhôm trong công nghiệp người ta thường:

   A. Điện phân dung dịch AlCl₃

   B. Cho Mg vào dung dịch Al₂(SO₄)₃.

   C. Cho CO dư đi qua Al₂O₃ nung nóng

   D. Điện phân Al₂O₃ nóng chảy có mặt criolit.

   Hướng dẫn giải

   Chọn D.

   2Al₂O₃  4Al + 3O₂

Ví dụ 3: Giải thích tại sao để điều chế Al người ta điện phân Al₂O₃ nóng chảy mà không điện phân AlCl₃ nóng chảy là:

   A. AlCl₃ nóng chảy ở nhiệt độ cao hơn Al₂O₃.

   B. AlCl₃ là hợp chất cộng hóa trị nên không nóng chảy mà thăng hoa.

   C. Điện phân AlCl₃ tạo ra Cl₂ rất độc.

   D. Điện phân Al₂O₃ cho ra Al tinh khiết hơn.

   Hướng dẫn giải

   Chọn B.

   Trên 180^oC thì AlCl₃ đã thăng hoa và nhị hợp thành Al₂Cl6 nên không điện phân được nữa.

Ví dụ 4: Để điều chế Al kim loại ta có thể dùng phương pháp nào trong các phương pháp sau đây?

A.Dùng Zn đẩy AlCl₃ ra khỏi muối

B.Dùng CO khử Al₂O₃

C.Điện phân nóng chảy Al₂O₃

D.Điện phân dung dịch AlCl₃

Hướng dẫn giải:

Kim loại nhôm được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy oxit nhôm

2Al₂O₃ $\stackrel{dpnc}{\to }$ 4Al + 3O₂

Ví dụ 5: Phản ứng hóa học xảy ra trong trường hợp nào dưới đây không thuộc loại phản ứng nhiệt nhôm?

A. Al tác dụng với Fe₂O₃ nung nóng. B. Al tác dụng với CuO nung nóng.
C. Al tác dụng với Fe₃O₄ nung nóng. D. Al tác dụng với axit H₂SO₄ đặc nóng.

Hướng dẫn giải

Đáp án D

Phản ứng nhiệt nhôm là phản ứng cho nhôm tác dụng với oxit kim loại ở nhiệt độ cao.

Ví dụ 6: Lấy hỗn hợp gồm Al, Al₂O₃ và Fe₂O₃ ngâm trong dung dịch NaOH dư. Phản ứng xong, chất bị hoà tan là:

A. Al, Al₂O₃. B. Fe₂O₃, Fe.

C. Al, Fe₂O₃.D. Al, Al₂O₃, Fe₂O₃.

Hướng dẫn giải

Đáp án A

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O.

Ví dụ 7:  Dẫn khí CO dư qua hỗn hợp bột gồm MgO, CuO, Al₂O₃ và FeO, nung nóng. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn Y. Số oxit kim loại trong Y là

A. 3 B. 1 C. 4 D. 2

Hướng dẫn giải:

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

→ Sau khi phản ứng hoàn toàn thu được Y gồm: MgO, Cu, Al₂O₃, Fe

Ví dụ 8: Nhôm bền trong môi trường nước và không khí là do

A. nhôm là kim loại kém hoạt động.

B. có màng oxit Al₂O₃ bền vững bảo vệ.
C. có màng hiđroxit Al(OH)₃ bền vững bảo vệ.

D. nhôm có tính thụ động với không khí và nước.

Hướng dẫn giải

Đáp án B

Nhôm là kim loại hoạt động mạnh.Ở điều kiện thường, nhôm phản ứng với oxi tạo thành lớp Al₂O₃ mỏng bền vững. Lớp oxit này bảo vệ đồ vật bằng nhôm, không cho nhôm tác dụng với oxi trong không khí và nước, kể cả khi đun nóng.

Ví dụ 9: Trong công nghiệp, Al được sản xuất từ quặng boxit

A. bằng phương pháp điện phân nóng chảy.

B. bằng phương pháp nhiệt luyện .

C. bằng phương pháp thủy luyện.

D. Trong lò cao.

Hướng dẫn giải

Đáp án A

Trong công nghiệp, Al được sản xuất từ quặng boxit bằng phương pháp điện phân nóng chảy.

2Al₂O₃ $\underset{criolit}{\overset{dpnc}{\to }}$ 4Al + 3O₂

Ví dụ 10: Cho hỗn hợp X gồm Al và Al₂O₃ có tỉ lệ khối lượng tương ứng là 0,18 : 1,02. Cho X tan trong dung dịch NaOH vừa đủ thu được dung dịch Y và 0,672 lít khí H₂ (đktc). Cho Y tác dụng với 200 ml dung dịch HCl được kết tủa Z. Nung Z ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi được 3,57g chất rắn. Nồng độ mol của dung dịch HCl là
A. 0,35M hoặc 0,45M. B. 0,07M hoặc 0,11M.

C. 0,07M hoặc 0,09M. D. 0,35M hoặc 0,55M.

Hướng dẫn giải

Đáp án D

$n_{H_2}$= 0,03

Bảo toàn electron: 3.n_Al = 2.$n_{H_2}$

→ n_Al = 0,02 → m_Al = 0,54g

Al và Al₂O₃ có tỉ lệ khối lượng tương ứng là 0,18 : 1,02

→$m_{A{l}_2{O}_3}$= $\frac{\mathrm{0,54}}{\mathrm{0,18}}\mathrm{.1,02}=\mathrm{3,06}\text{g}$

→$n_{A{l}_2{O}_3}$_bđ = 0,03 mol

Bảo toàn nguyên tố Al → $n_{NaAl{O}_2}$= n_Al + 2. $n_{A{l}_2{O}_3}$ _bđ = 0,08 mol

_{$n_{A{l}_2{O}_3}$thu được} = 3,57 : 102 = 0,035 mol

$n_{Al{\left(OH\right)}_3}$= 0,07 mol

Trường hợp 1: NaAlO₂ + HCl + H₂O → Al(OH)₃ + NaCl

n_HCl = $n_{Al{\left(OH\right)}_3}$ = 0,07 mol

→ C_{M HCl}= $\frac{\mathrm{0,07}}{\mathrm{0,2}}$= 0,35M

Trường hợp 2:

$\begin{array}{c}NaAl{O}_2+HCl+H_{2}O\to Al{\left(OH\right)}_3+NaCl\\ \mathrm{0,07}\leftarrow \mathrm{0,07}\leftarrow \mathrm{0,07}mol\end{array}$

$\begin{array}{c}NaAl{O}_2+4HCl\to AlC{l}_3+NaCl+2H_{2}O\\ (\mathrm{0,08}-\mathrm{0,07})\to \mathrm{0,04}mol\end{array}$

→ n_HCl = 0,11 mol

→ C_{M HCl}= $\frac{\mathrm{0,11}}{\mathrm{0,2}}$ = 0,55M

8. Một số phương trình phản ứng hoá học khác của Nhôm (Al) và hợp chất:

2Al2O3 + 9C  Al4C3 + 6CO

Al2O3+ 6HCl → 2AlCl3+ 3H2O

Al2O3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2O

Al2O3 + 6HNO3 → 2Al(NO3)3 + 3H2O

Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O

Al2O3 + 2KOH → 2KAlO2 + H2O

Al2O3 + Ca(OH)2 → H2O + Ca(AlO2)2