4. Напишите молекулярные уравнения реакций для цепочки химических превращений, представленных в ионной форме:

Решение:

Необходимо написать молекулярные уравнения реакций, соответствующих данной ионной цепочке превращений:

Al⁰ → Al³⁺ → Al(OH)₃ → Al₂O₃ → AlO₂^-

Рассмотрим каждый переход:

1. Al⁰ → Al³⁺

   Это процесс окисления металлического алюминия до ионов алюминия. Чаще всего это происходит при взаимодействии с кислотами или щелочами. Возьмем реакцию с соляной кислотой:

   \[ 2 ext{Al} + 6 ext{HCl} ightarrow 2 ext{AlCl}_3 + 3 ext{H}_2 \]

   В растворе AlCl₃ диссоциирует на ионы: Al³⁺ и Cl^-.

2. Al³⁺ → Al(OH)₃

   Это образование нерастворимого гидроксида алюминия из ионов алюминия. Обычно достигается добавлением раствора щелочи к раствору соли алюминия.

   \[ ext{Al}^{3+} + 3 ext{OH}^- ightarrow ext{Al(OH)}_3 floor \]

   Чтобы получить молекулярное уравнение, нужно взять растворимую соль алюминия (например, AlCl₃) и щелочь (например, NaOH):

   \[ ext{AlCl}_3 + 3 ext{NaOH} ightarrow ext{Al(OH)}_3 floor + 3 ext{NaCl} \]

3. Al(OH)₃ → Al₂O₃

   Это реакция разложения гидроксида алюминия при нагревании с образованием оксида алюминия и воды.

   \[ 2 ext{Al(OH)}_3 ightarrow ext{Al}_2 ext{O}_3 + 3 ext{H}_2 ext{O} \]

4. Al₂O₃ → AlO₂^-

   Это взаимодействие амфотерного оксида алюминия с сильным основанием (например, NaOH) в водном растворе с образованием комплексной соли — алюмината.

   \[ ext{Al}_2 ext{O}_3 + 2 ext{NaOH} + 3 ext{H}_2 ext{O} ightarrow 2 ext{Na[Al(OH)}_4] \]

   Ион [Al(OH)₄]^- часто записывают как AlO₂^- (мета-алюминат-ион) в упрощенной форме, особенно в контексте простых растворов щелочей.

   Молекулярное уравнение:

   \[ ext{Al}_2 ext{O}_3 + 2 ext{NaOH} + 3 ext{H}_2 ext{O} ightarrow 2 ext{NaAlO}_2 + 4 ext{H}_2 ext{O} \]

   или, если использовать формулу тетрагидроксоалюмината:

   \[ ext{Al}_2 ext{O}_3 + 2 ext{NaOH} + 6 ext{H}_2 ext{O} ightarrow 2 ext{Na[Al(OH)}_4] \]

Полная цепочка молекулярных уравнений:

1. \[ 2 ext{Al} + 6 ext{HCl} ightarrow 2 ext{AlCl}_3 + 3 ext{H}_2 \]
2. \[ ext{AlCl}_3 + 3 ext{NaOH} ightarrow ext{Al(OH)}_3 floor + 3 ext{NaCl} \]
3. \[ 2 ext{Al(OH)}_3 ightarrow ext{Al}_2 ext{O}_3 + 3 ext{H}_2 ext{O} \]
4. \[ ext{Al}_2 ext{O}_3 + 2 ext{NaOH} + 3 ext{H}_2 ext{O} ightarrow 2 ext{Na[Al(OH)}_4] ext{ (или } 2 ext{NaAlO}_2 + 4 ext{H}_2 ext{O)} \]