II. Взаимодействие cо сложными веществами.
Алюминий взаимодействует с водой при нагревании и разрушении оксидной пленки (а), с кислотами (б) и со щелочами (в):
а) 2Al + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2
б) С кислотами -”неокислителями”:
2Al + 6H 2Al3 + 3H2
При обычных условиях алюминий пассивируется концентрированной серной и разбавленной азотной кислотами, а при нагревании взаимодействует как активный металл:
8Al + 15H2SO4(конц.) 4Al2(SO4)3 + 3H2S + 12H2O
8Al + 30 HNO3(разб.) 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O
C концентрированной азотной кислотой алюминий не реагирует.
в) Взаимодействие со щелочами;
2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2 или
2Al + 6NaOH + 6H2O 2Na3[Al(OH)6] + 3H2
Оксид алюминия Al2o3
Получение
Сжигание алюминия в кислороде или прокаливание гидроксида алюминия:
4Al + 3O2 2Al2O3 ; 2Al(OH)3 Al2O3 +3H2O
Природное сырье в промышленности для получения Al2O3 бокситы или нефелины.
Химические свойства
Оксид алюминия не растворяется в воде. Медленно реагирует с кислотами и щелочами в водном растворе, но легко реагирует со щелочами в расплаве, проявляя амфотерные свойства:
Al2O3 + 6 Hcl(конц.) 2AlCl3 + 3H2O
Al2O3 + 6NaOH(конц.)+ 3H2O 2Na3[Al(OH)6]
Al2O3 + 2NaOH(расплав) 2NaAlO2 + H2O
Аl2O3 + Na2CO3(расплав) 2NaAlO2 + CO2
Гидроксид алюминия Al(oh)3
Получение
Al(OH)3 получают действием щелочи или гидроксида аммония на соли алюминия:
AlCl3 +3NH4OH Al(OH)3+ 3NH4Cl
Химические свойства
Гидроксид алюминия - амфотерный электролит:
1) Диссоциация:
2) Взаимодействие с кислотами и щелочами:
а) Al(OH)3 + 6HCl AlCl3 + 3H2O
б) Al(OH)3 + NaOH(расплав) NaAlO2 + 2H2O
в) Al(OH)3 + 3NaOH(раствор) Na3[Al(OH)6]
Cоли алюминия
Соли алюминия и сильных кислот хорошо растворимы, легко подвергаются гидролизу по катиону, создавая сильнокислую среду.
Соли алюминия и слабых кислот гидролизуются как по катиону, так и по аниону, поэтому их нельзя получить осаждением из водного раствора.
Медико-биологическое значение
Некоторые соли алюминия, такие как Al(CH3COO)3 - ацетат алюминия, KAl(SO4)2.12H2O - алюмокалиевые квасцы, применяются в медицине для лечения кожных заболеваний. Гидроксид алюминия Al(OH)3 входит в состав адсорбирующего и обволакивающего средства, применяемого при язвенной болезни желудка, гастритах. Сульфат алюминия используется для очистки воды.
Задания для самостоятельной работы
1. Осуществить следующие превращения:
а) Al2O3 Al Al2(SO4)3 Al(OH)3 Na3[Al(OH)6] AlCl3 Al(NO3)3 K3[Al(OH)6] Al(OH)3 Al2O3 ;
2. Определите, какой объем водорода выделится в результате взаимодействия 13.5 г алюминия с 1.5 л 1 М раствора гидроксида натрия.
3. При взаимодействии алюминия массой 8.1 г с галогеном образовался галогенид алюминия массой 80.1 г. Какой был взят галоген?
4. Алюминий массой 5.4 г сплавили с серой, продукт подвергли полному гидролизу, затем прокалили и растворили в соляной кислоте. Напишите уравнения всех реакций. Рассчитайте массу кристаллогидрата AlCl3.6H2O, который может быть выделен из полученного раствора.
5. Термитная смесь, используемая при сварке, содержит оксид Fe3O4 и металлический алюминий. Рассчитайте массу полученного железа при горении этой смеси, если масса, вступившего в реакцию, равна 135 г.
6. Для полного растворения смеси, состоящей из алюминия и его оксида, потребовалось 100 г раствора гидроксида натрия с массовой долей 24 %, при этом выделилось 13.44 л газа (н.у.). Определите массовые доли компонентов смеси.
7. Сплав меди с алюминием массой 2 г обработали раствором щелочи с массовой долей 40 % (=1.43 г/мл). Нерастворившийся остаток обработали избытком разбавленной азотной кислоты, полученную смесь выпарили и прокалили. Масса остатка составила 0.8 г. Рассчитайте объем израсходованного раствора гидроксида натрия и содержание металлов в сплаве (в % по массе).
8. Сколько граммов кристаллогидрата Al2(SO4)3.10H2O образуется, если 1134 г насыщенного при 100 0С раствора охладить до 20 0С (растворимость безводной соли при 100 0С - 89 г, при 20 0С - 36.2 г).
9. Для растворения 1.26 г сплава магния с алюминием использовано 35 мл раствора серной кислоты (=1.14 г/мл) с массовой долей 19.6%. Избыток кислоты вступил в реакцию с 28.6 мл раствора гидрокарбоната калия с концентрацией 1.4 моль/л. Вычислите массовые доли металлов в сплаве и объем газа (н.у.), выделившегося при растворении сплава.