Номер A, страница 118 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

A

1. Определите положение алюминия в Периодической системе, назовите валентность и степень окисления алюминия по его валентным электронам.

2. Где встречаются природные соединения алюминия?

3. С какими неметаллами реагирует алюминий? Напишите уравнения реакций.

4. Допишите уравнения реакций и расставьте коэффициенты методом электронного баланса.

a) $\text{Al} + \text{HNO}_3 \text{ (разбавл.)} \rightarrow$

б) $\text{Al} + \text{NaOH} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow$

в) $\text{Al} + \text{HCl} \rightarrow$

1. Алюминий (Al) — химический элемент 13-й группы (по старой классификации — главной подгруппы III группы), 3-го периода периодической системы Д.И. Менделеева, с атомным номером 13. Электронная формула атома алюминия: $1s^22s^22p^63s^23p^1$. На внешнем, третьем, энергетическом уровне находятся 3 валентных электрона. Отдавая эти электроны в химических реакциях, алюминий проявляет постоянную валентность III и, соответственно, степень окисления +3.

Ответ: Алюминий находится в 3-м периоде, 13-й (IIIА) группе. Валентность III, степень окисления +3.

2. Алюминий является самым распространенным металлом в земной коре. Из-за своей высокой химической активности он встречается в природе исключительно в виде соединений. Основным промышленным источником алюминия является боксит — руда, состоящая из гидратированных оксидов алюминия ($Al_2O_3 \cdot nH_2O$). Также алюминий входит в состав множества других минералов: корунд и его разновидности (рубин, сапфир) — $Al_2O_3$, полевые шпаты, слюды, глины (которые являются алюмосиликатами).

Ответ: Природные соединения алюминия встречаются в виде минералов, таких как бокситы, корунд, нефелины, полевые шпаты и глины.

3. Алюминий реагирует со многими неметаллами, как правило, при нагревании.

С кислородом (на воздухе поверхность алюминия покрыта прочной оксидной пленкой, которая защищает его от дальнейшего окисления; при сильном нагревании сгорает):

$4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3$

С галогенами (реакция с хлором и бромом идет при комнатной температуре, с йодом — при нагревании):

$2Al + 3Cl_2 \rightarrow 2AlCl_3$

С серой (при сплавлении):

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

С азотом (при высокой температуре, около 800 °C):

$2Al + N_2 \xrightarrow{t} 2AlN$

Ответ: Алюминий реагирует с кислородом, галогенами (фтор, хлор, бром, йод), серой, азотом, углеродом. Примеры уравнений реакций: $4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3$; $2Al + 3Cl_2 \rightarrow 2AlCl_3$; $2Al + 3S \rightarrow Al_2S_3$.

4. Допишем уравнения реакций и расставим коэффициенты.

а) $Al + HNO_3 \text{(разбавл.)} \rightarrow$

Решение:

При взаимодействии алюминия с разбавленной азотной кислотой образуется нитрат алюминия, оксид азота(I) и вода. Составим электронный баланс для этой реакции.

$Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$ | 8 | процесс окисления, Al - восстановитель

$2N^{+5} + 8e^- \rightarrow N_2^{+1}$ (в $N_2O$) | 3 | процесс восстановления, $N^{+5}$ - окислитель

Теперь расставим коэффициенты в уравнении реакции.

Ответ: $8Al + 30HNO_3 \rightarrow 8Al(NO_3)_3 + 3N_2O + 15H_2O$

б) $Al + NaOH + H_2O \rightarrow$

Решение:

Алюминий является амфотерным металлом и реагирует с водными растворами щелочей. В результате реакции образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат натрия — и выделяется водород. Составим электронный баланс.

$Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$ | 2 | процесс окисления, Al - восстановитель

$2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$ | 3 | процесс восстановления, $H^{+1}$ - окислитель

Расставим коэффициенты в уравнении.

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

в) $Al + HCl \rightarrow$

Решение:

Алюминий — активный металл, стоящий в ряду электрохимических напряжений металлов до водорода, поэтому он вытесняет водород из растворов кислот (кроме азотной и концентрированной серной). При реакции с соляной кислотой образуются хлорид алюминия и водород. Составим электронный баланс.

$Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$ | 2 | процесс окисления, Al - восстановитель

$2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$ | 3 | процесс восстановления, $H^{+1}$ - окислитель

Расставим коэффициенты в уравнении реакции.

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