Giải KHTN 9 sách VNEN bài 2: Nhôm

A. Hoạt động khởi động 

Quan sát hình 2.1 và trả lời câu hỏi:

Câu 1. Kim loại nào được dùng làm vật liệu để sản xuất các vận dụng/phương tiện trên? Tại sao?

Trả lời:

Kim loại được dùng làm vật liệu để sản xuất các vận dụng/phương tiện trên là nhôm. Bởi vì nhôm nhẹ, bền, dẫn nhiệt tốt, dễ gia công.

Câu 2. Nêu các tính chất vật lí, tính chất hóa học mà em biết về kim loại đó.

Trả lời:

- Tính chất vật lí: là kim loại màu trắng bạc có ánh kim, nhẹ, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, có tính dẻo.

- Tính chất hóa học: tác dụng với phi kim, dung dịch axit, bazo, muối.

B. Hoạt động hình thành kiến thức

I. Tính chất vật lí

Tại sao các vật liệu từ nhôm được sử dụng rộng rãi trong đời sống như làm các vật dụng đun nấu, dây dẫn điện, chế tạo máy bay,...?

Trả lời:

* Bởi vì: Nhôm có nhiệt độ nóng chảy cao (660oC), nhôm dẫn điện, dẫn nhiệt tốt nên làm các dụng cụ đun nấu. Nhôm nhẹ, bền nên là vật liệu chế tạo máy bay.....

II. Tính chất hóa học

Tiến hành thí nghiệm và ghi kết quả vào bảng sau

- Đọc thông tin và trả lời câu hỏi (SGK KHTN 9 tập 1 trang 11)

- Nêu tính chất hóa học của nhôm, mỗi tính chất viết một PTHH để minh họa.

Trả lời:

*Thí nghiệm 1: Nhôm cháy sáng tạo thành chất rắn màu trắng. Do nhôm tác dụng với O2 ở điều kiện nhiệt độ

$4Al + 3O_2 \overset{t^{o}}{\rightarrow} 2Al_2O_3$

*Thí nghiệm 2: Nhôm tan dần, có hiện tượng sủi bọt khí. Do Al tác dụng với $HCl$/$H_2SO_4$ ở điều kiện thường

$2Al + 6HCl \to 2AlCl_3 + 3H_2$

*Thí ngiệm 3: Nhôm tan dần dung dịch màu xanh ($CuSO_4$) nhạt màu dần, xuất hiện kết tủa màu nâu đỏ. Do Al tác dụng với CuSO4 ở điều kiện thường.

$2Al + 3CuSO_4 \to Al_2(SO_4)_3 + 3Cu$

*Thí nghiệm 4: Al tan dần, sủi bọt khí. Do Al tác dụng với NaOH ở điều kiện nhiệt độ $400−500^{o}C$

$2Al + 2H_2O + 2NaOH \overset{t^{o}}{\rightarrow} 2NaAlO_2+ 3H_2$

* Tính chất hóa học của nhôm:

- Tác dụng với phi kim 

- Tác dụng với oxi: $4Al + 3O_2 \overset{t^{o}}{\rightarrow} 2Al_2O_3$

- Tác dụng với phi kim khác: $2Al + 3Br_2 \to 2AlBr_3$

- Tác dụng với dd axit: $2Al + 6HCl \to 2AlCl_3 + 3H_2$

- Tác dụng với dd muối: $2Al + 3CuSO_4 \to Al_2(SO_4)_3 + 3Cu$

- Tác dụng với dd bazo: $2Al + 2H_2O + 2KOH \overset{t^{o}}{\rightarrow} 2KalO_2 + 3H_2$

III. Ứng dụng 

- Đọc thông tin và trả lời câu hỏi (SGK KHTN 9 tập 1 trang 12)

- Nêu các ứng dụng chủ yếu của nhôm

Trả lời:

- Nhôm và hợp kim của nhôm được sử dụng rộng rãi trong đời sống như: đồ dùng gia đình (xoong, nồi,...) dây dẫn điện, cửa nhôm....

- Nhôm là nguyên liệu trong chế tạo máy bay, ô tô, tên lửa, tàu vũ trụ ....

IV. Sản xuất nhôm 

1. Trong tự nhiên, nhôm tồn tại dưới dạng những hợp chất nào ?

2. Nguyên liệu chính để sản xuất nhôm là gì ?

3. Tại sao trong quá trình sản xuất nhôm từ nhôm oxit, người ta lại trộn thêm criolit ($3NaF.AlF_3$) vào nhôm oxit ?

Trả lời:

1. Trong tự nhiên nhôm tồn tại dưới dạng oxit và muối

2. Nguyên liệu chính để sản xuất nhôm là quặng boxit (có thành phần chủ yếu là $Al_2O_3$).

3. Trong quá trình sản xuất nhôm từ nhôm oxit, người ta trộn thêm criolit ($3NaF.AlF_3$) vào nhôm oxit để làm giảm nhiệt độ nóng chảy của $Al_2O_3$, rồi tiến hành điện phân hỗn hợp nóng chảy của nhôm oxit và criolit thu được nhôm và oxi.

C. Hoạt động luyện tập

Bài 1. Hãy nêu các ứng dụng của nhôm/hợp kim của nhôm trong công nghiệp và đời sống. Các ứng dụng đó dựa trên những tính chất nào của nhôm?

Trả lời:

* Nhôm và hợp kim của nhôm:

- Đồ dùng gia đình: xoong, nồi, mâm,...vì nhôm nhẹ, bền, dẫn nhiệt tốt.

- Làm dây dẫn điện vì nhôm dẫn điện tốt.

- Dùng trong công nghiệp chế tạo máy bay, ô tô, tên lửa, tàu vũ trụ,...vì nhôm nhẹ, bền.

- Làm cửa nhôm, mái che,....vì nhôm bền.

Bài 2. Lần lượt cho dây nhôm vào từng ống nghiệm chứa các dung dịch sau:

a. $MgSO_4$                  b. $CuSO_4$                       c. $AgNO_3$                        d. $HCl$.

Nêu hiện tượng xảy ra. Giải thích, viết PTHH (nếu có)

Trả lời:

a. $MgSO_4$

- Không hiện tượng xảy ra. Vì Mg hoạt động hóa học mạnh hơn Al, nên Al không thể đẩy Mg ra khỏi muối.

b. $CuSO_4$

- Dung dịch màu xanh lam nhạt dần, $Al$ tan dần, có kết tủa màu nâu đỏ.

Vì $Al$ hoạt động hóa học mạnh hơn $Cu$ nên $Al$ đẩy Cu ra khỏi muối vì thế xuất hiện kết của màu nâu đỏ của $Cu$.

$2Al + 3CuSO_4 \to Al_2(SO_4)_3 + 3Cu$

c. $AgNO_3$

- $Al$ tan dần, có kết tủa màu trắng.

Vì $Al$ hoạt động hóa học mạnh hơn $Ag$ nên $Al$ đẩy $Ag$ ra khỏi muối vì thế xuất hiện kết tủa mà trắng của $Ag$.

$Al + 3AgNO_3 \to Al(NO_3)_3 + 3Ag$

d. $HCl$

- $Al$ tan dần, có hiện tượng sủi bọt khí.

Vì $Al$ hoạt đông hóa họ mạnh hơn $H$ nên $Al$ tác dụng được với $HCl$ tạo ra khí H2

$3Al + 6HCl \to 2AlCl_3 + 3H_2$

Bài 3. Nếu có hai lọ mất nhãn đựng riêng biệt bột nhôm và magie. Bằng phương pháp hóa học, hãy phân biệt 2 lọ hóa chất nói trên. Giải thích và viết PTHH

Trả lời:

- Cho nhôm, magie vào ống nghiệm đựng nước. Cho vào ống nghiệm vài giọt phenolphtalein. Hơ ống nghiệm trên ngọn lửa đèn cồn.

- Thí nghiệm nào nước chuyển sang màu hồng nhạt là magie. Vì magie tác dụng với nước nóng tạo ra dung dịch bazo yếu.

- Thí nghiệm nào không có hiện tượng là Al.

$Mg + 2H_2O \to Mg(OH)_2 + H_2$

Bài 4. Dung dịch muối $AlCl_3$ bị lẫn tạp chất $CuCl_2$. Có thể dùng chất thử nào sau đây để làm sạch muối nhôm (tức loại bỏ tạp chất $CuCl_2$ ra khỏi dung dịch $AlCl_3$)?

A. $AgNO_3$                       B. $Fe$                           C. $Al$                         D. $Mg$

Trả lời:

Đáp án C. 

Vì nhôm tác dụng với $CuCl_2$ tạo kết tủa nâu đỏ $Cu$. Lắng đọng thu được $AlCl_3$ 

Bài 5. Hỗn hợp A ở dạng bột gồm $Al$ và $Mg$. Để xác định thành phần phần trăm khối lượng của mỗi kim loại trong A người ta lấy 0,78 gam A tác dụng với dung dịch $NaOH$ dư, đun nóng. Sau phản ứng thu được 672ml khí $H_2$ (đktc). Tính phần trăm khối lượng mỗi chất trong hỗ hợp A nói trên.

Trả lời:

$n_{H_2} = \frac{6,72}{22,4} = 0,03(mol)$

$2Al + 2NaOH + 2H_2O \to 2NaAlO_2 + 3H_2$

⇒ $n_{Al}$ = $\frac{2}{3}n_{H_2}$ = 0,03 : 3 . 2 = 0,02 (mol)

⇒ $m_{Al}$ = 0,02 . 27 = 0,54 (g)

⇒ %$m_{Al}$ = 0,54 : 0,78 . 100% = 69,23%

⇒ %$m_{Mg}$ = 100% - 69,23% = 30,77%

Bài 6. Một loại quặng boxit chứa 48,5% $Al_2O_3$. Từ 1 tấn quặng boxit nói trên có thể điều chế được bao nhiêu kilogam nhôm? (Biết hiệu suất của của quá trình điều chế là 90%)

Trả lời:

- Một tấn quặng nhôm chứa 1000 . 48,5% = 485 (kg) nhôm oxit

$nAl_2O_3 = \frac{485 . 10^{3}}{102} = 4,75 . 10^{3} (mol)$

$2Al_2O_3 \to 4Al + 3O_2$

$\Rightarrow $ $n_Al = 2n_{Al_2O_3} = 2.4,75.10^{3} = 9,5.10^{3} (mol)$

- Vì hiệu suất phản ứng là 90% nên $n_{Al thực tế} = 9,5 . 90% . 10^{3} = 8,55 . 10^{3}$ (mol)

$\Rightarrow $ $m_Al =  8,55 . 10^{3} . 27 = 230,85 . 10^{3} (g)$%

=> Vậy từ 1 tấn quặng nhôm sẽ thu được 230,85 kg nhôm

D. Hoạt động vận dụng 

Bài 1. Hãy kể tên các vật dụng trong gia đình em được làm từ nhôm hoặc hợp kim của nhôm.

Trả lời:

Các vận dụng trong gia đình: xoong, nồi, xô, chậu, mâm, cửa,....

Bài 2. Tại sao không nên dùng các đồ vật bằng nhôm (xô, chậu, xoong, nồi,...) để đựng vôi, nước vôi, vữa xây dựng hoặc muối dưa, muối cà,...?

Trả lời:

Bởi vì nhôm tác dụng với cả axit lẫn bazo mà nước vôi, vữa xây dựng có tính bazo, dưa muối, cà muối có tính axit. Điều đó sẽ ăn mòn nhôm. 

E. Hoạt động tìm tòi mở rộng

Hãy tìm hiểu trong sách, báo, tài liệu, internet,... và cho biết ở nước ta quặng bôxit có ở đâu? Trữ lượng bao nhiêu? Quá trình sản xuất nhôm từ quặng boxit cần lưu ý đến vấn đề bảo vệ môi trường như thế nào?

Trả lời:

- Quặng bô xít ở Việt Nam thuộc hai loại chính:

+ Bô xít nguồn gốc trầm tích (một số bị biến chất) tập trung ở các tỉnh phía Bắc như Hà Giang, Cao Bằng, Lạng Sơn, Bắc Giang, Sơn La và Nghệ An.

+ Bô xít nguồn gốc phong hoá laterit từ đá bazan tập trung ở các tỉnh phía Nam như Kon Tum, Đắk Nông, Lâm Đồng, Đồng Nai, Bình Dương, Phú Yên và Quảng Ngãi.

- Trên lãnh thổ nước ta có trữ lượng quặng boxit phong phú ở cả Miền Bắc và Miền Nam Việt Nam. Tổng trữ lượng quặng boxit của Việt Nam ước tính khoảng 8 tỷ tấn, trong đó có 7,6 tỷ tấn ở các tỉnh Tây Nguyên. Với trữ lượng như vậy, nước ta đứng trong số các nước có trữ lượng boxit lớn trên thế giới.

- Cần lưu ý đến việc ô nhiễm không khí, giảm thiểu thảm thực vật do khai thác quặng.