Реакции с алюминием егэ

1. Положение алюминия в периодической системе химических элементов
2. Электронное строение алюминия 
3. Физические свойства
4. Нахождение в природе
5. Способы получения
6. Качественные реакции
7. Химические свойства
7.1. Взаимодействие с простыми веществами
7.1.1. Взаимодействие с галогенами
7.1.2. Взаимодействие с серой 
7.1.3. Взаимодействие с фосфором
7.1.4. Взаимодействие с азотом
7.1.5. Взаимодействие с углеродом
7.1.6. Горение
7.2. Взаимодействие со сложными веществами
7.2.1. Взаимодействие с водой
7.2.2. Взаимодействие с минеральными кислотами
7.2.3. Взаимодействие с серной кислотой
7.2.4. Взаимодействие с азотной кислотой
7.2.5. Взаимодействие с щелочами
7.2.6. Взаимодействие с окислителями

Оксид алюминия 
 1. Способы получения
 2. Химические свойства
2.1. Взаимодействие с основными оксидами
2.2. Взаимодействие с основаниями
2.3. Взаимодействие с водой
2.4. Взаимодействие с кислотными оксидами
2.5. Взаимодействие с кислотами
2.6. Взаимодействие с восстановителями
2.7. Вытеснение более летучих оксидов из солей

Гидроксид алюминия 
 1. Способы получения
 2. Химические свойства
2.1. Взаимодействие с кислотами
2.2. Взаимодействие с кислотными оксидами
2.3. Взаимодействие с щелочами 
2.4. Разложение при нагревании

Соли алюминия 

Бинарные соединения алюминия

Алюминий

Положение в периодической системе химических элементов

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 1s²2s²2p⁶3s²3p¹     1s    2s   2p    3s   3p 

Электронная конфигурация  алюминия в возбужденном состоянии:

+13Al^* 1s²2s²2p⁶3s¹3p²   1s    2s   2p    3s   3p

Алюминий 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^оС, температура кипения 1450^оС, плотность алюминия 2,7 г/см³.

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^оС) Na₃AlF₆, а затем подвергают электролизу с углеродными электродами. При растворении в расплаве криолита оксид алюминия распадается на ионы:

Al₂O₃ → Al³⁺ + AlO₃^3-

На катоде происходит восстановление ионов алюминия:

Катод:  Al³⁺ +3e → Al⁰

На аноде происходит окисление алюминат-ионов:

Анод: 4AlO₃^3- — 12e → 2Al₂O₃ + 3O₂

Суммарное уравнение электролиза расплава оксида алюминия:

2Al₂O₃ → 4Al + 3O₂

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:

Al(OH)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄]

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 выпадает полупрозрачный студенистый осадок гидроксида алюминия.

AlCl₃ + 3NH₃·H₂O = Al(OH)₃ ↓ + 3NH₄Cl

Al³⁺ + 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:

2Al  +  3I₂  → 2AlI₃

1.2. Алюминий реагирует с серой с образованием сульфидов:

2Al  +  3S  → Al₂S₃

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^оС с образованием нитрида:

2Al + N₂ → 2AlN

1.5. Алюминий реагирует с углеродом с образованием карбида алюминия:

4Al + 3C → Al₄C₃

1.6. Алюминий взаимодействует с кислородом с образованием оксида:

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

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:

2Al⁰ + 6H₂⁺O → 2Al⁺³(OH)₃ + 3H₂⁰

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:

2Al + 6H₂SO_4(конц.) → Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

2.4. Алюминий не реагирует с концентрированной азотной кислотой также из-за пассивации.

С разбавленной азотной кислотой алюминий реагирует с образованием молекулярного азота:

10Al + 36HNO_{3 (разб)} → 3N₂ + 10Al(NO₃)₃ + 18H₂O

При взаимодействии алюминия в виде порошка с очень разбавленной азотной кислотой может образоваться нитрат аммония:

8Al + 30HNO_{3(оч.разб.)} →  8Al(NO₃)₃ + 3NH₄NO₃ + 9H₂O

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):

8Al  +  3Fe₃O₄ →  4Al₂O₃  +  9Fe

Восстановительные свойства алюминия также проявляются при взаимодействии его с сильными окислителями: пероксидом натрия, нитратами и нитритами в щелочной среде, перманганатами, соединениями хрома (VI):

2Al  +  3Na₂O₂  → 2NaAlO₂   +  2Na₂O

8Al  +  3KNO₃ +  5KOH  +  18H₂O →  8K[Al(OH)₄]     +  3NH₃

10Al   +  6KMnO₄  +  24H₂SO₄  → 5Al₂(SO₄)₃  +  6MnSO₄  +  3K₂SO₄  +  24H₂O

2Al  +  NaNO₂ +  NaOH  +  5H₂O →  2Na[Al(OH)₄]  +  NH₃

Al   +  3KMnO₄  +  4KOH →  3K₂MnO₄  +  K[Al(OH)₄]  

4Al  +  K₂Cr₂O₇ → 2Cr   +  2KAlO₂   +   Al₂O₃

Оксид алюминия

Способы получения

Оксид алюминия можно получить различными методами:

1. Горением алюминия на воздухе: 

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

2. Разложением гидроксида алюминия при нагревании:

2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O

 3. Оксид алюминия можно получить разложением нитрата алюминия:

4Al(NO₃)₃ → 2Al₂O₃ + 12NO₂ + 3O₂

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:

Na₂O  +  Al₂O₃  → 2NaAlO₂

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:

2NaOH  +  Al₂O₃  → 2NaAlO₂ +  H₂O

Оксид алюминия растворяется в избытке щелочи с образованием тетрагидроксоалюмината:

Al₂O₃  +  2NaOH +  3H₂O →  2Na[Al(OH)₄]

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: 

Al₂O₃ + 3SO₃ → Al₂(SO₄)₃

5. Оксид алюминия взаимодействует с растворимыми кислотами с образованием средних и кислых солей.

Например, оксид алюминия реагирует с серной кислотой:

Al₂O₃  +  3H₂SO₄  → Al₂(SO₄)₃  +  3H₂O

6. Оксид алюминия проявляет слабые окислительные свойства.

Например, оксид алюминия реагирует с гидридом кальция с образованием алюминия, водорода и оксида кальция:

Al₂O₃  +  3CaH₂ → 3CaO  +  2Al  +  3H₂

Электрический ток восстанавливает алюминий из оксида (производство алюминия):

2Al₂O₃  → 4Al + 3O₂

7. Оксид алюминия — твердый, нелетучий. А следовательно, он вытесняет более летучие оксиды (как правило, углекислый газ) из солей при сплавлении.

Например, из карбоната натрия:

Al₂O₃  +  Na₂CO₃ → 2NaAlO₂  +  CO₂

Гидроксид алюминия

Способы получения

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:

AlCl₃ + 3NH₃ + 3H₂O = Al(OH)₃ + 3NH₄Cl

2. Пропусканием углекислого газа, сернистого газа или сероводорода через раствор тетрагидроксоалюмината натрия:

Na[Al(OH)₄] + СО₂ = Al(OH)₃ + NaНCO₃ 

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:

AlCl₃ + 3KOH_{(недост.)} = Al(OH)₃↓+ 3KCl

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:

2AlBr₃  +  3Na₂CO₃  + 3H₂O  =  2Al(OH)₃↓  +  3CO₂↑ +  6NaBr

Хлорид алюминия реагирует с сульфидом натрия с образованием гидроксида алюминия, сероводорода и хлорида натрия:

2AlCl₃  +  3Na₂S  +  6H₂O  =  2Al(OH)₃  +  3H₂S↑  +  6NaCl

Химические свойства

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:

Al(OH)₃ + 3HNO₃ → Al(NO₃)₃ + 3H₂O

Al(OH)₃  +  3HCl →  AlCl₃  +  3H₂O

2Al(OH)₃  +  3H₂SO₄  → Al₂(SO₄)₃  +  6H₂O

Al(OH)₃  +  3HBr →  AlBr₃  +  3H₂O

2. Гидроксид алюминия взаимодействует с кислотными оксидами сильных кислот.

Например, гидроксид алюминия взаимодействует с оксидом серы (VI) с образованием сульфата алюминия:

2Al(OH)₃ + 3SO₃ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O

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:

KOH  +  Al(OH)₃  →  KAlO₂ + 2H₂O

Гидроксид алюминия растворяется в избытке щелочи с образованием тетрагидроксоалюмината:

Al(OH)₃ + KOH  →  K[Al(OH)₄]

4. Гидроксид алюминия разлагается при нагревании:

2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O

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:

4Al(NO₃)₃ → 2Al₂O₃  +  12NO₂  +   3O₂

Сульфат алюминия при сильном нагревании разлагается аналогично — на оксид алюминия, сернистый газ и кислород:

2Al₂(SO₄)₃ → 2Al₂O₃   +  6SO₂  +  3O₂

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:

Na[Al(OH)₄]  +  CO₂  → Al(OH)₃↓  +  NaHCO₃

Аналогично тетрагидроксоалюминат калия реагирует с углекислым газом:

K[Al(OH)₄]  +  CO₂  → Al(OH)₃  +  KHCO₃

По такому же принципу тетрагидроксоалюминаты реагирует с сернистым газом SO₂:

      Na[Al(OH)₄]  +  SO₂  → Al(OH)₃↓  +  NaHSO₃

   K[Al(OH)₄]  +  SO₂  → Al(OH)₃  +  KHSO₃ 

А вот под действием избытка сильной кислоты осадок не выпадает, т.к. амфотерный гидроксид алюминия реагирует с сильными кислотами.

Например, с соляной кислотой:

  Na[Al(OH)₄]   +  4HCl_{(избыток)}  → NaCl  +  AlCl₃  +  4H₂O

Правда, под действием небольшого количества (недостатка) сильной кислоты осадок все-таки выпадет, для растворения гидроксида алюминия кислоты не будет хватать:

Na[Al(OH)₄]   +  НCl_{(недостаток)}   → Al(OH)₃↓  +  NaCl  +  H₂O

Аналогично с недостатком азотной кислоты выпадает гидроксид алюминия:

Na[Al(OH)₄]  +  HNO_{3(недостаток)}  → Al(OH)₃↓  +  NaNO₃  +  H₂O

Комплекс разрушается при взаимодействии с хлорной водой (водным раствором хлора) Cl₂:

2Na[Al(OH)₄]  +  Cl₂   → 2Al(OH)₃↓  +  NaCl  +  NaClO +  H₂O

При этом хлор диспропорционирует.

Также комплекс может прореагировать с избытком хлорида алюминия. При этом выпадает осадок гидроксида алюминия:

AlCl₃  +  3Na[Al(OH)₄]   → 4Al(OH)₃↓  +  3NaCl

Если выпарить воду из раствора комплексной соли и нагреть образующееся вещество, то останется обычная соль-алюминат:

Na[Al(OH)₄]  →  NaAlO₂   +  2H₂O↑

K[Al(OH)₄]  →  KAlO₂   +  2H₂O

Гидролиз солей алюминия

Растворимые соли алюминия  и сильных кислот гидролизуются по катиону. Гидролиз протекает ступенчато и обратимо, т.е. чуть-чуть:

I ступень: Al³⁺ + H₂O = AlOH²⁺ + H⁺

II ступень: AlOH²⁺ + H₂O = Al(OH)₂⁺ + H⁺

III ступень: Al(OH)₂⁺ + H₂O = Al(OH)₃ + H⁺

Однако  сульфиды, сульфиты, карбонаты алюминия и их кислые соли гидролизуются необратимо, полностью, т.е. в водном растворе не существуют, а разлагаются водой:

Al₂(SO₄)₃  +  6NaHSO₃  → 2Al(OH)₃  +  6SO₂  +  3Na₂SO₄

2AlBr₃  +  3Na₂CO₃  + 3H₂O →  2Al(OH)₃↓  +  CO₂↑ +  6NaBr

2Al(NO₃)₃  +  3Na₂CO₃  +  3H₂O →  2Al(OH)₃↓  +  6NaNO₃  +  3CO₂↑

2AlCl₃  +  3Na₂CO₃  +  3H₂O → 2Al(OH)₃↓  +  6NaCl  +  3CO₂↑

Al₂(SO₄)₃  +  3K₂CO₃  +  3H₂O →  2Al(OH)₃↓  +  3CO₂↑  +  3K₂SO₄

2AlCl₃  +  3Na₂S  +  6H₂O →  2Al(OH)₃  +  3H₂S↑  +  6NaCl

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:

Al₂O₃ + Na₂O → 2NaAlO₂

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

NaAlO₂  +  4HNO₃  → Al(NO₃)₃  +  NaNO₃  +  2H₂O

2NaAlO₂  +  4H₂SO₄  → Al₂(SO₄)₃   +  Na₂SO₄  +  4H₂O

Под действием избытка воды алюминаты переходят в комплексные соли:

KAlO₂  + 2H₂O   =  K[Al(OH)₄]

NaAlO₂  +  2H₂O  =  Na[Al(OH)₄]

Бинарные соединения

Сульфид алюминия под действием  азотной кислоты окисляется до сульфата:

Al₂ S₃  +  8HNO₃  →  Al₂(SO₄)₃  +  8NO₂  +  4H₂O

либо до серной кислоты (под действием горячей концентрированной кислоты):

Al₂ S₃  +  30HNO_{3(конц. гор.)}  →  2Al(NO₃)₃  +  24NO₂  +  3H₂SO₄   +  12H₂O

Сульфид алюминия разлагается водой:

Al₂S₃  + 6H₂O →  2Al(OH)₃↓    +  3H₂S↑

Карбид алюминия также разлагается водой при нагревании на гидроксид алюминия и метан:

Al₄C₃  +  12H₂O → 4Al(OH)₃  +  3CH₄

Нитрид алюминия разлагается под действием минеральных кислот на соли алюминия и аммония:

AlN  +  4HCl →  AlCl₃  +  NH₄Cl

Также нитрид алюминия разлагается под действием воды:

AlN  +  3H₂O →  Al(OH)₃↓  +  NH₃ 

Реакции с неметаллами

При комнатной температуре реагирует с галогенами (кроме фтора) и кислородом, покрываясь при этом оксидной пленкой.

Al + O₂ → Al₂O₃ (снаружи Al покрыт оксидной пленкой — Al₂O₃)

Al + Br₂ → AlBr₃ (бромид алюминия)

При нагревании алюминий вступает в реакции с фтором, серой, азотом и углеродом.

Al + F₂ → (t) AlF₃ (фторид алюминия)

Al + S → (t) Al₂S₃ (сульфид алюминия)

Al + N₂ → (t) AlN (нитрид алюминия)

Al + C → (t) Al₄C₃ (карбид алюминия)

Реакции с кислотами и щелочами

Алюминий проявляет амфотерные свойства (греч. ἀμφότεροι — двойственный), вступает в реакции как с кислотами, так и с основаниями.

Al + HCl → AlCl₃ + H₂

Al + H₂SO_4(разб.) → Al₂(SO₄)₃ + H₂↑

Al + H₂SO_4(конц.) → (t) Al₂(SO₄)₃ + SO₂↑ + H₂O

Al + HNO_3(разб.) → (t) Al(NO₃)₃ + N₂O + H₂O

Al + NaOH + H₂O → Na[Al(OH)₄] + H₂↑ (тетрагидроксоалюминат натрия; поскольку алюминий дан в чистом виде — выделяется водород)

При прокаливании комплексные соли не образуются, так вода испаряется — вместо них образуются (в рамках ЕГЭ) средние соли — алюминаты (академически — сложные окиселы):

Na[Al(OH)₄] → (t) NaAlO₂ + H₂O

Реакция с водой

При комнатной температуре не идет из-за образования оксидной пленки — Al₂O₃ — на воздухе. Если разрушить оксидную пленку
нагреванием раствора щелочи или амальгамированием (покрытием металла слоем ртути) — реакция идет.

Al + H₂O → (t) Al(OH)₃ + H₂↑

Алюминотермия

Алюминотермия (лат. Aluminium + греч. therme — тепло) — способ получения металлов и неметаллов, заключающийся в восстановлении их оксидов
алюминием. Температуры при этом процессе могут достигать 2400°C.

С помощью алюминотермии получают Fe, Cr, Mn, Ca, Ti, V, W.

Fe₂O₃ + Al → (t) Al₂O₃ + Fe

Cr₂O₃ + Al → (t) Al₂O₃ + Cr

MnO₂ + Al → (t) Al₂O₃ + Mn

Оксид алюминия

Оксид алюминия получают в ходе взаимодействия с кислородом — на воздухе алюминий покрывается оксидной пленкой. При нагревании гидроксид
алюминия, как нерастворимое основание, легко разлагается на оксид и воду.

Al + O₂ → Al₂O₃

Al(OH)₃ → (t) Al₂O₃ + H₂O↑

Проявляет амфотерные свойства: реагирует и с кислотами, и с основаниями.

Al₂O₃ + H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + H₂O

Al₂O₃ + NaOH + H₂O → Na[Al(OH)₄] (тетрагидроксоалюминат натрия)

Al₂O₃ + NaOH → (t) NaAlO₂ + H₂O (алюминат натрия)

Al₂O₃ + Na₂O → (t) NaAlO₂

Гидроксид алюминия

Гидроксид алюминия получают в ходе реакций обмена между растворимыми солями алюминия и щелочами. В результате гидролиза солей алюминия
часто выпадает белый осадок — гидроксид алюминия.

AlBr₃ + LiOH → Al(OH)₃↓ + LiBr

Al(NO₃)₃ + K₂CO₃ → KNO₃ + Al(OH)₃↓ + CO₂ (двойной гидролиз:
Al(NO₃)₃ гидролизуется по катиону, K₂CO₃ — по аниону)

Al₂S₃ + H₂O → Al(OH)₃↓ + H₂S↑

Проявляет амфотерные свойства. Реагирует и с кислотами, и с основаниями. Вследствие нерастворимости гидроксид алюминия не реагирует с солями.

Al(OH)₃ + H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + H₂O

Al(OH)₃ + LiOH → Li[Al(OH)₄] (при избытке щелочи будет верным написание — Li₃[Al(OH)₆] —
гексагидроксоалюминат лития)

Алюминий. Соединения алюминия.

1. Алюминий –простое вещество.

1. Порошкообразный алюминий легко взаимодействует с неметаллами

4Al  +  3O2  =  2Al2O3                      2Al + N2 =   2AlN                4Al  +  3CAl4C3

2. Очищенный от оксидной пленки алюминий способен взаимодействовать с водой:

2Al  +  6H2O  =  2Al(OH)3  +  3H2

3. Алюминий восстанавливает металлы из их оксидов (алюмотермия)

2Al  +  Cr2O3  =  Al2O3  +  2Cr8Al  +  3Fe3O4  =  4Al2O3  +  9Fe

4. Как активный металл алюминий реагирует с растворами кислот с выделением водорода:

2Al  +  6HCl  =  2AlCl3  +  3H22Al  +  3H2SO4(разб.)=  Al2(SO4)3  +  3H2

Концентрированные серная и азотная кислоты на холоду пассивируют алюминий, однако, при сильном нагревании они растворяют алюминий.

2Al   +  6H2SO4(конц.)Al2(SO4)3    +  3SO2  +  6H2O

Al  +  6HNO3(конц..)Al(NO3)3   +  3NO2  +  3H2O

10Al   +   36HNO3(разб.)   =   10Al(NO3)3   +  3N2   +   48H2O

8Al  +  30HNO3(разб.)=  8Al(NO3)3   +  3N2O  +  15H2O

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

5. При нагревании с концентрированными растворами щелочей алюминий образует комплексные соли.

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

2Al  +  6NaOH  2Na3AlO3  +  3H2  (сплавление)

6. Взаимодействие со сложными веществами

2Al  +  3Na2O2 2NaAlO2   +  2Na2O

8Al  +  3KNO3 +  5KOH  +  18H2O  =  8K[Al(OH)4]     +  3NH3

10Al   +  6KMnO4  +  24H2SO4  =  5Al2(SO4)3  +  6MnSO4  +  3K2SO4  +  24H2O

2Al  +  NaNO2 +  NaOH  +  5H2O  =  2Na[Al(OH)4]  +  NH3

Al   +  3KMnO4  +  4KOH  =   3K2MnO4  +  K[Al(OH)4]

4Al  +  K2Cr2O7   2Cr   +  2KAlO2   +   Al2O3

1.  Cоединения алюминия.

1. Оксид алюминия – типичный представитель амфотерных оксидов. Он взаимодействует и с кислотами, и с щелочами, с кислотными и основными оксидами:

Al2O3  +  6HCl  =  2AlCl3  +  3H2O

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

Al2O3  +  2NaOH +  3H2O  =  2Na[Al(OH)4]

При сплавлении оксида алюминия с щелочами образуется метаалюминат.

Al2O3  +  2NaOH 2NaAlO2  +  H2O

Al2O3  +  2KOH      2KAlO2  +  H2O

Al2O3  +  3N2O5  =  2Al(NO3)3

Al2O3  +K2O  2KAlO2

В соответствующие соли оксид алюминия можно перевести с помощью солей, кислотные или основные свойства которых выражены в меньшей степени:

Al2O3  +  6KHSO4  =  Al2(SO4)3  + 3K2SO4  +  3H2O

Al2O3  +  Na2CO3    2NaAlO2  +  CO2

Al2O3  +  3CaH2  3CaO  +  2Al  +  3H2

2Al2O3 4Al+  3O2           (получение алюминия)

                                                    на катоде      на аноде

2) Гидроксид алюминия проявляет амфотерные свойства:

ПолучениеAl2(SO4)3  +  6(NH3 ∙ H2O)  =  2Al(OH)3↓  +  3(NH4)2SO4  (

AlCl3  +  3(NH3 ∙ H2O)  =  Al(OH)3  +  3NH4Cl

Al(OH)3  +  NaOH  =  Na[Al(OH)4]Al(OH)3  +  NaOH   NaAlO2  +  2H2O

Al(OH)3  +  3HCl  =  AlCl3  +  3H2O2Al(OH)3  +  3H2SO4  =  Al2(SO4)3  +  6H2O

Гидроксид алюминия термически неустойчив:2Al(OH)3Al2O3  +  3H2O

3) Соли.

Na[Al(OH)4]  +  CO2  =  Al(OH)3↓  +  NaHCO3

Na[Al(OH)4]  +  SO2  =  Al(OH)3↓  +  NaHSO3

Na[Al(OH)4]   +  4HCl(избыток)  =  NaCl  +  AlCl3  +  4H2O

Na[Al(OH)4]   +  НCl(недостаток)   =  Al(OH)3↓  +  NaCl  +  H2O

Na[Al(OH)4]  +  HNO3(недостаток)  =  Al(OH)3↓  +  NaNO3  +  H2O

2Na[Al(OH)4]  +  Cl2   =  2Al(OH)3↓  +  NaCl  +  NaClO

AlCl3  +  3Na[Al(OH)4]   =  4Al(OH)3↓  +  3NaCl

Na[Al(OH)4]    NaAlO2   +  2H2O↑

2AlCl32Al       +     3Cl2

на катоде      на аноде

4Al(NO3)3          2Al2O3  +  12NO2  +   3O2

2Al2(SO4)3 2Al2O3   +  6SO2  +  3O2

Al2(SO4)3  +  6NaHSO3  =  2Al(OH)3  +  6SO2  +  3Na2SO4

Al(NO3)3   +  4KOH(избыток)     =  K[Al(OH)4]  +  3KNO3

Al(NO3)3  +  3(NH3 ∙ H2O)  =  Al(OH)3↓  +  3NH4Cl  

AlCl3  +  3(NH3 ∙ H2O)  =  Al(OH)3  +  3NH4Cl

Al2(SO4)3  +  6(NH3 ∙ H2O)  =  2Al(OH)3↓  +  3(NH4)2SO4

Al2(SO4)3  +  6NaOH (недостаток) =  2Al(OH)3↓  +  3Na2SO4

Al2(SO4)3  +  8NaOH(избыток)  =  2Na[Al(OH)4]  +  3Na2SO4

AlCl3  +  3NaOH(недостаток)  =  Al(OH)3↓  +  3NaCl

Al(NO3)3  +  4KOH KAlO2  +  3KNO3  +  2H2O

KAlO2  + H2O   =  K[Al(OH)4]

NaAlO2  +  2H2O  =  Na[Al(OH)4]

Гидролиз солей алюминия и по катиону слабого основания, и по аниону слабой кислоты:

2AlBr3  +  3Na2CO3  + 3H2O  =  2Al(OH)3↓  +  CO2↑ +  6NaBr

2AlCl3  +  3Na2S  +  6H2O  =  2Al(OH)3  +  3H2S↑  +  6NaCl

1. Бинарные соединения.

Al2 S3 +  8HNO3  =   Al2(SO4)3  +  8NO2  +  4H2O

Al2 S3 +  30HNO3(конц.гор.)=   2Al(NO3)3  +  24NO2  +  3H2SO4   +  12H2O

Al2S3  +6H2O  =  2Al(OH)3↓ +  3H2S↑

Al4C3  +  12H2O  =  4Al(OH)3  +  3CH4

AlN  +  3HCl  =  AlCl3  +  NH3

AlN  +  3H2O  =  Al(OH)3↓  +  NH3

Алюминий. Соединенияалюминия

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.

Алюминий. Соединенияалюминия

1)         2Al  +  3H2SO4  =  Al2(SO4)3  +  3H2↑

Al2(SO4)3  +  6NaOH(недостаток)  =  2Al(OH)3↓  +  3Na2SO4

2Al(OH)3Al2O3  +  3H2OAl2O3  +  Na2CO3  2NaAlO2  +  CO2↑

2)        Al2(SO4)3  +  8NaOH(избыток)  =  2Na[Al(OH)4]  +  3Na2SO4

        Na[Al(OH)4]   +  НCl(недостаток)   =  Al(OH)3↓  +  NaCl  +  H2O

        Al(OH)3  + 3НCl =  AlCl3  +  3H2O

        2AlCl3  +  3Na2CO3  +  3H2O  =  2Al(OH)3↓  +  6NaCl  +  3CO2↑

3)        2KMnO4  +  16HCl  =  2MnCl2  +  5Cl2↑ +   2KCl  +  8H2O

2Na[Al(OH)4]  +  Cl2   =  2Al(OH)3↓  +  NaCl  +  NaClO  +  Н2О

2Al(OH)3Al2O3  +  3H2OAl2O3  +   6HCl  =  2AlCl3  +  3H2O

4)         SO2  +  2H2S   =   3S↓   +  2H2O2Al  +  3S  =  Al2S3

Al2S3+  H2SO4  =  Al2(SO4)3  +  H2S↑

            Al2(SO4)3  +  3K2CO3  +  3H2O  =  2Al(OH)3↓  +  3CO2↑  +  3K2SO4

5)        2Al  +  3S    Al2S3Al2S3   +  3H2SO4  =  Al2(SO4)3  +  3H2S↑

Al2(SO4)3  +  3K2CO3  +  3H2O  =  2Al(OH)3↓  +  3CO2↑  +  3K2SO4

Al(OH)3  +  NaOH  NaAlO2  +  2H2O

6)        2AlCl3  +  3Na2CO3  +  3H2O  =  2Al(OH)3↓  +  6NaCl  +  3CO2↑

Al(OH)3  +  NaOH  =  Na[Al(OH)4]  

Na[Al(OH)4]  +  HCl(недостаток)  =  Al(OH)3↓  +  NaCl  +  H2O2Al(OH)3Al2O3  +  3H2O

7)         4Al(NO3)3          2Al2O3  +  12NO2↑  +   3O2↑

Al2O3  +  Na2CO3  2NaAlO2  +  CO2↑

NaAlO2  +  4HNO3  =  Al(NO3)3  +  NaNO3  +  2H2O

Al(NO3)3  +  3(NH3 ∙ H2O)  =  Al(OH)3↓  +  3NH4Cl  

        Al2(SO4)3  +  6NaOH  =  2Al(OH)3↓  +  3Na2SO42Al(OH)3Al2O3  +  3H2O

Al2O3  +  Na2CO3  2NaAlO2  +  CO2↑

2NaAlO2  +  4H2SO4  =  Al2(SO4)3   + Na2SO4  +  4H2O

9)        2AlCl3  +  3Na2CO3  +  3H2O  =  2Al(OH)3↓  +  6NaCl  +  3CO2↑

Al(OH)3  +  NaOH  =  Na[Al(OH)4]  

Na[Al(OH)4]  +  HNO3(недостаток)  =  Al(OH)3↓  +  NaNO3  +  H2O

2Al(OH)3Al2O3  +  3H2O

10)        AlCl3  +  3NaOH  =  Al(OH)3↓  +  3NaCl2Al(OH)3Al2O3  +  3H2O

Al2O3  +  2NaOH  +  3H2O  =  2Na[Al(OH)4]  

Na[Al(OH)4]  +  CO2  =  Al(OH)3↓  +  NaHCO3

11)              +    3O2

на катоде      на аноде

2Al  +  6HCl  =  2AlCl3  +  3H2

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

AlCl3  +  3Na[Al(OH)4]   =  4Al(OH)3↓  +  3NaCl

12)         10Al   +   36HNO3(разб.)   =   10Al(NO3)3   +  3N2   +   48H2O

 2Al(NO3)3  +  3Na2CO3  +  3H2O  =  2Al(OH)3↓  +  6NaNO3  +  3CO2↑

NaNO3  +  NH4Cl     NaCl  +  N2O  +  2H2O2Al(OH)3Al2O3  +  3H2O                                                                          

13)        Al2O3  +  Na2CO3  2NaAlO2  +  CO2NaAlO2  +  2H2O  =  Na[Al(OH)4]

Na[Al(OH)4]  +  SO2  =  Al(OH)3↓   +  NaHSO3NaHSO3  +  Br2  +  H2O  = NaHSO4  + 2HBr

NaHSO4  +NaOH  =  Na2SO4  +  H2O

HBr  +NaOH  =  NaBr  +  H2O

14)        Al2S3  +  6HCl  =  2AlCl3  +  3H2S↑AlCl3  +  3(NH3 ∙ H2O)  =  Al(OH)3↓  +  3NH4Cl

Pb(NO3)2  +  H2S  =  PbS↓  +  2HNO3PbS  +  4H2O2  =  PbSO4  +  4H2O

15)        2Al  +  3S  =  Al2S3Al2S3  +  6H2O  =  2Al(OH)3↓   +  3H2S↑

Al(OH)3  +  KOH  =  K[Al(OH)4]  K[Al(OH)4]    KAlO2  +   2H2O

KAlO2  +   4HCl  =  AlCl3  +  KCl  +  2H2O

16)         KClO3+  6HCl  =  KCl  +  3Cl2↑  +   3H2O2Al  +  3Cl2   =  2AlCl3

AlCl3  +  3NaOH  =  Al(OH)3↓  +   3NaCl2Al(OH)3Al2O3  +  3H2O

17)        MnO2  +  4HCl  =  MnCl2  +  Cl2↑  +  2H2O2Al  +  3Cl2  =  2AlCl3

AlCl3  +  4NaOH  =  Na[Al(OH)4]  +  3NaCl

Na[Al(OH)4]  + 4HCl  =  AlCl3  +  NaCl  +  4H2O

18)        2Al  +  2NaOH  +  6H2O   =  2Na[Al(OH)4]  +  3H2

Na[Al(OH)4]  +  CO2  =  Al(OH)3↓   +  NaHCO3

2Al(OH)3Al2O3  +  3H2OAl2O3  +Na2CO32NaAlO2  +  CO2↑

19)        Al2O3  +Na2CO32NaAlO2  +  CO2↑NaAlO2  +  4HCl  =  NaCl   +  AlCl3  +  2H2O

AlCl3  +  3(NH3· H2O)  =  Al(OH)3↓  +   3NH4ClAl(OH)3  +  3KOH  =  K3[Al(OH)6]  

20)         Al2O3  +2NaOH  2NaAlO2  +  H2O

        NaAlO2  +  NH4Cl  +  H2O  =  NaCl  +  Al(OH)3↓   +  NH3↑

2NH3   +   H2SO4   =   (NH4)2SO4(NH4)2SO4NH4HSO4  +  NH3↑

21)        2Al  +  3S  =  Al2S3Al2S3  +  6H2O  =  2Al(OH)3↓   +  3H2S↑

Al(OH)3  +  KOH  =  K[Al(OH)4]допустимообразованиеK3[Al(OH)6]  

3K[Al(OH)4]  +  AlCl3   =   4Al(OH)3  +  3KCl

22)         Al2(SO4)3  +  3Ba(NO3)2  =  3BaSO4↓  +  2Al(NO3)3

Al(NO3)3  +  3NaOH  =  Al(OH)3↓  +   3NaNO3

2Al(OH)3Al2O3  +  3H2O

Al2O3  +   6HCl  =  2AlCl3  +  3H2O

23)         Al2(SO4)3+    3K2S   +   6H2O   =   2Al(OH)3   +  3H2S↑    +   3K2SO4        

3H2S    +  K3[Al(OH)6]   =  2Al(OH)3   +  3KHS   +  3H2O

2Al(OH)3Al2O3  +  3H2O

Al2O3  +2NaOH  2NaAlO2  +  H2O

24)         2Al  +  3S    Al2S3

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

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

Al(OH)3  +  NaOH  =  Na[Al(OH)4]  

        допустимо образование Na3[Al(OH)6]  

25)        2Al  +  2NaOH  +  6H2O   =  2Na[Al(OH)4]  +  3H2

Na[Al(OH)4]  +  CO2  =  Al(OH)3↓   +  NaHCO3

2Al(OH)3Al2O3  +  3H2O

Al2O3    +   3H2SO4=  Al2(SO4)3+3H2O

26)         Al2O3    +   6HNO3   =   2Al(NO3)3   +   3H2O

4Al(NO3)3   2Al2O3    +   12NO2   +  3O2

      +    3O2

на катоде      на аноде

8Al   +  3KNO3   +  5KOH   +   18H2O   =   3NH3   +  8K[Al(OH)4]  

27)        2NaOH  +   2Al   +   6H2O    =   2Na[Al(OH)4]   +   3H2

        Na[Al(OH)4]    +   CO2   =   Al(OH)3   +   NaHCO3

        2Al(OH)3   Al2O3   +   3H2O

Al2O3   +   Na2CO3    =     2NaAlO2    +   CO2

28)        2Al     +    3I2   =   2AlI3

        AlI3  +   3NaOH  =   Al(OH)3   +   3NaI

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

        2AlCl3+  3Na2CO3   +   3H2O   =   2Al(OH)3   +  3CO2   +   6NaCl

29)        2Al    +    6HCl    =   2AlCl3   +   3H2

2AlCl3    +    3K2CO3    +   3H2O    =    2Al(OH)3   +   6KCl   +  3CO2

Al(OH)3   +   3KOH   =   K3[Al(OH)6]

C   +   CO2   =   2CO

30)        2NaOH  +   2Al   +   6H2O    =   2Na[Al(OH)4]   +   3H2

Na[Al(OH)4]  + 4HCl  =  AlCl3  +  NaCl  +  4H2O

CuO   +   H2   =   Cu   +   H2O

3Cu    +   8HNO3(разб.)     =   3Cu(NO3)2   +   2NO    +   4H2O

31)        8Al     +    3Fe3O4    =    9Fe    +    4Al2O3

Al2O3  +  2NaOH  +  3H2O  =  2Na[Al(OH)4]  

        2Fe    +   3Cl2     =    2FeCl3

3Na[Al(OH)4]    +   AlCl3     =    4Al(OH)3   +   3NaCl

в условии
в решении
в тексте к заданию
в атрибутах

Категория:

Атрибут:

Всего: 756    1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …

Добавить в вариант

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

Всего: 756    1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …

Химические свойства алюминия

Алюминий ($Al$) — элемент главной подгруппы III группы Периодической системы. У него на внешнем энергетическом уровне три электрона, которые алюминий легко отдает при химических взаимодействиях. У атомов алюминия восстановительные свойства выражены ярче, чем у бора, т.к. у алюминия имеется промежуточный слой с восемью электронами ($2e↖{-}; 8e↖{-}; 3e↖{-}$), который препятствует притяжению электронов к ядру. Алюминий имеет степень окисления $+3$.

Алюминий — серебристо-белый металл, $t°_{пл}=660°С$. Это самый распространенный металл земной коры, обладает высокой коррозионной стойкостью. Малая плотность алюминия ($2,7 г/{см^3}$) в сочетании с высокой прочностью и пластичностью его сплавов делают алюминий незаменимым в самолетостроении. Высокая электропроводность алюминия (в $1.6$ раза меньше, чем у меди) позволяет заменять медные провода более легкими — алюминиевыми.

Высокая химическая активность алюминия используется в алюминотермии, с помощью которой получают хром, ванадий, титан и другие металлы.

Прочность химической связи в оксиде $Al_2O_3$ обуславливает его механическую прочность, твердость. $Al_2O_3$ — корунд, абразивный материал. Искусственный рубин — $Al_2O_3$ с добавлением оксида хрома. Химические свойства алюминия и его соединений обобщены в таблице.

Алюминий и его соединения.

Алюминий	Соединения алюминия
Оксид алюминия	Гидроксид алюминия
1. Серебристо-белый легкий металл. 2. Окисляется на воздухе с образованием защитной пленки: $4Al+3O_2=2Al_2O_3$ 3. Вытесняет водород из воды: $2Al+6H_2O=2Al(OH)_3↓+3H_2↑$ 4. Взаимодействует с кислотами: $2Al^{0}+6H^{+}=2Al^{3+}+3H_2^0{↑}$ 5. Взаимодействует с водным раствором щелочи: $2Al+2H_2O+2NaOH=2NaAlO_2+3H_2{↑}$ 6. Вытесняет металлы из их оксидов (алюминотермия): $8Al+3Fe_3O_4=9Fe+4Al_2O_3+Q$ Получение Разложение электрическим током расплава оксида алюминия (в криолите): $2Al_2O_3=4Al+3O_2{↑}–3352 кДж$	1. Очень твердый порошок белого цвета 2. Амфотерный оксид, взаимодействует: а) с кислотами: $Al_2O_3+6H^{+}=2Al^{3+}+3H_2O$ б) со щелочами: $Al_2O_3+2OH^{–}=2AlO_2^{−}+H_2O$ Образуется: а) при окислении или горении алюминия на воздухе: $4Al+3O_2=2Al_2O_3$ б) в реакции алюминотермии: $2Al+Fe_2O_3=Al_2O_3+2Fe$; в) при термическом разложении гидроксида алюминия: $2Al(OH)_3=Al_2O_3+3H_2O$	1. Белый нерастворимый в воде порошок. 2. Проявляет амфотерные свойства, взаимодействует: а) с кислотами: $Al(OH)_3+3HCl=AlCl_3+3H_2O$ $Al(OH)_3+3H^{+}=Al^{3+}+3H_2O$ б) со щелочами: $Al(OH)_3+NaOH=NaAlO_2+2H_2O$ $Al(OH)_3+OH^{–}=AlO_2^{−}+2H_2O$ 3. Разлагается при нагревании: $2Al(OH)_3=Al_2O_3+3H_2O$ Образуется при: а) взаимодействии растворов солей алюминия с растворами щелочей (без избытка): $Al^{3+}+3OH^{–}=Al(OH)_3↓$ б) взаимодействии алюминатов с кислотами (без избытка): $AlO_2^{−}+H^{+}+H_2O=Al(OH)_3↓$ Соли алюминия в водных растворах гидролизуются: $Al^{3+}+H_2O⇄AlOH^{2+}+H^{+}$ $AlOH^{2+}+H_2O⇄Al(OH)_2^{+}+H^{+}$ $Al(OH)_2^{+}+H_2O⇄Al(OH)_{3}+H^{+}$

Химические свойства цинка

Цинк ($Zn$) — элемент побочной подгруппы II группы. Его электронная формула следующая: ($…3d^{10}4s^2$). Так как в атомах цинка предпоследний $d-$подуровень полностью завершен, то цинк в соединениях проявляет степень окисления $+2$.

Цинк — металл серебристо-белого цвета, практически не изменяющийся на воздухе. Обладает коррозионной стойкостью, что объясняется наличием на его поверхности оксидной пленки.

Цинк — один из активнейших металлов, при повышенной температуре реагирует с простыми веществами:

$Zn+Cl_2→↖{t°}ZnCl_2$,

$2Zn+O_2→↖{t°}2ZnO$,

$Zn+S→↖{t°}ZnS$.

Цинк вытесняет водород из кислот:

$Zn+2Н^{+}=Zn^{2+}+H_2↑$

Гидроксид цинка амфотерен, т. е. проявляет свойства и кислоты, и основания. При постепенном приливании раствора щелочи к раствору соли цинка выпавший вначале осадок растворяется (то же происходит и с алюминием):

$ZnSO_4+2NaOH={Zn(OH)_2}↙{белый}↓+Na_2SO_4$,

$Zn(OH)_2+2NaOH={Na_2[Zn(OH)_4]}↙{тетрагидроксоцинкат натрия}$

Алюминий — амфотерный металл. Электронная конфигурация атома алюминия 1s²2s²2p⁶3s²3p¹. Таким образом, на внешнем электронном слое у него находятся три валентных электрона: 2 — на 3s- и 1 — на 3p-подуровне. В связи с таким строением для него характерны реакции, в результате которых атом алюминия теряет три электрона с внешнего уровня и приобретает степень окисления +3. Алюминий является высокоактивным металлом и проявляет очень сильные восстановительные свойства.

Взаимодействие алюминия с простыми веществами

с кислородом

При контакте абсолютно чистого алюминия с воздухом атомы алюминия, находящиеся в поверхностном слое, мгновенно взаимодействуют с кислородом воздуха и образуют тончайшую, толщиной в несколько десятков атомарных слоев, прочную оксидную пленку состава Al₂O₃, которая защищает алюминий от дальнейшего окисления. Невозможно и окисление крупных образцов алюминия даже при очень высоких температурах. Тем не менее, мелкодисперсный порошок алюминия довольно легко сгорает в пламени горелки:

4Аl + 3О₂ = 2Аl₂О₃

с галогенами

Алюминий очень энергично реагирует со всеми галогенами. Так, реакция между перемешанными порошками алюминия и йода протекает уже при комнатной температуре после добавления капли воды в качестве катализатора. Уравнение взаимодействия йода с алюминием:

2Al + 3I₂ =2AlI₃

С бромом, представляющим собой тёмно-бурую жидкость, алюминий также реагирует без нагревания. Образец алюминия достаточно просто внести в жидкий бром: тут же начинается бурная реакция с выделением большого количества тепла и света:

2Al + 3Br₂ = 2AlBr₃

Реакция между алюминием и хлором протекает при внесении нагретой алюминиевой фольги или мелкодисперсного порошка алюминия в заполненную хлором колбу. Алюминий эффектно сгорает в хлоре в соответствии с уравнением:

2Al + 3Cl₂ = 2AlCl₃

с серой

При нагревании до 150-200 ^оС или после поджигания смеси порошкообразных алюминия и серы между ними начинается интенсивная экзотермическая реакция с выделением света:

— сульфид алюминия

с азотом

При взаимодействии алюминия с азотом при температуре около 800 ^oC образуется нитрид алюминия:

с углеродом

При температуре около 2000^oC алюминий взаимодействует с углеродом и образует карбид (метанид) алюминия, содержащий углерод в степени окисления -4, как в метане.

Взаимодействие алюминия со сложными веществами

с водой

Как уже было сказано выше, стойкая и прочная оксидная пленка из Al₂O₃ не дает алюминию окисляться на воздухе. Эта же защитная оксидная пленка делает алюминий инертным и по отношению к воде. При снятии защитной оксидной пленки с поверхности такими методами, как обработка водными растворами щелочи, хлорида аммония или солей ртути (амальгирование), алюминий начинает энергично реагировать с водой с образованием гидроксида алюминия и газообразного водорода:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂↑

с оксидами металлов

После поджигания смеси алюминия с оксидами менее активных металлов (правее алюминия в ряду активности) начинается крайне бурная сильно-экзотермическая реакция. Так, в случае взаимодействия алюминия с оксидом железа (III) развивается температура 2500-3000^оС. В результате этой реакции образуется высокочистое расплавленное железо:

2AI + Fe₂O₃ = 2Fe + Аl₂О₃

Данный метод получения металлов из их оксидов путем восстановления алюминием называется алюмотермией или алюминотермией.

с кислотами-неокислителями

Взаимодействие алюминия с кислотами-неокислителями, т.е. практически всеми кислотами, кроме концентрированной серной и азотной кислот, приводит к образованию соли алюминия соответствующей кислоты и газообразного водорода:

а) 2Аl + 3Н₂SO_4(разб.) = Аl₂(SO₄)₃ + 3H₂↑

2Аl⁰ + 6Н⁺ = 2Аl³⁺ + 3H₂⁰;

б) 2AI + 6HCl = 2AICl₃ + 3H₂↑

с кислотами-окислителями

-концентрированной серной кислотой

Взаимодействие алюминия с концентрированной серной кислотой в обычных условиях, а также низких температурах не происходит вследствие эффекта, называемого пассивацией. При нагревании реакция возможна и приводит к образованию сульфата алюминия, воды и сероводорода, который образуется в результате восстановления серы, входящей в состав серной кислоты:

Такое глубокое восстановление серы со степени окисления +6 (в H₂SO₄) до степени окисления -2 (в H₂S) происходит благодаря очень высокой восстановительной способности алюминия.

— концентрированной азотной кислотой

Концентрированная азотная кислота в обычных условиях также пассивирует алюминий, что делает возможным ее хранение в алюминиевых емкостях. Так же, как и в случае с концентрированной серной, взаимодействие алюминия с концентрированной азотной кислотой становится возможным при сильном нагревании, при этом преимущественно протекает реакция:

— разбавленной азотной кислотой

Взаимодействие алюминия с разбавленной по сравнению с концентрированной азотной кислотой приводит к продуктам более глубокого восстановления азота. Вместо NO в зависимости от степени разбавления могут образовываться N₂O и NH₄NO₃:

8Al + 30HNO_3(разб.) = 8Al(NO₃)₃ +3N₂O↑ + 15H₂O

8Al + 30HNO_{3(оч. разб)} = 8Al(NO₃)₃ + 3NH₄NO₃ + 9H₂O

со щелочами

Алюминий реагирует как с водными растворами щелочей:

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

так и с чистыми щелочами при сплавлении:

В обоих случаях реакция начинается с растворения защитной пленки оксида алюминия:

Аl₂О₃ + 2NaOH + 3H₂O = 2Na[Al(OH)₄]

Аl₂О₃ + 2NaOH = 2NaAlO₂ + Н₂О

В случае водного раствора алюминий, очищенный от защитной оксидной пленки, начинает реагировать с водой по уравнению:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂↑

Образующийся гидроксид алюминия, будучи амфотерным, реагирует с водным раствором гидроксида натрия с образованием растворимого тетрагидроксоалюмината натрия:

Al(OH)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄]

Автор: С.И. Широкопояс https://scienceforyou.ru/