Бинарные соединения алюминия
- Алюминий
- Положение в периодической системе химических элементов
- Электронное строение алюминия и свойства
- Физические свойства
- Нахождение в природе
- Способы получения
- Качественные реакции
- Химические свойства
- Химические свойства углекислого газа, реакции с другими веществами
- Инструкции
- Свойства [ править | править код ]
- Плотность [ править | править код ]
- Основные модификации оксида алюминия [ править | править код ]
- Рекомендованные сообщения
- _Daria_
- 59595959
- Гость Ефим
- 59595959
- aversun
- 59595959
- aversun
- Rivara
- aversun
- Rivara
- Ваш комментарий к ответу:
- Получение [ править | править код ]
- Применение [ править | править код ]
- Как уравнять химическую реакцию
- Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования
- Оксидная плёнка [ править | править код ]
- Составьте уравнения реакций, схемы которых даны ниже:
- 🌟 Видео
Алюминий
Положение в периодической системе химических элементов
Алюминий расположен в главной подгруппе III группы (или в 13 группе в современной форме ПСХЭ) и в третьем периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.
Электронное строение алюминия и свойства
Электронная конфигурация алюминия в основном состоянии :
+13Al 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 1s 2s 2p 3s 3p
Электронная конфигурация алюминия в возбужденном состоянии :
+13Al * 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2 1s 2s 2p 3s 3p
Алюминий проявляет парамагнитные свойства. Алюминий на воздухе быстро образует прочные оксидные плёнки, защищающие поверхность от дальнейшего взаимодействия, поэтому устойчив к коррозии.
Физические свойства
Алюминий – лёгкий металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Обладает высокой тепло- и электропроводностью.
Температура плавления 660 о С, температура кипения 1450 о С, плотность алюминия 2,7 г/см 3 .
Алюминий — один из наиболее ценных цветных металлов для вторичной переработки. На протяжении последних лет, цена на лом алюминия в пунктах приема непреклонно растет. По ссылке можно узнать о том, как сдать лом алюминия.
Нахождение в природе
Алюминий — самый распространенный металл в природе, и 3-й по распространенности среди всех элементов (после кислорода и кремния). Содержание в земной коре — около 8%.
В природе алюминий встречается в виде соединений:
Корунд Al2O3. Красный корунд называют рубином, синий корунд называют сапфиром.
Способы получения
Алюминий образует прочную химическую связь с кислородом. Поэтому традиционные способы получения алюминия восстановлением из оксида протекают требуют больших затрат энергии. Для промышленного получения алюминия используют процесс Холла-Эру. Для понижения температуры плавления оксид алюминия растворяют в расплавленном криолите (при температуре 960-970 о С) Na3AlF6, а затем подвергают электролизу с углеродными электродами. При растворении в расплаве криолита оксид алюминия распадается на ионы:
На катоде происходит восстановление ионов алюминия:
Катод: Al 3+ +3e → Al 0
На аноде происходит окисление алюминат-ионов:
Суммарное уравнение электролиза расплава оксида алюминия:
Лабораторный способ получения алюминия заключается в восстановлении алюминия из безводного хлорида алюминия металлическим калием:
AlCl3 + 3K → Al + 3KCl
Качественные реакции
Качественная реакция на ионы алюминия — взаимодействие избытка солей алюминия с щелочами . При этом образуется белый аморфный осадок гидроксида алюминия.
Например , хлорид алюминия взаимодействует с гидроксидом натрия:
AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl
При дальнейшем добавлении щелочи амфотерный гидроксид алюминия растворяется с образованием тетрагидроксоалюмината:
Обратите внимание , если мы поместим соль алюминия в избыток раствора щелочи, то белый осадок гидроксида алюминия не образуется, т.к. в избытке щелочи соединения алюминия сразу переходят в комплекс:
AlCl3 + 4NaOH = Na[Al(OH)4] + 3NaCl
Соли алюминия можно обнаружить с помощью водного раствора аммиака. При взаимодействии растворимых солей алюминия с водным раствором аммиака также в ыпадает полупрозрачный студенистый осадок гидроксида алюминия.
AlCl3 + 3NH3·H2O = Al(OH)3 ↓ + 3NH4Cl
Al 3+ + 3NH3·H2O = Al(OH)3 ↓ + 3NH4 +
Видеоопыт взаимодействия раствора хлорида алюминия с раствором аммиака можно посмотреть здесь.
Химические свойства
1. Алюминий – сильный восстановитель . Поэтому он реагирует со многими неметаллами .
1.1. Алюминий реагируют с галогенами с образованием галогенидов:
1.2. Алюминий реагирует с серой с образованием сульфидов:
1.3. Алюминий реагируют с фосфором . При этом образуются бинарные соединения — фосфиды:
Al + P → AlP
1.4. С азотом алюминий реагирует при нагревании до 1000 о С с образованием нитрида:
2Al + N2 → 2AlN
1.5. Алюминий реагирует с углеродом с образованием карбида алюминия:
1.6. Алюминий взаимодействует с кислородом с образованием оксида:
Видеоопыт взаимодействия алюминия с кислородом воздуха (горение алюминия на воздухе) можно посмотреть здесь.
2. Алюминий взаимодействует со сложными веществами:
2.1. Реагирует ли алюминий с водой? Ответ на этот вопрос вы без труда найдете, если покопаетесь немного в своей памяти. Наверняка хотя бы раз в жизни вы встречались с алюминиевыми кастрюлями или алюминиевыми столовыми приборами. Такой вопрос я любил задавать студентам на экзаменах. Что самое удивительное, ответы я получал разные — у кого-то алюминий таки реагировал с водой. И очень, очень многие сдавались после вопроса: «Может быть, алюминий реагирует с водой при нагревании?» При нагревании алюминий реагировал с водой уже у половины респондентов))
Тем не менее, несложно понять, что алюминий все-таки с водой в обычных условиях (да и при нагревании) не взаимодействует. И мы уже упоминали, почему: из-за образования оксидной пленки . А вот если алюминий очистить от оксидной пленки (например, амальгамировать), то он будет взаимодействовать с водой очень активно с образованием гидроксида алюминия и водорода:
2Al 0 + 6 H2 + O → 2 Al +3 ( OH)3 + 3 H2 0
Амальгаму алюминия можно получить, выдержав кусочки алюминия в растворе хлорида ртути ( II ):
3HgCl2 + 2Al → 2AlCl3 + 3Hg
Видеоопыт взаимодействия амальгамы алюминия с водой можно посмотреть здесь.
2.2. Алюминий взаимодействуют с минеральными кислотами (с соляной, фосфорной и разбавленной серной кислотой). При этом образуются соль и водород.
Например , алюминий бурно реагирует с соляной кислотой :
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
2.3. При обычных условиях алюминий не реагирует с концентрированной серной кислотой из-за пассивации – образования плотной оксидной пленки. При нагревании реакция идет, образуются оксид серы (IV), сульфат алюминия и вода:
2.4. Алюминий не реагирует с концентрированной азотной кислотой также из-за пассивации.
С разбавленной азотной кислотой алюминий реагирует с образованием молекулярного азота:
При взаимодействии алюминия в виде порошка с очень разбавленной азотной кислотой может образоваться нитрат аммония:
2.5. Алюминий – амфотерный металл, поэтому он взаимодействует с щелочами . При взаимодействии алюминия с раствором щелочи образуется тетрагидроксоалюминат и водород:
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2 ↑
Видеоопыт взаимодействия алюминия со щелочью и водой можно посмотреть здесь.
Алюминий реагирует с расплавом щелочи с образованием алюмината и водорода:
2Al + 6NaOH → 2Na3AlO3 + 3H2 ↑
Эту же реакцию можно записать в другом виде (в ЕГЭ рекомендую записывать реакцию именно в таком виде):
2Al + 6NaOH → 2NaAlO2 + 3H2↑ + 2Na2O
2.6. Алюминий восстанавливает менее активные металлы из оксидов . Процесс восстановления металлов из оксидов называется алюмотермия .
Например , алюминий вытесняет медь из оксида меди (II). Реакция очень экзотермическая:
2Al + 3CuO → 3Cu + Al2O3
Еще пример : алюминий восстанавливает железо из железной окалины, оксида железа (II, III):
Восстановительные свойства алюминия также проявляются при взаимодействии его с сильными окислителями: пероксидом натрия, нитратами и нитритами в щелочной среде, перманганатами, соединениями хрома (VI):
Видео:Составление уравнений химических реакций. 1 часть. 8 класс.Скачать
Химические свойства углекислого газа, реакции с другими веществами
Уравняйте Al + CO2 = Al2O3 + C химическое уравнение или реакцию с помощью этого калькулятора!
Видео:Химические уравнения // Как Составлять Уравнения Реакций // Химия 9 классСкачать
Инструкции
Для уравнивания химической реакции, введите уравнение реакции и нажмите кнопку Уравнять. Решенное уравнение появится сверху.
- Используйте заглавные символы для начального знака элемента и строчные символы для второго знака. Примеры: Fe, Au, Co, Br, C, O, N, F.
- Ионные заряды пока не поддерживаются и не будут приняты в расчет.
- Переместите неизменные группы в соединениях, чтобы не допустить неопределенность. Например, C6H5C2H5 + O2 = C6H5OH + CO2 + H2O не уравняется, но XC2H5 + O2 = XOH + CO2 + H2O уравняется.
- Промежуточные расстояния [такие, как (s) (aq) или (g)] не требуются.
- Вы можете использовать круглые () и квадратные скобки [].
tools/equationbalancer.php?equation=Al + CO2 = Al2O3 + C
Видео:8 класс. Составление уравнений химических реакций.Скачать
Свойства [ править | править код ]
Бесцветные нерастворимые в воде кристаллы. Амфотерный оксид. Практически не растворим в кислотах. Растворяется в горячих растворах и расплавах щелочей. Является диэлектриком[4][5][6], но некоторые[7][8] исследователи считают его полупроводником n-типа. Диэлектрическая проницаемость 9,5—10. Электрическая прочность 10 кВ/мм.
Плотность [ править | править код ]
Модификация | Плотность, г/см3 |
---|---|
α -Al2O3 | 3,99[2] |
θ -Al2O3 | 3,61[3] |
γ -Al2O3 | 3,68[4] |
κ -Al2O3 | 3,77[5] |
Основные модификации оксида алюминия [ править | править код ]
В природе можно встретить только тригональную α -модификацию оксида алюминия в виде минерала корунда и его редких драгоценных разновидностей (рубин, сапфир и т. д.). Она является единственной термодинамически стабильной формой Al2O3. При термообработке гидроксидов алюминия около 400 °С получают кубическую γ -форму. При 1100—1200 °С с γ -модификацией происходит необратимое превращение в α -Al2O3, однако скорость этого процесса невелика, и для завершения фазового перехода необходимо либо наличие минерализаторов, либо повышение температуры обработки до 1400—1450 °С[9].
Известны также следующие кристаллические модификации оксида алюминия: кубическая η -фаза, моноклинная θ -фаза, гексагональная χ -фаза, орторомбическая κ -фаза. Спорным остаётся существование δ -фазы, которая может быть тетрагональной или орторомбической[9][10].
Вещество, иногда описываемое как β -Al2O3, на самом деле представляет собой не чистый оксид алюминия, а ряд алюминатов щелочных и щёлочноземельных металлов со следующими общими формулами: MeO·6Al2O3 и Me2O·11Al2O3, где МеО — это оксиды кальция, бария, стронция и т. д., а Ме2О — оксиды натрия, калия, лития и других щелочных металлов. При 1600—1700 °С β -модификация разлагается на α -Al2O3 и оксид соответствующего металла, который выделяется в виде пара.
Видео:8 класс. ОВР. Окислительно-восстановительные реакции.Скачать
Рекомендованные сообщения
Решение задач, рефераты, курсовые – онлайн сервис помощи учащимся. Цены в 2-3 раза ниже!
_Daria_
- Пользователи
- 1
- 49 публикаций
- 1
Ссылка на сообщение
59595959
- Участник
- 22
- 692 публикации
3CO + Al2O3 -t-> 2Al + 3CO2
Ссылка на сообщение
Гость Ефим
- Гости
3CO + Al2O3 -t-> 2Al + 3CO2
Суровая реакция… Автору задачи – троекратное “ура”!
Ссылка на сообщение
59595959
- Участник
- 22
- 692 публикации
Прошу прощения, больше отвечать в разделе “Помощь” не буду. В последнее время никакого толку от моих сообщений.
Ссылка на сообщение
aversun
- Участник
- 5 456 1
- 44 058 публикаций
В данном случае к вам претензий не было, т.к. не вы автор задачи, а что-то ответить, хоть и гипотетически, на такую задачу надо. Вы ответили правильно.
Ссылка на сообщение
59595959
- Участник
- 22
- 692 публикации
Нет, я ошибся весьма серьёзно. Да и можно было даже логически дойти до того, что таким образом нельзя получить алюминий, иначе никто не возился бы с электролизом его оксида.
Изменено 20 мая 2012 пользователем 59595959
Ссылка на сообщение
aversun
- Участник
- 5 456 1
- 44 058 публикаций
Это не аргумент. Возможность получения и промышленное получение – разные вещи. С начала открытия алюминия его и получали без электролиза, например, восстанавливая натрием. Можно восстановить алюминий из оксида и углеродом, но энергозатраты и весьма высокие температуры делают этот метод не рентабельным. Фантазия же составителей задач, как уже много раз отмечалось, придела не имеет, а преподаватели требуют их решения.
Изменено 20 мая 2012 пользователем aversun
- 1
Ссылка на сообщение
- 4 года спустя…
Rivara
- Пользователи
- 0
- 2 публикации
Нет, я ошибся весьма серьёзно. Да и можно было даже логически дойти до того, что таким образом нельзя получить алюминий, иначе никто не возился бы с электролизом его оксида.
Достаточно открыть учебник Кузьменко Н.Е. и прочесть информацию о том, что при нагревании оксид углерода (II) восстанавливает металлы из оксидов. Так что не ошибся
Ссылка на сообщение
aversun
- Участник
- 5 456 1
- 44 058 публикаций
Достаточно открыть учебник Кузьменко Н.Е. и прочесть информацию о том, что при нагревании оксид углерода (II) восстанавливает металлы из оксидов. Так что не ошибся
Ах как все просто, открыли, прочитали общее положение и все сразу узнали.
Ошибся, т.к. при достаточной температуре, алюминий (так же как и магний) загорается в среде углекислого газа. Т.е. данная реакция идет в противоположную сторону.
Изменено 5 апреля 2017 пользователем aversun
Ссылка на сообщение
Rivara
- Пользователи
- 0
- 2 публикации
Ах как все просто, открыли, прочитали общее положение и все сразу узнали.
Ошибся, т.к. при достаточной температуре, алюминий (так же как и магний) загорается в среде углекислого газа. Т.е. данная реакция идет в противоположную сторону.
Однако дело в том, что данная реакция задана в разделе помощи школьника и студентам, поэтому знаний учебника Кузьменко Н.Е. и ряда других пособий для подготовки к поступлению достаточно. Более подробные нюансы рассматривать не обязательно. А подобная реакция может встретиться как в ОГЭ, так и в ЕГЭ, где она рассматривается именно в том ключе, о котором было мною написано выше А почему Вы написали про углекислый газ?
Изменено 6 апреля 2017 пользователем Rivara
Ссылка на сообщение
Видео:Ионные уравнения реакций. Как составлять полные и сокращенные уравненияСкачать
Ваш комментарий к ответу:
Отображаемое имя (по желанию): | |||||||||
Напишите мне, если после меня будет добавлен комментарий: Напишите мне, если после меня добавят комментарий | |||||||||
Анти-спам проверка: | |||||||||
а) Li + … → Li2O | е) Li2O + … → LiNO3 + H2O |
б) Ca + … → CaO | ж) CuO + … → CuCl2 + H2O |
в) C + … → CO2 | 3) Li2O + … → LiOH |
г) Al + … → Al2O3 | и) P2O5 + … → H3PO4 |
д) PH3 + … → P2O5 + H2O | к) SO3 + … → Na2SO4 + … |
а) Li + … → Li2O
Продуктом реакции является оксид. В левой части у нас только литий, значит, в левой части не хватает кислорода:
Li + O2 → Li2O
Слева у нас молекула кислорода с двумя атомами, справа – всего 1 атом кислорода. Значит нужно поставить коэффициент два у оксида лития:
Li + O2 → 2Li2O
Осталось уравнять литий:
4Li + O2 = 2Li2O
б) Ca + … → CaO
Продуктом реакции является оксид. В левой части у нас только кальций, значит, в левой части не хватает кислорода:
Ca + O2 → CaO
Слева у нас молекула кислорода с двумя атомами, справа – всего 1 атом кислорода. Значит нужно поставить коэффициент два у оксида кальция:
Ca + O2 → 2CaO
Остаётся уравнять кальций:
2Ca + O2 = 2CaO
в) C + … → CO2
Продуктом реакции является оксид. В левой части у нас только углерод, значит, в левой части не хватает кислорода:
C + O2 → CO2
Слева у нас 1 атом углерода и молекула с двумя атомами кислорода; справа молекула углекислого газа содержит 1 атом углерода и 2 атома кислорода. Имеем право поставить знак равенства.
C + O2 = CO2
г) Al + … → Al2O3
Продуктом реакции является оксид. В левой части у нас только алюминий, значит, в левой части не хватает кислорода:
Al + O2 → Al2O3
В левой части у нас 2 атома кислорода в молекуле; в правой части 3 атома кислорода в оксиде алюминия. Наименьшее кратное – шесть. Поставим коэффициенты:
Al + 3O2 → 2Al2O3
Уравниваем алюминий:
4Al + 3O2 = 2Al2O3
д) PH3 + … → P2O5 + H2O
В правой части у нас только оксиды. Очевидно, что это реакция горения и в левой части не хватает кислорода:
PH3 + O2 → P2O5 + H2O
Хотелось бы считать по кислороду, но в правой части мы видим 2 атома фосфора в оксиде P2O5, поэтому для начала нужно поставить коэффициент 2 у фосфина:
2PH3 + O2 → P2O5 + H2O
Теперь уравняем водород:
2PH3 + O2 → P2O5 + 3H2O
Наконец, можем перейти к кислороду:
2PH3 + 4O2 = P2O5 + 3H2O
е) Li2O + … → LiNO3 + H2O
Справа мы видим соль – нитрат лития и воду. Это говорит о том, что в левой части не хватает азотной кислоты.
Li2O + HNO3 → LiNO3 + H2O
Слева у нас два атома лития в оксиде, а справа – один в нитрате. Уравниваем:
Li2O + HNO3 → 2LiNO3 + H2O
Теперь справа мы имеем два остатка азотной кислоты в нитрате лития. Ставим коэффициент два у азотной кислоты:
Li2O + 2HNO3 = 2LiNO3 + H2O
ж) CuO + … → CuCl2 + H2O
Справа мы видим хлорид меди и воду. Значит, в левой части нам не хватает хлора и водорода. Логично предположить, что это соляная кислота (HCl): CuO + HCl → CuCl2 + H2O
Видно, что в правой части у нас по два атома хлора и водорода. Значит, у соляной кислоты ставим коэффициент два:
CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O
3) Li2O + … → LiOH
В параграфе есть табличка, где указано, что гидроксиды могут получаться из оксидов и воды.
Li2O + H2O → LiOH
Слева у нас 2 атома водорода,а справа два атома лития. Поэтому коэффициент два у гидроксида лития напрашивается сам:
Li2O + H2O = 2LiOH
и) P2O5 + … → H3PO4
Кислоты могут образовываться из кислотных оксидов при взаимодействии с водой:
P2O5 + H2O → H3PO4
Молекула фосфорной кислоты содержит 3 атома водорода, а молекула воды – два. Наименьшим кратным будет шесть:
P2O5 + 3H2O = 2H3PO4
к) SO3 + … → Na2SO4 + …
Соли могут образовываться при взаимодействии кислотного оксида либо с основным оксидом (реакция соединения), либо с основанием (реакция замещения). Так как в правой части у нас чего-то не хватает, очевидно, что речь идёт о втором варианте.
SO3 + NaOH → Na2SO4 + H2O
В правой части у нас два атома натрия в сульфате. Значит ставим коэффициент два у гидроксида:
SO3 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O
🌟 Видео
КАК УРАВНЯТЬ Al + O2 = Al2O3 ЭЛЕКТРОННЫМ БАЛАНСОМ / Реакция алюминия и кислородаСкачать
Уравнения химический реакций на ОГЭ: как составлять без ошибок?Скачать
Химические Цепочки — Решение Цепочек Химических Превращений // Химия 8 классСкачать
Решение задач на термохимические уравнения. 8 класс.Скачать
Расстановка коэффициентов в химических реакциях: как просто это сделатьСкачать
Как составлять ХИМИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ | 4 лайфхака - 95 ВСЕХ РЕАКЦИЙ в химии!Скачать
8 класс. Химия. Как расставить коэффициенты в уравнении?Скачать
Химические Цепочки — Решение Цепочек Химических Превращений // Химия 8 классСкачать
ЭТОТ метод поможет на уроках ХИМИИ / Химия 9 классСкачать