Номер 51, страница 233 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

8.51. Что происходит при взаимодействии алюминия с горячим раствором карбоната натрия? Запишите уравнение реакции.

При взаимодействии алюминия с горячим раствором карбоната натрия происходит химическая реакция, в результате которой алюминий растворяется с выделением водорода. Это явление объясняется совокупностью нескольких факторов.

Во-первых, карбонат натрия ($Na_2CO_3$) является солью, образованной сильным основанием ($NaOH$) и слабой кислотой ($H_2CO_3$), поэтому в водном растворе он подвергается гидролизу по аниону: $CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + OH^-$ В результате гидролиза в растворе образуются гидроксид-ионы ($OH^-$), которые создают щелочную среду. Нагревание раствора значительно усиливает гидролиз, смещая равновесие вправо и увеличивая концентрацию $OH^-$.

Во-вторых, алюминий ($Al$) — это амфотерный металл. Его поверхность в обычных условиях покрыта тонкой, но очень прочной защитной оксидной пленкой ($Al_2O_3$), которая также обладает амфотерными свойствами. В щелочной среде, созданной горячим раствором карбоната натрия, эта защитная пленка растворяется. После этого очищенный от оксида металлический алюминий начинает реагировать с водой. Образующийся в ходе этой реакции амфотерный гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$) немедленно вступает в реакцию с гидроксид-ионами. В итоге образуется хорошо растворимая в воде комплексная соль — тетрагидроксоалюминат натрия ($Na[Al(OH)_4]$) — и выделяется газообразный водород ($H_2$).

Суммарное уравнение реакции, учитывающее все процессы, выглядит следующим образом:

$2Al + 2Na_2CO_3 + 8H_2O \xrightarrow{t} 2Na[Al(OH)_4] + 2NaHCO_3 + 3H_2\uparrow$

Таким образом, при добавлении алюминия в горячий раствор карбоната натрия можно наблюдать растворение металла и интенсивное выделение пузырьков газа (водорода).

Ответ: При взаимодействии алюминия с горячим раствором карбоната натрия происходит растворение алюминия с выделением газообразного водорода. Реакция протекает из-за амфотерных свойств алюминия и щелочной среды, возникающей в результате гидролиза карбоната натрия, который усиливается при нагревании. Уравнение реакции:
$2Al + 2Na_2CO_3 + 8H_2O \xrightarrow{t} 2Na[Al(OH)_4] + 2NaHCO_3 + 3H_2\uparrow$