Phương pháp để điều chế nhôm trong công nghiệp là

Cùng Top lời giải trả lời chính xác nhất cho câu hỏi trắc nghiệm: “Trong công nghiệp nhôm được điều chế bằng phương pháp nào?” kết hợp với những kiến thức mở rộng về Nhôm là tài liệu môn Hóa học 12 hay dành cho các bạn học sinh trong quá trình luyện tập trắc nghiệm.

Trắc nghiệm: Trong công nghiệp nhôm được điều chế bằng phương pháp nào?

A. Điện phân nóng chảy Al2O3

B. Dùng CO khử Al2O3 ở nhiệt độ cao

C. Nhiệt phân Al2O3

D. Điện phân nóng chây AlCl3

Trả lời:

Đáp án đúng: A. Điện phân nóng chảy Al2O3

Trong công nghiệp nhôm được điều chế bằng phương pháp Điện phân nóng chảy Al2O3

Hãy để Top lời giải giúp bạn tìm hiểu thêm những kiến thức thú vị hơn về Nhôm nhé!

Kiến thức tham khảo về Nhôm

1. Vị trí của nhôm 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.

2. Tính chất vật lí của Nhôm

-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].

3. Tính chất hóa học của Nhôm

-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 → Al3+ + 3e

a. 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 oxitAl2O3rất mỏng và bền bảo vệ.

b. Tác dụng với axit

- Nhôm khử dễ dàng ionH+trong dung dịchHClvàH2SO4loãng thành khíH2.

- Nhôm tác dụng mạnh với dung dịchHNO3loãng,HNO3đặc, nóng vàH2SO4đặc, nóng. Trong các phản ứng này,Alkhử N5+ hoặc S6+ xuống số oxi hóa thấp hơn.

- Nhôm bị thụ động bởi dung dịch axitHNO3đặc, nguội hoặcH2SO4đặc, nguội nên có thể dùng thùng nhôm để chuyên chở những axit đặc, nguội này.

c. Tác dụng với oxit kim loại

-Ở nhiệt độ cao,Alkhử 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.

d. Tác dụng với nước

-Nếu phá bỏ lớp oxit trên bề mặt nhôm [hoặc tạo thành hỗn hốngAl - 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 lớpAl2O3rất mỏng, bền và mịn, không cho nước và khí thấm qua.

e. Tác dụng với dung dịch kiềm

-Al2O3là oxit lưỡng tính nên lớp màng mỏngAl2O3trên 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 raAl[OH]3và giải phóng khíH2;Al[OH]3là 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.

4. Ứng dụng và trạng thái tự nhiên

a. 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.

b. 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],...

5. Sản xuất nhôm

Trong công nghiệp, nhôm được sản xuất bằng phương pháp điện phân nhôm oxit nóng chảy.

a. Nguyên liệu

-Nguyên liệu là quặng boxitAl2O3.2H2O. Boxit thường lẫn tạp chất làFe2O3vàSiO2. Sau khi loại bỏ tạp chất bằng phương pháp hóa học thu đượcAl2O3gần nguyên chất.

b. Điện phân nhôm oxit nóng chảy

-Nhiệt độ nóng chảy củaAl2O3rất cao [2050oC], vì vậy phải hòa tanAl2O3trong 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 ionAl3+thànhAl.

+ 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 ionO2-thành khíO2.

+ KhíO2ở nhiệt độ cao đốt cháyCthành khíCOvàCO2. Vì vậy, sau một thời gian phải thay thế điện cực dương.

6. Một số hợp chất quan trọng của Nhôm

a. Nhôm oxit

-Tính chất vật lí :là chất rắn màu trắng, không tan trong nước nóng chảy ở 2050o C

-Tính chất hóa học:Al2O3là oxit lưỡng tính, tác dụng được vớidung dịch axitvàdung dịch kiềm:

Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2NaAl[OH]4

* Ứng dụng:

- Tinh thể Al2O3[corinđon] được dùng làm đồ trang sức, chế tạo các chi tiết trong các ngành kĩ thuật chính xác, như chân kính đồng hồ, thiết bị phát tia lade,...

- Bột Al2O3có độ cứng cao được dùng làm vật liệu mài.

- Boxit Al2O3.2H2O là nguyên liệu sản xuất nhôm kim loại.

b. Nhôm hidroxit

-Tính chất vật lí:Là chất kết tủa keo, màu trắng, không tan trong nước, dễ bị nhiệt phân hủy

-Tính chất hóa học:

- Dễ bị nhiệt phân thành nhôm oxit:

2Al[OH]3→Al2O3 + 3H2O

- Là hợp chất lưỡng tính, tan trong axit và bazo

Al[OH]3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O

Al[OH]3 + NaOH →Na[Al[OH]4]

-Điều chế:Cho muối nhôm phản ứng với dung dịch NH3hoặc muối Na2CO3:

2AlCl3+ 3Na2CO3+ 3H2O → 2Al[OH]3↓ + 6NaCl + 3CO2↑

c. Nhôm sunfat

- Al2[SO4]3: là chất bột màu trắng, bị phân hủy nhiệt trên 770oC

- Phèn chua:K2SO4.Al2[SO4]3.24H2O hoặc : KAl[SO4]2.12H2O tồn tại ở dạng tinh thể có vị hơi chua và chát.

Chi tiết Chuyên mục: Chuyên đề 8. Kim loại nhóm A Được viết ngày Thứ bảy, 20 Tháng 12 2014 08:44 Viết bởi Nguyễn Văn Đàm

     Để điều chế nhôm thường chỉ dùng phương pháp điện phân nóng chảy. Do trong tự nhiên nhôm tồn tại chủ yếu ở dạng nhôm oxit nên điện phân nóng chảy nhôm oxit là cách hiệu quả nhất:

- Nguyên liệu: Quặng boxit Al2O3 [thường bị lẫn SiO2 và Fe2O3].

- Các giai đoạn điều chế:

1. Tinh chế quặng boxit [làm sạch nguyên liệu]

- Đây là giai đoạn quan trọng vì nếu không làm sạch nguyên liệu nhôm điều chế ra có lẫn tạp chất sẽ dễ bị ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa.

- Nguyên liệu được cho tác dụng với dung dịch xút nóng:

2NaOH + Al2O3 → 2NaAlO2 + H­2O

2NaOH + SiO2 → Na2SiO3 + H2O

- Sau đó sục khí CO2 dư vào dung dịch:

NaAlO2 + CO2 + 2H2O → NaHCO3 + Al[OH]3

               NaOH + CO2 → NaHCO3

- Lọc lấy kết tủa nung ở 9000C sẽ thu được oxit nhôm tinh khiết

2Al[OH]3 → Al2O3 + 3H2O

2. Điện phân Al2O3 nóng chảy

- Điện phân nóng chảy Al2O3 có mặt criolit Na3AlF6 [giúp 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

- Quá trình điện phân thường dùng điện cực bằng than chì nên có phản ứng phụ giữa điện cực và oxi ở cực dương [tạo khí CO và CO2] vì vậy trong quá trình điện phân phải thường xuyên hạ thấp điện cực.

    Dưới đây là bài tập và câu hỏi mời các bạn tham khảo:

Trong công nghiệp người ta điều chế nhôm bằng cách

A.

B.

C.

dùng Na tác dụng với dung dịch AlCl3.         

D.

điện phân nóng chảy Al2O3/criolit.