Номер 6, страница 101 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

6. Напишите уравнения реакций следующих превращений:

$Al \xrightarrow{1} AlCl_3 \xrightarrow{2} Al(OH)_3 \xrightarrow{3} Al_2O_3 \xrightarrow{4} Na[Al(OH)_4] \xrightarrow{5} Al_2(SO_4)_3 \xrightarrow{6} Al(OH)_3 \xrightarrow{7} AlCl_3 \xrightarrow{8} Na[Al(OH)_4].$

Реакции, идущие с участием электролитов, запишите в ионной форме. Первую реакцию рассмотрите как окислительно-восстановительный процесс.

1. $Al \rightarrow AlCl_3$

Для получения хлорида алюминия из металлического алюминия можно использовать реакцию с хлором или соляной кислотой. Так как в задании требуется рассмотреть реакцию как окислительно-восстановительный процесс, реакция с соляной кислотой является хорошим примером.

Молекулярное уравнение:

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

Рассмотрим эту реакцию как ОВР (окислительно-восстановительный процесс):

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

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

Полное ионное уравнение:

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

Сокращенное ионное уравнение:

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

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

2. $AlCl_3 \rightarrow Al(OH)_3$

Для получения гидроксида алюминия, который является нерастворимым основанием, к раствору соли алюминия нужно добавить щелочь. Важно не добавлять избыток сильной щелочи, так как гидроксид алюминия амфотерен и растворится. Можно использовать раствор аммиака или аккуратно добавить раствор гидроксида натрия.

Молекулярное уравнение:

$AlCl_3 + 3NaOH \rightarrow Al(OH)_3\downarrow + 3NaCl$

Полное ионное уравнение:

$Al^{3+} + 3Cl^- + 3Na^+ + 3OH^- \rightarrow Al(OH)_3\downarrow + 3Na^+ + 3Cl^-$

Сокращенное ионное уравнение:

$Al^{3+} + 3OH^- \rightarrow Al(OH)_3\downarrow$

Ответ: $AlCl_3 + 3NaOH \rightarrow Al(OH)_3\downarrow + 3NaCl$

3. $Al(OH)_3 \rightarrow Al_2O_3$

Оксид алюминия можно получить термическим разложением гидроксида алюминия при нагревании.

Молекулярное уравнение:

$2Al(OH)_3 \xrightarrow{t^\circ} Al_2O_3 + 3H_2O$

Реакция не является ионной, так как протекает без участия электролитов в растворе.

Ответ: $2Al(OH)_3 \xrightarrow{t^\circ} Al_2O_3 + 3H_2O$

4. $Al_2O_3 \rightarrow Na[Al(OH)_4]$

Оксид алюминия проявляет амфотерные свойства и реагирует с концентрированными растворами щелочей с образованием гидроксокомплексов (тетрагидроксоалюминатов).

Молекулярное уравнение:

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

Полное ионное уравнение:

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

Сокращенное ионное уравнение:

$Al_2O_3(s) + 2OH^- + 3H_2O \rightarrow 2[Al(OH)_4]^-$

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

5. $Na[Al(OH)_4] \rightarrow Al_2(SO_4)_3$

Для перехода от гидроксокомплекса к соли необходимо добавить избыток сильной кислоты. В данном случае — серной кислоты. Кислота сначала разрушит комплекс с образованием осадка гидроксида алюминия, а затем растворит этот осадок, образуя сульфат алюминия.

Молекулярное уравнение:

$2Na[Al(OH)_4] + 4H_2SO_4(изб.) \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + Na_2SO_4 + 8H_2O$

Полное ионное уравнение:

$2Na^+ + 2[Al(OH)_4]^- + 8H^+ + 4SO_4^{2-} \rightarrow 2Al^{3+} + 3SO_4^{2-} + 2Na^+ + SO_4^{2-} + 8H_2O$

Сокращенное ионное уравнение (после сокращения подобных ионов):

$2[Al(OH)_4]^- + 8H^+ \rightarrow 2Al^{3+} + 8H_2O$

Или, разделив коэффициенты на 2:

$[Al(OH)_4]^- + 4H^+ \rightarrow Al^{3+} + 4H_2O$

Ответ: $2Na[Al(OH)_4] + 4H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + Na_2SO_4 + 8H_2O$

6. $Al_2(SO_4)_3 \rightarrow Al(OH)_3$

Эта реакция аналогична реакции 2. Для осаждения гидроксида алюминия из раствора его соли можно использовать слабое основание, например, водный раствор аммиака, чтобы избежать растворения амфотерного осадка в избытке реагента.

Молекулярное уравнение:

$Al_2(SO_4)_3 + 6(NH_3 \cdot H_2O) \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3(NH_4)_2SO_4$

Полное ионное уравнение:

$2Al^{3+} + 3SO_4^{2-} + 6NH_3 \cdot H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 6NH_4^+ + 3SO_4^{2-}$

Сокращенное ионное уравнение:

$Al^{3+} + 3NH_3 \cdot H_2O \rightarrow Al(OH)_3\downarrow + 3NH_4^+$

Ответ: $Al_2(SO_4)_3 + 6(NH_3 \cdot H_2O) \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3(NH_4)_2SO_4$

7. $Al(OH)_3 \rightarrow AlCl_3$

Гидроксид алюминия, будучи амфотерным, реагирует с сильными кислотами с образованием соли и воды. Для получения хлорида алюминия используем соляную кислоту.

Молекулярное уравнение:

$Al(OH)_3 + 3HCl \rightarrow AlCl_3 + 3H_2O$

Полное ионное уравнение:

$Al(OH)_3(s) + 3H^+ + 3Cl^- \rightarrow Al^{3+} + 3Cl^- + 3H_2O$

Сокращенное ионное уравнение:

$Al(OH)_3(s) + 3H^+ \rightarrow Al^{3+} + 3H_2O$

Ответ: $Al(OH)_3 + 3HCl \rightarrow AlCl_3 + 3H_2O$

8. $AlCl_3 \rightarrow Na[Al(OH)_4]$

Чтобы из соли алюминия получить гидроксокомплекс, необходимо добавить избыток сильной щелочи. Сначала образуется осадок гидроксида алюминия, который затем растворяется в избытке щелочи, образуя комплексную соль.

Молекулярное уравнение:

$AlCl_3 + 4NaOH(изб.) \rightarrow Na[Al(OH)_4] + 3NaCl$

Полное ионное уравнение:

$Al^{3+} + 3Cl^- + 4Na^+ + 4OH^- \rightarrow Na^+ + [Al(OH)_4]^- + 3Na^+ + 3Cl^-$

Сокращенное ионное уравнение:

$Al^{3+} + 4OH^- \rightarrow [Al(OH)_4]^-$

Ответ: $AlCl_3 + 4NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4] + 3NaCl$