10. Какие химические свойства характерны для солей металлов второй группы главной подгруппы? Приведите уравнения соответствующих химических реакций.

3. АЛЮМИНИЙ

Алюминий – элемент главной подгруппы третьей группы, его атомы имеют на внешнем электронном слое три валентных электрона, поэтому в соединениях алюминий проявляет степень окисления +3. Это один из немногих р-элементов, являющихся металлом. Металлические свойства алюминия выражены слабее, чем у щелочных и ще- лочно-земельных металлов. Соединения алюминия обладают амфотерными свойствами.

Алюминий хорошо растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах с выделением водорода:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 .

С разбавленной азотной кислотой алюминий реагирует с образованием закиси азота N2O или (с очень разбавленной кислотой) с образованием нитрата аммония NH4NO3:

8Al + 30HNO3 (разб.) = 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O; 8Al + 30HNO3(оч. разб.) = 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 +9H2O.

Несмотря на высокую химическую активность, с водой алюминий при обычных условиях не взаимодействует, так как его поверхность защищена прочной оксидной пленкой. Алюминий не взаимодействует с концентрированной азотной кислотой, так как кислота пассивирует алюминий. Оксидная пленка защищает алюминий от коррозии. Так же хорошо, как в кислотах, растворяется алюминий и в щелочах. В ходе реакции образуются алюминаты и выделяется водород:

2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2 .

Алюминий с кислородом образуют оксид, обладающий амфотерными свойствами, в прокаленном виде достаточно пассивен, не реагирует с водой и разбавленными кислотами и щелочами. Реагирует с концентрированными кислотами и щелочами, при спекании со щелочами образует метаалюминаты:

Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O;

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4]; Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O (при сплавлении).

Гидроксид алюминия обладает, как и оксид, амфотерными свойствами, легко растворяется в растворах кислот и щелочей:

19

Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O;

Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4].

Большинство солей алюминия хорошо растворимы в воде и

подвергаются гидролизу по схеме

Al+3 + H2O = AlOH+2 + H+.

По второй ступени гидролиз идет только под действием факто-

ров, усиливающих гидролиз (например, нагревание): AlOH+2 + H2O = Al(OH)2+ + H+.

Некоторые соли алюминия (образованные слабыми летучими или нестойкими кислотами) подвергаются полному гидролизу:

Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S .

В этом случае соль под действием воды распадается на слабое нерастворимое основание и слабую неустойчивую, летучую или нерастворимую кислоту, из которых она была образована.

Экспериментальная часть

Опыт 1. Действие кислот на алюминий.

Втри пробирки положите по кусочку металлического алюминия

идобавьте по одному миллилитру: в первую – двухнормальный (2Н) раствор соляной кислоты, во вторую – раствор серной кислоты такой же концентрации, в третью – концентрированной серной кислоты. Сравните активность взаимодействия алюминия с разбавленными соляной и серной кислотами. Подогрейте пробирки. Какой газ выделяется? Как идет реакция с концентрированной серной кислотой? Какой газ выделяется в этом случае? Определите это по запаху. Теперь осторожно нагрейте пробирку. Что происходит? Напишите уравнения всех протекающих реакций с учетом того, что из холодной концентрированной серной кислоты в реакции с алюминием выделяется сернистый газ, а при нагревании – свободная сера. Почему концентрация соляной кислоты не влияет на получающиеся продукты, а концентрация серной кислоты – влияет?

Опыт 2. Взаимодействие алюминия со щелочью.

В пробирку положите кусочек металлического алюминия и добавьте к нему немного двухнормального (2Н) раствора щелочи. Легко ли алюминий растворяется в щелочи? Обратите внимание на механизм растворения. Учтите, что поверхность алюминия покрыта оксидной пленкой. Напишите уравнение реакции растворения оксидной

20

пленки в щелочи, затем взаимодействие чистого алюминия с водой. Составьте суммарное уравнение реакции.

Опыт 3. Активирующее действие хлорид-иона на разрушение защитной оксидной пленки.

В две пробирки положите по кусочку алюминия и добавьте в одну из них миллилитр раствора сульфата меди, в другую – столько же раствора хлорида меди. Почему в одном случае реакция идет, а в другом практически нет? Напишите уравнение реакции. Сделайте вывод о влиянии ионов хлора на скорость разрушения защитной оксидной пленки.

Опыт 4. Получение гидроксида алюминия и его свойства.

К раствору соли алюминия прилейте по каплям раствор щелочи до образования объемного осадка. Разделите полученный осадок на две части. К первой части прилейте немного раствора соляной кислоты, ко второй – раствор щелочи. Напишите уравнения происходящих реакций и общую схему диссоциации гидроксида алюминия. Какой вывод о свойствах гидроксида алюминия можно сделать?

Контрольные вопросы и задания

1.Дайте характеристику алюминию, исходя из его положения в периодической таблице Д.И. Менделеева.

2.Какие химические свойства характерны для алюминия? Напишите соответствующие уравнения химических реакций.

3.Назовите промышленный и лабораторные способы получения алюминия. Напишите уравнения соответствующих химическихреакций.

4.Напишите уравнения химических реакций, с помощью которых можно получить оксид алюминия.

5.Какими химическими свойствами обладает оксид алюминия?

6.Докажите это с помощью уравнений химических реакций.

7.Напишите уравнения химических реакций получения гидроксида алюминия.

8.Напишите уравнения химических реакций, характерных для гидроксида алюминия.

9.Напишите уравнения химических реакций, с помощью которых можно получить различные соли алюминия.

21