Номер 2, страница 391 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 8. Металлы. Параграф 54. Алюминий - номер 2, страница 391.

Условие.

2. Напишите уравнения реакций, характеризующих химические свойства алюминия. Реакции, протекающие с участием растворов электролитов, напишите также в ионном виде.

Решение.

Решение 2.

Алюминий — химически активный амфотерный металл. В обычных условиях он покрыт тонкой и прочной оксидной плёнкой ($Al_2O_3$), которая защищает его от взаимодействия со многими реагентами. Для описания химических свойств алюминия рассмотрим его взаимодействие с различными классами веществ.

1. Взаимодействие с неметаллами

При нагревании алюминий энергично реагирует с простыми веществами-неметаллами, образуя бинарные соединения. Например, с кислородом, хлором и серой:

Реакция с кислородом (горение):

$4Al + 3O_2 \xrightarrow{t} 2Al_2O_3$

Реакция с хлором:

$2Al + 3Cl_2 \rightarrow 2AlCl_3$

Реакция с серой:

$2Al + 3S \xrightarrow{t} Al_2S_3$

Ответ:

$4Al + 3O_2 \xrightarrow{t} 2Al_2O_3$ (оксид алюминия)

$2Al + 3Cl_2 \rightarrow 2AlCl_3$ (хлорид алюминия)

$2Al + 3S \xrightarrow{t} Al_2S_3$ (сульфид алюминия)

2. Взаимодействие с кислотами

Алюминий реагирует с растворами кислот-неокислителей (например, $HCl$, разбавленная $H_2SO_4$) с выделением водорода. Реакция с соляной кислотой протекает согласно молекулярному уравнению:

$2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2 \uparrow$

Так как реакция протекает в растворе электролитов, запишем её в ионном виде. Сильные электролиты $HCl$ и $AlCl_3$ диссоциируют на ионы. Алюминий ($\text{Al}$) — простое вещество, водород ($H_2$) — газ, их записываем в молекулярной форме.

Полное ионное уравнение:

$2Al^0 + 6H^+ + 6Cl^- \rightarrow 2Al^{3+} + 6Cl^- + 3H_2^0 \uparrow$

Сократив ионы $Cl^-$, присутствующие в обеих частях уравнения, получаем сокращённое ионное уравнение:

$2Al^0 + 6H^+ \rightarrow 2Al^{3+} + 3H_2^0 \uparrow$

Ответ:

Молекулярное уравнение: $2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2 \uparrow$

Полное ионное уравнение: $2Al^0 + 6H^+ + 6Cl^- \rightarrow 2Al^{3+} + 6Cl^- + 3H_2^0 \uparrow$

Сокращённое ионное уравнение: $2Al^0 + 6H^+ \rightarrow 2Al^{3+} + 3H_2^0 \uparrow$

3. Взаимодействие со щелочами

Как амфотерный металл, алюминий растворяется в водных растворах щелочей. При этом образуется комплексная соль (тетрагидроксоалюминат) и выделяется водород. Молекулярное уравнение реакции с гидроксидом натрия:

$2Al + 2NaOH + 6H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2 \uparrow$

Запишем ионные уравнения. $NaOH$ и $Na[Al(OH)_4]$ — сильные электролиты. Вода ($H_2O$) — слабый электролит, записывается в молекулярной форме.

Полное ионное уравнение:

$2Al^0 + 2Na^+ + 2OH^- + 6H_2O \rightarrow 2Na^+ + 2[Al(OH)_4]^- + 3H_2^0 \uparrow$

Ионы $Na^+$ не участвуют в реакции, сокращаем их:

$2Al^0 + 2OH^- + 6H_2O \rightarrow 2[Al(OH)_4]^- + 3H_2^0 \uparrow$

Ответ:

Молекулярное уравнение: $2Al + 2NaOH + 6H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2 \uparrow$

Полное ионное уравнение: $2Al^0 + 2Na^+ + 2OH^- + 6H_2O \rightarrow 2Na^+ + 2[Al(OH)_4]^- + 3H_2^0 \uparrow$

Сокращённое ионное уравнение: $2Al^0 + 2OH^- + 6H_2O \rightarrow 2[Al(OH)_4]^- + 3H_2^0 \uparrow$

4. Взаимодействие с растворами солей

Алюминий, как более активный металл, вытесняет менее активные металлы (например, $\text{Cu}$, $\text{Fe}$, $\text{Pb}$) из растворов их солей. Пример реакции с сульфатом меди(II):

$2Al + 3CuSO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3Cu \downarrow$

Запишем ионные уравнения для этой реакции в растворе. Растворимые соли $CuSO_4$ и $Al_2(SO_4)_3$ являются сильными электролитами.

Полное ионное уравнение:

$2Al^0 + 3Cu^{2+} + 3SO_4^{2-} \rightarrow 2Al^{3+} + 3SO_4^{2-} + 3Cu^0 \downarrow$

Сульфат-ионы ($SO_4^{2-}$) являются "ионами-наблюдателями", сокращаем их:

$2Al^0 + 3Cu^{2+} \rightarrow 2Al^{3+} + 3Cu^0 \downarrow$

Ответ:

Молекулярное уравнение: $2Al + 3CuSO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3Cu \downarrow$

Полное ионное уравнение: $2Al^0 + 3Cu^{2+} + 3SO_4^{2-} \rightarrow 2Al^{3+} + 3SO_4^{2-} + 3Cu^0 \downarrow$

Сокращённое ионное уравнение: $2Al^0 + 3Cu^{2+} \rightarrow 2Al^{3+} + 3Cu^0 \downarrow$

5. Взаимодействие с оксидами металлов (алюмотермия)

При высоких температурах алюминий проявляет сильные восстановительные свойства, восстанавливая менее активные металлы из их оксидов. Этот процесс нашёл применение в металлургии.

Реакция с оксидом железа(III):

$2Al + Fe_2O_3 \xrightarrow{t} Al_2O_3 + 2Fe$

Ответ:

$2Al + Fe_2O_3 \xrightarrow{t} Al_2O_3 + 2Fe$