Взаимодействие с неметаллами

Урок №49. Алюминий. Положение алюминия в периодической системе и строение его атома. Нахождение в природе. Физические и химические свойства алюминия.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ

№1. Для получения алюминия из хлорида алюминия в качестве восстановителя можно использовать металлический кальций. Составьте уравнение данной химической реакции, охарактеризуйте этот процесс при помощи электронного баланса.
Подумайте! Почему эту реакцию нельзя проводить в водном растворе?

№2. Закончите уравнения химических реакций, разберите с т.зрения ОВР
Al + H₂SO₄ (раствор) ->
Al + CuCl₂ ->
Al + HNO₃(конц) -^t->
Al + NaOH + H₂O ->

№3. Осуществите превращения:
Al -> AlCl₃ -> Al -> Al₂S₃ -> Al(OH)₃ -^t->Al₂O₃ -> Al

№4. Решите задачу:
На сплав алюминия и меди подействовали избытком концентрированного раствора гидроксида натрия при нагревании. Выделилось 2,24 л газа (н.у.). Вычислите процентный состав сплава, если его общая масса была 10 г?

Урок №50. Амфотерность оксида и гидроксида алюминия.

https://www.sites.google.com/site/himulacom/zvonok-na-urok/9-klass---vtoroj-god-obucenia/urok-no50-amfoternost-oksida-i-gidroksida-aluminia

Осуществите превращения:
1) Al -> Al(OH)₃ -> AlCl₃ - > Al(OH)₃ > Na[Al(OH)₄]
2) Al -> Al₂O₃ ->Na[Al(OH)₄] -> Al(OH)₃ -> Al₂O₃ - > Al

 

Дополнительные ресурсы для изучения темы

https://chemege.ru/aluminium/

https://foxford.ru/wiki/himiya/stroenie-i-svoystva-alyuminiya-i-ego-soedineniy

Строение и свойства алюминия и его соединений

Алюминий - элемент III группы, главной «А» подгруппы, 3 периода периодической системы, порядковый номер №13, относительная атомная масса Ar(Al) = 27. Его соседом слева в таблице является магний – типичный металл, а справа – кремний – уже неметалл. Следовательно, алюминий должен проявлять свойства некоторого промежуточного характера и его соединения являются амфотерными.

В возбужденном состоянии на внешнем уровне алюминия находится три неспаренных электрона. Поэтому в соединениях с ковалентной связью алюминий проявляет валентность III. Во всех соединениях алюминий проявляет постоянную степень окисления: +3.

Физические свойства

Алюминий в свободном виде — се­ребристо-белый металл, обладающий высокой тепло- и электро­проводностью. Температура плавления 650 ∘C. Алюминий имеет невысокую плотность (2,7 г/см3) — при­мерно втрое меньше, чем у железа или меди, и одновременно — это прочный металл

Нахождение в природе

По распространённости в природе занимает 1-е среди металлов и 3-е место среди элементов, уступая только кислороду и кремнию. В природе алюминий встречается только в соединениях (минералах):

• Бокситы — Al2O3⋅H2O (с примесями SiO2,Fe2O3,CaCO3)
• Нефелины —KNa3[AlSiO4]4
• Алуниты — KAl(SO4)2⋅2Al(OH)3
• Глинозёмы (смеси каолинов с песком SiO2, известняком CaCO3, магнезитом MgCO3)
• Корунд — Al2O3
• Полевой шпат (ортоклаз) — K2O⋅Al2O3⋅6SiO2
• Каолинит — Al2O3⋅2SiO2⋅2H2O
• Алунит —(Na,K)2SO4⋅Al2(SO4)3⋅4Al(OH)3
• Берилл — 3BeO⋅Al2O3⋅6SiO2

Берилл Корунд Нефелин

Химические свойства

Алюминий – химически активный металл, но прочная оксидная пленка состава Al2O3 определяет его стойкость при обычных условиях. Практически во всех химических реакциях алюминий проявляет восстановительные свойства.

Взаимодействие с неметаллами

С кислородом взаимодействует только в мелкораздробленном состоянии при высокой температуре:

4Al+3O2=2Al2O3

реакция сопровождается большим выделением тепла (1676 кДж).

С галогенами (кроме фтора) алюминий реагирует при комнатной температуре, с образованием галогенидов:

2Al+3Cl2=2AlCl3

С водородом непосредственно не взаимодействует.

С другими неметаллами алюминий реагирует при нагревании, образуя бинарные соединения:

2Al+3F2=2AlF3 фторид алюминия (t=600∘C)

2Al+3S=Al2S3 сульфида алюминия (t=200∘C)

Al+P=AlP фосфид алюминия (t=500∘C)

2Al+N2=2AlN нитрид алюминия (t=800∘C)

4Al+3C=Al4C3 карбид алюминия (t=2000∘C)

Все эти соединения полностью гидролизуются с образованием гидроксида алюминия и летучих водородных соединений (сероводорода, фосфина, аммиака, метана и т.д.):

Al2S3+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2S­↑

Al4C3+12H2O=4Al(OH)3↓+3CH4­↑

2. С металлами образует сплавы, которые содержат интерметаллические соединения – алюминиды, например, CuAl2, CrAl7, FeAl3 и др.

3. Очищенный от оксидной пленки алюминий энергично взаимодействует с водой:

2Al+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2↑

В результате реакции образуется малорастворимый гидроксид алюминия и выделяется водород.

4. С оксидами менее активных металлов:

Cr2O3+2Al=Al2O3+2Cr

Такая реакция – алюмотермия – используется для получения чистых редких металлов, например таких, как вольфрам, ваннадий и др.

5. Алюминийлегко взаимодействует с разбавленными кислотами, образуя соли:

2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑

разб.2Al+3H2SO4разб.=Al2(SO4)3+3H2↑

Al+4HNO3=Al(NO3)3+NO↑+2H2O

в качестве продукта восстановления азотной кислоты также может быть азот и нитрат аммония.

Запомнить! С концентрированной азотной и серной кислотами при комнатной температуре алюминий не взаимодействует (пассивация); при нагревании реагирует с образованием соли и продукта восстановления кислоты:

(конц.)2Al+6H2SO4(конц.)→t,∘CAl2(SO4)3+3SO2↑_+6H2O

(конц.)Al+6HNO3(конц.)→t,∘CAl(NO3)3+3NO2↑_+3H2O

6. Алюминий – амфотерный металл, он легко реагирует со щелочами:

• в растворе с образованием тетрагидроксоаалюмината натрия:

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

· при сплавлении с образованием алюминатов:

2Al+6KOH=2KAlO2+2K2O+3H2↑

7. С солями менее активных металлов (стоящих в ряду напряжения правее алюминия):

2Al+3NiSO4=3Ni+Al2(SO4)3

Соединения алюминия

Оксид алюминия Al2O3

 

твердое вещество белого цвета, тугоплавкое. Не реагирует с водой и не растворяется в ней. Типичный амфотерный оксид, поэтому реагирует и с кислотами и со щелочами.

При взаимодействии с кислотами образуется соль и вода:

Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O

Со щелочами алюминий реагирует в расплаве и в растворе:

Запомнить!

• при сплавлении образуется метаалюминат натрия:

Al2O3(тв)+2NaOH (тв) →t,∘C 2NaAlO2+H2O

• в растворе щёлочи образуется тетрагидроксоалюминат натрия:

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