Trong công nghiệp phương pháp điều chế kim loại Al là

Nhu cầu sử dụng nhôm trong cuộc sống khá nhiều. Tuy nhiên có thể bạn chưa nắm rõ cách điều chế nhôm trong công nghiệp như thế nào? Để hiểu rõ hơn về vật liệu nhôm, xin mời bạn đọc theo dõi nội dung dưới đây.

Điều chế nhôm trong công nghiệp như thế nào? 

Thông thường, trong thực tế để điều chế nhôm sẽ sử dụng phương pháp điện phân nóng chảy. Lý do đơn giản bởi trong tự nhiên, nhôm tồn tại chính ở dạng nhôm oxit nên điện phân nóng chảy là giải pháp hiệu quả nhất. Nguyên liệu để điện phân nóng chảy là quặng boxit Al2O3 [có lẫn SiO2 và Fe2O3].

Quá trình điều chế nhôm trong công nghiệp điện phân nóng chảy trải qua 2 bước như sau: 

Tinh Chế Quặng Boxit 

Giai đoạn tinh chế quặng Boxit cực kỳ quan trọng bởi nếu không làm sạch nguyên liệu thì sau khi điều chế ra nhôm sẽ có lẫn tạp chất. Điều này gây tình trạng ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa. 

Nguyên liệu quặng boxit được cho tác dụng với dung dịch xút nóng theo công thức:

• 2NaOH + Al2O3 → 2NaAlO2 + H­2O
• 2NaOH + SiO2 → Na2SiO3 + H2O

Sau đó thực hiện sục khí CO2 dư vào dung dịch:

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

Cuối cùng, lọc lấy kết tủa nung ở nhiệt độ 9000C để thu được oxit nhôm tinh khiết:

Điện Phân Al2O3 Nóng Chảy

Sau khi đã thu được nhôm oxit tinh khiết sẽ tiến hành điện phân nóng chảy. Cụ thể điện phân nóng chảy Al2O3 có sự góp mặt của criolit Na3AlF6. Điều này giúp hạ nhiệt độ nóng chảy của nhôm oxit từ 20500C xuống 9000C, tạo lớp bảo vệ ngăn ngừa O2 phản ứng với Al nóng chảy:

• 2Al2O3 → [nhiệt độ] 4Al + 3O­2

Quá trình điện phân dùng điện cực bằng than gây phản ứng điện cực và oxi ở cực dương. Do đó, trong quá trình điện phân chúng ta phải thường xuyên hạ thấp điện cực.

Tính chất vật lí của nhôm

Sau khi đã biết cách điều chế nhôm trong công nghiệp, chúng ta cần tìm hiểu tính chất vật lý của nhôm. Cụ thể nhôm là kim loại nhẹ có khối lượng riêng 2,7g/cm3, nhôm có gam màu trắng bạc, nóng chảy ở 660oC.

Ngoài ra, nhôm có đặc tính rất dẻo, dễ dàng dát được lá nhôm mỏng 0,01 mm dùng trong công nghệ gói thực phẩm. Nhôm có cấu tạo mạng lập phương tâm diện, có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt. Đặc biệt, nhôm có độ bền cao, không bị cong vênh hay mối mọt khi sử dụng. Vật liệu này có thể dễ dàng chế tạo thành nhiều đồ dùng nội thất khác nhau. Nhôm là vật liệu được ứng dụng khá nhiều trong nhiều lĩnh vực khác nhau. 

Ứng dụng của nhôm trong đời sống

Nhôm được sử dụng khá phổ biến hiện nay trong đời sống. Lý do bởi những đặc tính ưu việt và việc điều chế nhôm trong công nghiệp không quá phức tạp. Một số ứng dụng của nhôm phải kể đến như sau:

• Hợp kim nhôm là một thành phần quan trọng khi sản xuất máy bay và tên lửa bởi tỷ lệ sức bền cao.
• Hợp kim nhôm có trọng lượng nhẹ và bền, được dùng để chế tạo ô tô, máy bay, xe tải, toa xe tàu hỏa…
• Sử dụng nhôm trong công nghệ xử lý nước.
• Nhôm dùng trong lĩnh vực xây dựng như làm cửa sổ, cửa chính… 
• Các dụng cụ đồ nội thất gia đình bằng nhôm như tủ bếp, tủ quần áo, bàn ghế… 
• Nhôm siêu tinh khiết được sử dụng trong công nghiệp điện tử, ngành sản xuất đĩa CD.
• Nhôm dạng bột sử dụng để tạo màu bạc trong sơn. 
• Phần lớn các bộ tản nhiệt cho CPU máy tính được sản xuất từ nhôm vì có độ dẫn nhiệt cao.
• Phản ứng nhiệt nhôm dùng điều chế những kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao…

Bài viết đã giới thiệu đến bạn đọc cách điều chế nhôm trong công nghiệp chi tiết nhất. Hiểu rõ về kim loại nhôm và các ứng dụng của nó giúp chúng ta có thêm sự lựa chọn khi sử dụng vật liệu. Cụ thể nhôm được ứng dụng nhiều trong đồ nội thất. Hãy liên hệ Nhôm Đông Á để được tư vấn kỹ hơn về các sản phẩm từ nhôm.

Công ty TNHH Nhôm Đông Á

• Địa chỉ: Cụm CN Tân Dân, TP Chí Linh, Tỉnh Hải Dương
• Điện thoại: 0084-220.359.2956
• Email:
• Website: //nhomdonga.vn

Cho các phát biểu sau: [1] Điều chế kim loại Al trong công nghiệp bằng cách điện phân nóng chảy Al2O3. [2] Tất cả kim ?

Cho các phát biểu sau:
[1] Điều chế kim loại Al trong công nghiệp bằng cách điện phân nóng chảy Al2O3.
[2] Tất cả kim loại kiềm thổ đều tan trong nước ở nhiệt độ thường.
[3] Quặng boxit có thành phần chính là Na3AlF6.
[4] Bột nhôm tự bốc cháy khi tiếp xúc với khí Clo.
[5] Thạch cao sống có công thức là CaSO4.H2O.
[6] Đun nóng có thể làm mềm nước có tính cứng vĩnh cửu.
Số phát biểu đúng là

A. 1.

B. 4.

C. 2.

D. 3.

Nhôm bền trong không khí là do

Cho các phát biểu về phản ứng nhiệt nhôm, phát biểu đúng là

Chỉ dùng 1 chất để phân biệt 3 kim loại sau: Al, Ba, Mg?

Công thức hóa học của nhôm là:

Tên gọi của Al2O3 và Al[OH]3 lần lượt là:

Sản phẩm khi đốt cháy nhôm trong khí oxi [O2] là:

Nhôm không tác dụng được với:

Quặng nào sau đây chứa thành phần chính là Al2O3:

Hợp chất nào của nhôm dưới đây tan nhiều được trong nước ?

Không  được dùng chậu nhôm để chứa nước vôi trong , do

Nhôm tác dụng với dung dịch FeCl2 thu được sản phẩm:

Nhôm tác dụng được với dung dịch axit HCl, H2SO4 loãng vì:

Nhôm được sản xuất bằng cách điện phân nóng chảy chất nào sau đây?

Kim loại vừa tác dụng với dd HCl vừa tác dụng với dung dịch KOH là:

Dãy các chất đều phản ứng được với kim loại nhôm là:

Phương pháp chung để điều chế kim loại Na, Ca, Al trong công nghiệp hiện nay là

A.

B.

C.

D.

Câu hỏi: Phương pháp chung để điều chế kim loại Na, Ca, Al trong công nghiệp hiện nay là:

A.Nhiệt luyện.

B.thủy luyện.

C.điện phân nóng chảy.

D.điện phân dung dịch

Lời giải:

Đáp án C

Phương pháp chung để điều chế kim loại Na, Ca, Al trong công nghiệp hiện nay làđiện phân nóng chảy.

Ghi nhớ:Phương pháp để điều chế các kim loại kiềm, kiềm thổ, Al,là điện phân nóng chảy muối halogen hoặc oxit của chúng.

Cùng Top lời giải tìm hiểu về lý thuyết Đại cương về kim loại nhé

Mục lục nội dung

I. Vị trí, cấu tạo của kim loại

III. TÍNH CHÂT VẬT LÍ CỦA KIM LOẠI

IV. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

V. ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI

VI. ĂN MÒN KIM LOẠI

I. Vị trí, cấu tạo của kim loại

1. Vị trí

- Nhóm IA [trừ H], nhóm IIA: các kim loại này là những nguyên tố s

- Nhóm IIIA [trừ B], một phần của các nhóm IVA, VA, VIA: các kim loại này là những nguyên tố p

- Các nhóm B [từ IB đến VIIIB]: các kim loại chuyển tiếp, chúng là những nguyên tố d

- Họ lantan và actini [xếp riêng thành hai hàng ở cuối bảng]: các kim loại thuộc hai họ này là những nguyên tố f

2. Cấu tạo

- Cấu tạo nguyên tử kim loại

+ Hầu hết các nguyên tử kim loại có 1, 2 hoặc 3 electron ở lớp ngoài cùng

+ Bán kính nguyên tử của các nguyên tố kim loại nhìn chung lớn hơn bán kính nguyên tử các nguyên tố phi kim

- Cấu tạo mạng tinh thể kim loại

Có ba kiểu mạng tinh thể kim loại đặc trưng là lập phương tâm khối, lập phương tâm diện và lục phương

- Liên kết kim loại

Là liên kết hóa học hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa ion dương kim loại nằm ở các nút mạng tinh thể và các electron tự do di chuyển trong toàn bộ mạng lưới tinh thể kim loại.

II. MẠNG TINH THỂ KIM LOẠI

1. Mạng tinh thể kim loại

- Phần lớn có cấu tạo đặc khít. Kim loại thường tồn tại dưới 3 kiểu mạng là: lập phương tâm diện [74%], lập phương tâm khối [68%] và mạng lục phương [74%].

- Nút mạng là các cation hoặc nguyên tử kim loại dao động xung quanh vị trí nhất định.

- Giữa các nút mạng là rất nhiều các e có thể chuyển động tương đối tự do.

2. Liên kết kim loại

Liên kết kim loại là liên kết sinh ra do các e tự do gắn các nút mạng với nhau.

III. TÍNH CHÂT VẬT LÍ CỦA KIM LOẠI

1. Các tính chất vật lí chung

- Kim loại có tính chất vật lí chung là dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt và có ánh kim.

- Các tính chất vật lí chung này là do các e tự do có trong mạng tinh thể kim loại gây ra.

2. Một số tính chất vật lí khác

- Tỉ khối: của các kim loại rất khác nhau nhưng thường dao động từ 0,5 [Li] đến 22,6 [Os]. Thường thì:

+ d < 5: kim loại nhẹ [K, Na, Mg, Al].

+ d > 5: kim loại nặng [Zn, Fe...].

- Nhiệt độ nóng chảy: biến đổi từ -390C [Hg] đến 34100C [W]. Thường thì:

+ t < 10000C: kim loại dễ nóng chảy.

+ t > 15000C: kim loại khó nóng chảy [kim loại chịu nhiệt].

- Tính cứng: Biến đổi từ mềm đến rất cứng.

Tỷ khối, nhiệt độ nóng chảy và tính cứng của kim loại phụ thuộc vào nhiều yếu tố như kiểu mạng tinh thể; mật độ e; khối lượng mol của kim loại...

IV. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

Tính chất hóa học của các kim loại là tính khử:

M →Mn++ ne

1. Tác dụng với phi kim

a. Với oxi

- Hầu hết các kim loại đều tham gia phản ứng trừ Au, Pt, và Ag→oxit bazơ hoặc oxit lưỡng tính.

2xM + yO2→2MxOy

- Mức độ phản ứng với oxi của các kim loại khác nhau: kim loại càng mạnh thì phản ứng càng mạnh.

+ K, Na cháy tạo thành oxit khi có lượng oxi hạn chế. Nếu oxi dư thì tạo thành peoxit.

+ Ca, Mg, Al, Zn, Fe cháy tạo thành oxit và khả năng phản ứng với oxi giảm dần.

+ Các kim loại từ Pb→Hg không cháy nhưng tạo thành màng oxit trên bề mặt.

+ Các kim loại từ Ag→Au không cháy và không tạo thành lớp màng oxit trên bề mặt.

- Phản ứng với oxi của kim loại phụ thuộc vào bề mặt của lớp oxit tạo thành: nếu bề mặt không khít thì phản ứng hoàn toàn; nếu bề mặt khít thì chỉ phản ứng ở trên bề mặt như Al, Zn...

b. Với clo

Các kim loại đều tác dụng với clo khi đun nóng→muối clorua [KL có hóa trị cao].

2M + nCl2→2MCln

c. Với các phi kim khác

Các kim loại còn phản ứng được với nhiều phi kim khác như Br2, I2, S...

2Al + 3I2→2AlI3[H2O]

Fe + S→FeS [t0]

2. Tác dụng với nước

a. Ở nhiệt độ thường

- Chỉ có kim loại kiềm và kiềm thổ như Na, K, Ba và Ca phản ứng→kiềm + H2.

- Phản ứng tổng quát:

2M + 2nH2O→2M[OH]n+ nH2

b. Phản ứng ở nhiệt độ cao

- Mg và Al có phản ứng phức tạp:

Mg + 2H2O→Mg[OH]2+ H2[1000C]

Mg + H2O→MgO + H2[≥ 2000C]

- Mn, Zn, Cr, Fe ở nhiệt độ cao phản ứng với hơi nước→oxit kim loại + H2.

3Fe + 4H2O→Fe3O4+ 4H2[< 5700C]

Fe + H2O→FeO + H2[> 5700C]

3. Tác dụng với dung dịch axit

a. Với các dung dịch axit HCl, H2SO4loãng, H3PO4... [H+]

Chỉ kim loại đứng trước H2mới có phản ứng→muối [trong đó kim loại chỉ đạt đến hóa trị thấp] + H2.

Fe + H2SO4loãng→FeSO4+ H2

Chú ý:Na, K, Ba, Ca… khi cho vào ddịch axit thì phản ứng với H+trước, nếu dư thì phản ứng với H2O. Pb đứng trước nhưng không tác dụng với HCl và H2SO4loãng do tạo muối khó tan bám trên mặt cản trở phản ứng.

b. Tác dụng với dung dịch các axit có tính oxi hóa mạnh HNO3, H2SO4đặc nóng

- Hầu hết các kim loại đều có phản ứng [trừ Au, Pt] ® muối [KL có hóa trị cao nhất] + H2O+ sản phẩm được hình thành từ sự khử S+6hoặc N+5.

- Al, Fe, Cr thụ động với H2SO4đặc nguội và HNO3đặc nguội.

4. Tác dụng với dung dịch muối

- Với Na, K, Ca và Ba phản ứng với nước trước sau đó dung dịch kiềm tạo thành sẽ phản ứng với muối.

- Với các kim loại không tan trong nước, kim loại hoạt động [đứng trước] đẩy được kim loại kém hoạt động [đứng sau] ra khỏi dung dịch muối của chúng theo quy tắc α.

Fe + CuSO4→FeSO4+ Cu

Chú ý:

2Fe3++ Fe→3Fe2+

Cu + 2Fe3+ →Cu2++ 2Fe2+

Fe2++ Ag+→Ag + Fe3+

5. Phản ứng với dung dịch kiềm

- Các kim loại tan trong nước: Na, K, Ca và Ba tác dụng với nước có trong dung dịch.

- Một số kim loại có hiđroxit tương ứng là chất lưỡng tính + dung dịch bazơ→muối + H2.

Al + H2O + NaOH→NaAlO2+ 3/2H2

V. ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI

1. Phương pháp nhiệt luyện

- Nguyên tắc: dùng chất khử CO, C, Al, H2khử oxit kim loại ở nhiệt độ cao.

- Phạm vi sử dụng: thường dùng trong công nghiệp với kim loại sau Al.

2. Phương pháp thủy luyện

- Nguyên tắc: Dùng dung dịch thích hợp [HCl, HNO3, nước cường toan, CN-…] hòa tan nguyên liệu sau đó lấy kim loại mạnh [không tan trong nước] đẩy kim loại yếu khỏi dung dịch của nó.

- Phạm vi sử dụng: thường dùng trong phòng thí nghiệm để điều chế các kim loại sau Mg [thường là kim loại yếu].

3. Phương pháp điện phân

a. Điện phân nóng chảy

- Nguyên tắc: Dùng dòng điện một chiều khử ion kim loại trong chất điện li nóng chảy [muối halogenua, oxit, hidroxit].

- Phạm vi sử dụng: có thể dùng để điều chế tất cả các kim loại nhưng thường dùng với kim loại mạnh: K, Na, Mg, Ca, Ba và Al.

b. Điện phân dung dịch

- Nguyên tắc: Dùng dòng điện một chiều khử ion kim loại yếu trong dung dịch muối của nó.

- Phạm vi sử dụng: Dùng điều chế các kim loại yếu.

VI. ĂN MÒN KIM LOẠI

- Ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim dưới tác dụng của môi trường xung quanh.

- Ăn mòn kim loại gồm ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa.

1. Ăn mòn hóa học

- Nguyên nhân: do kim loại có phản ứng hóa học trực tiếp với các chất ở môi trường xung quanh.

- Điều kiện: kim loại được đặt trong môi trường có chứa chất oxi hóa mà kim loại có thể tham gia phản ứng thường là chất khí, hơi nước, dung dịch axit...

- Bản chất: là phản ứng oxi hóa - khử trong đó kim loại đóng vai trò chất khử. Electron chuyển trực tiếp từ kim loại vào môi trường.

2. Ăn mòn điện hóa

- Ăn mòn điện hóa là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tiếp xúc với dung dịch chất điện li tạo nên dòng điện.

- Điều kiện xảy ra sự ăn mòn điện hóa:

+ Có 2 điện cực khác nhau về bản chất [kim loại + kim loại; kim loại + phi kim; kim loại + hợp chất].

+ 2 điện cực phải được tiếp xúc điện với nhau.

+ 2 điện cực cùng được tiếp xúc với dung dịch chất điện li [không khí ẩm].

- Cơ chế của quá trình ăn mòn điện hóa:

+ Kim loại mạnh đóng vai trò là cực âm [anot].

+ Kim loại yếu hơn hoặc phi kim đóng vai trò cực dương[catot].

+ Tại cực âm, kim loại mạnh bị ăn mòn [bị oxi hóa].

M→Mn++ ne

+ Tại cực dương, môi trường bị khử:

Môi trường axit:

2H++ 2e→H2

Môi trường trung tính, bazơ:

2H2O + O2+ 4e→4OH-

[phản ứng phụ]: Mn++ nOH-→M[OH]n[tạo gỉ]

- Bản chất của ăn mòn điện hóa: là sự oxi hóa kim loại ở cực âm và sự khử môi trường ở cực dương. Electron được chuyển từ kim loại mạnh sang kim loại yếu [hoặc phi kim] rồi vào môi trường.

3. Bảo vệ kim loại khỏi sự ăn mòn

Để bảo vệ kim loại khỏi sự ăn mòn có thể sử dụng các phương pháp sau:

- Cách li kim loại với môi trường: sơn, mạ, tráng, nhúng nhựa...

- Dùng chất kìm hãm.

- Tăng khả năng chịu đựng: hợp kim chống gỉ.

- Phương pháp điện hóa: dùng kim loại mạnh hơn kim loại ở cực âm không tác dụngvới nước gắn vào vật bị ăn mòn phần chìm trong dung dịch điện li [anot hi sinh].