Решебник по химии 9 класс. Рудзитис ФГОС §53

Важнейшие соединения алюминия

Стр. 199

Вопросы

1. Какие свойства характерны для амфотерных оксидов и гидроксидов?

Амфотерные оксиды и гидроксиды обладают двойственными свойствами — они могут реагировать как с кислотами, так и со щелочами. Это отличает их от обычных основных или кислотных соединений. Например, оксид алюминия (Al₂O₃) и гидроксид алюминия (Al(OH)₃) реагируют с соляной кислотой, как основания, образуя соли, и с раствором щёлочи, как кислоты, образуя комплексные соли — алюминаты. Такая двойственная химическая природа называется амфотерностью. Примеры уравнений:

(Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O)

(Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O)

(Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄])

(Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O)

2. Какие общие свойства солей вы знаете?

Соли — это ионные соединения, состоящие из катионов металлов и анионов кислотных остатков. Большинство солей хорошо растворимы в воде, особенно хлориды, нитраты и сульфаты. При растворении в воде соли диссоциируют на ионы. Они могут участвовать в реакциях обмена, нейтрализации, гидролиза. Некоторые соли при нагревании разлагаются, например, карбонаты. Также соли могут изменять окраску индикаторов в зависимости от природы ионов: кислые соли — в кислую сторону, основные — в щелочную. Соли также способны вступать в реакции с кислотами, щелочами и другими солями.

Стр. 200

Лабораторный опыт

1. Получение гидроксида алюминия и взаимодействие его с кислотами и щелочами.

1) Получите гидроксид алюминия. Для этого в две пробирки налейте по 1 мл раствора с массовой долей гидроксида натрия 5 % и затем добавьте раствор хлорида алюминия до выпадения белого осадка гидроксида алюминия.

2) В одну пробирку с осадком гидроксида алюминия прилейте соляную кислоту. В другую пробирку добавьте избыток гидроксида натрия и встряхните.

Что происходит в каждой из пробирок? Сделайте вывод о характере гидроксида алюминия.

При добавлении раствора хлорида алюминия к раствору гидроксида натрия в обеих пробирках выпадает белый аморфный осадок гидроксида алюминия (Al(OH)₃), что соответствует реакции:

(AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃↓ + 3NaCl)

Затем:

— В первую пробирку добавляют соляную кислоту. Осадок растворяется, так как Al(OH)₃ реагирует с кислотой, как основание, образуя растворимую соль:

(Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O)

— Во вторую пробирку добавляют избыток щёлочи. Осадок также растворяется, так как Al(OH)₃ реагирует с щёлочью, как кислотный оксид, образуя тетрагидроксоалюминат:

(Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄])

Вывод:

Гидроксид алюминия обладает амфотерными свойствами — он взаимодействует как с кислотами, так и со щелочами, образуя соответствующие соли.

Стр. 201

Подумай, ответь, выполни

1. К раствору сульфата алюминия понемногу приливали раствор щёлочи (до избытка). Что наблюдали? Составьте уравнения соответствующих реакций.

При добавлении щёлочи к раствору сульфата алюминия сначала выпадает белый аморфный осадок — гидроксид алюминия. При дальнейшем добавлении щёлочи осадок растворяется, образуется растворимая соль — тетрагидроксоалюминат натрия.

Уравнения реакций:

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

(Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄])

2. В водные растворы хлорида натрия и хлорида алюминия опустили синюю лакмусовую бумагу. Как изменился её цвет и почему?

В растворе хлорида натрия лакмус не изменит цвет — это нейтральная соль, гидролизу не подвержена.

В растворе хлорида алюминия лакмус окрасится в красный цвет, так как Al³⁺ подвергается гидролизу, в результате чего образуется кислый раствор:

(Al³⁺ + 3H₂O ⇄ Al(OH)₃ + 3H⁺)

3. Составьте уравнения реакций согласно схеме 16. Обсудите выполненные задания с соседом по парте.

Схема 16 показывает взаимные превращения алюминия и его соединений:

— Сгорание алюминия:

(4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃)

— Получение гидроксида из соли:

(AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃↓ + 3NaCl)

— При добавлении избытка щёлочи:

(Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄])

— Взаимодействие гидроксида с кислотой:

(Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O)

— Взаимодействие оксида с кислотой:

(Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O)

— Взаимодействие оксида с щёлочью:

(Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O)

4. Напишите уравнения химических реакций, соответствующих превращениям

Al⁰ → Al³⁺ → Al⁰

— Окисление алюминия:

(2Al⁰ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑)

Здесь алюминий теряет электроны:

Al⁰ → Al³⁺ + 3e⁻

— Восстановление алюминия:

(3Mg + 2AlCl₃ → 2Al + 3MgCl₂)

Al³⁺ + 3e⁻ → Al⁰

5. Дано 40 г раствора, содержащего 5 % хлорида алюминия. Сколько потребуется миллилитров раствора (ρ = 1,2 г/см³), содержащего 0,2 массовой доли, или 20 %, гидроксида натрия, чтобы хлорид алюминия полностью превратить в тетрагидроксоалюминат натрия?

Масса AlCl₃ в растворе:

5% от 40 г = 2 г

Найдём количество вещества:

M(AlCl₃) = 27 + 3×35,5 = 133,5 г/моль

n(AlCl₃) = 2 / 133,5 ≈ 0,015 моль

Реакция:

(AlCl₃ + 4NaOH → Na[Al(OH)₄] + 3NaCl)

Из 1 моль AlCl₃ нужно 4 моль NaOH →

На 0,015 моль AlCl₃ нужно 0,06 моль NaOH

Найдём массу NaOH:

m(NaOH) = 0,06 × 40 = 2,4 г

Раствор NaOH — 20%, т.е. 20 г NaOH на 100 г раствора.

Найдём массу раствора:

2,4 г — это 20%, значит масса раствора = 2,4 / 0,2 = 12 г

Плотность ρ = 1,2 г/см³ →

V = 12 / 1,2 = 10 мл

Ответ: потребуется 10 мл раствора гидроксида натрия.