Với tóm tắt lý thuyết Hóa học lớp 12 Nhôm và hợp chất của nhôm hay, chi tiết cùng với 15 câu hỏi trắc nghiệm chọn lọc có đáp án giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Hóa học lớp 12.

Hóa học 12 Bài 27: Nhôm và hợp chất của nhôm

A. Lý thuyết Nhôm và hợp chất của nhôm

I. Vị trí, cấu tạo

Bài giảng: Bài 27: Nhôm và hợp chất của nhôm - Cô Nguyễn Thị Thu (Giáo viên VietJack)

    - Nhôm có số hiệu nguyên tử 13, thuộc nhóm IIIA, chu kì 3.

    - Cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p¹, hay [Ne] 3s²3p¹.

    - Mạng tinh thể: nhôm có cấu tạo kiểu mạng lập phương tâm diện.

II. Tính chất vật lý

    - Nhôm là kim loại nhẹ, màu trắng bạc.

    - Nhôm rất dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt rất tốt.

III. Tính chất hóa học

    Tính khử mạnh: Al → Al³⁺ + 3e

1. Tác dụng với phi kim

    - Với oxi: Ở t^o thường tạo lớp màng oxit bảo vệ. Nếu đốt bột nhôm thì sẽ phản ứng mạnh.

    Ví dụ:

    - Với phi kim khác:

        + Với Cl₂, Br₂ phản ứng ngay ở t^o thường tạo thành AlCl₃, AlBr₃ phản ứng bốc cháy.

    Ví dụ:

        + Khi đun nóng, phản ứng được với I₂, S. Khi đun nóng mạnh, phản ứng được với N₂, C.

2. Tác dụng với axit

    - Axit thường: khử dễ dàng ion H⁺ thành H₂.

Al + 3HCl → AlCl₃ + 3/2 H₂

    - Axit oxi hóa: Không tác dụng với axit H₂SO₄, HNO₃ đặc nguội. Al tác dụng mạnh với axit HNO₃ loãng, H₂SO₄ đặc, nóng.

    Ví dụ:

3. Tác dụng với oxit kim loại – Phản ứng nhiệt nhôm

    Ở t^o cao, Al khử được nhiều ion kim loại trong oxit như (Fe₂O₃, Cr₂O₃, CuO …) thành kim loại tự do.

    Ví dụ:

4. Tác dụng với nước

    Vật bằng nhôm không tác dụng với H₂O ở bất kì t^o nào vì có lớp oxit bảo vệ. Nếu phá bỏ lớp bảo vệ, nhôm khử được nước ở t^o thường, nhưng phản ứng nhanh chóng dừng lại vì tạo kết tủa Al(OH)₃.

5. Tác dụng với dung dịch kiềm

Al + NaOH + 3H₂O → Na[(Al(OH)₄] + 3/2 H₂↑

    Phương trình ion thu gọn:

Al + OH^- + 3H₂O → [(Al(OH)₄]^- + 3/2 H₂↑

    Với chương trình cơ bản có thể viết:

Al + NaOH + H₂O → NaAlO₂ + 3/2 H₂↑

IV. Ứng dụng, điều chế

1. Ứng dụng

    - Nhôm có nhiều ưu điểm nhưng vì nó khá mềm lại kém dai nên người ta thường chế tạo hợp kim nhôm với magie, đồng, silic... để tăng độ bền.

        + Đura (95% Al, 4%Cu, 1%Mg, Mn, Si). Hợp kim đura nhẹ bằng 1/3 thép, cứng gần như thép.

        + Silumin (∼90% Al, 10%Si): nhẹ, bền.

        + Almelec (98,5% Al. còn lại là Mg, Si, Fe) dùng làm dây cáp.

        + Hợp kim electron (10,5% Al, 83,3% Mg, còn lại là Zn, Mn...), hợp kim này chỉ nặng bằng 65% Al lại bền hơn thép, chịu được sự thay đổi đột ngột nhiệt độ trong một giới hạn lớn nên được dùng làm vỏ tên lửa

    - Nhôm được dùng chế tạo các thiết bị trao đổi nhiệt và dụng cụ nấu ăn gia đình, nhôm còn được dùng là khung cửa và trang trí nội thất.

    - Bột nhôm dùng để chế tạo hỗn hợp tecmit (hỗn hợp bột Al và Fe₂O₃), được dùng để hàn đường ray, ...

2. Điều chế

    Từ quặng boxit (Al₂O₃.Fe₂O₃.SiO₂) cho tác dụng với dung dịch NaOH đặc, chất không tan là Fe₂O₃.

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → Na[(Al(OH)₄]

SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₂ + H₂O

    Sục CO₂ dư vào hỗn hợp dung dịch Al(OH)₃ kết tủa trở lại:

Na[(Al(OH)₄] + CO₂ → Al(OH)₃ + NaHCO₃

    Lọc kết tủa, nung đến khối lượng không đổi:

    Điện phân nóng chảy nhôm oxit và hỗn hợp cryolit (N) ở 900^oC.

    Vai trò của cryolit:

    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 của oxi.

* Một số hợp chất quan trọng

1. Nhôm oxit: Al₂O₃

    - Tính chất vật lý

        + Màu trắng, bền với nhiệt, không nóng chảy.

        + Không tác dụng với nước, không tan trong nước.

    - Tính chất hóa học

        + Là oxit lưỡng tính : phản ứng với kiềm nóng chảy và dung dịch axit:

    Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → Na[(Al(OH)₄]

    Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O

        + Vì rất bền nên Al₂O₃ rất khó bị khử thành kim loại: Khử Al₂O₃ bằng C không cho Al mà thu được Al₄C₃:

    Al₂O₃ + 9C → Al₄C₃ + 6CO

        + Al₂O₃ không tác dụng với H₂, CO ở bất kì nhiệt độ nào.

    - Ứng dụng:

        + Điều chế đá quý nhân tạo

        + Tinh thể Al₂O₃ còn được dùng để chế tạo các chi tiết trong các ngành kĩ thuật chính xác như chân kính đồng hồ, thiết bị phát tia laze,...

        + Bột Al₂O₃ có độ cứng cao (emeri) được dùng làm vật liệu mài.

        + Phần chủ yếu nhôm oxit được dùng để điều chế nhôm.

        + Ngoài ra, Al₂O₃ còn được dùng làm vật liệu chịu lửa: chén nung, ống nung và lớp lót trong các lò điện. Nhôm oxit tinh khiết còn được dùng làm ximăng tram răng.

    - Điều chế: Trong công nghiệp, Al₂O₃ được điều chế bằng cách nung Al(OH)^3- ở nhiệt độ cao 1200 – 1400^oC:

    2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O

2. Nhôm hydroxit: Al(OH)₃

    - Tính chất vật lý

        + Là hợp chất màu trắng, kết tủa keo, không tan trong nước, không bền nhiệt.

    - Tính chất hóa học

        + Dễ bị nhiệt phân thành nhôm oxit:

    2Al(OH)₃ −^{tº, xt}→) Al₂O₃ + 3H₂O

        + Là hợp chất lưỡng tính, tan trong axit và bazo:

    Al(OH)₃ + 3H⁺ → Al³⁺ + 3H₂O

    Al(OH)₃ + OH^- → [(Al(OH)₄]^-

    - Điều chế

    Cho muối Al³⁺ phản ứng với dung dịch NH₃ hoặc muối Na₂CO₃

    Al³⁺ + 3NH₃ + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3NH⁴⁺

    2AlCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O → 2Al(OH)₃ ↓ + 6NaCl + 3CO₂ ↑

B. Trắc nghiệm Nhôm và hợp chất của nhôm

Bài 1: Cho từ từ dung dịch Ba(OH)₂ đến dư vào dung dịch chứa a mol Al₂(SO₄)₃. Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị bên.

Giá trị a là

A. 0,030    B. 0,045.

C. 0,050    D. 0,075.

Đáp án: A

Khi n_Ba(OH)2 0,060 mol hay 0,115 mol thì số mol kết tủa thu được là như nhau

Khi n_Ba(OH)2 = 0,06 mol thì 2a mol Al³⁺ chưa kết tủa hết

Phản ứng:

3Ba(OH)₂ + 2Al₂(SO₄)₃ → 3BaSO₄ + 2Al(OH)₃

Số mol kết tủa thu được là 0,1 mol

Khi n_Ba(OH)2 = 0,115 mol, 2a mol Al³⁺ đã kết tủa hết, sau đó kết tủa tan ra.

n_BaSO4 + n_Al(OH)3 còn lại = 0,1 mol

3a + 2(4a -0,115) = 0,1

⇒ a = 0,03 mol

Bài 2: Hỗn hợp bột X gồm Al và Fe₂O₃. Nếu cho m gam hỗn hợp X tác dụng hết với dung dịch NaOH loãng thu được 5,376 lít H₂ (đktc). Nếu nung nóng m gam hỗn hợp X để thực hiện hoàn toàn phản ứng nhiệt nhôm, thu được chắt rắn y. Cho Y phản ứng vừa du với V mi dung dịch hỗn hợp HCl 1M và H₂SO₄ 0,5M tạo 4,4352 lít H₂ (đklc) Giá trị cua V là :

A, 300 ml.    B. 450 ml.    C. 360 ml.    D. 600 ml.

Đáp án: B

X phản ứng với NaOH được 5,376 lít H₂ (đktc) ⇒ n_Al = 0,16 mol

Phản ứng nhiệt nhôm:

Al và Fe phản ứng với hỗn hợp axit tạo khí ⇒ x = 0,042 mol

Từ các phản ứng của Al, Fe₂O₃, Al₂O₃, Fe với H⁺ trong V ml dung dịch hốn hợp HCl 1M và H₂SO₄ 0,5M, tính được V = 450ml

Bài 3: Hỗn hợp X gồm Al và Fe₃O₄. Nung hỗn hợp X ở nhiệt độ cao thu được hỗn hợp Y. Chia Y làm 2 phần bằng nhau:

• Phần 1 cho vào dung dịch NaOH lấy dư, sau phản ứng thu được 1,344 lít khí (đktc).

• Phần 2 hòa tan hết trong 310 ml dung dịch H₂SO₄ 1M (loãng) thu được 3,36 lít khí (đktc).

Hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm là ?( Giả sử Fe3O4 chỉ bị khử về Fe)

A. 60%.      B. 66,67%.

C. 75%.      D. 80%.

Đáp án: D

Al + Fe₃O₄ -^to→ Y

Phần 1: Y + NaOHdư Al + Fe₃O₄ → H₂ (0,06 mol)

Y có Al dư n_{Al dư} = 2/3. n_H2 = 0,04 mol

Phần 2: Bảo toàn electron → 2n_H2 = 3n_Al + 2n_Fe → 2. 0,15 = 3. 0,04 + 2n_Fe → n_Fe = 0,09 mol

8Al + 3Fe₃O₄ -^to→ 9Fe + 4Al₂O₃

Có n_Fe = 0,09 mol → n_Al2O₃ = 0,04 mol

Có n_H2SO₄ = 4n_Fe3O₄ dư + 3n_Al2O₃ + 1,5n_{Al dư} + n_Fe

n_Fe3O₄ dư = (0,31 - 3. 0,04 - 1,5. 0,04 - 0,09)/4 = 0,01 mol

n_Al = n_{Al dư} + n_{Al pư} = 0,04 + 0,08 = 0,12 mol

n_Fe3O₄ = n_Fe3O₄ dư + n_Fe3O₄ pư = 0,01 + 0,03 = 0,04

ta có: n_Al / 8 > n_Fe3O₄ / 3 ⇒ Hiệu suất tính theo Fe₃O₄

H% = 0,03 : 0,04 x 100% = 75%

Bài 4: Trong các cặp chất sau đây, cặp chất nào có thể cùng tồn tại trong một dung dịch?

A. AlCl₃ và Na₂CO₃

B. HNO₃ và NaHCO₃

C. NaAlO₂ và KOH

D. NaCl và AgNO₃

Đáp án: A

Bài 5: Dùng hóa chất nào sau đây để phân biệt Zn(NO₃)₂ và Al(NO₃)₃ ?

A. Dung dịch NaOH

B. Dung dịch Ba(OH)₂

C. Dung dịch NH₃

D. Dung dịch nước vôi trong

Đáp án: C

Khi cho NH₃ vào 2 dung dịch cả 2 dung dịch đều xuất hiện kết tủa hidroxit, nhưng Zn(OH)₂ tạo thành có khả năng tạo phức với NH₃ nên kết tủa lại tan, còn với Al(OH)₃ không tan trong NH₃

Bài 6: Thực hiện các thí nghiệm sau :

(a) Cho từ từ NaOH đến dư vào dung dịch Al₂(SO₄)₃,

(b) Cho từ từ Al₂(SO₄)₃ đến dư vào dung dịch NaOH,

(c) Cho từ từ NH₃ đến dư vào dung dịch Al₂(SO₄)₃,

(d) Cho từ từ Al₂(SO₄)₃ đến dư vào dung dịch NH₃.

(e) Cho từ từ HCl đến dư vào dung dịch NaAlO₂ .

(f) Cho từ từ NaAlO₂ đến dư vào dung dịch HCl

(g) Cho từ từ Al₂(SO₄)₃ đến dư vào dung dịch NaAlO₂

Trong các thí nghiệm trên, số thí nghiệm xuất hiện kết tủa là

A. 2.    B. 3.    C. 5.    D, 7.

Đáp án: C

Bài 7: Cho 3,82 gam hợp kim Ba, Al vào nước dư chỉ thu được dung dịch chưa duy nhất một muối. Khối lượng Ba là:

A. 3.425 gam.     B. 1,644 gam.

C. 1,370 gam,    D. 2,740 gam

Đáp án: D

Công thức muối Ba(AlO₂)₂ ⇒ n_Al = 2n_Ba ⇒ m_Ba = 2,740 gam

Bài 8: Điện phân a mol Al₂O₃ nóng cháy với điện cực bằng than chi. Hiệu suất điện phản là h%. Sau điện, tại anot thoát ra V lit khí (đktc) gồm khí ( O₂ và CO, trong đó phần trăm CO₂ là b% về thể tích. Biểu thức liên hệ giữa a b, V và h là:

Đáp án: A

Bài 9: Cho m gam hỗn hợp X gồm 2 kim loại kiềm thuộc 2 chu kì liên tiếp tác dụng với 180 ml dung dịch Al2(SO4)3 1M thu được 15,6 gam kết tủa; khí H₂ và dung dịch A. Nếu cho m gam hỗn hợp X tác dụng với 240 gam dung dịch HCI 18,25% thu được dung dịch B và H₂. Cô cạn dung dịch B thu được 83,704 gam chất rắn khan. Biết rằng m < 45 gam. Phần trăm khối lượng của kim loại kiềm có nguyên tử khối nhỏ hơn trong X là:

A. 48,57%.    B. 37,10%.     C. 16,43%.    D. 28,22%.

Đáp án: D

Đặt công thức chung của 2 kim loại là X : n_Al³⁺ = 0,36 mol; n_Al(OH)3 = 0,2 mol

Trường hợp 1: OH^- phản ứng với AlAl³⁺ dư:

n_OH^- = 3n↓ = 0,6 = n_X

trường hợp 2: OH- dư phản ứng AlAl³⁺

n_OH^- = 3n_AlAl³⁺ + (n_AlAl³⁺ - n↓) = 1,24 = n_X

Nếu n_X = 0,6 < n_HCl ⇒ 83,704 gam muối XCl

⇒ n_Cl^- = 0,6 mol hay m_Cl^- = 21,3 gam ⇒ m_X = 62,404 gam > 45(loại)

Nếu n_X = 1,24 mol > n_HCl ⇒ 83,704 gam gồm muối XCl( 1,2 mol) và XOH ( 0,04 mol)

⇒ m_X = 40,424 < 45 . Ta có: X = 32,6

Hai kim loại kiềm là Na và K

Tính được số mol Na và K lần lượt là 0,496 và 0,744

%m_Na = 28,22%

Bài 10: Cho a mol Na vào nước thu được V1 lít khí. Sau đó thêm từ từ bột nhôm vào dung dịch thu được V₂ lít khí ở đktc. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa V₂ và so mol nhôm thêm vào là:

Đáp án: B

Bài 11: Cho các quặng sau: pirit, thạch cao, mica, apatit, criolit, boxit, dolomit. Số quặng chứa nhôm là:

A.2.    B. 3.    C.4.    D. 5.

Đáp án: B

Bài 12: Cho một lá nhôm vào ống nghiệm chứa dung dịch Hg(NO₃)₂, thấy có một lớp thủy ngân bám trên bề mặt nhôm. Hiện tượng tiếp theo quan sát được là:

A. khí hiđro thoát ra mạnh.

B. khí hiđro thoát ra sau đó dừng lại ngay.

C. lá nhôm bốc cháy.

D. lá nhôm tan ngay trong thủy ngân và không có phản ứng.

Đáp án: A

2Al + 3Hg(NO₃)₂ → 2Al(NO₃)₃ + 3Hg

Al sẽ tạo với Hg hỗn hống. Hỗn hống Al tác dụng với nước

2Al + 6H₂O → 2 Al(OH)₃ + 3H₂

Bài 13: Cho sơ đồ phản ứng : Al → X→Al₂O₃→Al

X có thể là

A. AlCl₃.    B. NaAlO₂.     C. Al(NO₃)₃.     D. Al₂(SO₄)₃.

Đáp án: C

Bài 14: Phát biểu nào sau đây là sai ?

A. Dung dịch AlCl₃ và Al₂(SO₃)₃ làm quỳ tím hóa hồng

B. Al(OH)₃, Al₂O₃, Al đều là các chất lưỡng, tính,

C. Nhôm là kim loai nhẹ và có khả năng dẫn điện Iot

D. Từ Al₂O₃ có thế điều chế được Al.

Đáp án: B

Bài 15: Hiện tượng nào xảy ra khi cho từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl₃ ?

A. Ban đầu không thấy hiện tượng, sau đó kết tủa xuất hiện

B. Xuất hiện kết tủa keo trắng ngay lập tức, sau đó kết tủa tan dần

C. Ban đầu không thấy hiện tượng, sau đó kết tủa xuất hiện, rồi tan dần.

D. Xuất hiện kết tủa keo trắng ngay lập tức và không tan,

Đáp án: B