Какие сильные свойства проявляет алюминий

Какие сильные свойства проявляет алюминий thumbnail

Алюминий –  элемент III группы, главной «А» подгруппы, 3 периода периодической системы, порядковый номер №13, относительная атомная масса Ar(Al) = 27.  Его соседом слева в таблице является магний – типичный металл, а справа – кремний – уже неметалл. Следовательно, алюминий должен проявлять свойства некоторого промежуточного характера и его соединения являются амфотерными. 

В возбужденном состоянии на внешнем уровне алюминия находится три неспаренных электрона. Поэтому в соединениях с ковалентной связью алюминий проявляет валентность III. Во всех соединениях алюминий проявляет постоянную степень окисления: +3.

Какие сильные свойства проявляет алюминий

Физические свойства

Какие сильные свойства проявляет алюминий

Алюминий в свободном виде — се­ребристо-белый металл, обладающий высокой тепло- и электро­проводностью. Температура плавления  650 $^circ C$. Алюминий имеет невысокую плотность (2,7 г/см$^3$) — при­мерно втрое меньше, чем у железа или меди, и одновременно — это прочный металл

Нахождение в природе 

По распространённости в природе занимает 1-е среди металлов и 3-е место среди элементов, уступая только кислороду и кремнию.  В природе алюминий встречается только в соединениях (минералах):

  • Бокситы — $Al_2O_3 cdot H_2O$ (с примесями $SiO_2, Fe_2O_3, CaCO_3$)

  • Нефелины —$ KNa_3[AlSiO_4]_4$

  • Алуниты — $KAl(SO_4)_2 cdot 2Al(OH)_3$

  • Глинозёмы (смеси каолинов с песком $SiO_2$, известняком $CaCO_3$, магнезитом $MgCO_3$)

  • Корунд — $Al_2O_3$

  • Полевой шпат (ортоклаз) — $K_2Ocdot Al_2O_3 cdot6SiO_2$

  • Каолинит — $Al_2O_3 cdot2SiO_2 cdot 2H_2O$

  • Алунит —$ (Na,K)_2SO_4cdot Al_2(SO_4)_3 cdot4Al(OH)_3$

  • Берилл — $3BeO cdot Al_2O_3 cdot6SiO_2$

Какие сильные свойства проявляет алюминийКакие сильные свойства проявляет алюминийКакие сильные свойства проявляет алюминий

               Берилл                                                Корунд                                                Нефелин

Химические свойства

Алюминий – химически  активный металл, но прочная оксидная пленка состава $Al_2O_3$ определяет его стойкость при обычных условиях. Практически во всех химических реакциях алюминий проявляет восстановительные свойства.

1. Взаимодействие с неметаллами

С кислородом взаимодействует только в мелкораздробленном состоянии при высокой температуре:

$4Al + 3O_2 = 2Al_2O_3$

реакция сопровождается большим выделением тепла (1676 кДж).

С галогенами (кроме фтора) алюминий реагирует при комнатной температуре, с образованием галогенидов:

$2Al + 3Cl_2 = 2AlCl_3$

С водородом непосредственно не взаимодействует.

С другими неметаллами алюминий реагирует при нагревании, образуя бинарные соединения:

$2Al +3F_2= 2AlF_3$  фторид алюминия ($t=600^circ C$)

$2Al + 3S = Al2S3$  сульфида алюминия ($t=200^circ C$)

$Al + P = AlP$ фосфид алюминия ($t=500^circ C$)

$2Al + N2 = 2AlN$ нитрид алюминия ($t=800^circ C$)

$4Al + 3C = Al4C3$  карбид алюминия ($t=2000^circ C$)

Все эти соединения полностью гидролизуются с образованием гидроксида алюминия и летучих водородных соединений (сероводорода, фосфина, аммиака, метана и т.д.):

$Al2S3 + 6H_2O = 2Al(OH)_3downarrow + 3H_2S­uparrow$

$Al_4C_3 + 12H2O = 4Al(OH)_3downarrow+ 3CH_4­uparrow$

2. С металлами образует сплавы, которые содержат интерметаллические соединения – алюминиды, например, CuAl2, CrAl7, FeAl3 и др.

3.Очищенный от оксидной пленки алюминий энергично взаимодействует с водой:

$2Al + 6H_2O = 2Al(OH)_3downarrow + 3H_2uparrow$

В результате реакции образуется малорастворимый гидроксид алюминия и выделяется водород.

4. С оксидами менее активных металлов:

$Cr_2O_3 + 2Al = Al_2O_3 + 2Cr$

Такая реакция – алюмотермия – используется для получения чистых редких металлов, например таких, как вольфрам, ваннадий и др.                                                                           

5. Алюминий легко взаимодействует с разбавленными кислотами, образуя соли:

$2Al + 6HCl = 2AlCl_3 + 3H_2uparrow$

$2Al + 3H_2SO_{4textrm{разб.}} = Al_2(SO_4)_3 + 3H_2uparrow$

$Al + 4HNO_3 = Al(NO_3)_3 + NOuparrow + 2H_2O$

в качестве продукта восстановления азотной кислоты также может быть азот и нитрат аммония.

Запомнить! С концентрированной азотной и серной кислотами при комнатной температуре алюминий не взаимодействует (пассивация); при нагревании реагирует с образованием соли и продукта восстановления кислоты:

$2Al + 6H_2SO_{4textrm{(конц.)} }xrightarrow[]{t, ^circ C}  Al_2(SO_4)_3 + underline{3SO_2uparrow} + 6H_2O$

$Al + 6HNO_{3textrm{(конц.)} }xrightarrow[]{t, ^circ C} Al(NO_3)_3 + underline{3NO_2uparrow} + 3H_2O$

6. Алюминий – амфотерный металл, он легко реагирует со щелочами:

  • в растворе с образованием тетрагидроксоаалюмината натрия:

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

  • при сплавлении с образованием алюминатов:

    $2Al + 6KOH = 2KAlO_2 + 2K2O + 3H_2uparrow$

7. С солями менее активных металлов (стоящих в ряду напряжения правее алюминия):

$2Al + 3NiSO_4 = 3Ni + Al_2(SO_4)_3$

Соединения алюминия

Какие сильные свойства проявляет алюминий

Оксид алюминия $Al_2O_3$

твердое вещество белого цвета, тугоплавкое. Не реагирует с водой и не растворяется в ней. Типичный амфотерный оксид, поэтому реагирует и с кислотами и со щелочами.

При взаимодействии с кислотами образуется соль и вода:

$Al_2O_3 + 6 HCl = 2 AlCl_3 + 3 H_2O $

 Со щелочами алюминий реагирует в расплаве и в растворе:

Запомнить! 

  • при сплавлении образуется метаалюминат натрия:

    $Al_2O_{3textrm{(тв)}}+ 2 NaOH_{textrm{ (тв) }} xrightarrow[]{t, ^circ C} 2 NaAlO_2 + H_2O$

  • в растворе щёлочи образуется тетрагидроксоалюминат натрия:

    $Al_2O_3 + 2 NaOH + 3 H_2O = 2Na[Al(OH)_4]$

Гидроксид алюминия $Al(OH)_3$

Какие сильные свойства проявляет алюминий

белое вещество, нерастворимое в воде,  амфотерный гидроксид. 

Проявляя типичные амфотерные свойства, гидроксид алюминия взаимодействует с кислотами:

$Al(OH)_3 + 3 HCl = AlCl_3 + 3 H_2O$

и щелочами.

  • в растворе: $Al(OH)_3 + NaOHtextrm{(избыток)}= Na[Al(OH)_4]$ или $Al(OH)_3 + 3 NaOH = Na_3[Al(OH)_6]$

  • в расплаве: $Al(OH)_3 + NaOH = NaAlO_2 + 2H_2O$

Получают $Al(OH)_3$ косвенно реакцией обмена между солью алюминия и щелочью:

$AlCl_3 + NaOHtextrm{ (по каплям)}= Al(OH)_3 downarrow+ 3 NaCl $

При дальнейшем добавлении раствора щелочи к соли алюминия осадок будет растворяться вследствие взаимодействия образующегося гидроксида алюминия с избытком щелочи; при это образуется комплексная соль:

$AlCl_3 +4 NaOH_{textrm{ (изб.)}}= Na[Al(OH)_4]+ 3 NaCl $

СОЛИ АЛЮМИНИЯ

Какие сильные свойства проявляет алюминий

Соли алюминия и некоторых слабых кислот, например, сернистой и угольной не могут быть выделены из водных растворов по причине полного необратимого гидролиза

Читайте также:  Какие свойства воздуха используют вертолет двойное остекление

$2AlCl_3 + 3Na_2CO_3 + 3H_2O = 2Al(OH)_3downarrow +3CO_2uparrow + 6NaCl$

О протекании реакции судят по выделению газа и образованию желеообразного белого осадка (гидроксида алюминия).

Соли алюминия и сильных кислот – растворимы; растворы таких солей имеют кислый характер среду вследствие гидролиза по катиону. Первая ступень гидролиза подобных солей отражается уравнением:

$Al^{3+} + H_2O leftrightarrow AlOH^{2+} + H^+$

Алюминаты неустойчивы и даже при слабом подкислении разрушаются:

$NaAlO_2 + 4HNO_3 = NaNO_3 + Al(NO_3)_3 + 2H_2O$

Тетрагидроксокопмлексы алюминия также разрушаются под действием кислоты с образованием осадка гидроксида алюминия и соли:

$Na[Al(OH)4] + HCl = Al(OH)_3downarrow + NaCl +H_2O$

При добавлении к комплексной избытка кислоты образуется смесь солей (образующийся гидроксид алюминия взаимодействует с избыточном количеством кислоты, что приводит к образованию соотвествующей соли алюминия):

$Na[Al(OH)4] + 4HCl_{textrm{изб.}} = AlCl_3 + NaCl +4H_2O$

При действии слабых кислот (растворенного в воде углекислого газа или сероводорода) образуются кислые соли:

$Na[Al(OH)_4] + CO_2 = Al(OH)_3downarrow + NaHCO_3$

Источник

Алюминий — амфотерный металл. Электронная конфигурация атома алюминия 1s22s22p63s23p1. Таким образом, на внешнем электронном слое у него находятся три валентных электрона: 2 — на 3s- и 1 — на 3p-подуровне. В связи с таким строением для него характерны реакции, в результате которых атом алюминия теряет три электрона с внешнего уровня и приобретает степень окисления +3. Алюминий является высокоактивным металлом и проявляет очень сильные восстановительные свойства.

Взаимодействие алюминия с простыми веществами

с кислородом

При контакте абсолютно чистого алюминия с воздухом атомы алюминия, находящиеся в поверхностном слое, мгновенно взаимодействуют с кислородом воздуха и образуют тончайшую, толщиной в несколько десятков атомарных слоев, прочную оксидную пленку состава Al2O3, которая защищает алюминий от дальнейшего окисления. Невозможно и окисление крупных образцов алюминия даже при очень высоких температурах. Тем не менее, мелкодисперсный порошок алюминия довольно легко сгорает в пламени горелки:

4Аl + 3О2 = 2Аl2О3

с галогенами

Алюминий очень энергично реагирует со всеми галогенами. Так, реакция между перемешанными порошками алюминия и йода протекает уже при комнатной температуре после добавления капли воды в качестве катализатора. Уравнение взаимодействия йода с алюминием:

2Al + 3I2 =2AlI3

С бромом, представляющим собой тёмно-бурую жидкость, алюминий также реагирует без нагревания. Образец алюминия достаточно просто внести в жидкий бром: тут же начинается бурная реакция с выделением большого количества тепла и света:

2Al + 3Br2 = 2AlBr3

Реакция между алюминием и хлором протекает при внесении нагретой алюминиевой фольги или мелкодисперсного порошка алюминия в заполненную хлором колбу. Алюминий эффектно сгорает в хлоре в соответствии с уравнением:

2Al + 3Cl2 = 2AlCl3

с серой

При нагревании до 150-200 оС или после поджигания смеси порошкообразных алюминия и серы между ними начинается интенсивная экзотермическая реакция с выделением света:

2al-plus-3s-ravno-al2s3сульфид алюминия

с азотом

При взаимодействии алюминия с азотом при температуре около 800 oC образуется нитрид алюминия:

2al-plus-n2-ravno-2aln

с углеродом

При температуре около 2000oC алюминий взаимодействует с углеродом и образует карбид (метанид) алюминия, содержащий углерод в степени окисления -4, как в метане.

4al-plus-3c-ravno-al4c3

Взаимодействие алюминия со сложными веществами

с водой

Как уже было сказано выше, стойкая и прочная оксидная пленка из Al2O3 не дает алюминию окисляться на воздухе. Эта же защитная оксидная пленка делает алюминий инертным и по отношению к воде. При снятии защитной оксидной пленки с поверхности такими методами, как обработка водными растворами щелочи, хлорида аммония или солей ртути (амальгирование), алюминий начинает энергично реагировать с водой с образованием гидроксида алюминия и газообразного водорода:

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2↑

с оксидами металлов

После поджигания смеси алюминия с оксидами менее активных металлов (правее алюминия в ряду активности) начинается крайне бурная сильно-экзотермическая реакция. Так, в случае взаимодействия алюминия с оксидом железа (III) развивается температура 2500-3000оС. В результате этой реакции образуется высокочистое расплавленное железо:

2AI + Fe2O3 = 2Fe + Аl2О3

Данный метод получения металлов из их оксидов путем восстановления алюминием называется алюмотермией или алюминотермией.

с кислотами-неокислителями

Взаимодействие алюминия с кислотами-неокислителями, т.е. практически всеми кислотами, кроме концентрированной серной и азотной кислот, приводит к образованию соли алюминия соответствующей кислоты и газообразного водорода:

а) 2Аl + 3Н2SO4(разб.) = Аl2(SO4)3 + 3H2↑

2Аl0 + 6Н+ = 2Аl3+ + 3H20;

б) 2AI + 6HCl = 2AICl3 + 3H2↑

с кислотами-окислителями

-концентрированной серной кислотой

Взаимодействие алюминия с концентрированной серной кислотой в обычных условиях, а также низких температурах не происходит вследствие эффекта, называемого пассивацией. При нагревании реакция возможна и приводит к образованию сульфата алюминия, воды и сероводорода, который образуется в результате восстановления серы, входящей в состав серной кислоты:

8%d0%b0l-plus-15h2so4-ravno-4al2so43-plus-3h2s-plus-12%d0%bd2%d0%be

Такое глубокое восстановление серы со степени окисления +6 (в H2SO4) до степени окисления -2 (в H2S) происходит благодаря очень высокой восстановительной способности алюминия.

— концентрированной азотной кислотой

Концентрированная азотная кислота в обычных условиях также пассивирует алюминий, что делает возможным ее хранение в алюминиевых емкостях. Так же, как и в случае с концентрированной серной, взаимодействие алюминия с концентрированной азотной кислотой становится возможным при сильном нагревании, при этом преимущественно параллельно протекают реакции:Al + HNO3

— разбавленной азотной кислотой

Взаимодействие алюминия с разбавленной по сравнению с концентрированной азотной кислотой приводит к продуктам более глубокого восстановления азота. Вместо NO в зависимости от степени разбавления могут образовываться N2O и NH4NO3:

8Al + 30HNO3(разб.) = 8Al(NO3)3 +3N2O↑ + 15H2O

8Al + 30HNO3(оч. разб) = 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O

Читайте также:  Какие свойства у травы чабрец

со щелочами

Алюминий реагирует как с водными растворами щелочей:

2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑

так и с чистыми щелочами при сплавлении:

2al-plus-6naoh-tv-ravno-2naalo2-plus-2na2o-plus-3h2

В обоих случаях реакция начинается с растворения защитной пленки оксида алюминия:

Аl2О3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4]

Аl2О3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + Н2О

В случае водного раствора алюминий, очищенный от защитной оксидной пленки, начинает реагировать с водой по уравнению:

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2↑

Образующийся гидроксид алюминия, будучи амфотерным, реагирует с водным раствором гидроксида натрия с образованием растворимого тетрагидроксоалюмината натрия:

Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]

Источник

Алюминий

Дополнительно на страницах учебника “Фоксфорд”

Главную подгруппу III группы периодической системы со­ставляют бор (В),
алюминий (Аl), галлий (Ga), индий (In) и таллий (Тl).

Как видно из приведенных данных, все эти
элементы были открыты в XIX столетии.

Открытие металлов главной подгруппы III группы

В

Al

Ga

In

Tl

1806 г.

1825 г.

1875 г.

1863 г.

1861 г.

Г.Люссак,

Г.Х.Эрстед

Л. де
Буабодран

Ф.Рейх,

У.Крукс

Л. Тенар

(Дания)

(Франция)

И.Рихтер

(Англия)

(Франция)

(Германия)

Бор представляет собой неметалл.
Алюминий — переход­ный металл, а галлий, индий и таллий — полноценные метал­лы.
Таким образом, с ростом радиусов атомов элементов каждой группы периодической
системы металлические свой­ства простых веществ усиливаются.

В данной лекции мы подробнее рассмотрим
свойства алюминия.

1. Положение
алюминия в таблице Д. И. Менделеева. Строение атома, проявляемые степени
окисления.

Элемент алюминий расположен в III группе, главной «А» подгруппе, 3 периоде
периодической системы, порядковый номер №13, относительная атомная масса Ar(Al) = 27.  Его соседом слева в таблице является магний –
типичный металл, а справа – кремний – уже неметалл. Следовательно, алюминий
должен проявлять свойства некоторого промежуточного характера и его соединения
являются амфотерными.

Al +13 )2)8)3    , p – элемент,

Основное состояние

1s22s22p63s23p1

https://sites.google.com/site/himulacom/zvonok-na-urok/9-klass---vtoroj-god-obucenia/urok-no49-aluminij-polozenie-aluminia-v-periodiceskoj-sisteme-i-stroenie-ego-atoma-nahozdenie-v-prirode-fiziceskie-i-himiceskie-svojstva-aluminia/%D0%9F1.jpg?attredirects=0

Возбуждённое состояние

1s22s22p63s13p2

https://sites.google.com/site/himulacom/zvonok-na-urok/9-klass---vtoroj-god-obucenia/urok-no49-aluminij-polozenie-aluminia-v-periodiceskoj-sisteme-i-stroenie-ego-atoma-nahozdenie-v-prirode-fiziceskie-i-himiceskie-svojstva-aluminia/%D0%9F2.jpg?attredirects=0

Алюминий проявляет в соединениях степень
окисления +3:

Al0 – 3 e- → Al+3

2. Физические свойства

Алюминий в свободном виде — се­ребристо-белый
металл, обладающий высокой тепло- и электро­проводностью. Температура плавления  650 оС. Алюминий имеет невысокую
плотность (2,7 г/см3) — при­мерно втрое меньше, чем у железа или
меди, и одновременно — это прочный металл.

3. Нахождение в природе

По распространённости в природе занимает
1-е среди металлов и 3-е место среди
элементов
, уступая только кислороду и кремнию. Процент содержания алюминия
в земной коре по данным различных исследователей составляет от 7,45 до
8,14 % от массы земной коры.

В
природе алюминий встречается только в соединениях
(минералах).

 Некоторые
из них:

·        
Бокситы —
Al2O3 • H2O (с примесями SiO2, Fe2O3,
CaCO3)

·        
Нефелины —
KNa3[AlSiO4]4

·        
Алуниты — KAl(SO4)2 • 2Al(OH)3

·        
Глинозёмы
(смеси каолинов с песком SiO2, известняком CaCO3,
магнезитом MgCO3)

·        
Корунд —
Al2O3

·        
Полевой
шпат (ортоклаз) — K2O×Al2O3×6SiO2

·        
Каолинит —
Al2O3×2SiO2 × 2H2O

·        
Алунит — (Na,K)2SO4×Al2(SO4)3×4Al(OH)3

·        
Берилл —
3ВеО • Al2О3 • 6SiO2

Боксит

https://sites.google.com/site/himulacom/zvonok-na-urok/9-klass---vtoroj-god-obucenia/urok-no49-aluminij-polozenie-aluminia-v-periodiceskoj-sisteme-i-stroenie-ego-atoma-nahozdenie-v-prirode-fiziceskie-i-himiceskie-svojstva-aluminia/%D0%B1%D0%BE%D0%BA%D1%81%D0%B8%D1%82.jpg?attredirects=0 

Al2O3

Корунд

https://sites.google.com/site/himulacom/zvonok-na-urok/9-klass---vtoroj-god-obucenia/urok-no49-aluminij-polozenie-aluminia-v-periodiceskoj-sisteme-i-stroenie-ego-atoma-nahozdenie-v-prirode-fiziceskie-i-himiceskie-svojstva-aluminia/%D0%BA%D0%BE%D1%80%D1%83%D0%BD%D0%B4.jpg?attredirects=0 

Рубин

https://sites.google.com/site/himulacom/zvonok-na-urok/9-klass---vtoroj-god-obucenia/urok-no49-aluminij-polozenie-aluminia-v-periodiceskoj-sisteme-i-stroenie-ego-atoma-nahozdenie-v-prirode-fiziceskie-i-himiceskie-svojstva-aluminia/%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%B8%D0%BD.jpg?attredirects=0 

Сапфир

https://sites.google.com/site/himulacom/zvonok-na-urok/9-klass---vtoroj-god-obucenia/urok-no49-aluminij-polozenie-aluminia-v-periodiceskoj-sisteme-i-stroenie-ego-atoma-nahozdenie-v-prirode-fiziceskie-i-himiceskie-svojstva-aluminia/%D1%81%D0%B0%D0%BF%D1%84%D0%B8%D1%80.jpg?attredirects=0 

4.Химические
свойства алюминия и его соединений

Алюминий легко взаимодействует с
кислородом при обычных условиях и покрыт оксидной пленкой (она придает матовый
вид).

ДЕМОНСТРАЦИЯ ОКСИДНОЙ ПЛЁНКИ

Алюминий

https://sites.google.com/site/himulacom/zvonok-na-urok/9-klass---vtoroj-god-obucenia/urok-no49-aluminij-polozenie-aluminia-v-periodiceskoj-sisteme-i-stroenie-ego-atoma-nahozdenie-v-prirode-fiziceskie-i-himiceskie-svojstva-aluminia/aluminum_1.jpg?attredirects=0

Её толщина 0,00001 мм, но благодаря ней
алюминий не коррозирует. Для изучения 
химических свойств алюминия оксидную пленку удаляют. (При помощи
наждачной бумаги, или химически: сначала опуская в раствор щелочи для удаления
оксидной пленки, а затем в раствор солей ртути для образования сплава алюминия
со ртутью – амальгамы). 

I. Взаимодействие с простыми веществами 

Алюминий уже при комнатной температуре
активно реагирует со всеми галогенами, образуя галогениды. При нагревании он
взаимодействует с серой (200 °С), азотом (800 °С), фосфором (500 °С) и
углеродом (2000 °С), с йодом в присутствии катализатора – воды:

2Аl
+ 3S = Аl2S3  (сульфид алюминия),

2Аl
+ N2 = 2АlN  (нитрид
алюминия),

Аl
+ Р = АlР (фосфид алюминия),

4Аl
+ 3С = Аl4С3 (карбид алюминия).

2 Аl   + 
3  I2   =  2 AlI3 
(йодид алюминия)    ОПЫТ

Все эти соединения
полностью гидролизуются с образованием гидроксида алюминия и, соответственно,
сероводорода, аммиака, фосфина и метана:

Al2S3 + 6H2O
= 2Al(OH)3 + 3H2S­

Al4C3 + 12H2O
= 4Al(OH)3+ 3CH4­

В виде стружек или порошка он ярко горит
на воздухе, выде­ляя большое количество теплоты:

4Аl
+ 3O2 = 2Аl2О3 +
1676 кДж.

 ГОРЕНИЕ АЛЮМИНИЯ НА ВОЗДУХЕ

 ОПЫТ

II. Взаимодействие со сложными
веществами

Взаимодействие с водой

2 Al + 6 H2O  =  2 Al
(OH)3  +  3 H2

без оксидной пленки       

 ОПЫТ

Взаимодействие с оксидами металлов:

Алюминий –
хороший восстановитель, так как является одним из активных металлов. Стоит в
ряду активности сразу после щелочно-земельных металлов. Поэтому восстанавливает металлы из их оксидов.
Такая реакция – алюмотермия – используется для получения чистых редких
металлов, например таких, как вольфрам, ваннадий и др.                                                                            

3 Fe3O4  +   8
Al =   4 Al2O3  +  9 Fe
+Q

Термитная смесь Fe3O4  и   Al
(порошок) –используется ещё и в термитной сварке. 

Сr2О3 +
2Аl = 2Сr + Аl2О3

Взаимодействие с кислотами:

С раствором
серной кислоты:  2 Al  + 3 H2SO4  =  Al2(SO4)3
+  3 H2

С холодными
концентрированными серной и азотной не реагирует (пассивирует). Поэтому азотную
кислоту перевозят в алюминиевых цистернах. При нагревании алюминий способен
восстанавливать эти кислоты без выделения водорода:

2Аl + 6Н2SО4(конц)
= Аl2(SО4)3
+ 3SО2 + 6Н2О,

Аl + 6НNO3(конц) = Аl(NO3)3 +
3NO2 + 3Н2О.

Взаимодействие со щелочами.

2 Al + 2 NaOH + 6 H2O  =  2 Na[Al(OH)4]  
+  3 H2

     ОПЫТ

Nal(ОН)4]тетрагидроксоалюминат
натрия

По
предложению химика Горбова, в русско-японскую войну эту реакцию использовали
для получения водорода для аэростатов.

С растворами солей:

2Al + 3CuSO4 = Al2(SO4)3 +
3Cu

Если
поверхность алюминия потереть солью ртути, то происходит реакция:

2Al + 3HgCl2
= 2
AlCl3
+ 3
Hg

Выделившаяся
ртуть растворяет алюминий, образуя  амальгаму
.

     Обнаружение ионов алюминия в растворах:              ОПЫТ

5. Применение алюминия и
его соединений

РИСУНОК 1

РИСУНОК 2

Физические и химические свойства
алюминия обусловили его широкое применение в технике. Крупным потребителем алюминия 
является авиационная промышленность
: самолет на 2/3 состоит из
алюминия и его сплавов. Самолет из стали оказался бы слишком тяжелым и смог бы
нести гораздо меньше пассажиров. Поэтому
алюминий называют крылатым металлом.
Из
алюминия изготовляют кабели и провода
: при одинаковой электрической проводимости
их масса в 2 раза меньше, чем соответствующих изделий из меди.

Учитывая коррозионную устойчивость
алюминия, из него изготовляют детали
аппаратов и тару для азотной кислоты
. Порошок алюминия является основой при
изготовлении серебристой краски для защиты железных изделий от коррозии, а
также для отражения  тепловых лучей такой
краской покрывают нефтехранилища, костюмы пожарных.

Оксид алюминия используется для
получения алюминия, а также как огнеупорный материал.

Гидроксид алюминия – основной компонент
всем известных лекарств маалокса, альмагеля, которые понижают кислотность желудочного
сок.

Соли алюминия сильно  гидролизуются. Данное свойство применяют в
процессе очистки воды. В очищаемую воду вводят сульфат алюминия и небольшое
количество гашеной извести для нейтрализации образующейся кислоты. В результате
выделяется объемный осадок гидроксида алюминия, который, оседая, уносит с собой
взвешенные частицы мути и бактерии.

Таким образом, сульфат алюминия является
коагулянтом.

6. Получение алюминия

1) Современный рентабельный способ
получения алюминия был изобретен американцем Холлом и французом Эру в 1886
году. Он заключается в электролизе раствора оксида алюминия в расплавленном
криолите. Расплавленный криолит Na3AlF6 растворяет Al2O3,
как вода растворяет сахар. Электролиз “раствора” оксида алюминия в
расплавленном криолите происходит так, как если бы криолит был только
растворителем, а оксид алюминия – электролитом.

2Al2O3 эл.ток→  4Al + 3O2

В
английской “Энциклопедии для мальчиков и девочек” статья об алюминии начинается
следующими словами: “23 февраля 1886 года в истории цивилизации начался новый
металлический век – век алюминия. В этот день Чарльз Холл, 22-летний химик,
явился в лабораторию своего первого учителя с дюжиной маленьких шариков
серебристо-белого алюминия в руке и с новостью, что он нашел способ изготовлять
этот металл дешево и в больших количествах”. Так Холл сделался основоположником
американской алюминиевой промышленности и англосаксонским национальным героем,
как человек, сделавшим из науки великолепный бизнес.

2) 2Al2O3   +   3
C  = 
4 Al  +  3 CO2

 ЭТО ИНТЕРЕСНО:

  • Металлический
    алюминий первым выделил в 1825 году датский физик Ханс Кристиан Эрстед.
    Пропустив газообразный хлор через слой раскаленного оксида алюминия, смешанного
    с углем, Эрстед выделил хлорид алюминия без малейших следов влаги. Чтобы
    восстановить металлический алюминий, Эрстеду понадобилось обработать хлорид
    алюминия амальгамой калия. Через 2 года немецкий химик Фридрих Вёллер.
    Усовершенствовал метод, заменив амальгаму калия чистым калием.
  • В 18-19 веках
    алюминий был главным ювелирным металлом. В 1889 году Д.И.Менделеев в Лондоне за
    заслуги в развитии химии был награжден ценным подарком – весами, сделанными из
    золота и алюминия.
  • К 1855 году
    французский ученый  Сен- Клер Девиль
    разработал способ получения металлического алюминия в технических масштабах. Но
    способ был очень дорогостоящий. Девиль пользовался особым покровительством
    Наполеона  III, императора  Франции. В знак  своей преданности и благодарности Девиль изготовил
    для сына Наполеона, новорожденного принца, изящно гравированную погремушку –
    первое «изделие ширпотреба» из алюминия. Наполеон намеревался даже снарядить
    своих гвардейцев алюминиевыми кирасами, но цена оказалась непомерно высокой. В
    то время 1 кг алюминия стоил 1000 марок, т.е. в 5 раз дороже серебра. Только
    после изобретения электролитического процесса алюминий по своей стоимости
    сравнялся с обычными металлами.
  • А знаете ли вы, что алюминий, поступая в организм человека, вызывает
    расстройство нервной системы.  При его
    избытке нарушается обмен веществ. А защитными средствами является витамин С,
    соединения кальция, цинка.
  • При сгорании алюминия в кислороде и фторе выделяется
    много тепла. Поэтому его используют как присадку к ракетному топливу. Ракета
    “Сатурн” сжигает за время полёта 36 тонн алюминиевого порошка. Идея
    использования металлов в качестве компонента ракетного топлива впервые высказал
    Ф. А. Цандер.
     

ТРЕНАЖЁРЫ

Тренажёр
№1 – Характеристика алюминия по положению в Периодической системе элементов Д.
И. Менделеева

Тренажёр
№2 – Уравнения реакций алюминия с простыми и сложными веществами

Тренажёр
№3 – Химические свойства алюминия

ЗАДАНИЯ ДЛЯ
ЗАКРЕПЛЕНИЯ

№1.
Для получения алюминия из хлорида алюминия в качестве восстановителя можно
использовать металлический кальций. Составьте уравнение данной химической
реакции, охарактеризуйте этот процесс при помощи электронного баланса.
Подумайте! Почему эту реакцию нельзя проводить в водном растворе?

№2. Закончите уравнения химических реакций:
Al + H2SO4 (раствор) ->
Al + CuCl2 ->
Al + HNO3(конц) -t->

Al + NaOH + H2O ->

№3.
Осуществите превращения:
Al -> AlCl3 -> Al -> Al2S3 ->
Al(OH)3 -t->Al2O3 -> Al

№4.
Решите задачу:
На сплав алюминия и меди подействовали избытком концентрированного раствора
гидроксида натрия при нагревании. Выделилось 2,24 л газа (н.у.). Вычислите
процентный состав сплава, если его общая масса была 10 г?

Источник

Читайте также:  Какие виды мяса полезные свойства