Краткое пояснение:
Для осуществления этих превращений мы будем использовать реакции взаимодействия алюминия с кислотами, реакции обмена с образованием осадков и реакции амфотерных соединений.
Пошаговое решение:
- Al → Al₂(SO₄)₃: Алюминий реагирует с серной кислотой (H₂SO₄), но эта реакция зависит от концентрации кислоты. Концентрированная серная кислота пассивирует алюминий. Разбавленная серная кислота реагирует с выделением водорода.
\( 2Al + 3H_2SO_4 ( ext{разб.}) \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2 ↑ \) - Al₂(SO₄)₃ → Al(OH)₃: К раствору сульфата алюминия добавляем раствор щёлочи (например, NaOH). Образуется белый студенистый осадок гидроксида алюминия. Важно добавлять щёлочь до тех пор, пока осадок не перестанет образовываться, но не в избытке, чтобы избежать растворения.
\( Al_2(SO_4)_3 + 6NaOH \rightarrow 2Al(OH)_3 ↓ + 3Na_2SO_4 \) - Al(OH)₃ → Na[Al(OH)₄]: Гидроксид алюминия — амфотерный гидроксид. Он реагирует с избытком сильных щёлочей, образуя комплексные соли. Добавим к осадку гидроксида алюминия раствор гидроксида натрия (NaOH) в избытке. Осадок растворится с образованием тетрагидроксоалюмината натрия.
\( Al(OH)_3 + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4] \)
Итоговые реакции:
1. \( 2Al + 3H_2SO_4 ( ext{разб.}) \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2 ↑ \)
2. \( Al_2(SO_4)_3 + 6NaOH \rightarrow 2Al(OH)_3 ↓ + 3Na_2SO_4 \)
3. \( Al(OH)_3 + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4] \)