Al+SiO2→Al2O3+Si | Al ra Al2O3 | SiO2 ra Si – Phản ứng nhiệt nhôm

Phản ứng hóa học Al+SiO2

4Al + 3SiO2 → 2Al2O3 + 3Si

Quá trình trao đổi electron

Al – 3e → Al³⁺
Si²⁺ + 2e → Si

Nhóm phản ứng hóa học

1. Phản ứng oxi hóa khử.
2. Phản ứng nhiệt nhôm.

Điều kiện phản ứng Al+SiO2

1. Nhiệt độ cao: Phản ứng thường xảy ra ở nhiệt độ trên 1.800 độ C (hơn 2.000 độ K).
2. Chất xúc tác: Thường là các chất gốc kiềm như hydroxit natri (NaOH) hoặc hydroxit kali (KOH) được thêm vào để tăng tốc độ phản ứng.

Cách thực hiện phản ứng Al+SiO2

Dưới đây là các bước thực hiện thí nghiệm để tạo ra phản ứng giữa nhôm (Al) và silic đioxit (SiO2):

1. Chuẩn bị các vật liệu và thiết bị:
   • Nhôm (Al) và silic đioxit (SiO2) trong dạng bột hoặc mảnh nhỏ.
   • Chất xúc tác: hydroxit natri (NaOH) hoặc hydroxit kali (KOH).
   • Lò nung hoặc lò than hoặc lò điện có thể đạt được nhiệt độ cao.
   • Bình chứa không khí không có đủ oxi (có thể sử dụng ống chân không hoặc các hệ thống chứa khí bảo quản).
2. Chuẩn bị môi trường không khí không có đủ oxi:
   • Đặt nhôm và silic đioxit vào bình chứa không khí không có đủ oxi.
   • Đóng kín bình chứa để ngăn không khí và oxi từ môi trường bên ngoài tiếp xúc với các chất tham gia.
3. Thêm chất xúc tác:
   • Nếu sử dụng hydroxit natri (NaOH) là chất xúc tác, hòa tan một lượng nhất định hydroxit natri vào một ít nước để tạo thành dung dịch NaOH.
   • Nếu sử dụng hydroxit kali (KOH) là chất xúc tác, tương tự, hòa tan một lượng nhất định hydroxit kali vào một ít nước để tạo thành dung dịch KOH.
   • Thêm một lượng nhỏ dung dịch NaOH hoặc KOH vào bình chứa, kết hợp với nhôm và silic đioxit.
4. Tiến hành nung chảy:
   • Đặt bình chứa vào lò nung hoặc lò than hoặc lò điện có thể đạt được nhiệt độ cao.
   • Tăng dần nhiệt độ trong lò nung cho đến khi nhiệt độ đạt khoảng 1.800 độ C (hoặc nhiệt độ tương ứng cần thiết cho phản ứng xảy ra).
   • Giữ nhiệt độ này trong một khoảng thời gian nhất định để cho phản ứng diễn ra hoàn toàn.
5. Quan sát và thu thập sản phẩm:
   • Quan sát sự thay đổi về màu sắc, hình dạng và kết cấu của các chất trong bình chứa sau quá trình nung chảy.

Hiện tượng nhận biết phản ứng Al+SiO2

1. Thay đổi màu sắc
2. Thay đổi trạng thái các chất.
3. Tăng nhiệt độ hoặc bùng cháy vì phản ứng tỏa nhiệt.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Kết luận nào sau đây không đúng với nhôm?
A. Có bán kính nguyên tử lớn hơn Mg.
B. Là nguyên tố họ p
C. Là kim loại mà oxit và hidroxit lưỡng tính.
D. Trạng thái cơ bản nguyên tử có 1e độc thân.
Đáp án: A
Hướng dẫn giải
Mg thuộc nhóm IIA, Al thuộc nhóm IIIA và cùng thuộc chu kì 3 → bán kính của Mg > Al
Ví dụ 2: Nhôm không bị hoà tan trong dung dịch
A. HCl.      B. HNO3 đặc, nguội.
C. HNO3 loãng      D. H2SO4 loãng.
Đáp án: B
Hướng dẫn giải
Nhôm bị thụ động hóa trong HNO3 đặc nguội
Ví dụ 3: Nguyên liệu chính dùng để sản xuất nhôm là
A. quặng boxit.      B. quặng pirit.
C. quặng đolomit.      D. quặng manhetit.
Đáp án: A
Hướng dẫn giải
Thành phần chính của quặng Boxit là Al2O3