Номер 3, страница 173 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 36. Соединения алюминия. Глава 3. Металлы главных подгрупп - номер 3, страница 173.

Условие.

3. Предложите химический метод выделения чистого алюминия из магалия — сплава алюминия и магния.

Решение.

Решение 2.

Решение

Основной принцип химического разделения алюминия и магния в их сплаве (магналии) заключается в использовании амфотерных свойств алюминия. Алюминий, в отличие от магния, способен реагировать не только с кислотами, но и со щелочами. Магний же проявляет только основные свойства и со щелочами не взаимодействует. Процесс выделения чистого алюминия можно провести в несколько этапов.

Сначала сплав в виде мелкой стружки или порошка обрабатывают избытком раствора сильной щелочи, например, гидроксида натрия ($NaOH$). В ходе реакции алюминий переходит в раствор, образуя растворимое комплексное соединение — тетрагидроксоалюминат натрия, а магний остается в виде твердого нерастворимого осадка.

Уравнение реакции для алюминия: $2Al + 2NaOH + 6H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2 \uparrow$

Магний в данной реакции не участвует: $Mg + NaOH \rightarrow$ реакция не идет.

Далее смесь фильтруют, отделяя твердый магний. Полученный раствор (фильтрат) содержит тетрагидроксоалюминат натрия и избыток $NaOH$. Для выделения алюминия из этого раствора необходимо осадить его в виде гидроксида. Это достигается путем пропускания через раствор углекислого газа ($CO_2$). Углекислый газ, как кислотный оксид, вступает в реакцию с комплексным соединением, разрушая его и образуя нерастворимый гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$).

Уравнение реакции: $Na[Al(OH)_4] + CO_2 \rightarrow Al(OH)_3 \downarrow + NaHCO_3$

Выпавший белый осадок гидроксида алюминия отделяют от раствора методом фильтрования, тщательно промывают чистой водой и высушивают. Чтобы получить из гидроксида чистый алюминий, его сначала превращают в оксид путем прокаливания (термического разложения при высокой температуре).

Уравнение реакции: $2Al(OH)_3 \xrightarrow{t} Al_2O_3 + 3H_2O$

На заключительном этапе чистый оксид алюминия ($Al_2O_3$) подвергают электролизу в расплаве криолита ($Na_3AlF_6$), который служит для понижения высокой температуры плавления оксида. В результате электролиза на катоде выделяется чистый металлический алюминий.

Уравнение реакции: $2Al_2O_3 \xrightarrow{\text{электролиз}} 4Al + 3O_2 \uparrow$

Ответ:

Для выделения чистого алюминия из сплава с магнием (магналия) необходимо использовать различие в их химических свойствах, а именно амфотерность алюминия. Алгоритм действий следующий:
1. Обработать сплав избытком раствора сильной щелочи (например, $NaOH$). Алюминий растворится, образуя растворимый комплекс $Na[Al(OH)_4]$, а магний останется в осадке.
2. Отфильтровать раствор, отделив твердый магний.
3. Через фильтрат пропустить углекислый газ ($CO_2$) для осаждения гидроксида алюминия $Al(OH)_3$.
4. Отфильтровать, промыть и прокалить полученный осадок $Al(OH)_3$ для получения чистого оксида алюминия $Al_2O_3$.
5. Провести электролиз расплава $Al_2O_3$ в криолите для получения чистого металлического алюминия.