Al2O3 có lưỡng tính không?

Câu hỏi: Al₂O₃ có lưỡng tính không?

Trả lời:

Al₂O₃ là một oxit lưỡng tính nên vừa tác dụng với axit, vừa tác dụng với bazơ.

Sau đây, mời bạn đọc cùng với Top lời giải tìm hiểu thêm về nhôm oxit (Al₂O₃) qua bài viết dưới đây.

1. Nhôm oxit là gì?

Nhôm oxit hay còn gọi là a-lu-min (bắt nguồn từ từ tiếng Pháp) là một hợp chất hóa học của nhôm và oxi với công thức hóa học Al₂O₃. Nó còn được biết đến với tên gọi alumina trong cộng đồng các ngành khai khoáng, gốm sứ, và khoa học vật liệu.

2. Tính chất vật lý của nhôm oxit

- Al₂O₃ là chất rắn màu trắng, chịu nhiệt rất tốt, rất cứng, không tan trong nước.

- Trong tự nhiên tồn tại ở cả dạng ngậm nước như Al₂O₃.2H₂O và dạng khan như emeri, corinđon có độ cứng cao.

-  Dạng thù hình nguyên chất là những tinh thể trong suốt, không lẫn màu của các loại đá quý: màu đỏ ngọc rubi (tạp chất Cr²⁺, màu xanh ngọc xaphia (tạp chất Fe³⁺ và Ti⁴⁺).

3. Tính chất hoá học của nhôm oxit

3.1.Oxit nhôm là một oxit lưỡng tính nên vừa tác dụng với axit, vừa tác dụng với bazơ.

Cụ thể tính chất hóa học của nhôm oxit thể hiện qua 2 phương trính sau:

Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

3.2.Tính bền:

Tính bền cũng là một trong những tính chất hóa học của nhôm oxit khá quan trọng. Lí do là vì Ion Al3+ có điện tích lớn(3+) và bán kính nhỏ(0.048nm), bằng ½ bán kính ion Na+ nên lực hút giữa ion Al3+ và ion O2– rất mạnh, tạo ra liên kết rất bền vững.

Vì thế Al₂O₃ có nhiệt độ nóng chảy rất cao(2050^oC) và rất khó bị khử thành kim loại Al.

Khử Al₂O₃ bằng C không cho Al mà thu được AL4C3

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

4. Ứng dụng

a. Điều chế đá quý nhân tạo bằng cách nấu chảy Al₂O₃ với một lượng nhỏ oxít của kim loại tạo màu ở trong ngọn lửa hiđro – oxi hoặc hồ quang rồi cho kết tinh thành những tinh thể lớn. Những đá quý này trong suốt, lấp lánh và có màu rất đẹp nên được dung làm đồ trang sức.

b. 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,…

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

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

e. 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.

5. Điều chế nhôm oxit

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

2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O

6. Bài tập ứng dụng về nhôm và hợp chất của nhôm

Bài 1. Cho 15,6 gam hỗn hợp bột Al và Al₂O₃ tác dụng với một lượng dư dung dịch KOH. Khi phản ứng kết thúc, thu được 6,72 lít H2 (đktc). Phần trăm theo khối lượng của Al trong hỗn hợp là?

A. 34,62%.     

B. 65,38%.

C. 51,92%.     

D. 48,08%.

Đáp án: A. 34,62%

2Al (0,2) + 2KOH + 2H₂O → 2KAlO₂ + 3H₂ (0,3 mol)

Al₂O₃ + 2KOH → 2KAlO₂ + H₂O

Bài 2. Hòa tan 21 gam hỗn hợp gồm Al và Al₂O₃ bằng HCl vừa đủ được dung dịch A và 13,44 lít H2 (đktc). Thể tích dung dịch (lít) NaOH 0,5M cần cho vào dung dịch A để thu được 31,2 gam kết tủa là?

A. 2,4.     

B. 2,4 hoặc 4 .

C. 4.     

D. 1,2 hoặc 2.

Đáp án: B. 2,4 hoặc 4

Gọi số mol Al và Al₂O₃ lần lượt là a và b mol

→ 27a + 102b = 21

2Al (a) + 6HCl → 2AlCl₃ (a) + 3H₂ (1,5a mol)

Al₂O₃ (b) + 6HCl → 2AlCl₃ (2b mol) + 3H₂O

n_khí = 0,6 mol → 1,5a = 0,6 mol

Giải hệ phương trình được a = 0,4 và b = 0,1 mol.

Dung dịch A có ion Al³⁺: a + 2b = 0,6 mol

n↓ = 0,4 < n_Al³⁺ = 0,6 nên có hai trường hợp xảy ra:

Trường hợp 1: Al³⁺ dư, NaOH hết

Al³⁺ + 3OH^- (1,2) → Al(OH)₃ ↓ (0,4 mol)

→ V_NaOH = 1,2 : 0,5 = 2,4 lít.

Trường hợp 2: Al³⁺ và NaOH đều hết, kết tủa tan một phần

Al³⁺ (0,6) + 3OH^- (1,8) → Al(OH)₃ ↓ (0,6 mol)

Sau phản ứng còn 0,4 mol kết tủa, nên kết tủa tan 0,2 mol

Al(OH)₃↓ (0,2) + OH- → AlO₂^- (0,2 mol) + 2H₂O

∑n_NaOH = 1,8 + 0,2 = 2 mol

→ V_NaOH = 2 : 0,5 = 4 lít.

Bài 3. Hoà tan hoàn toàn 20,7 gam hỗn hợp X gồm Al và Al₂O₃ bằng lượng dung dịch NaOH 1M (vừa đủ). Sau phản ứng thu được 6,72 lít H₂ (ở đktc). Tính thể tích dung dịch NaOH đã dùng?

Đáp án

V_{dd (NaOH)} = 500 (ml)

Bài 4. Hoà tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Na₂O và Al₂O₃ vào H₂O thu được 200ml dung dịch Y chỉ chứa chất tan duy nhất có nồng độ 0,5M. Thổi khí CO₂ (dư) vào Y thu được a gam kết tủa. Tính m và a?

Đáp án

m = 8,2

a = 7,8

Bài 5. Hoà tan gam Al vào dung dịch HNO₃ rất loãng chỉ thu được hỗn hợp khí gồm N₂O và N₂ có tỉ lệ số mol hai khí là 1 : 1. Tổng hệ số cân bằng (là số nguyên, tối giản) của phương trình là.

A. 44.     

B. 45.

C. 46.     

D. 47.

Đáp án. D. 47

6Al + 22HNO₃ → 6Al(NO₃)₃ + N₂ + N₂O + 11H₂O

Tổng hệ số của phương trình là: 6 + 22 + 6 + 1 + 1 + 11 = 47

Bài 6. Hoà tan gam Al vào dung dịch HNO₃ rất loãng chỉ thu được sản phẩm khử duy nhất là NH₄NO₃. Tổng hệ số cân bằng (là số nguyên, tối giản) của phương trình là

A. 58.     

B. 64.

C. 60.     

D. 62.

Đáp án: A. 58

8Al + 30HNO₃ → 8Al(NO₃)₃ + 3NH₄NO₃ + 9H₂O

Tổng hệ số của phương trình là: 8 + 30 + 8 + 3 + 9 = 58

Bài 7. Một hỗn hợp gồm Na, Al có tỉ lệ số mol là 1 : 2. Cho hỗn hợp này vào nước, sau khi phản ứng kết thúc thu được 8,96 lít khí H₂ (đktc) và chất rắn. Khối lượng chất rắn là giá trị nào sau đây?

A. 5,6 gam.     

B. 5,5 gam.

C. 5,4 gam.     

D. 10,8 gam.

Đáp án: C.5,4 gam

Gọi số mol của Na và Al lần lượt là x và 2x (mol)

2Na (x) + 2H₂O → 2NaOH (x) + H₂ (0,5x mol)

2Al (x) + 2NaOH (x) + 2H₂O → 2NaAlO₂ (x) + 3H₂ (1,5x mol)

nkhí = 0,4 mol → 0,5x + 1,5x = 0,4 → x = 0,2

Chất rắn không tan là Al dư: nAl dư = 2x – x = x = 0,2 mol.

Vậy m = mAl dư = 27.0,2 = 5,4 gam.

Bài 8. Hỗn hợp A gồm Na, Al, Cu. Cho 12 gam A vào nước dư thu 2,24 lít khí (đktc), còn nếu cho lượng hỗn hợp A trên vào dung dịch NaOH dư thu 3,92 lít khí (đktc) . Thành phần phần trăm khối lượng của Al trong hỗn hợp ban đầu là

A. 59,06%     

B. 22,5%

C. 67,5 %     

D. 96,25%

Đáp án: B. 22,5%

Gọi số mol của Na, Al và Cu trong hỗn hợp lần lượt là x, y và z mol

Theo bài ra, cho A vào nước dư → Na phản ứng hết; Al phản ứng một phần.

2Na (x) + 2H₂O → 2NaOH (x) + H₂ (0,5x mol)

2Al (x) + 2NaOH (x) + 2H2O → 2NaAlO₂ + 3H₂ (1,5x mol)

nkhí = 0,1 mol → 2x = 0,1 → x = 0,05 mol

Cho A vào NaOH dư, cả Na và Al đều phản ứng hết

2Na (0,05) + 2H₂O → 2NaOH + H₂ (0,025 mol)

2Al (y) + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂ (1,5y mol)

n_khí = 0,175 mol → 0,025 + 1,5y = 0,175 → y = 0,1 mol

Bài 9. Nung hỗn hợp A gồm Al, Fe₂O₃ được hỗn hợp B (hiệu suất 100%). Hòa tan hết B bằng HCl dư được 2,24 lít khí (đktc), cũng lượng B này nếu cho phản ứng với dung dịch NaOH dư thấy còn 8,8g rắn C. Khối lượng Al và Fe₂O₃ trong A lần lượt là?

A. 2,7g và 1,12g     

B. 5,4g và 1,12g

C. 2,7g và 11,2g     

D. 5,4g và 11,2g

Đáp án : C. 2,7g và 11,2g     

2Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe (1)

Sau phản ứng thu được hỗn hợp chất rắn B gồm Al₂O₃, Fe, Al dư hoặc Fe₂O₃ dư

(Do cho B vào dung dịch NaOH không cho có khí thoát ra hay không nên chưa thể khẳng định được ngay chất dư)

Xét trường hợp 1: Fe₂O₃ dư; Chất rắn B gồm: Al₂O₃; Fe; Fe₂O₃ dư

Cho B vào HCl, chỉ có phản ứng của Fe với HCl sinh ra khí:

Fe (0,1) + 2HCl → FeCl₂ + H₂ (0,1 mol) (2)

→ nAl pư = nFe = 0,1 mol → mAl = 2,7 gam; nFe₂O₃ pư = 0,1 : 2 = 0,05 mol

Cho B vào NaOH, chất rắn C gồm Fe₂O₃ dư và Fe: 0,1 mol

→ m(Fe₂O₃ dư) = 8,8 – 5,6 = 3,2 mol

mFe₂O₃ ban đầu = m(Fe₂O₃ dư) + mFe₂O₃ phản ứng = 3,2 + 0,05.160 = 11,2 gam.

Xét trường hợp 2: Al dư; chất rắn B gồm Al₂O₃; Al dư; Fe.

Cho B vào HCl thì có Al và Fe phản ứng với HCl sinh khí

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂ (3)

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂ (4)

Cho B vào NaOH, có Al; Al₂O₃ phản ứng, chất rắn C là Fe

nFe = 0,16 > nkhí ở (3) và (4). Vậy trường hợp này không thỏa mãn.

Vậy A gồm Al 2,7 gam và Fe₂O₃ 11,2 gam.

Bài 10. Cho m gam hỗn hợp X gồm Al, Cu vào dung dịch HCl (dư), sau khi kết thúc phản ứng sinh ra 3,36 lít khí (ở đktc). Nếu cho m gam hỗn hợp X trên vào một lượng dư axit nitric (đặc, nguội), sau khi kết thúc phản ứng sinh ra 6,72 lít khí NO₂ (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Giá trị của m là:

A. 12,3.     

B. 15,6.

C. 10,5.   

D. 11,5.

Đáp án : A. 12,3

Cho X vào HCl dư chỉ có Al phản ứng:

2Al (0,1) + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂ (0,15 mol)

Cho X vào HNO₃ đặc, nguội chỉ có Cu phản ứng

Cu (0,15) + 4HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ (0,3 mol) + 2H₂O

→ m = 0,1.27 + 0,15.64 = 12,3 gam.