Номер 3, страница 392 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 8. Металлы. Параграф 54. Алюминий - номер 3, страница 392.

Условие.

3. Охарактеризуйте физические, химические свойства и применение оксида алюминия.

Решение.

Решение 2.

Физические свойства

Оксид алюминия (химическая формула $Al_2O_3$) — это твёрдое кристаллическое вещество белого цвета, без запаха. Он практически нерастворим в воде и органических растворителях. Оксид алюминия является очень тугоплавким соединением, его температура плавления составляет 2072 °C, а температура кипения — 2980 °C. Он обладает чрезвычайно высокой твёрдостью; его наиболее распространённая кристаллическая модификация, α-оксид алюминия (корунд), имеет твёрдость 9 по шкале Мооса, уступая по этому показателю только алмазу. Оксид алюминия является диэлектриком (не проводит электрический ток), но при этом имеет довольно высокую теплопроводность.

Ответ: Физические свойства оксида алюминия: твёрдое, белое, тугоплавкое (Т_пл ≈ 2072 °C), очень твёрдое (корунд), нерастворимое в воде вещество, являющееся диэлектриком.

Химические свойства

Оксид алюминия проявляет амфотерные свойства, то есть способен реагировать как с кислотами, так и с основаниями. Однако он является химически инертным соединением, особенно в прокалённом виде (корунд), который вступает в реакции только при высоких температурах или с концентрированными реагентами.

1. Взаимодействие с сильными кислотами при нагревании с образованием соли и воды:
$Al_2O_3 + 6HCl \xrightarrow{t} 2AlCl_3 + 3H_2O$
$Al_2O_3 + 3H_2SO_4 \xrightarrow{t} Al_2(SO_4)_3 + 3H_2O$

2. Взаимодействие с щелочами:
- при сплавлении образуются алюминаты (соли метаалюминиевой кислоты):
$Al_2O_3 + 2NaOH \xrightarrow{t} 2NaAlO_2 + H_2O$
- при реакции с водными растворами щелочей образуются гидроксокомплексы:
$Al_2O_3 + 2NaOH + 3H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4]$

Оксид алюминия не реагирует с водой. При высоких температурах он также может реагировать с оксидами щелочных и щелочноземельных металлов ($Al_2O_3 + CaO \xrightarrow{t} Ca(AlO_2)_2$).

Ответ: Основное химическое свойство оксида алюминия — амфотерность, то есть способность реагировать как с кислотами, так и со щелочами с образованием солей. При этом он является химически малоактивным соединением.

Применение

Уникальное сочетание свойств оксида алюминия определяет его широкое применение в различных отраслях промышленности и науки. Основное его применение — в качестве сырья для производства металлического алюминия методом электролиза расплава $Al_2O_3$ в криолите. Благодаря высокой твёрдости, корунд используется как абразивный материал для изготовления шлифовальных кругов, наждачной бумаги и полировальных паст. Его тугоплавкость и химическая стойкость позволяют использовать его для изготовления огнеупорных материалов, таких как тигли, трубы, и для футеровки (внутренней облицовки) промышленных печей. Оксид алюминия является основой многих видов технической и конструкционной керамики, используемой для изготовления изоляторов, подложек для микросхем, режущего инструмента, эндопротезов в медицине и броневых пластин. Природный корунд с примесями других металлов является драгоценным камнем: рубин (примесь $Cr^{3+}$) и сапфир (примеси $Fe^{2+}$, $Fe^{3+}$, $Ti^{4+}$). В химической промышленности он используется в качестве катализатора, носителя для катализаторов, а также как адсорбент в хроматографии.

Ответ: Оксид алюминия применяется для производства алюминия, как абразивный и огнеупорный материал, в производстве различных видов керамики (от изоляторов до брони), в качестве катализатора, а его монокристаллы (рубин, сапфир) используются в ювелирном деле и технике (например, в лазерах).