Лабораторный опыт 18, страница 172 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 36. Соединения алюминия. Глава 3. Металлы главных подгрупп - страница 172.

Условие.

Лабораторный опыт 18. Свойства соединений алюминия

1. Испытайте раствор хлорида алюминия индикатором. Чем вызвана окраска индикатора?

2. Из хлорида алюминия получите гидроксид алюминия и изучите его отношение к растворам кислот и щелочей. Сделайте вывод о характере свойств гидроксида.

3. К раствору хлорида алюминия прилейте раствор карбоната натрия. Что вы наблюдаете? Напишите уравнение реакции.

Решение.

Решение 2.

1. При добавлении индикатора (например, лакмуса или метилового оранжевого) к раствору хлорида алюминия $AlCl_3$ наблюдается изменение окраски, характерное для кислой среды. Лакмус станет красным, а метиловый оранжевый – розовым. Это связано с тем, что хлорид алюминия – это соль, образованная слабым основанием ($Al(OH)_3$) и сильной кислотой ($HCl$). В водном растворе эта соль подвергается гидролизу по катиону:

$Al^{3+} + H_2O \rightleftharpoons Al(OH)^{2+} + H^+$

В результате реакции в растворе накапливаются ионы водорода $H^+$, которые и создают кислую среду ($pH < 7$), вызывая изменение цвета индикатора.

Ответ: Окраска индикатора вызвана образованием кислой среды в результате гидролиза соли $AlCl_3$.

2. Для получения гидроксида алюминия из хлорида алюминия необходимо к раствору $AlCl_3$ прилить раствор щелочи (например, гидроксида натрия $NaOH$ или аммиака $NH_3 \cdot H_2O$) до образования белого студенистого (гелеобразного) осадка $Al(OH)_3$.

Уравнение реакции получения: $AlCl_3 + 3NaOH \rightarrow Al(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$

Далее изучаем свойства полученного гидроксида алюминия. Осадок делят на две части.

1. К первой части осадка добавляют раствор сильной кислоты (например, соляной кислоты $HCl$). Наблюдается растворение осадка. Это доказывает наличие у гидроксида алюминия основных свойств.

Уравнение реакции с кислотой: $Al(OH)_3 + 3HCl \rightarrow AlCl_3 + 3H_2O$

2. Ко второй части осадка добавляют избыток раствора сильной щелочи (например, $NaOH$). Наблюдается растворение осадка с образованием растворимой комплексной соли – тетрагидроксоалюмината натрия. Это доказывает наличие у гидроксида алюминия кислотных свойств.

Уравнение реакции со щелочью: $Al(OH)_3 + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4]$

Поскольку гидроксид алюминия $Al(OH)_3$ реагирует и с кислотами, и со щелочами, он проявляет двойственные (амфотерные) свойства.

Ответ: Гидроксид алюминия является амфотерным соединением, так как он реагирует как с кислотами, так и со щелочами.

3. При приливании раствора карбоната натрия ($Na_2CO_3$) к раствору хлорида алюминия ($AlCl_3$) наблюдается выпадение белого студенистого осадка и одновременное выделение бесцветного газа без запаха в виде пузырьков. Осадок – это гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$), а газ – углекислый газ ($CO_2$).

Это явление объясняется совместным необратимым гидролизом. В одном растворе оказываются ионы слабого основания ($Al^{3+}$) и ионы слабой кислоты ($CO_3^{2-}$), которые взаимно усиливают гидролиз друг друга до конца. Продукт реакции обмена, карбонат алюминия $Al_2(CO_3)_3$, в водной среде не существует, так как он мгновенно и полностью разлагается водой.

Уравнение реакции:

$2AlCl_3 + 3Na_2CO_3 + 3H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3 \downarrow + 3CO_2 \uparrow + 6NaCl$

Ответ: Наблюдается выпадение белого студенистого осадка ($Al(OH)_3$) и выделение газа ($CO_2$). Уравнение реакции: $2AlCl_3 + 3Na_2CO_3 + 3H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3 \downarrow + 3CO_2 \uparrow + 6NaCl$.