6 задание по химии для 108гр.

Формат документа: docx
Размер документа: 0.02 Мб





Прямая ссылка будет доступна
примерно через: 45 сек.



  • Сообщить о нарушении / Abuse
    Все документы на сайте взяты из открытых источников, которые размещаются пользователями. Приносим свои глубочайшие извинения, если Ваш документ был опубликован без Вашего на то согласия.


Тема: Алюминий. Важнейшие соединения алюминия
Обозначение - Al (Aluminium);
Период - III;
Группа - 13 (IIIa);
Атомная масса - 26,981538;
Атомный номер - 13;
Радиус атома = 143 пм;
Ковалентный радиус = 121 пм;
Распределение электронов - 1s22s22p63s23p1;
t плавления = 660°C;
t кипения = 2518°C;
Электроотрицательность (по Полингу/по Алпреду и Рохову) = 1,61/1,47;
Степень окисления: +3, 0;
Плотность (н. у.) = 2,7 г/см3;
Молярный объем = 10,0 см3/моль.
Алюминий (квасцы) впервые был получен в 1825 году датчанином Г. К. Эрстедом. Изначально, до открытия промышленного способа получения, алюминий был дороже золота.Алюминий является самым распространенным металлом в земной коре (массовая доля составляет 7-8%), и третьим по распространенности среди всех элементов после кислорода и кремния. В свободном виде в природе алюминий не встречается.
Важнейшие природные соединения алюминия:
алюмосиликаты - Na2O·Al2O3·2SiO2; K2O·Al2O3·2SiO2
бокситы - Al2O3·nH2O
корунд - Al2O3
криолит - 3NaF·AlF3
Алюминий химически активный металл - на его внешнем электронном уровне находятся три электрона, которые участвуют в образовании ковалентных связей при взаимодействии алюминия с другими химическими элементами. Алюминий - сильный восстановитель, во всех соединениях проявляет степень окисления +3.
При комнатной температуре алюминий вступает в реакцию с кислородом, содержащимся в атмосферном воздухе, с образованием прочной оксидной пленки, которая надежно препятствует процессу дальнейшего окисления металла, в результате чего химическая активность алюминия снижается.
Благодаря оксидной пленке алюминий не вступает в реакцию с азотной кислотой при комнатной температуре, поэтому, алюминиевая посуда является надежной тарой для хранения и транспортирования азотной кислоты.
Физические свойства алюминия:
металл серебристо-белого цвета;
твердый;
прочный;
легкий;
пластичный (протягивается в тонкую проволоку и фольгу);
обладает высокой электро- и теплопроводностью;
температура плавления 660°C
природный алюминий состоит из одного изотопа 2713Al
Химические свойства алюминия:
при снятии оксидной пленки алюминий реагирует с водой:2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2;
при комнатной температуре вступает в реакции с бромом и хлором с образованием солей:2Al + 3Br2 = 2AlCl3;
при высокой температуре алюминий реагирует с кислородом и серой (реакция сопровождается выделением большого кол-ва тепла):4Al + 3O2 = 2Al2O3 + Q;2Al + 3S = Al2S3 + Q;
при t=800°C реагирует с азотом:2Al + N2 = 2AlN;
при t=2000°C реагирует с углеродом:2Al + 3C = Al4C3;
восстанавливает многие металлы из их оксидов - алюмотермией (при t до 3000°C) получают промышленным способом вольфрам, ванадий, титан, кальций, хром, железо, марганец:8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe;
с соляной и разбавленной серной кислотой реагирует с выделением водорода:2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2;2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2;
с концентрированной серной кислотой реагирует при высокой температуре:2Al + 6H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O;
со щелочами реагирует с выделением водорода и образованием комплексных солей - реакция идет в несколько этапов: при погружении алюминия в раствор щелочи происходит растворение прочной защитной оксидной пленки, которая находится на поверхности металла; после растворения пленки, алюминий, как активиный металл, реагирует с водой с образованием гидроксида алюминия, который взаимодействует со щелочью, как амфотерный гидроксид:Al2O3+2NaOH = 2NaAlO2+H2O - растворение оксидной пленки;
2Al+6H2O = 2Al(OH)3+3H2↑ - взаимодействие алюминия с водой с образованием гидроксида алюминия;
NaOH+Al(OH)3 = NaAlO2+2H2O - взаимодействие гидроксида алюминия со щелочью
2Al+2NaOH+2H2O = 2NaAlO2+3H2↑ - суммарное уравнение реакции алюминия со щелочью.
Соединения алюминия
Al2O3 (глинозем)
Оксид алюминия Al2O3 является белым, очень тугоплавким и твердым веществом (в природе тверже только алмаз, карборунд и боразон).
Свойства глинозема:
не растворяется в воде и вступает с ней в реакцию;
является амфотерным веществом, реагируя с кислотами и щелочами:Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O;Al2O3 + 6NaOH + 3H2O = 2Na3[Al(OH)6];
как амфотерный оксид реагирует при сплавлении с оксидами металлов и солями, образуя алюминаты: Al2O3 + K2O = 2KAlO2.
В промышленности глинозем получают из бокситов. В лабораторных условиях глинозем можно получить сжигая алюминий в кислороде: 4Al + 3O2 = 2Al2O3.
Применение глинозема:
для получения алюминия и электротехнической керамики;
в качестве абразивного и огнеупорного материала;
в качестве катализатора в реакциях органического синтеза.
Al(OH)3
Гидроксид алюминия Al(OH)3 является белым твердым кристаллическим веществом, которое получается в результате обменной реакции из раствора гидроксида алюминия - выпадает в виде белого студенистого осадка, кристаллизующегося со временем. Это амфотерное соединение почти не растворимое в воде:Al(OH)3 + 3NaOH = Na3[Al(OH)6]; Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O.
взаимодействие Al(OH)3 с кислотами:Al(OH)3+3H+Cl = Al3+Cl3+3H2O
взаимодействие Al(OH)3 со щелочами:Al(OH)3+NaOH- = NaAlO2-+2H2O
Гидроксид алюминия получают путем действия щелочей на растворы солей алюминия: AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3 + 3NaCl.
Получение и применение алюминия
Алюминий достаточно трудно выделить из природных соединений химическим способом, что объясняется высокой прочностью связей в оксиде алюминия, поэтому, для промышленного получения алюминия применяют электролиз раствора глинозема Al2O3 в расплавленном криолите Na3AlF6. В результате процесса алюминий выделяется на катоде, на аноде - кислород:
2Al2O3 → 4Al + 3O2
Исходным сырьем служат бокситы. Электролиз протекает при температуре 1000°C: температура плавления оксида алюминия составляет 2500°C - проводить электролиз при такой температуре не представляется возможным, поэтому оксид алюминия растворяют в расплавленном криолите, и уже затем полученный электролит используют при электролизе для получения алюминия.
Применение алюминия:
алюминиевые сплавы широко применяются в качестве конструкционных материалов в автомобилестроении, самолетостроении, судостроении: дюралюминий, силумин, алюминиевая бронза;
в химической промышленности в качестве восстановителя;
в пищевой промышленности для изготовления фольги, посуды, упаковочного материала;
для изготовления проводов и проч.
Задание
1. Приведите пример химического уравнения реакции,сущность которого выражена схемой:
2 Al0 +6 H+ = 2 Al+3 + 3 H20
2. Запишите уравнения химических реакций между а) алюминием и сульфатом меди; б) алюминием и оксидом марганца (II).
3. Какова масса кремния, полученного при восстановлении алюминием 1 кг оксида кремния (IV), содержащего 10% примесей?