Nhôm là kim loại gì? Các tính chất, ứng dụng và cách sản xuất nhôm

Nhôm còn có tên gọi khác là Alumini là nguyên tố phổ biến thứ 3 (chỉ sau oxy và silic) và là kim loại phổ biến nhất trong vỏ Trái Đất. Đây cũng là kim loại có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và đời sống như làm đồ dùng gia đình, dây dẫn điện… Cùng tìm hiểu thông tin chi tiết về nhôm là kim loại gì và những đặc điểm của kim loại này trong bài viết tổng hợp dưới đây từ Wikihoc.

Định nghĩa nhôm là kim loại gì và cách gọi tên

Nhôm là một nguyên tố hóa học có trong bảng tuần hoàn nguyên tố, ký hiệu là Al, nguyên tử khối là 27. Thực tế, trong tự nhiên rất khó để tìm được nguồn khoáng sản nhôm nguyên chất, chủ yếu là hợp kim. 

Tính chất vật lý của nhôm

Tìm hiểu nhôm là kim loại gì không thể bỏ qua những tính chất vật lý quan trọng như màu sắc, nhiệt độ nóng chảy, trạng thái, khả năng dẫn nhiệt… Dưới đây là một vài tính chất vật lý của nhôm để bạn tham khảo:

• Màu sắc: Nhôm có màu trắng bạc, ánh kim nhẹ.

• Trạng thái: Chất rắn.

• Nhiệt độ nóng chảy: 660 độ C.

• Khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt: Kim loại nhôm có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt rất tốt.

• Tính chất: Nhôm rất nhẹ, dẻo, có thể cán mỏng hoặc kéo thành sợi.

4 tính chất hóa học của nhôm

Nhôm có những tính chất hóa học của kim loại như: Tác dụng với phi kim, tác dụng với dung dịch axit (trừ HNO3, H2SO4 đặc nguội), dung dịch muối của kim loại kém hoạt động hơn. Nhôm có phản ứng với dung dịch kiềm (Theo SGK Hóa học 9, NXB Giáo dục Việt Nam).

Cụ thể từng tính chất như sau:

Phản ứng của nhôm với phi kim

Nhôm là kim loại có khả năng phản ứng với oxi tạo thành oxit và phản ứng với nhiều phi kim khác như lưu huỳnh (S), clo (Cl2)… tạo thành muối.

Phản ứng của nhôm với oxi

Tiến hành thí nghiệm rắc bột nhôm trên ngọn lửa đèn cồn. Quan sát ta thấy có hiện tượng nhôm cháy sáng tạo thành những chất rắn màu trắng. Như vậy, có thể khẳng định rằng nhôm cháy trong oxi tạo thành Al2O3.

Phương trình phản ứng như sau:

$4\mathrm{Al} (\mathrm{rắn} \mathrm{màu} \mathrm{trắng}) + 3{\mathrm{O}}_2 (\mathrm{khí} \mathrm{không} \mathrm{màu}) \stackrel{{\mathrm{t}}^{°}}{\to }2{\mathrm{Al}}_2{\mathrm{O}}_3 (\mathrm{rắn} \mathrm{màu} \mathrm{trắng})$

Kết luận: Trong điều kiện thường, nhôm phản ứng với oxi tạo thành lớp Al2O3 mỏng bền vững. Lớp oxit này có khả năng bảo vệ đồ vật bằng nhôm, không cho nhôm tác dụng với oxi trong không khí và nước.

Phản ứng của nhôm với phi kim khác

Ngoài oxi, nhôm còn phản ứng với nhiều phi kim khác như S, cl2 tạo thành các muối như Al2S3, AlCl3.

Phương trình phản ứng khi nhôm tác dụng với khí clo ở nhiệt độ thường tạo thành muối nhôm clorua:

$2\mathrm{Al} (\mathrm{rắn} \mathrm{màu} \mathrm{trắng}) + 3{\mathrm{Cl}}_2 (\mathrm{khí} \mathrm{màu} \mathrm{vàng} \mathrm{lục}) \to 2{\mathrm{AlCl}}_3 (\mathrm{rắn} \mathrm{màu} \mathrm{trắng})$

Nhôm là kim loại có khả năng phản ứng với dung dịch axit

Kim loại nhôm phản ứng với một số dung dịch axit như: Axit clohidric (HCl), axit sunfuric (H2SO4) loãng và giải phóng hidro (H2). Ta có ví dụ sau:

$2\mathrm{Al} (\mathrm{rắn} \mathrm{màu} \mathrm{trắng}) + 6\mathrm{HCl} (\mathrm{dd} \mathrm{không} \mathrm{màu}) –> 2{\mathrm{AlCl}}_3 (\mathrm{dd} \mathrm{không} \mathrm{màu}) + 3{\mathrm{H}}_2$

Lưu ý: Kim loại nhôm không tác dụng với axit sunfuric (H2SO4) đặc, nguội và axit nitric (HNO3) đặc, nguội.

Phản ứng của nhôm với dung dịch muối

Để tìm hiểu nhôm là kim loại như thế nào, có khả năng phản ứng với dung dịch muối ra sao, chúng ta thực hiện thí nghiệm cho một dây nhôm vào dung dịch đồng (II) clorua (CuCl2). Quan sát thấy có hiện tượng chất rắn màu đỏ bám ngoài dây nhôm. Nhôm tan dần và màu xanh của dung dịch nhạt màu dần. Như vậy, nhôm có khả năng đẩy đồng ra khỏi dung dịch đồng (II) clorua.

Phương trình phản ứng:

$2\mathrm{Al} (\mathrm{rắn} \mathrm{màu} \mathrm{trắng}) + 3{\mathrm{CuCl}}_2 (\mathrm{dd} \mathrm{xanh} \mathrm{lam}) \to 2{\mathrm{AlCl}}_3 (\mathrm{dd} \mathrm{không} \mathrm{màu}) + 3\mathrm{Cu} (\mathrm{rắn} \mathrm{màu} \mathrm{đỏ})$

Ngoài CuCl2, kim loại nhôm còn có khả năng phản ứng với nhiều dung dịch muối của những kim loại hoạt động hóa học yếu hơn, tạo ra muối nhôm và một kim loại mới. Ví dụ như nhôm có thể phản ứng với dung dịch AgNO3.

Kim loại nhôm phản ứng với dung dịch kiềm

Thực hiện thí nghiệm cho dây nhôm vào ống nghiệm đựng dung dịch natri hidroxit (NaOH) thấy có hiện tượng khí không màu thoát ra và nhôm tan dần. Phản ứng được biểu hiện như sau:

$2\mathrm{Al} + 2\mathrm{NaOH} + 2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O} \to 2{\mathrm{NaAlO}}_2 + 3{\mathrm{H}}_2\uparrow$

Sản xuất nhôm như thế nào?

Trong tự nhiên, nhôm tồn tại dưới dạng oxit, muối. Nguyên liệu để sản xuất nhôm là quặng boxit có thành phần chủ yếu là Al2O3.

Quá trình sản xuất nhôm thực hiện theo 2 bước:

• Bước 1: Cho phản ứng với dung dịch kiềm để tách riêng Al2O3 để làm sạch nguyên liệu.

• Bước 2: Điện phân nóng chảy nhôm oxit và criolit trong bể điện phân, thu được nhôm và oxi.

$2{\mathrm{Al}}_2{\mathrm{O}}_3 \underset{\mathrm{criolit}}{\overset{\mathrm{điện} \mathrm{phân} \mathrm{nóng} \mathrm{chảy}}{\to }} 4\mathrm{Al} + 3{\mathrm{O}}_2$

Xem thêm: 

• Muối là gì? Tổng hợp kiến thức từ A-Z và bài tập thực hành
• NaCl là muối gì? Tổng hợp thông tin chi tiết nhất

Ứng dụng của nhôm trong đời sống và công nghiệp

Nhôm và hợp kim nhôm được sử dụng rộng rãi trong đời sống như sản xuất đồ dùng gia đình, dây dẫn điện, dẫn nhiệt, làm vật liệu xây dựng…

Ứng dụng của nhôm trong xây dựng

Ngành xây dựng sử dụng nhôm làm nguyên vật liệu để sản xuất cửa sổ, mái hiên, vách ngăn, khung sườn nhôm, mặt đựng…

Chúng ta có thể dễ dàng nhìn thấy ứng dụng của nhôm tại các công trình lớn như tòa nhà chọc trời, các công trình kiến trúc thể thao…

Ứng dụng của nhôm trong công nghiệp

Với tính chất nhẹ, bền bỉ, dễ uốn dẻo, nhôm là kim loại quan trọng trong sản xuất công nghiệp. Ứng dụng của nhôm trong công nghiệp liên quan tới sản xuất khung máy, làm thanh tản nhiệt, thùng xe tải…

Ứng dụng của kim loại nhôm trong ngành hàng tiêu dùng

Một số hàng tiêu dùng như tủ trưng bày, khung treo màn, khung móc quần áo, thang, nồi xoong… đều có sự tham gia của nhôm trong khâu sản xuất. Nhìn chung, các hàng tiêu dùng làm từ nhôm được đánh giá có độ bền cao, có tính thẩm mỹ và tiết kiệm chi phí.

Nhôm ứng dụng trong trang trí nội thất

Kim loại nhôm cũng được sử dụng khá phổ biến trong trang trí nội thất, chủ yếu là nẹp nhôm trang trí nối mép sàn gỗ, che các khuyết điểm của khớp nối vật liệu, sử dụng trong các vị trí góc cạnh như nẹp cầu thang, trần nhà, vách nhà tắm…

Bài tập giúp hiểu nhôm là kim loại gì trong SGK kèm đáp án

Một số bài tập sách giáo khoa sẽ giúp các bạn củng cố kiến thức nhôm là kim loại gì. 

Bài tập 1 (SGK Hóa học 9, trang 57)

Điền vào bảng những tính chất tương ứng với ứng dụng của nhôm.

Gợi ý đáp án:

Bài 2 (SGK Hóa học 9, trang 58)

Thả một mảnh nhôm vào các ống nghiệm chứa các dung dịch sau:

a/ MgSO4.

b/ CuCl2.

c/ AgNO3.

d/ HCl.

Cho biết hiện tượng xảy ra? Giải thích và viết phương trình hóa học.

Gợi ý đáp án:

a/ Khi thả mảnh nhôm vào MgSO4 sẽ không có phản ứng gì vì hoạt động hóa học của Mg > Al.

b/ Thả mảnh nhôm vào CuCl2, quan sát thấy mảnh nhôm tan dần, màu xanh lam của dung dịch nhạt dần, có chất rắn màu đỏ bám vào bề mặt nhôm.

$2\mathrm{Al} + 3{\mathrm{CuCl}}_2 \to 2{\mathrm{AlCl}}_3 + 3\mathrm{Cu}\downarrow$

c/ Thả mảnh nhôm vào AgNO3 có hiện tượng mảnh nhôm (Al) tan dần, có chất rắn màu xám bám ngoài Al.

$\mathrm{Al} + 3{\mathrm{AgNO}}_3 \to \mathrm{Al}{\left({\mathrm{NO}}_3\right)}_3 + 3\mathrm{Ag}\downarrow$

d/ Thả mảnh nhôm vào dung dịch HCl có khí hidro bay lên.

$2\mathrm{Al} + 6\mathrm{HCl} \to 2{\mathrm{AlCl}}_3 + 3{\mathrm{H}}_2\uparrow$

Bài 3 (SGK Hóa học 9, trang 58)

Có nên dùng xô, chậu, nồi nhôm để đựng vôi, nước vôi tôi hoặc vữa xây dựng không? Giải thích.

Gợi ý đáp án:

Chúng ta không nên dùng xô, chậu hay nồi nhôm để đựng vôi, nước tôi vôi hoặc vữa xây dựng. Lý do là bởi, nếu sử dụng các vật dụng này thì chúng sẽ bị hỏng rất nhanh bởi trong vôi hay nước vôi có chứa Ca(OH)2 là chất kiềm, có khả năng tác dụng với nhôm oxit (Al2O3 – vỏ bọc ngoài các vật dụng nhôm), dẫn đến hiện tượng ăn mòn nhôm.

Phương trình phản ứng:

${\mathrm{Al}}_2{\mathrm{O}}_3 + \mathrm{Ca}{\left(\mathrm{OH}\right)}_2 \to \mathrm{Ca}{\left({\mathrm{AlO}}_2\right)}_2 + {\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

$2\mathrm{Al} + \mathrm{Ca}{\left(\mathrm{OH}\right)}_2 + 2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O} \to \mathrm{Ca}{\left({\mathrm{AlO}}_2\right)}_2 + 3{\mathrm{H}}_2\uparrow$

Bài tập về nhôm cực hay để học sinh cùng nhau luyện tập

Ngoài những bài tập trong sách giáo khoa hóa học 9, dưới đây là một số bài tập đi kèm để các em cùng nhau luyện tập thêm:

Bài 1: Vị trí của Al (z = 13) trong bảng tuần hoàn là

A. ô 13, chu kỳ 3, nhóm IIIA.

B. ô 13, chu kỳ 3, nhóm IIIB.

C. ô 13, chu kỳ 3, nhóm IA.

D. ô 13, chu kỳ 3, nhóm IB.

Bài 2: Phát biểu nào sau đây không đúng?

A. Trong công nghiệp, kim loại Al được sản xuất từ quặng boxit.

B. Al(OH)₃ phản ứng được với dung dịch HCl và dung dịch KOH.

C. Kim loại Al tan được trong dung dịch HNO₃ đặc, nguội.

D. Trong các phản ứng hóa học, kim loại Al chỉ đóng vai trò chất khử.

Bài 3: Ở nhiệt độ thường, kim loại Al tác dụng được với dung dịch nào sau đây?

A. Mg(NO₃)₂.    B. Ca(NO₃)₂.

C. KNO₃.     D. Cu(NO₃)₂.

Bài 4: 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.

Bài 5: Hỗn hợp X gồm Na và Al. Cho m gam X vào một lượng dư nước thì thoát ra V lít khí. Nếu cũng cho m gam X vào dung dịch NaOH (dư) thì được 1,75V lít khí. Thành phần phần trăm theo khối lượng của Na trong X là (biết các thể tích khí đo ở cùng điều kiện)

A. 39,87%.     B. 77,31%.

C. 49,87%.     D. 29,87%.

Bài 6: Cho m gam Al phản ứng hoàn toàn với dung dịch HNO₃ loãng (dư), thu được 4,48 lít khí NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất) . Giá trị của m là

A. 4,05.    B. 8,10.

C. 2,70.    D. 5,40.

Bài 7: Có thể dùng hóa chất nào sau đây để phân biệt 3 chất rắn Mg, Al, Al₂O₃ đựng trong các lọ riêng biệt?

A. H₂SO₄ loãng.    B. NaOH.

C. HCl đặc.     D. Amoniac.

Bài 8: Al, Al(OH)₃ phản ứng được với cả hai dung dịch nào sau dây?

A. Na₂SO₄, KOH.     B. NaOH, HCl.

C. KCl, NaNO₃.     D. NaCl, H₂SO₄.

Bài 9: Đặc điểm nào sau đây không phải của nhôm?

A. Ở ô thứ 13, chu kì 2, nhóm IIIA.

B. Cấu hình electron [Ne] 3s²3p¹.

C. Tinh thể cấu tạo lập phương tâm diện.

D. Mức oxi hóa đặc trưng +3.

Bài 10: Kim loại Al không phản ứng với dung dịch nào sau đây?

A. NaOH loãng.     B. H₂SO₄ đặc, nguội.

C. H₂SO₄ đặc, nóng.     D. H₂SO₄ loãng.

Bài 11: Dùng m gam Al để khử hết 1,6 gam Fe₂O₃ (phản ứng nhiệt nhôm). Sản phẩm sau phản ứng tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH tạo 0,672 lít khí (đktc). Giá trị của m là

A. 0,540 gam.    B. 0,810gam.

C. 1,080 gam.    D. 1,755 gam.

Bài 12: Nguyên liệu chính dùng để sản xuất nhôm là

A. quặng pirit.     B. quặng boxit.

C. quặng manhetit.     D. quặng đôlômit.

Bài 13: Cho phản ứng: aAl + bHNO₃ → cAl(NO₃)₃ + dNO + eH₂O.

Hệ số a, b, c, d, e là các số nguyên, tối giản. Tổng (a + b) bằng

A. 5.     B. 4.

C. 7.     D. 6.

Bài 14: 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%.

Bài 15: Cho các phát biểu sau:

(a) Nhôm là kim loại nhẹ, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt

(b) Nguyên liệu để sản xuất nhôm là quặng boxit

(c) Phèn chua là muối sunfat kép ngậm nước của nhôm và kali có công thức K₂SO₄.Al₂(SO₄)₃.12H₂O

(d) Số oxi hóa đặc trưng của nhôm trong hợp chất là +3

Nhôm là kim loại phổ biến và có nhiều ứng dụng hữu ích trong cuộc sống tuy nhiên nó cũng có những tác động nhất định đến sức khỏe con người cũng như môi trường. Với sức khỏe con người, phơi nhiễm nhôm mức độ cao sẽ khiến cơ thể bị thiếu máu, ngưng tim, chứng nhuyễn xương, không dung nạp glucose… Tác động về môi trường chủ yếu do một số vấn đề axit hóa. Sự tích lũy của nhôm trong các loài thực vật, động vật, đất, nước có khả năng gây hại cho chúng.

Bài viết tổng hợp trên đây đã gửi đến bạn đọc những thông tin chi tiết giải đáp nhôm là kim loại gì. Các bạn hãy ghé đọc website Wikihoc.edu.vn thường xuyên để tìm hiểu nhiều kiến thức Hóa học hay các kiến thức môn Toán, Vật lý hữu ích khác nhé!