Al2O3 điện phân nóng chảy → Al + O2 | Al2O3 ra Al

Phản ứng: Al₂O₃ điện phân nóng chảy → Al + O₂

1. Phương trình phản ứng điện phân Al₂O₃

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

2. Hiện tượng của phản ứng điện phân Al₂O₃

- Chất rắn màu trắng Al₂O₃ bị điện phân nóng chảy tạo khí O₂ ở cực dương và kim loại nhôm ở cực âm.

3. Cách tiến hành phản ứng điện phân Al₂O₃

- Điện phân nóng chảy Al₂O₃ trong thùng điện phân.

4. Điện phân nhôm oxit nóng chảy

+ 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.

5. Mở rộng về nhôm oxit: Al₂O₃

5.1. 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.

5.2. 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

5.3. 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.

5.4. Điều chế

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

2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O

6. Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1: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

Câu 2: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.

Câu 3: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.

Câu 4: 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

Câu 5: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.

Câu 6: 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

Câu 7: 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

Câu 8: Phát biểu nào sau đây đúng khi nói về nhôm oxit?

A. Al₂O₃ được sinh ra khi nhiệt phân muối Al(NO₃)₃.

B. Al₂O₃ bị khử bởi CO ở nhiệt độ cao.

C. Al₂O₃ tan được trong dung dịch NH₃.

D. Al₂O₃ là oxit không tạo muối.

Hướng dẫn giải

Đáp án A

A. Đúng, Al₂O₃ được sinh ra khi nhiệt phân muối Al(NO₃)₃

4Al(NO₃)₃ $\stackrel{{\text{t}}^{\text{o}}}{\to }$ 2Al₂O₃ + 12NO₂ + 3O₂.

B. Sai, CO chỉ khử được oxit của kim loại đứng sau nhôm trong dãy hoạt động hóa học.

C. Sai, Al₂O₃không tan được trong dung dịch NH₃

D. Sai, Al₂O₃ phản ứng với axit tạo muối.

VD: Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O

Câu 9: Phát biểu nào dưới đây là đúng?

A. Nhôm là một kim loại lưỡng tính.

B. Al(OH)₃ là một bazơ lưỡng tính.

C. Al₂O₃ là oxit trung tính.

D. Al(OH)₃ là một hiđroxit lưỡng tính.

Hướng dẫn giải

Đáp án D

Trong hóa vô cơ, hợp chất lưỡng tính có thể là oxit, hiđroxit, muối.

A. Sai, không có khái niệm kim loại lưỡng tính.

B. Sai, Al(OH)₃ là một hiđroxit lưỡng tính

C. Sai, Al₂O₃ là oxit lưỡng tính.

D. Đúng

Câu 10:Để khử hoàn toàn mgam hỗn hợp CuO và PbO cần 8,1g kim loại nhôm, sau phản ứng thu được 50,2g hỗn hợp 2 kim loại. Giá trị của m là

A. 53,4g B. 57,4g C. 54,4g D. 56,4g

Hướng dẫn giải

Đáp án B

n_Al = 8,1 : 27 = 0,3 mol

$n_{A{l}_2{O}_3}=\frac{n_{Al}}{2}=\frac{\mathrm{0,3}}{2}=\mathrm{0,15}mol$

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

$m_{hhoxit}+m_{Al}=m_{A{l}_2{O}_3}+m_{KL}$

→ m + 8,1 = 0,15.102 + 50,2

→ m = 57,4 gam