Номер 3, страница 219 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

3. Напишите уравнение реакции алюминия с расплавленным гидроксидом натрия, предполагая, что при этом образуется алюминат натрия состава $Na_3AlO_3$. Назовите окислитель и восстановитель.

Решение

Данная реакция является окислительно-восстановительной. Алюминий, как активный амфотерный металл, реагирует со щелочами при сплавлении (в расплаве). Запишем схему реакции, исходя из условия, что образуется алюминат натрия состава $Na_3AlO_3$.

1. Определим степени окисления элементов в реагентах и продуктах, чтобы найти окислитель и восстановитель.

Реагенты: $Al^0$ (простое вещество), $Na\overset{+1}{O}\overset{-2}{H}\overset{+1}{}$ (гидроксид натрия).

Продукты: $Na_3\overset{+1}{Al}\overset{+3}{O_3}\overset{-2}{}$ (алюминат натрия).

Алюминий изменяет степень окисления с $0$ до $+3$, он окисляется. Следовательно, должен быть и элемент, который восстанавливается (понижает степень окисления). В гидроксиде натрия это может быть только водород, который переходит из степени окисления $+1$ в $0$, образуя простое вещество — водород $H_2$.

Таким образом, вторым продуктом реакции является водород.

2. Составим электронный баланс для определения коэффициентов в уравнении.

Алюминий отдает 3 электрона, являясь восстановителем:

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

Водород принимает 1 электрон. Так как образуется молекула $H_2$, учтем это в полуреакции восстановления. Гидроксид натрия является окислителем за счет иона водорода $H^{+1}$:

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

3. Расставим коэффициенты в уравнении реакции.

Из электронного баланса следует, что перед $Al$ и $Na_3AlO_3$ нужно поставить коэффициент 2, а перед $H_2$ — коэффициент 3.

$2Al + NaOH \rightarrow 2Na_3AlO_3 + 3H_2$

Теперь уравняем количество атомов натрия (Na) и кислорода (O). Справа $2 \times 3 = 6$ атомов Na, значит, слева перед $NaOH$ ставим коэффициент 6.

$2Al + 6NaOH \rightarrow 2Na_3AlO_3 + 3H_2$

Проверяем по кислороду: слева 6 атомов, справа $2 \times 3 = 6$ атомов. Баланс соблюден. Реакция протекает при нагревании (сплавлении), что обозначается знаком $t^\circ$.

Итоговое уравнение реакции:

$2Al + 6NaOH \xrightarrow{t^\circ} 2Na_3AlO_3 + 3H_2\uparrow$

Ответ: Уравнение реакции: $2Al + 6NaOH \xrightarrow{t^\circ} 2Na_3AlO_3 + 3H_2\uparrow$.

Окислитель: гидроксид натрия ($NaOH$), за счет водорода в степени окисления $+1$.

Восстановитель: алюминий ($Al$).