Металлический алюминий растворили в растворе гидроксида натрия
Обновлено: 10.05.2024
Кратко представлена основная теория по теме "Алюминий и его соединения", а так же подборка заданий №32 с ответами.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| alyuminiy.docx | 51.08 КБ |
Подтяните оценки и знания с репетитором Учи.ру
За лето ребенок растерял знания и нахватал плохих оценок? Не беда! Опытные педагоги помогут вспомнить забытое и лучше понять школьную программу. Переходите на сайт и записывайтесь на бесплатный вводный урок с репетитором.
Вводный урок бесплатно, онлайн, 30 минут
Предварительный просмотр:
Алюминий. Соединения алюминия.
1. Порошкообразный алюминий легко взаимодействует с неметаллами
4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 2Al + N 2 = 2AlN 4Al + 3C Al 4 C 3
2. Очищенный от оксидной пленки алюминий способен взаимодействовать с водой:
2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2
3. Алюминий восстанавливает металлы из их оксидов (алюмотермия)
2Al + Cr 2 O 3 = Al 2 O 3 + 2Cr8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe
4. Как активный металл алюминий реагирует с растворами кислот с выделением водорода:
2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 2Al + 3H 2 SO 4(разб.) = Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2
Концентрированные серная и азотная кислоты на холоду пассивируют алюминий, однако, при сильном нагревании они растворяют алюминий.
2Al + 6H 2 SO 4(конц.) Al 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
Al + 6HNO 3(конц..) Al(NO 3 ) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O
10Al + 36HNO 3(разб.) = 10Al(NO 3 ) 3 + 3N 2 + 48H 2 O
8Al + 30HNO 3(разб.) = 8Al(NO 3 ) 3 + 3N 2 O + 15H 2 O
8Al + 30HNO 3(оч. разб.) = 8Al(NO 3 ) 3 + 3NH 4 NO 3 + 9H 2 O
5. При нагревании с концентрированными растворами щелочей алюминий образует комплексные соли.
2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na[Al(OH) 4 ] + 3H 2
2Al + 6NaOH 2Na 3 AlO 3 + 3H 2 (сплавление)
6. Взаимодействие со сложными веществами
2Al + 3Na 2 O 2 2NaAlO 2 + 2Na 2 O
8Al + 3KNO 3 + 5KOH + 18H 2 O = 8K[Al(OH) 4 ] + 3NH 3
10Al + 6KMnO 4 + 24H 2 SO 4 = 5Al 2 (SO 4 ) 3 + 6MnSO 4 + 3K 2 SO 4 + 24H 2 O
2Al + NaNO 2 + NaOH + 5H 2 O = 2Na[Al(OH) 4 ] + NH 3
Al + 3KMnO 4 + 4KOH = 3K 2 MnO 4 + K[Al(OH) 4 ]
4Al + K 2 Cr 2 O 7 2Cr + 2KAlO 2 + Al 2 O 3
- Оксид алюминия – типичный представитель амфотерных оксидов. Он взаимодействует и с кислотами, и с щелочами, с кислотными и основными оксидами:
Al 2 O 3 + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 O
Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O
Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na[Al(OH) 4 ]
При сплавлении оксида алюминия с щелочами образуется метаалюминат.
Al 2 O 3 + 2NaOH 2NaAlO 2 + H 2 O
Al 2 O 3 + 2KOH 2KAlO 2 + H 2 O
Al 2 O 3 + 3N 2 O 5 = 2Al(NO 3 ) 3
Al 2 O 3 +K 2 O 2KAlO 2
В соответствующие соли оксид алюминия можно перевести с помощью солей, кислотные или основные свойства которых выражены в меньшей степени:
Al 2 O 3 + 6KHSO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 3K 2 SO 4 + 3H 2 O
Al 2 O 3 + Na 2 CO 3 2NaAlO 2 + CO 2
Al 2 O 3 + 3CaH 2 3CaO + 2Al + 3H 2
2Al 2 O 3 4Al+ 3O 2 (получение алюминия)
на катоде на аноде
2) Гидроксид алюминия проявляет амфотерные свойства :
ПолучениеAl 2 (SO 4 ) 3 + 6(NH 3 ∙ H 2 O) = 2Al(OH) 3 ↓ + 3(NH 4 ) 2 SO 4 (
AlCl 3 + 3(NH 3 ∙ H 2 O) = Al(OH) 3 + 3NH 4 Cl
Al(OH) 3 + NaOH = Na[Al(OH) 4 ]Al(OH) 3 + NaOH NaAlO 2 + 2H 2 O
Al(OH) 3 + 3HCl = AlCl 3 + 3H 2 O2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 6H 2 O
Гидроксид алюминия термически неустойчив:2Al(OH) 3 Al 2 O 3 + 3H 2 O
Na[Al(OH) 4 ] + CO 2 = Al(OH) 3 ↓ + NaHCO 3
Na[Al(OH) 4 ] + SO 2 = Al(OH) 3 ↓ + NaHSO 3
Na[Al(OH) 4 ] + 4HCl (избыток) = NaCl + AlCl 3 + 4H 2 O
Na[Al(OH) 4 ] + НCl (недостаток) = Al(OH) 3 ↓ + NaCl + H 2 O
Na[Al(OH) 4 ] + HNO 3(недостаток) = Al(OH) 3 ↓ + NaNO 3 + H 2 O
2Na[Al(OH) 4 ] + Cl 2 = 2Al(OH) 3 ↓ + NaCl + NaClO
AlCl 3 + 3Na[Al(OH) 4 ] = 4Al(OH) 3 ↓ + 3NaCl
Na[Al(OH) 4 ] NaAlO 2 + 2H 2 O↑
2AlCl 3 2Al + 3Cl 2
4Al(NO 3 ) 3 2Al 2 O 3 + 12NO 2 + 3O 2
2Al 2 (SO 4 ) 3 2Al 2 O 3 + 6SO 2 + 3O 2
Al 2 (SO 4 ) 3 + 6NaHSO 3 = 2Al(OH) 3 + 6SO 2 + 3Na 2 SO 4
Al(NO 3 ) 3 + 4KOH (избыток) = K[Al(OH) 4 ] + 3KNO 3
Al(NO 3 ) 3 + 3(NH 3 ∙ H 2 O) = Al(OH) 3 ↓ + 3NH 4 Cl
Al 2 (SO 4 ) 3 + 6(NH 3 ∙ H 2 O) = 2Al(OH) 3 ↓ + 3(NH 4 ) 2 SO 4
Al 2 (SO 4 ) 3 + 6NaOH (недостаток) = 2Al(OH) 3 ↓ + 3Na 2 SO 4
Al 2 (SO 4 ) 3 + 8NaOH (избыток) = 2Na[Al(OH) 4 ] + 3Na 2 SO 4
AlCl 3 + 3NaOH (недостаток) = Al(OH) 3 ↓ + 3NaCl
Al(NO 3 ) 3 + 4KOH KAlO 2 + 3KNO 3 + 2H 2 O
KAlO 2 + H 2 O = K[Al(OH) 4 ]
NaAlO 2 + 2H 2 O = Na[Al(OH) 4 ]
Гидролиз солей алюминия и по катиону слабого основания, и по аниону слабой кислоты:
2AlBr 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Al(OH) 3 ↓ + CO 2 ↑ + 6NaBr
2AlCl 3 + 3Na 2 S + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S↑ + 6NaCl
Al 2 S 3 + 8HNO 3 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 8NO 2 + 4H 2 O
Al 2 S 3 + 30HNO 3(конц.гор.) = 2Al(NO 3 ) 3 + 24NO 2 + 3H 2 SO 4 + 12H 2 O
Al 2 S 3 +6H 2 O = 2Al(OH) 3 ↓ + 3H 2 S↑
Al 4 C 3 + 12H 2 O = 4Al(OH) 3 + 3CH 4
AlN + 3HCl = AlCl 3 + NH 3
AlN + 3H 2 O = Al(OH) 3 ↓ + NH 3
1. В раствор, полученный при взаимодействии алюминия с разбавленной серной кислотой, по каплям добавили раствор гидроксида натрия до образования осадка. Выпавший осадок белого цвета отфильтровали и прокалили. Полученное вещество сплавили с карбонатом натрия. Напишите уравнения описанных реакций.
2. К раствору сульфата алюминия добавили избыток гидроксида натрия. В полученный раствор небольшими порциями прибавили соляную кислоту, при этом наблюдали образование объемного осадка белого цвета, который растворился при дальнейшем прибавлении кислоты. В образовавшийся раствор прилили раствор карбоната натрия. Напишите уравнения описанных реакций.
3. Газ, выделившийся при взаимодействии хлористого водорода с перманганатом калия, пропустили через раствор тетрагидроксоалюмината натрия. Образовавшийся осадок отфильтровали, прокалили, и твердый остаток обработали соляной кислотой. Напишите уравнения описанных реакций.
4. Твердое вещество, образовавшееся при взаимодействии сернистого газа и сероводорода, при нагревании взаимодействует с алюминием. Продукт реакции растворили в разбавленной серной кислоте и в образовавшийся раствор добавили поташ. Напишите уравнения описанных реакций.
5. Продукт взаимодействия серы с алюминием (реакция протекает при нагревании) растворили в холодной разбавленной серной кислоте и в раствор добавили карбонат калия. Образовавшийся осадок отделили, смешали с едким натром и нагрели. Напишите уравнения описанных реакций.
6. К раствору кальцинированной соды добавили раствор хлорида алюминия, выделившееся вещество отделили и внесли в раствор едкого натра. В образовавшийся раствор по каплям прибавляли раствор хлороводородной кислоты до прекращения образования осадка, который отделили и прокалили. Напишите уравнения описанных реакций.
7. Нитрат алюминия прокалили, продукт реакции смешали с кальцинированной содой и нагрели до плавления. Образовавшееся вещество растворили в азотной кислоте и полученный раствор нейтрализовали раствором аммиака, при этом наблюдали выделение объемного студенистого осадка. Напишите уравнения описанных реакций.
8. Осадок, полученный при добавлении в раствор сульфата алюминия каустической соды, отделили, прокалили, смешали с кальцинированной содой и нагрели до плавления. После обработки остатка серной кислотой была получена исходная соль алюминия. Напишите уравнения описанных реакций.
9. В раствор кристаллической соды добавили хлорид алюминия, выделившийся осадок отделили и обработали раствором едкого натра. Полученный раствор нейтрализовали азотной кислотой, выделившийся осадок отделили и прокалили. Напишите уравнения описанных реакций.
10. Осадок, полученный при взаимодействии раствора соли алюминия и щелочи, прокалили. Продукт реакции растворили в концентрированном горячем растворе щелочи. Через полученный раствор пропустили углекислый газ, в результате чего образовался осадок. Напишите уравнения описанных реакций.
11. Вещество, которое образуется при электролизе расплава боксита в криолите, растворяется как в растворе соляной кислоты, так и в растворе щелочи с выделением одного и того же газа. При смешивании полученных растворов образуется объемный осадок белого цвета. Напишите уравнения описанных реакций.
12. Навеску алюминия растворили в разбавленной азотной кислоте, при этом выделилось газообразное простое вещество. К полученному раствору добавили карбонат натрия до полного прекращения выделения газа. Выпавший осадок отфильтровали и прокалили. Фильтрат упарили, полученный твердый остаток сплавили с хлоридом аммония. Выделившийся газ смешали с аммиаком и нагрели полученную смесь. Напишите уравнения описанных реакций
13. Оксид алюминия сплавили с карбонатом натрия, полученное твердое вещество растворили в воде. Через полученный раствор пропускали сернистый газ до полного прекращения взаимодействия. Выпавший осадок отфильтровали, а к профильтрованному раствору прибавили бромную воду. Полученный раствор нейтрализовали гидроксидом натрия. Напишите уравнения описанных реакций.
14. Навеску сульфида алюминия обработали соляной кислотой. При этом выделился газ и образовался бесцветный раствор. К полученному раствору добавили раствор аммиака, а газ пропустили через раствор нитрата свинца. Полученный при этом осадок обработали раствором пероксида водорода. Напишите уравнения описанных реакций.
15. Порошок алюминия смешали с порошком серы, смесь нагрели, полученное вещество обработали водой, при этом выделился газ и образовался осадок, к которому добавили избыток раствора гидроксида калия до полного растворения. Этот раствор выпарили и прокалили. К полученному твердому веществу добавили избыток раствора соляной кислоты. Напишите уравнения описанных реакций.
16. Газ, выделившийся при взаимодействии хлористого водорода с бертолетовой молью, внесли в реакцию с алюминием. Продукт реакции растворили в воде и добавили гидроксид натрия до прекращения выделения осадка, который отделили и прокалили. Напишите уравнения описанных реакций.
17. Газ, выделившийся при нагревании раствора хлористого водорода с оксидом марганца (IV), внесли во взаимодействие с алюминием. Продукт реакции растворили в воде и добавили сначала избыток раствора гидроксида натрия, а затем соляную кислоту. Напишите уравнения описанных реакций.
18. Металлический алюминий растворили в растворе гидроксида натрия. Через полученный раствор пропустили избыток углекислого газа. Выпавший осадок прокалили, и полученный продукт сплавили с карбонатом натрия. Напишите уравнения описанных реакций.
19) Оксид алюминия сплавили с содой. Полученный продукт растворили в соляной кислоте и обработали избытком аммиачной воды. Выпавший осадок растворили в избытке раствора гидроксида калия. Напишите уравнения описанных реакций.
20) Оксид алюминия сплавили с гидроксидом натрия. Продукт реакции внесли в раствор хлорида аммония. Выделившийся газ с резким запахом поглощен серной кислотой. Образовавшуюся среднюю соль прокалили. Напишите уравнения описанных реакций.
21) Порошок алюминия нагрели с порошком серы, полученное вещество обработали водой. выделившийся при этом осадок обработали избытком раствора гидроксида калия до его полного растворения. К полученному раствору добавили раствор хлорида алюминия и вновь наблюдали образование белого осадка. Напишите уравнения описанных реакций.
22) Осадок, полученный при взаимодействии растворов сульфата алюминия и нитрата бария, отфильтровали. Фильтрат обработали едким натром в мольном соотношении 1 : 3. Выпавший осадок отделили и прокалили. Полученное вещество обработали избытком раствора соляной кислоты. Напишите уравнения описанных реакций.
23) При взаимодействии раствора сульфата алюминия с раствором сульфида калия выделился газ, который пропустили через раствор гексагидроксоалюмината калия. Образовавшийся осадок отфильтровали, промыли, просушили и нагрели. Твердый остаток сплавили с едким натром. Напишите уравнения описанных реакций.
24) Алюминиевый порошок смешали с серой и нагрели. Полученное вещество поместили в воду. Образовавшийся осадок разделили на две части. К одной части прилили соляную кислоту, а к другой – раствор гидроксида натрия. Напишите уравнения описанных реакций.
25) Металлический алюминий растворили в растворе гидроксида натрия. Через полученный раствор пропустили избыток углекислого газа. Выпавший осадок прокалили и полученный продукт растворили в разбавленной серной кислоте. Напишите уравнения описанных реакций.
26) При взаимодействии оксида алюминия и азотной кислоты образовалась соль. Соль высушили и прокалили. Образовавшийся при прокаливании остаток подвергли электролизу в расплавленном криолите. Полученный металл нагрели с концентрированными гидроксида калия и нитрата калия. При этом выделился газ с резким запахом. Напишите уравнения описанных реакций.
27) К раствору гидроксида натрия добавили порошок алюминия. Через раствор полученного вещества пропустили избыток углекислого газа. Выпавший осадок отделили и прокалили. Полученный продукт сплавили с карбонатом натрия. Напишите уравнения описанных реакций.
28) Порошок металлического алюминия смешали с твердым иодом, и добавили несколько капель воды. К полученной соли добавили раствор гидроксида натрия до выпадения осадка. Образовавшийся осадок растворили в соляной кислоте. При последующем добавлении раствора карбоната натрия вновь наблюдается выпадение осадка. Напишите уравнения описанных реакций.
29) Алюминий растворили в соляной кислоте. К полученному раствору добавили избыток раствора карбоната калия. Выпавший осадок растворили в избытке раствора едкого калия, а выделившийся газ пропустили над раскаленным углем. Напишите уравнения описанных реакций.
30) Алюминий растворили в водном растворе горячего гидроксида натрия. к полученному раствору добавили по каплям разбавленную соляную кислоту до прекращения выпадения осадка. Выделившийся в период реакции газ пропустили над раскаленным оксидом меди (II). Полученное простое вещество растворили в разбавленной азотной кислоте.Напишите уравнения описанных реакций.
31) Алюминий вступил в реакцию с . Полученную смесь веществ растворили в концентрированном растворе гидроксида натрия и отфильтровали. Твердое вещество сожгли в атмосфере хлора, а фильтрат обработали концентрированным раствором хлорида алюминия. Напишите уравнения описанных реакций.
Задания 32 из реального ЕГЭ по химии
Задания 32 из реального ЕГЭ по химии-2021, все задачи на неорганическую химию (мысленный эксперимент) из реального экзамена ЕГЭ по химии, задания 32 из реального ЕГЭ 2021 (основная волна и резервные дни — 30 мая 2021 года) с текстовыми решениями и ответами.
1. Фосфид алюминия растворили в бромоводородной кислоте. К полученному при этом раствору добавили избыток раствора гидроксида натрия. Через получившийся раствор пропустили газ с резким запахом, образовавшийся в результате полного растворения сульфида железа(II) в концентрированной серной кислоте. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
AlBr3 + 4NaOH = Na[Al(OH)4] + 3NaBr (допустимо образование Na3[Al(OH)6])
2. Кристаллический иодид аммония нагрели с твёрдым гидроксидом натрия. Получившуюся соль растворили в воде и поместили в раствор нитрата меди(II). Выпавшую в осадок соль отделили и поместили в концентрированный раствор серной кислоты, при этом происходило выделение газа с резким запахом и образование окрашенного простого вещества. Полученное простое вещество отделили и поместили в горячий раствор гидроксида натрия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
3. Оксид кремния при нагревании прореагировал с избытком магния. Одно из получившихся при этом соединений магния поместили в воду. Выделившийся при этом газ полностью поглотили раствором, содержащим перманганат калия и гидроксид калия. Из полученного раствора зелёного цвета выделили соединение кремния и поместили его в раствор бромоводородной кислоты. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
4. Сульфид алюминия растворили в избытке раствора гидроксида калия. Полученное в результате соединение серы выделили и поместили в раствор сульфата хрома(III). Образовавшийся осадок отделили и нагрели с перхлоратом калия и гидроксидом калия. Полученную соль хрома отделили, растворили в воде и поместили в раствор нитрата серебра. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
5. Нитрат железа(II) прокалили. Полученный твёрдый остаток растворили в растворе иодоводородной кислоты. Образовавшуюся соль железа поместили в раствор азотной кислоты и наблюдали образование окрашенного простого вещества и выделение бурого газа. Простое вещество отделили, а к оставшемуся раствору соли прилили раствор карбоната калия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
6. Фосфид алюминия растворили в соляной кислоте. К полученному при этом раствору добавили избыток раствора гидроксида калия. Через получившийся раствор пропустили газ с резким запахом, образовавшийся в результате полного растворения сульфида меди(I) в концентрированной серной кислоте. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
AlCl3 + 4KOH = K[Al(OH)4] + 3KCl (допустимо образование K3[Al(OH)6])
7. Хлорид кремния(IV) поместили в воду. Выделившийся при этом осадок отделили, а в оставшийся раствор внесли фосфид цинка. Образовавшийся при этом газ пропустили через раствор, содержащий дихромат натрия и серную кислоту. Полученную при этом соль хрома выделили, растворили в воде и к полученному раствору добавили раствор карбоната калия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
8. Кристаллический иодид аммония нагрели с твёрдым гидроксидом калия. Получившуюся соль растворили в воде и поместили в раствор сульфата меди(II). Выпавшую в осадок соль отделили и поместили в концентрированный раствор азотной кислоты, при этом наблюдали выделение бурого газа и образование окрашенного простого вещества. Полученное простое вещество отделили и поместили в горячий раствор гидроксида калия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
9. Нитрат железа(III) прокалили. Полученный твёрдый остаток растворили в растворе иодоводородной кислоты. Образовавшуюся соль железа поместили в концентрированный раствор серной кислоты и наблюдали образование окрашенного простого вещества и выделение газа с резким запахом. Простое вещество отделили, а к оставшемуся раствору соли прилили раствор карбоната натрия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
10. Сульфид алюминия растворили в избытке раствора гидроксида натрия. Полученное в результате соединение серы выделили и поместили в раствор нитрата хрома(III). Образовавшийся осадок отделили и нагрели с перхлоратом натрия и гидроксидом натрия. Полученную соль хрома отделили, растворили в воде и поместили в раствор ацетата серебра. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
11. Железную окалину растворили в разбавленной серной кислоте. Полученный раствор обработали иодидом калия. Образовавшуюся соль бескислородной кислоты поместили в раствор азотной кислоты и наблюдали образование окрашенного простого вещества и выделение бурого газа. Простое вещество отделили, а к оставшемуся раствору соли прилили раствор карбоната калия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
12. Фосфор смешали с магнием и нагрели. Полученное при этом вещество поместили в воду. Выделившийся газ пропустили через раствор, содержащий перманганат калия и гидроксид калия, в результате раствор приобрёл зелёную окраску. Через полученный раствор пропустили хлор, при этом наблюдали изменение цвета раствора. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
13. Иодид калия прореагировал с нитритом калия в присутствии серной кислоты. Образовавшийся при этом газ собрали в колбу и наблюдали, как при стоянии на воздухе газ в колбе постепенно окрасился в бурый цвет. Полученный бурый газ смешали с кислородом и пропустили через воду, при этом образовалась кислота. В полученный концентрированный раствор кислоты внесли пирит, при этом наблюдали его полное растворение и выделение бурого газа. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
14. Сульфид натрия прореагировал с нитритом натрия в присутствии серной кислоты. Образовавшийся при этом газ собрали в колбу и наблюдали, как при стоянии на воздухе газ в колбе постепенно окрасился в бурый цвет. Полученный бурый газ смешали с кислородом и пропустили через воду, при этом образовалась кислота. В полученный концентрированный раствор кислоты внесли сульфид меди(I), при этом наблюдали его полное растворение и выделение бурого газа. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
15. Фосфид цинка растворили в соляной кислоте. Полученный газ разделили на две части, одну часть поглотили раствором, содержащим перманганат калия и гидроксид калия, в результате раствор приобрёл зелёную окраску. Другую часть газа поглотили раствором дихромата калия, подкисленным серной кислотой. Полученную при этом соль хрома выделили, растворили в воде и к полученному раствору добавили раствор карбоната натрия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
Творческие задания к подготовке ЕГЭ
материал для подготовки к егэ (гиа) по химии (11 класс) на тему
1. Оксид меди (II) нагрели в токе угарного газа. Полученное вещество сожгли в атмосфере хлора. Продукт реакции растворили в воде. Полученный раствор разделили на две части. К одной добавили иодид калия, ко второй – нитрат серебра. И в том, и в другом случае выпал осадок. Запишите уравнения описанных реакций.
2. Нитрат меди (II) прокалили. Образовавшееся твердое вещество растворили в разбавленной серной кислоте. Раствор подвергли электролизу. Выделившееся на катоде вещество растворили в концентрированной азотной кислоте. Растворение протекало с выделением бурого газа. Запишите уравнения описанных реакций.
3. Железо сожгли в атмосфере хлора. Полученное вещество обработали избытком раствора гидроксида натрия. Образовавшийся бурый осадок отфильтровали, прокалили, осадок растворили в иодоводородной кислоте. Запишите уравнения описанных реакций.
4. Металлический алюминий растворили в растворе гидроксида натрия. Через полученный раствор пропустили избыток углекислого газа. Выпавший осадок прокалили и полученный продукт сплавили с карбонатом натрия. Запишите уравнения описанных реакций.
5. Металлическую медь обработали при нагревании иодом. Полученный продукт растворили в концентрированной серной кислоте при нагревании. Образовавшийся раствор обработали гидроксидом калия. Выпавший осадок прокалили. Запишите уравнения описанных реакций.
6. К раствору хлорида меди(II) добавили избыток раствора соды. Выпавший осадок прокалили, а полученный продукт нагрели в атмосфере водорода. Полученный порошок растворили в разбавленной азотной кислоте. Запишите уравнения описанных реакций.
7. Оксид алюминия сплавили с содой. Полученный продукт растворили в соляной кислоте и обработали избытком аммиачной воды. Выпавший осадок растворили в избытке раствора гидроксида калия. Запишите уравнения описанных реакций.
8. Оксид железа(III) сплавили с содой. Полученный продукт обработали избытком воды. Выпавший осадок растворили в иодоводородной кислоте. Образовавшееся при этом простое вещество провзаимодействовало с тиосульфатом натрия. Запишите уравнения описанных реакций.
9. Иод обработали концентрированной азотной кислотой при нагревании. Продукт реакции осторожно нагрели. Образовавшийся оксид провзаимодействовал с угарным газом. Образовавшееся при этом простое вещество растворили в тёплом растворе гидроксида калия. Запишите уравнения описанных реакций.
10. Хлорид натрия обработали концентрированной серной кислотой. Получившуюся соль обработали гидроксидом натрия. Полученный продукт прокалили с избытком угля. Выделившийся при этом газ прореагировал в присутствии катализатора с хлором. Запишите уравнения описанных реакций.
11. Фосфат кальция прокалили с углём в присутствии речного песка. Образовавшееся простое вещество прореагировало с избытком хлора. Полученный продукт внесли в избыток раствора гидроксида калия. На образовавшийся раствор подействовали известковой водой. Запишите уравнения описанных реакций.
Алюминий. Химия алюминия и его соединений
Алюминий расположен в главной подгруппе III группы (или в 13 группе в современной форме ПСХЭ) и в третьем периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.
Электронное строение алюминия и свойства
Электронная конфигурация алюминия в основном состоянии :
+13Al 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 1s 2pЭлектронная конфигурация алюминия в возбужденном состоянии :
+13Al * 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2 1s 2p 3pАлюминий проявляет парамагнитные свойства. Алюминий на воздухе быстро образует прочные оксидные плёнки, защищающие поверхность от дальнейшего взаимодействия, поэтому устойчив к коррозии.
Физические свойства
Алюминий – лёгкий металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Обладает высокой тепло- и электропроводностью.
Температура плавления 660 о С, температура кипения 1450 о С, плотность алюминия 2,7 г/см 3 .
Алюминий — один из наиболее ценных цветных металлов для вторичной переработки. На протяжении последних лет, цена на лом алюминия в пунктах приема непреклонно растет. По ссылке можно узнать о том, как сдать лом алюминия.
Нахождение в природе
Алюминий — самый распространенный металл в природе, и 3-й по распространенности среди всех элементов (после кислорода и кремния). Содержание в земной коре — около 8%.
В природе алюминий встречается в виде соединений:
Бокситы Al2O3 · H2O (с примесями SiO2, Fe2O3, CaCO3) — гидрат оксида алюминия.
Корунд Al2O3. Красный корунд называют рубином, синий корунд называют сапфиром.
Способы получения
Алюминий образует прочную химическую связь с кислородом. Поэтому традиционные способы получения алюминия восстановлением из оксида протекают требуют больших затрат энергии. Для промышленного получения алюминия используют процесс Холла-Эру. Для понижения температуры плавления оксид алюминия растворяют в расплавленном криолите (при температуре 960-970 о С) Na3AlF6, а затем подвергают электролизу с углеродными электродами. При растворении в расплаве криолита оксид алюминия распадается на ионы:
На катоде происходит восстановление ионов алюминия:
Катод: Al 3+ +3e → Al 0
На аноде происходит окисление алюминат-ионов:
Суммарное уравнение электролиза расплава оксида алюминия:
Лабораторный способ получения алюминия заключается в восстановлении алюминия из безводного хлорида алюминия металлическим калием:
AlCl3 + 3K → Al + 3KCl
Качественные реакции
Качественная реакция на ионы алюминия — взаимодействие избытка солей алюминия с щелочами . При этом образуется белый аморфный осадок гидроксида алюминия.
Например , хлорид алюминия взаимодействует с гидроксидом натрия:
AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl
При дальнейшем добавлении щелочи амфотерный гидроксид алюминия растворяется с образованием тетрагидроксоалюмината:
Обратите внимание , если мы поместим соль алюминия в избыток раствора щелочи, то белый осадок гидроксида алюминия не образуется, т.к. в избытке щелочи соединения алюминия сразу переходят в комплекс:
AlCl3 + 4NaOH = Na[Al(OH)4] + 3NaCl
Соли алюминия можно обнаружить с помощью водного раствора аммиака. При взаимодействии растворимых солей алюминия с водным раствором аммиака также в ыпадает полупрозрачный студенистый осадок гидроксида алюминия.
AlCl3 + 3NH3·H2O = Al(OH)3 ↓ + 3NH4Cl
Al 3+ + 3NH3·H2O = Al(OH)3 ↓ + 3NH4 +
Видеоопыт взаимодействия раствора хлорида алюминия с раствором аммиака можно посмотреть здесь.
Химические свойства
1. Алюминий – сильный восстановитель . Поэтому он реагирует со многими неметаллами .
1.1. Алюминий реагируют с галогенами с образованием галогенидов:
1.2. Алюминий реагирует с серой с образованием сульфидов:
1.3. Алюминий реагируют с фосфором . При этом образуются бинарные соединения — фосфиды:
Al + P → AlP
1.4. С азотом алюминий реагирует при нагревании до 1000 о С с образованием нитрида:
2Al + N2 → 2AlN
1.5. Алюминий реагирует с углеродом с образованием карбида алюминия:
1.6. Алюминий взаимодействует с кислородом с образованием оксида:
Видеоопыт взаимодействия алюминия с кислородом воздуха (горение алюминия на воздухе) можно посмотреть здесь.
2. Алюминий взаимодействует со сложными веществами:
2.1. Реагирует ли алюминий с водой? Ответ на этот вопрос вы без труда найдете, если покопаетесь немного в своей памяти. Наверняка хотя бы раз в жизни вы встречались с алюминиевыми кастрюлями или алюминиевыми столовыми приборами. Такой вопрос я любил задавать студентам на экзаменах. Что самое удивительное, ответы я получал разные — у кого-то алюминий таки реагировал с водой. И очень, очень многие сдавались после вопроса: «Может быть, алюминий реагирует с водой при нагревании?» При нагревании алюминий реагировал с водой уже у половины респондентов))
Тем не менее, несложно понять, что алюминий все-таки с водой в обычных условиях (да и при нагревании) не взаимодействует. И мы уже упоминали, почему: из-за образования оксидной пленки . А вот если алюминий очистить от оксидной пленки (например, амальгамировать), то он будет взаимодействовать с водой очень активно с образованием гидроксида алюминия и водорода:
2Al 0 + 6 H2 + O → 2 Al +3 ( OH)3 + 3 H2 0
Амальгаму алюминия можно получить, выдержав кусочки алюминия в растворе хлорида ртути ( II ):
3HgCl2 + 2Al → 2AlCl3 + 3Hg
Видеоопыт взаимодействия амальгамы алюминия с водой можно посмотреть здесь.
2.2. Алюминий взаимодействуют с минеральными кислотами (с соляной, фосфорной и разбавленной серной кислотой). При этом образуются соль и водород.
Например , алюминий бурно реагирует с соляной кислотой :
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
2.3. При обычных условиях алюминий не реагирует с концентрированной серной кислотой из-за пассивации – образования плотной оксидной пленки. При нагревании реакция идет, образуются оксид серы (IV), сульфат алюминия и вода:
2.4. Алюминий не реагирует с концентрированной азотной кислотой также из-за пассивации.
С разбавленной азотной кислотой алюминий реагирует с образованием молекулярного азота:
При взаимодействии алюминия в виде порошка с очень разбавленной азотной кислотой может образоваться нитрат аммония:
2.5. Алюминий – амфотерный металл, поэтому он взаимодействует с щелочами . При взаимодействии алюминия с раствором щелочи образуется тетрагидроксоалюминат и водород:
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2 ↑
Видеоопыт взаимодействия алюминия со щелочью и водой можно посмотреть здесь.
Алюминий реагирует с расплавом щелочи с образованием алюмината и водорода:
2Al + 6NaOH → 2Na3AlO3 + 3H2 ↑
Эту же реакцию можно записать в другом виде (в ЕГЭ рекомендую записывать реакцию именно в таком виде):
2Al + 6NaOH → 2NaAlO2 + 3H2↑ + 2Na2O
2.6. Алюминий восстанавливает менее активные металлы из оксидов . Процесс восстановления металлов из оксидов называется алюмотермия .
Например , алюминий вытесняет медь из оксида меди (II). Реакция очень экзотермическая:
2Al + 3CuO → 3Cu + Al2O3
Еще пример : алюминий восстанавливает железо из железной окалины, оксида железа (II, III):
Восстановительные свойства алюминия также проявляются при взаимодействии его с сильными окислителями: пероксидом натрия, нитратами и нитритами в щелочной среде, перманганатами, соединениями хрома (VI):
Оксид алюминия
Оксид алюминия можно получить различными методами :
1. Горением алюминия на воздухе:
2. Разложением гидроксида алюминия при нагревании :
3. Оксид алюминия можно получить разложением нитрата алюминия :
Химические свойства
Оксид алюминия — типичный амфотерный оксид . Взаимодействует с кислотными и основными оксидами, кислотами, щелочами.
1. При взаимодействии оксида алюминия с основными оксидами образуются соли-алюминаты.
Например , оксид алюминия взаимодействует с оксидом натрия:
2. Оксид алюминия взаимодействует с растворимыми основаниями (щелочами). При этом в расплаве образуются соли—алюминаты, а в растворе – комплексные соли . При этом оксид алюминия проявляет кислотные свойства.
Например , оксид алюминия взаимодействует с гидроксидом натрия в расплаве с образованием алюмината натрия и воды:
Оксид алюминия растворяется в избытке щелочи с образованием тетрагидроксоалюмината:
3. Оксид алюминия не взаимодействует с водой.
4. Оксид алюминия взаимодействует с кислотными оксидами (сильных кислот). При этом образуются соли алюминия. При этом оксид алюминия проявляет основные свойства.
Например , оксид алюминия взаимодействует с оксидом серы (VI) с образованием сульфата алюминия:
5. Оксид алюминия взаимодействует с растворимыми кислотами с образованием средних и кислых солей.
Например , оксид алюминия реагирует с серной кислотой:
6. Оксид алюминия проявляет слабые окислительные свойства .
Например , оксид алюминия реагирует с гидридом кальция с образованием алюминия, водорода и оксида кальция:
Электрический ток восстанавливает алюминий из оксида (производство алюминия):
7. Оксид алюминия — твердый, нелетучий. А следовательно, он вытесняет более летучие оксиды (как правило, углекислый газ) из солей при сплавлении.
Например , из карбоната натрия:
Гидроксид алюминия
1. Гидроксид алюминия можно получить действием раствора аммиака на соли алюминия.
Например , хлорид алюминия реагирует с водным раствором аммиака с образованием гидроксида алюминия и хлорида аммония:
2. Пропусканием углекислого газа, сернистого газа или сероводорода через раствор тетрагидроксоалюмината натрия:
Чтобы понять, как протекает эта реакция, можно использовать несложный прием: мысленно разбить сложное вещество Na[Al(OH)4] на составные части: NaOH и Al(OH)3. Далее мы определяем, как реагирует углекислый газ с каждым из этих веществ, и записываем продукты их взаимодействия. Т.к. Al(OH)3 не реагирует с СО2, то мы записываем справа Al(OH)3 без изменения.
3. Гидроксид алюминия можно получить действием недостатка щелочи на избыток соли алюминия.
Например , хлорид алюминия реагирует с недостатком гидроксида калия с образованием гидроксида алюминия и хлорида калия:
4. Также гидроксид алюминия образуется при взаимодействии растворимых солей алюминия с растворимыми карбонатами, сульфитами и сульфидами . Сульфиды, карбонаты и сульфиты алюминия необратимо гидролизуются в водном растворе.
Например: бромид алюминия реагирует с карбонатом натрия. При этом выпадает осадок гидроксида алюминия, выделяется углекислый газ и образуется бромид натрия:
Хлорид алюминия реагирует с сульфидом натрия с образованием гидроксида алюминия, сероводорода и хлорида натрия:
1. Гидроксид алюминия реагирует с растворимыми кислотами . При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов и типа соли.
Например , гидроксид алюминия взаимодействует с азотной кислотой с образованием нитрата алюминия:
2. Гидроксид алюминия взаимодействует с кислотными оксидами сильных кислот .
Например , гидроксид алюминия взаимодействует с оксидом серы (VI) с образованием сульфата алюминия:
3. Гидроксид алюминия взаимодействует с растворимыми основаниями (щелочами). При этом в расплаве образуются соли—алюминаты, а в растворе – комплексные соли . При этом гидроксид алюминия проявляет кислотные свойства.
Например , гидроксид алюминия взаимодействует с гидроксидом калия в расплаве с образованием алюмината калия и воды:
Гидроксид алюминия растворяется в избытке щелочи с образованием тетрагидроксоалюмината:
4. Г идроксид алюминия разлагается при нагревании :
Видеоопыт взаимодействия гидроксида алюминия с соляной кислотой и щелочами (амфотерные свойства гидроксида алюминия) можно посмотреть здесь.
Соли алюминия
Нитрат и сульфат алюминия
Нитрат алюминия при нагревании разлагается на оксид алюминия, оксид азота (IV) и кислород:
Сульфат алюминия при сильном нагревании разлагается аналогично — на оксид алюминия, сернистый газ и кислород:
Комплексные соли алюминия
Для описания свойств комплексных солей алюминия — гидроксоалюминатов, удобно использоваться следующий прием: мысленно разбейте тетрагидроксоалюминат на две отдельные молекулы — гидроксид алюминия и гидроксид щелочного металла.
Например , тетрагидроксоалюминат натрия разбиваем на гидроксид алюминия и гидроксид натрия:
Na[Al(OH)4] разбиваем на NaOH и Al(OH)3
Свойства всего комплекса можно определять, как свойства этих отдельных соединений.
Таким образом, гидроксокомплексы алюминия реагируют с кислотными оксидами .
Например , гидроксокомплекс разрушается под действием избытка углекислого газа. При этом с СО2 реагирует NaOH с образованием кислой соли (при избытке СО2), а амфотерный гидроксид алюминия не реагирует с углекислым газом, следовательно, просто выпадает в осадок:
Аналогично тетрагидроксоалюминат калия реагирует с углекислым газом:
По такому же принципу тетрагидроксоалюминаты реагирует с сернистым газом SO2:
А вот под действием избытка сильной кислоты осадок не выпадает, т.к. амфотерный гидроксид алюминия реагирует с сильными кислотами.
Например , с соляной кислотой:
Правда, под действием небольшого количества ( недостатка ) сильной кислоты осадок все-таки выпадет, для растворения гидроксида алюминия кислоты не будет хватать:
Аналогично с недостатком азотной кислоты выпадает гидроксид алюминия:
Комплекс разрушается при взаимодействии с хлорной водой (водным раствором хлора) Cl2:
При этом хлор диспропорционирует.
Также комплекс может прореагировать с избытком хлорида алюминия. При этом выпадает осадок гидроксида алюминия:
Если выпарить воду из раствора комплексной соли и нагреть образующееся вещество, то останется обычная соль-алюминат:
Гидролиз солей алюминия
Растворимые соли алюминия и сильных кислот гидролизуются по катиону. Гидролиз протекает ступенчато и обратимо, т.е. чуть-чуть:
I ступень: Al 3+ + H2O = AlOH 2+ + H +
II ступень: AlOH 2+ + H2O = Al(OH )2 + + H +
Однако сульфиды, сульфиты, карбонаты алюминия и их кислые соли гидролизуются необратимо, полностью, т.е. в водном растворе не существуют, а разлагаются водой:
Более подробно про гидролиз можно прочитать в соответствующей статье.
Алюминаты
Соли, в которых алюминий является кислотным остатком (алюминаты) — образуются из оксида алюминия при сплавлении с щелочами и основными оксидами:
Для понимания свойств алюминатов их также очень удобно разбить на два отдельных вещества.
Например, алюминат натрия мы разделим мысленно на два вещества: оксид алюминия и оксид натрия.
NaAlO2 разбиваем на Na2O и Al2O3
Тогда нам станет очевидно, что алюминаты реагируют с кислотами с образованием солей алюминия :
KAlO2 + 4HCl → KCl + AlCl3 + 2H2O
NaAlO2 + 4HCl → AlCl3 + NaCl + 2H2O
Под действием избытка воды алюминаты переходят в комплексные соли:
Бинарные соединения
Сульфид алюминия под действием азотной кислоты окисляется до сульфата:
либо до серной кислоты (под действием горячей концентрированной кислоты):
Сульфид алюминия разлагается водой:
Карбид алюминия также разлагается водой при нагревании на гидроксид алюминия и метан:
Нитрид алюминия разлагается под действием минеральных кислот на соли алюминия и аммония:
Читайте также: