Страница 129 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

4. Оксид алюминия

1) Нахождение в природе:

2) Химические свойства:

a) реагирует с кислотами (напишите пример и ионные уравне-ния):

б) реагирует со щелочами при сплавлении:

$Al_2O_3 + NaOH \xrightarrow{t} NaAlO_2 + \underline{\hspace{2em}}$

Формула оксида алюминия: $Al_2O_3$

1) Нахождение в природе:

Оксид алюминия является одним из самых распространенных оксидов в земной коре. В свободном виде он встречается как минерал корунд. Корунд имеет очень высокую твердость, уступая в этом только алмазу. Разновидности корунда, окрашенные примесями, являются драгоценными камнями: рубин (примесь хрома $Cr^{3+}$) и сапфир (примеси железа $Fe^{2+/3+}$ и титана $Ti^{4+}$). Также оксид алюминия является основной составной частью бокситов — главной алюминиевой руды.

Ответ: В природе оксид алюминия встречается в виде минерала корунда и его драгоценных разновидностей (рубин, сапфир), а также является главной составной частью бокситов.

2) Химические свойства:

а) реагирует с кислотами (напишите пример и ионные уравнения):

Оксид алюминия проявляет амфотерные свойства, то есть реагирует и с кислотами, и со щелочами. При реакции с сильными кислотами образуются соль и вода. В качестве примера рассмотрим реакцию с соляной кислотой ($HCl$).

Молекулярное уравнение:

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

Полное ионное уравнение:

$Al_2O_3 + 6H^+ + 6Cl^- \rightarrow 2Al^{3+} + 6Cl^- + 3H_2O$

Сокращенное ионное уравнение:

$Al_2O_3 + 6H^+ \rightarrow 2Al^{3+} + 3H_2O$

Ответ: Пример реакции с кислотой: $Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O$. Сокращенное ионное уравнение: $Al_2O_3 + 6H^+ \rightarrow 2Al^{3+} + 3H_2O$.

б) реагирует со щелочами при сплавлении:

При сплавлении оксида алюминия с твердыми щелочами образуется средняя соль — алюминат. Необходимо уравнять предложенную реакцию и вписать недостающее вещество.

$Al_2O_3 + 2NaOH \xrightarrow{t} 2NaAlO_2 + H_2O$

В этой реакции образуется метаалюминат натрия ($NaAlO_2$) и вода ($H_2O$).

Ответ: $Al_2O_3 + 2NaOH \xrightarrow{t} 2NaAlO_2 + H_2O$.

5. Гидроксид алюминия $Al(OH)_3$ — амфотерный гидроксид, поэтому он:

a) реагирует с кислотами (напишите пример и ионные уравнения):

б) реагирует со щелочами (напишите ионные уравнения):

$Al(OH)_3 + NaOH = Na[Al(OH)_4]$

Гидроксид алюминия при нагревании разлагается на два оксида:

$Al(OH)_3 = \_\_\_\_\_ + \_\_\_\_\_$

Гидроксид алюминия $Al(OH)_3$ — амфотерный гидроксид, поэтому он:

а) реагирует с кислотами (напишите пример и ионные уравнения):

Решение
Амфотерные гидроксиды, такие как гидроксид алюминия, проявляют двойственные свойства. При взаимодействии с кислотами они ведут себя как основания, образуя соль и воду. В качестве примера рассмотрим реакцию с серной кислотой ($H_2SO_4$).
Молекулярное уравнение реакции:
$2Al(OH)_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 6H_2O$
Для составления ионных уравнений учтем, что гидроксид алюминия $Al(OH)_3$ — нерастворимое вещество, серная кислота $H_2SO_4$ — сильная кислота, сульфат алюминия $Al_2(SO_4)_3$ — растворимая соль, а вода $H_2O$ — слабый электролит.
Полное ионное уравнение:
$2Al(OH)_3(тв) + 6H^+(р-р) + 3SO_4^{2-}(р-р) \rightarrow 2Al^{3+}(р-р) + 3SO_4^{2-}(р-р) + 6H_2O(ж)$
Сократив одинаковые ионы ($3SO_4^{2-}$) в обеих частях, получим сокращенное ионное уравнение:
$2Al(OH)_3(тв) + 6H^+(р-р) \rightarrow 2Al^{3+}(р-р) + 6H_2O(ж)$
Можно сократить все коэффициенты на 2:
$Al(OH)_3(тв) + 3H^+(р-р) \rightarrow Al^{3+}(р-р) + 3H_2O(ж)$
Ответ:
Пример реакции с серной кислотой:
Молекулярное уравнение: $2Al(OH)_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 6H_2O$
Полное ионное уравнение: $2Al(OH)_3 + 6H^+ + 3SO_4^{2-} \rightarrow 2Al^{3+} + 3SO_4^{2-} + 6H_2O$
Сокращенное ионное уравнение: $Al(OH)_3 + 3H^+ \rightarrow Al^{3+} + 3H_2O$

б) реагирует со щелочами (напишите ионные уравнения):

Решение
При взаимодействии со щелочами гидроксид алюминия проявляет кислотные свойства. В реакции с водным раствором гидроксида натрия $NaOH$ образуется растворимая комплексная соль — тетрагидроксоалюминат натрия $Na[Al(OH)_4]$.
Молекулярное уравнение дано в условии: $Al(OH)_3 + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4]$.
Для написания ионных уравнений учтем, что $Al(OH)_3$ — нерастворимое вещество, $NaOH$ — сильная щелочь (сильный электролит), а $Na[Al(OH)_4]$ — растворимая соль.
Полное ионное уравнение:
$Al(OH)_3(тв) + Na^+(р-р) + OH^-(р-р) \rightarrow Na^+(р-р) + [Al(OH)_4]^-(р-р)$
Сократив ион-наблюдатель ($Na^+$), получим сокращенное ионное уравнение:
$Al(OH)_3(тв) + OH^-(р-р) \rightarrow [Al(OH)_4]^-(р-р)$
Ответ:
Полное ионное уравнение: $Al(OH)_3 + Na^+ + OH^- \rightarrow Na^+ + [Al(OH)_4]^-$
Сокращенное ионное уравнение: $Al(OH)_3 + OH^- \rightarrow [Al(OH)_4]^-$

Гидроксид алюминия при нагревании разлагается на два оксида:

Решение
Нерастворимые гидроксиды при нагревании разлагаются на соответствующий оксид металла и воду (оксид водорода). Таким образом, продуктами разложения гидроксида алюминия являются оксид алюминия ($Al_2O_3$) и вода ($H_2O$).
Схема реакции: $Al(OH)_3 \xrightarrow{t} Al_2O_3 + H_2O$.
Для уравнивания реакции поставим коэффициент 2 перед $Al(OH)_3$, чтобы уравнять количество атомов алюминия. Тогда слева будет 6 атомов водорода и 6 атомов кислорода. Чтобы уравнять их справа, поставим коэффициент 3 перед $H_2O$.
$2Al(OH)_3 \xrightarrow{t} Al_2O_3 + 3H_2O$
Ответ: $2Al(OH)_3 \xrightarrow{t} Al_2O_3 + 3H_2O$