Страница 128 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

2. Заполните таблицу, используя дополнительные источники информации.

Физические свойства и применение алюминия и его сплавов

1. Алюминий

Физические свойства: серебристо-белый, легкий металл (плотность 2,7 г/см³). Обладает очень высокой электро- и теплопроводностью, высокой пластичностью (легко прокатывается в тонкую фольгу и вытягивается в проволоку). На воздухе мгновенно покрывается тонкой, но очень прочной оксидной пленкой $Al_2O_3$, которая надежно защищает металл от коррозии и воздействия многих химических реагентов.
Применение: благодаря комплексу свойств алюминий широко используется в электротехнике (провода, шины), для изготовления радиаторов охлаждения и отопления, кухонной посуды и пищевой фольги. Легкость и прочность делают его незаменимым в авиа- и ракетостроении, автомобилестроении, судостроении и в производстве строительных конструкций (например, оконных рам).
Ответ: Физические свойства алюминия — легкость, пластичность, высокая электро- и теплопроводность, коррозионная стойкость. Применяется в электротехнике, авиастроении, строительстве, для производства посуды и упаковки.

2. Дюралюминий (или дюраль)

Физические свойства: сплав алюминия, основными легирующими элементами которого являются медь (Cu), магний (Mg) и марганец (Mn). После термической обработки (закалки и старения) приобретает значительно более высокую прочность и твердость по сравнению с чистым алюминием, приближаясь по этим показателям к стали, но при этом сохраняет низкую плотность. Обладает более низкой коррозионной стойкостью, чем чистый алюминий, поэтому детали из дюралюминия часто плакируют — покрывают тонким слоем чистого алюминия.
Применение: основной конструкционный материал в авиастроении (каркасы, шпангоуты, обшивка фюзеляжа и крыльев самолетов), космической технике, в производстве кузовов скоростных поездов и в автомобилестроении.
Ответ: Высокопрочный и легкий сплав, который после термообработки приобретает свойства, сравнимые со сталью. Основное применение — конструкционный материал в авиационной и космической технике.

3. Силумин

Физические свойства: сплав алюминия с кремнием (Si). Главное свойство — превосходные литейные качества: хорошая жидкотекучесть в расплавленном состоянии и малая усадка при застывании. Это позволяет отливать из него детали очень сложной формы. Также обладает хорошей коррозионной стойкостью, износостойкостью и достаточной прочностью.
Применение: широко используется для изготовления литых деталей в автомобильной промышленности (блоки цилиндров, поршни, картеры двигателей, корпуса насосов), а также для корпусов различных аппаратов и бытовых приборов (например, мясорубок).
Ответ: Литейный сплав алюминия с кремнием, отличающийся превосходной текучестью и малой усадкой. Применяется для изготовления литых деталей сложной формы, в основном в автомобилестроении.

4. Магналий

Физические свойства: сплав алюминия с магнием (Mg). Отличается очень низкой плотностью (легче чистого алюминия), высокой удельной прочностью и пластичностью. Обладает отличной коррозионной стойкостью, в том числе в морской воде и щелочных средах. Хорошо поддается механической обработке (резанию) и сваривается.
Применение: используется в судостроении для деталей, работающих в контакте с морской водой, в авиа- и автомобилестроении для облегчения конструкций, в приборостроении (корпуса оптических приборов). В виде порошка применяется в пиротехнике для создания ярких вспышек.
Ответ: Очень легкий, прочный и коррозионностойкий сплав алюминия с магнием. Применяется в судостроении, авиации, приборостроении и пиротехнике.

5. Авиаль

Физические свойства: сплав алюминия, легированный магнием (Mg) и кремнием (Si). Относится к сплавам средней прочности, но обладает очень высокой пластичностью, что позволяет изготавливать из него детали сложных форм методами горячей штамповки и прессования. Имеет высокую коррозионную стойкость и хорошо сваривается без потери прочности в зоне шва.
Применение: из авиаля изготавливают прессованные профили для строительных конструкций (оконные рамы, двери), кованые детали (лопасти воздушных винтов, кованые автомобильные диски), трубы различного назначения, элементы мебели.
Ответ: Пластичный, коррозионностойкий и хорошо свариваемый сплав. Используется для изготовления деталей сложной формы (штамповкой, прессованием) для строительства, автомобильной и авиационной промышленности.

3. Химические свойства алюминия.

1) Реагирует с большинством неметаллов:

a) с галогенами:

$Al + Cl_2 = \text{______}$

$\boxed{\begin{array}{c} \uparrow \\ e^- \end{array}}$

б) с серой:

$Al + S = \text{______}$

$\boxed{\begin{array}{c} \uparrow \\ e^- \end{array}}$

в) с углеродом:

$Al + C = \text{______}$

$\boxed{\begin{array}{c} \uparrow \\ e^- \end{array}}$

На воздухе алюминий устойчив, так как на его поверхности образуется ______

г) с кислородом:

$Al + O_2 = \text{______}$

$\boxed{\begin{array}{c} \uparrow \\ e^- \end{array}}$

2) Реагирует с водой при удалении оксидной плёнки:

$Al + HOH = \text{______} + \text{______}$

$\boxed{\begin{array}{c} \uparrow \\ e^- \end{array}}$

3) Реагирует с кислотами:

$Al + HCl = \text{______} + \text{______}$

4) Вытесняет менее активные металлы не только из растворов солей, но и из оксидов:

a) $Al + CuCl_2 = \text{______} + \text{______}$

б) $Al + Fe_2O_3 = \text{______} + \text{______}$

5) Реагирует с растворами щелочей:

$Al + NaOH + H_2O = Na[Al(OH)_4] + \text{______}$

Ионные уравнения:

______

Электронный баланс:

______

1) Реагирует с большинством неметаллов:

а) с галогенами: Уравнение реакции алюминия с хлором. Атом алюминия ($Al^0$) является восстановителем, он отдает 3 электрона, превращаясь в ион $Al^{+3}$.

$2Al + 3Cl_2 = 2AlCl_3$

Ответ: $2Al + 3Cl_2 = 2AlCl_3$. В рамке, где показана отдача электронов атомом алюминия, следует указать число 3.

б) с серой: Уравнение реакции алюминия с серой при нагревании. Алюминий ($Al^0$) также отдает 3 электрона.

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

Ответ: $2Al + 3S = Al_2S_3$. В рамке следует указать число 3.

в) с углеродом: Уравнение реакции алюминия с углеродом при высокой температуре с образованием карбида алюминия. Алюминий ($Al^0$) отдает 3 электрона.

$4Al + 3C \xrightarrow{t} Al_4C_3$

Ответ: $4Al + 3C = Al_4C_3$. В рамке следует указать число 3.

На воздухе алюминий устойчив, так как на его поверхности образуется прочная и химически инертная оксидная плёнка Al₂O₃.

г) с кислородом: Уравнение реакции горения алюминия. Алюминий ($Al^0$) отдает 3 электрона.

$4Al + 3O_2 = 2Al_2O_3$

Ответ: $4Al + 3O_2 = 2Al_2O_3$. В рамке следует указать число 3.

2) Реагирует с водой при удалении оксидной плёнки: Уравнение реакции алюминия с водой. В этой реакции алюминий ($Al^0$) также отдает 3 электрона.

$2Al + 6HOH = 2Al(OH)_3 \downarrow + 3H_2 \uparrow$

Ответ: $2Al + 6HOH = 2Al(OH)_3 \downarrow + 3H_2 \uparrow$. В рамке следует указать число 3.

3) Реагирует с кислотами: Уравнение реакции алюминия с соляной кислотой с образованием хлорида алюминия и выделением водорода.

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

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

4) Вытесняет менее активные металлы не только из растворов солей, но и из оксидов:

а) Уравнение реакции алюминия с раствором хлорида меди(II). Алюминий, как более активный металл, вытесняет медь из раствора её соли.

$2Al + 3CuCl_2 = 2AlCl_3 + 3Cu \downarrow$

Ответ: $2Al + 3CuCl_2 = 2AlCl_3 + 3Cu$.

б) Уравнение реакции алюмотермии (восстановление железа из его оксида). Реакция протекает при сильном нагревании.

$2Al + Fe_2O_3 \xrightarrow{t} Al_2O_3 + 2Fe$

Ответ: $2Al + Fe_2O_3 = Al_2O_3 + 2Fe$.

5) Реагирует с растворами щелочей:

В реакции амфотерного алюминия с водным раствором щелочи образуется комплексная соль (тетрагидроксоалюминат натрия) и выделяется газообразный водород ($H_2$).

Сбалансированное уравнение реакции:

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

Ионные уравнения:

Полное ионное уравнение:

$2Al(s) + 2Na^+(aq) + 2OH^-(aq) + 6H_2O(l) \rightarrow 2Na^+(aq) + 2[Al(OH)_4]^-(aq) + 3H_2(g) \uparrow$

Сокращенное ионное уравнение:

$2Al(s) + 2OH^-(aq) + 6H_2O(l) \rightarrow 2[Al(OH)_4]^-(aq) + 3H_2(g) \uparrow$

Электронный баланс:

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

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

Ответ: Завершенное и сбалансированное уравнение: $2Al + 2NaOH + 6H_2O = 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2 \uparrow$. Пропущенное вещество - $H_2$. Ионные уравнения и электронный баланс представлены выше.