Номер 310, страница 225 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.310. Объясните, почему карбонат алюминия не может быть получен из водного раствора.

Решение

Карбонат алюминия ($Al_2(CO_3)_3$) — это соль, образованная катионом, соответствующим слабому основанию ($Al(OH)_3$), и анионом, соответствующим слабой кислоте ($H_2CO_3$). Для солей, образованных одновременно слабым основанием и слабой кислотой, характерен процесс полного, необратимого взаимного гидролиза в водной среде.

Это означает, что при попытке получить карбонат алюминия реакцией обмена в водном растворе (например, смешивая растворы хлорида алюминия и карбоната натрия), ионы $Al^{3+}$ и $CO_3^{2-}$ не образуют осадок $Al_2(CO_3)_3$, а необратимо реагируют с молекулами воды.

Происходит совместный гидролиз (взаимное усиление гидролиза), который можно представить в виде суммарного ионного уравнения. Ионы алюминия реагируют с водой с образованием гидроксида алюминия, а карбонат-ионы — с образованием угольной кислоты: $$2Al^{3+} + 3CO_3^{2-} + 6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3 \downarrow + 3H_2CO_3$$

Образовавшаяся в результате реакции угольная кислота ($H_2CO_3$) является крайне нестабильным соединением и немедленно разлагается на углекислый газ и воду: $$3H_2CO_3 \rightarrow 3CO_2 \uparrow + 3H_2O$$

Таким образом, итоговое уравнение реакции, которое наблюдается на практике, включает образование осадка гидроксида алюминия и выделение углекислого газа, а не образование карбоната алюминия. Для примера с хлоридом алюминия и карбонатом натрия молекулярное уравнение выглядит так: $$2AlCl_3 + 3Na_2CO_3 + 3H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3 \downarrow + 3CO_2 \uparrow + 6NaCl$$

Вместо ожидаемого осадка карбоната алюминия образуется осадок гидроксида алюминия ($Al(OH)_3$) и выделяется углекислый газ ($CO_2$), что делает невозможным получение $Al_2(CO_3)_3$ из водного раствора.

Ответ: Карбонат алюминия не может быть получен из водного раствора, потому что он является солью, образованной катионом слабого основания ($Al^{3+}$) и анионом слабой кислоты ($CO_3^{2-}$). В присутствии воды такое соединение подвергается полному и необратимому взаимному гидролизу с образованием нерастворимого гидроксида алюминия ($Al(OH)_3$) и углекислого газа ($CO_2$), который выделяется в результате разложения нестабильной угольной кислоты.