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
- Cоединения йода
- Йодоводород, йодоводородная кислота (HI)
- Иодноватистая кислота (HIO)
- Иодноватая кислота (HIO3)
- Иодная кислота (HIO4)
- Пентаоксид (пятиокись) иода, йодноватый ангидрид (I2O5)
- Уравнения реакций алюминия и иодоводородной кислоты
- 📸 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:ОВР и Метод Электронного Баланса — Быстрая Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать
Cоединения йода
Видео:РЕАКЦИИ ИОННОГО ОБМЕНА, ИОННОЕ УРАВНЕНИЕ - Урок Химия 9 класс / Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать
Йодоводород, йодоводородная кислота (HI)
Способы получения йодоводорода
В промышленности
- Взаимодействие йода с гидразином:
- Взаимодействие простых веществ происходит только при нагревании и протекает не до конца:
В лаборатории
- Вытеснение HI из йодидов ортофосфорной кислотой:
- гидролиз галогенидов неметаллов
- восстановление свободного йода:
Физические свойства йодоводорода
Водный раствор HI — иодоводородная кислота. Это бесцветная жидкость с резким запахом. Иодоводородная кислота является сильной кислотой.
В 100 г воды при обычном давлении и 20 °C растворяется 132 г HI, а при 100 °C — 177 г.
Химические свойства йодоводорода
Йодоводород – сильный восстановитель.
- Окисляется кислородом воздуха, приобретая бурый цвет:
- Взаимодействует с концентрированной серной кислотой с образованием сероводорода и свободного йода:
- Окисляется другими неметаллами:
- Окисляется даже слабыми окислителями:
- Присоединяется к кратным связям органических соединений (реакция электрофильного присоединения):
HI + CH3 – CH = CH2 → CH3 – CHI – CH3
- Образуют полииоды, присоединяя элементарный иод:
Кислородные кислоты и окислы иода
Видео:Химические уравнения // Как Составлять Уравнения Реакций // Химия 9 классСкачать
Иодноватистая кислота (HIO)
Иодноватистая кислота HIO — существует только в очень разбавленных растворах, окрашена в зеленоватый цвет. Очень неустойчива.
Получение йодноватистой кислоты
Образуется при взаимодействии иода с водой. Реакция обратима, а равновесие сильно сдвинуто в сторону исходных веществ:
Химические свойства йодноватистой кислоты
- Проявляет амфотерные свойства – слабая кислота и слабое основание. Диссоциирует и как кислота, и как основание:
- Разлагается при комнатной температуре с течением времени:
- Разлагается щелочами:
3HIO + 3NaOH = 2NaI + NaIO3 + 3H2O
Соли иодноватистой кислоты называют гипоиодитами.
Видео:ОКСИДЫ, КИСЛОТЫ, СОЛИ И ОСНОВАНИЯ ХИМИЯ 8 класс / Подготовка к ЕГЭ по Химии - INTENSIVСкачать
Иодноватая кислота (HIO3)
Йодноватая кислота HIO3— белое кристаллическое вещество со стеклянным блеском и горьковато-кислым вкусом. При обычной температуре устойчива. Сильная одноосновная кислота, имеющая склонность к полимеризации в концентрированных растворах
Получение иодноватой кислоты
Получают в водных растворах при окислении иода хлором, пероксидом водорода либо дымящей азотной кислотой:
Химические свойства йодноватой кислоты
- хорошо растворима в воде:
- При медленном нагревании до 110ºС она частично плавится, частично образует ангидроиодноватую кислоту HI3O8.
При нагревании HIO3 выше 230°C образует порошок иодноватого ангидрида I2O5, при растворении в воде, которого вновь образуется иодноватая кислота:
- Нейтрализуется щелочами:
- Проявляет окислительные свойства:
- При электролизе йодноватой кислоты образуется йодная кислота:
Соли иодноватой кислоты — иодаты
- Они довольно устойчивы и разлагаются при температуре выше 400 °C.
- Обладают сильными окислительными свойствами в кислой среде:
- При электролизе раствора иодаты распадаются на водород и периодаты:
Видео:Электролиз. 10 класс.Скачать
Иодная кислота (HIO4)
Иодная кислота HIO4 — белое гигроскопичное кристаллическое вещество. В водном растворе Н5IO6 является слабой кислотой. В растворах образует гидраты состава mHIO4•nН2О, например, H3IO5, H4I2O9, H5IO6 и т. д Их устойчивость зависит от концентрации раствора. Проявляет сильные окислительные свойства
Получение йодной кислоты
- При воздействии хлорной кислоты на иод в присутствии катализатора:
- Электролизом раствора иодноватой кислоты:
Химические свойства йодной кислоты
- При растворении в воде образует гидраты:
- НIO4 разлагается при нагревании выше 122ºС:
- Щелочами нейтрализуется не полностью:
- Сильные окислительные свойства:
Cоли йодной кислоты — периодаты
Йодная кислота может образовать соли, содержащие ионы, IO6 5− , IO5 3− , IO4 — и I2O9 4− — соответственно орто-, мезо-, мета- и дипериодаты.
Получение периодатов
Периодаты можно получить при окислении иодатов сильными окислителями в щелочной среде:
Химические свойства периодатов
- Периодаты — сильные окислители, при нагревании выше 300ºС разлагаются с выделением кислорода:
- Разлагаются концентрированными кислотами:
- Разлагаются концентрированными щелочами:
- Проявляют окислительные свойства:
Оксиды йода
Видео:Взаимодействие алюминия с концентрированной азотной кислотой | ЕГЭ по химииСкачать
Пентаоксид (пятиокись) иода, йодноватый ангидрид (I2O5)
Иодноватый ангидрид I2O5 – белое, гигроскопичное вещество. На свету темнеет из-за частичного разложения.
Получение пентаоксида йода
Получают при медленном нагревании йодноватой или йодной кислоты
Химические свойства пентаоксида йода
- На свету разлагается:
- Как кислотный оксид реагирует с водой, со щелочами:
- Легко фторируется:
- Восстанавливается монооксидом углерода:
Видео:Как расставлять коэффициенты в уравнении реакции? Химия с нуля 7-8 класс | TutorOnlineСкачать
Уравнения реакций алюминия и иодоводородной кислоты
Иодоводородную кислоту нейтрализовали гидрокарбонатом калия. Полученная соль прореагировала с раствором, содержащим дихромат калия и серную кислоту. При взаимодействии образовавшегося простого вещества с алюминием получили соль. Эту соль растворили в воде и смешали с раствором сульфида калия, в результате чего образовался осадок и выделился газ.
Напишите уравнения четырёх описанных реакций.
Написаны четыре уравнения возможных реакций:
📸 Видео
Типы Химических Реакций — Химия // Урок Химии 8 КлассСкачать
Все об электролизе и задании 20 за 20 минут | Химия ЕГЭ 2023 | УмскулСкачать
Химия 9 класс (Урок№25 - Алюминий. Свойства алюминия. Амфотерность оксида и гидроксида алюминия.)Скачать
Опыты по химии. Взаимодействие алюминия с кислотой и щелочьюСкачать
ПОЛУЧЕНИЕ AlCl3 | ГИДРОКСИД АЛЮМИНИЯ И ЕГО РАСТВОРЕНИЕСкачать
Химия | Тепловой эффект химической реакции (энтальпия)Скачать
Элементы 13 (IIIA) группы и их соединения. Алюминий. 1 часть. 9 класс.Скачать
Взаимодействие алюминия с соляной кислотой HCL с выделением водорода и образованием AlCl3Скачать
Решение цепочек превращений по химииСкачать
Взаимодействие алюминия со щёлочью и водойСкачать
Опыты по химии. Получение и исследование амфотерных свойств гидроксида алюминияСкачать
Взаимодействие алюминия с водойСкачать
Химия 9 класс : Соединения алюминияСкачать