Лабораторный опыт №9, страница 123 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

Лабораторный опыт №9

Взаимодействие алюминия с раствором кислоты и щелочи

В две пробирки поместите кусочки алюминия. Налейте в одну пробирку раствор гидроксида натрия, в другую – раствор соляной кислоты. Объясните наблюдаемое. Напишите уравнения химических реакций.

Этот лабораторный опыт демонстрирует амфотерные свойства алюминия, то есть его способность реагировать как с кислотами, так и со щелочами.

Взаимодействие алюминия с раствором соляной кислоты (первая пробирка)

Наблюдения: В пробирке с алюминием и раствором соляной кислоты будет наблюдаться бурная реакция. Металл начнет шипеть, выделяя пузырьки бесцветного газа, и постепенно растворяться. Пробирка нагреется, что свидетельствует о выделении тепла (экзотермическая реакция).

Объяснение: Алюминий является активным металлом, стоящим в электрохимическом ряду напряжений до водорода. Однако в обычных условиях он покрыт тонкой и прочной оксидной пленкой ($Al_2O_3$), которая защищает его от реакций. Соляная кислота ($HCl$) — сильная кислота, которая сначала разрушает эту защитную пленку, а затем реагирует с самим металлом. В ходе реакции алюминий вытесняет водород из кислоты, в результате чего образуется соль (хлорид алюминия) и выделяется газообразный водород ($H_2$).

Уравнения химических реакций:

1. Растворение оксидной пленки:

$Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O$

2. Реакция алюминия с соляной кислотой:

$2Al_{(тв)} + 6HCl_{(р-р)} \rightarrow 2AlCl_{3(р-р)} + 3H_{2(г)}\uparrow$

Ответ: В пробирке с соляной кислотой алюминий растворяется с выделением водорода, так как он является активным металлом, способным вытеснять водород из кислот. Образуется хлорид алюминия.

Взаимодействие алюминия с раствором гидроксида натрия (вторая пробирка)

Наблюдения: В пробирке с алюминием и раствором гидроксида натрия ($NaOH$) также будет наблюдаться растворение металла и выделение пузырьков газа. Реакция может начаться с небольшой задержкой, пока щелочь не разрушит оксидную пленку. Этот процесс также является экзотермическим.

Объяснение: Способность алюминия реагировать с растворами щелочей доказывает его амфотерные свойства. Подобно кислоте, сильная щелочь (гидроксид натрия) сначала реагирует с амфотерным оксидом $Al_2O_3$, разрушая защитную пленку. Затем чистый алюминий вступает в реакцию с щелочью и водой. В результате этой реакции также выделяется водород, а в растворе образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат натрия.

Уравнения химических реакций:

1. Растворение оксидной пленки:

$Al_2O_3 + 2NaOH + 3H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4]$

2. Реакция алюминия с раствором щелочи:

$2Al_{(тв)} + 2NaOH_{(р-р)} + 6H_2O_{(ж)} \rightarrow 2Na[Al(OH)_4]_{(р-р)} + 3H_{2(г)}\uparrow$

Ответ: В пробирке с раствором гидроксида натрия алюминий растворяется с выделением водорода. Эта реакция демонстрирует амфотерные свойства алюминия, то есть его способность взаимодействовать со щелочами с образованием соли (тетрагидроксоалюмината натрия).