На чём основано применение наждачной бумаги? Какое соединение обусловливает её твёрдость?
Применение наждачной бумаги основано на высокой твёрдости абразивных частиц, нанесённых на её поверхность. В качестве абразива часто используется оксид алюминия (Al₂O₃), который обладает высокой твёрдостью.
К раствору хлорида алюминия по каплям добавляют раствор гидроксида натрия. Что происходит? Напишите уравнения реакций.
При добавлении раствора гидроксида натрия к хлориду алюминия сначала образуется белый осадок гидроксида алюминия: AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃↓ + 3NaCl При избытке NaOH осадок растворяется, образуя комплексный ион: Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄]
Предложите химический метод выделения чистого алюминия из магналия — сплава алюминия и магния.
Для выделения чистого алюминия из магналия используют реакцию с раствором щёлочи, так как алюминий растворяется в ней, а магний — нет: 2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑ Затем алюминий можно выделить электролизом из полученного раствора.
Какую реакцию среды имеют растворы хлорида алюминия, алюмината натрия? Почему?
Раствор хлорида алюминия имеет кислую реакцию среды, так как происходит гидролиз: AlCl₃ + H₂O ⇌ Al(OH)²⁺ + HCl Раствор алюмината натрия имеет щелочную реакцию из-за наличия иона [Al(OH)₄]⁻, который проявляет основные свойства.
Сульфид алюминия, образующийся при взаимодействии простых веществ, при попадании в воду необратимо гидролизуется. Чем это вызвано? Напишите уравнение реакции.
Сульфид алюминия Al₂S₃ гидролизуется в воде, так как ион Al³⁺ вызывает сильный гидролиз, а H₂S уходит в газовую фазу: Al₂S₃ + 6H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑
Для осаждения гидроксида алюминия из растворов солей алюминия вместо щёлочи следует использовать аммиак. Почему? Ответ проиллюстрируйте уравнениями реакций.
Аммиак используют для осаждения гидроксида алюминия, так как он создаёт менее агрессивную среду, а избыток щёлочи растворяет осадок: AlCl₃ + 3NH₃ + 3H₂O → Al(OH)₃↓ + 3NH₄Cl
Мета- и ортоалюминаты кальция входят в состав цемента. Напишите формулы этих соединений и уравнения реакций их образования из оксидов.
Формулы мета- и ортоалюминатов кальция: Ca(AlO₂)₂ — метаалюминат Ca₃(AlO₃)₄ — ортоалюминат
Уравнения их образования: CaO + Al₂O₃ → Ca(AlO₂)₂ 3CaO + Al₂O₃ → Ca₃(AlO₃)₄
Алюминий растворили в разбавленной серной кислоте, к полученному раствору добавили избыток водного раствора аммиака. Выпавший осадок прокалили, а твёрдый остаток сплавили с карбонатом натрия. Напишите уравнения описанных реакций. Напишите уравнения реакций, соответствующие следующим схемам превращений:
а) Al → Al₂O₃ → NaAlO₂ → Al(OH)₃ → Al₂O₃ → Al б) Al → Al(OH)₃ → AlCl₃ → Al(NO₃)₃ → Al₂O₃ → AlCl₃ → Al(OH)₃ в) Al → Al₂S₃ → Al(OH)₃ → Al₂(SO₄)₃ → AlCl₃ → Al(OH)₃ г) Al → AlI₃ → AlCl₃ → Al(OH)₃ → Na[Al(OH)₄] → AlBr₃
а) 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃ Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O NaAlO₂ + 2H₂O → Al(OH)₃ + NaOH 2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O Al₂O₃ + 2Al → 4Al
б) 2Al + 6H₂O → 2Al(OH)₃ + 3H₂↑ Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O AlCl₃ + 3HNO₃ → Al(NO₃)₃ + 3HCl 2Al(NO₃)₃ → Al₂O₃ + 6NO₂ + 3/2O₂ Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O AlCl₃ + 3NH₃ + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3NH₄Cl
в) 2Al + 3S → Al₂S₃ Al₂S₃ + 6H₂O → 2Al(OH)₃ + 3H₂S↑ 2Al(OH)₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O Al₂(SO₄)₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂SO₄ AlCl₃ + 3NH₃ + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3NH₄Cl
г) 2Al + 3I₂ → 2AlI₃ AlI₃ + 3Cl₂ → AlCl₃ + 3I₂ AlCl₃ + 3NH₃ + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3NH₄Cl Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄] Na[Al(OH)₄] + 3HBr → AlBr₃ + NaBr + 4H₂O
Почему при действии на водный раствор тетрагидроксоалюми-ната натрия хлоридом аммония происходит образование осадка? Напишите уравнение реакции.
Тетрагидроксоалюминат натрия Na[Al(OH)₄] представляет собой растворимый комплексный ион [Al(OH)₄]⁻. При добавлении NH₄Cl происходит подкисление среды за счёт гидролиза NH₄⁺:
NH₄⁺ + H₂O ⇄ NH₃ + H₃O⁺
В результате снижения pH равновесие реакции смещается, и [Al(OH)₄]⁻ разлагается с выделением нерастворимого гидроксида алюминия Al(OH)₃:
Na[Al(OH)₄] + NH₄Cl → Al(OH)₃↓ + NaCl + NH₃↑ + H₂O
Хлорид алюминия(1) AlCl реагирует с некоторыми аминами — органическими производными аммиака NR3, (R — углеводородный радикал) с образованием соединений А1С1 • NR3, устойчивых при комнатной температуре. Что в данной реакции является кислотой Льюиса, а что — основанием?
В данной реакции AlCl является кислотой Льюиса, так как у атома алюминия есть свободная орбиталь, способная принимать электронную пару.
Амин NR₃ является основанием Льюиса, так как обладает неподелённой электронной парой на атоме азота и может передавать её для образования координационной связи.
Реакция идет по схеме: AlCl + NR₃ → AlCl • NR₃
При добавлении алюминия в водный раствор щёлочи, содержащей нитрат-ионы, наблюдается выделение газа, окрашивающего лакмусовую бумагу в синий цвет. Запишите уравнение реакции.
Алюминий в щелочной среде реагирует с водой с образованием тетрагидроксоалюмината натрия и водорода:
2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑
Однако в присутствии нитрат-ионов NO₃⁻ происходит окисление алюминия и восстановление нитратов до аммиака NH₃, который и окрашивает лакмус в синий цвет:
8Al + 3NO₃⁻ + 5OH⁻ + 18H₂O → 8[Al(OH)₄]⁻ + 3NH₃↑