9. В схеме превращений Al → X1 → X2 → Al веществами Х₁ и Х₂ могут быть соответственно

Решение:

• Для превращения алюминия (Al) в его соединения и обратно, необходимо учитывать химические свойства металла.
• Путь 1: Al → X1
• Алюминий реагирует с азотной кислотой, образуя нитрат алюминия Al(NO₃)₃.
• Al + HNO₃ (конц.) → Al(NO₃)₃ + ...
• Путь 2: X1 → X2
• Нитрат алюминия Al(NO₃)₃ при реакции с гидроксидом натрия (NaOH) образует гидроксид алюминия Al(OH)₃.
• Al(NO₃)₃ + NaOH → Al(OH)₃↓ + NaNO₃
• Путь 3: X2 → Al
• Гидроксид алюминия Al(OH)₃ при прокаливании разлагается до оксида алюминия Al₂O₃, который затем можно восстановить до алюминия. Однако, в данном варианте, скорее всего, подразумевается прямое восстановление или реакция, ведущая к металлу. Если предположить, что X₂ — это Al(OH)₃, то для получения Al из него, возможно, потребуется электролиз расплава. Но если рассмотреть другие варианты, то X₁ и X₂ должны быть соединениями, из которых легко получить Al.
• Рассмотрим предложенные варианты:
• 1) Al(NO₃)₃ и Al(OH)₃: Al → Al(NO₃)₃ (возможна реакция с HNO₃) → Al(OH)₃ (реакция с щелочью) → Al (требуется восстановление, например, электролиз расплава Al₂O₃, который получается из Al(OH)₃). Этот вариант подходит.
• 2) AlPO₄ и Al(OH)₃: Al → AlPO₄ (реакция с фосфорной кислотой) → Al(OH)₃ (гидролиз соли) → Al. Этот вариант также возможен, но менее стандартен для школьной программы.
• 3) Al(OH)₃ и Al₂(CO₃)₃: Al → Al(OH)₃ (реакция с водой/щелочью) → Al₂(CO₃)₃ (реакция с карбонатом). Получение Al из карбоната алюминия затруднительно.
• 4) Al₂O₃ и AlCl₃: Al → Al₂O₃ (окисление) → AlCl₃ (реакция с HCl). Получение Al из AlCl₃ возможно электролизом.
• Наиболее вероятный и часто встречающийся в школьной программе вариант — это превращение Al через его растворимые соли или гидроксид, с последующим получением алюминия.
• Если X₁ = Al(NO₃)₃, то Al → Al(NO₃)₃ (реакция с HNO₃).
• Если X₂ = Al(OH)₃, то Al(NO₃)₃ → Al(OH)₃ (реакция с NaOH).
• Затем Al(OH)₃ → Al₂O₃ (при прокаливании), а Al₂O₃ → Al (электролиз).
• Однако, в варианте 1) указаны Al(NO₃)₃ и Al(OH)₃. Если X₁ = Al(NO₃)₃, а X₂ = Al(OH)₃, то превращение Al → Al(NO₃)₃ → Al(OH)₃ → Al является последовательностью, где последние два шага — получение гидроксида и затем восстановление алюминия.
• Рассмотрим первый вариант: Al → Al(NO₃)₃ → Al(OH)₃.
• Al → Al(NO₃)₃ (реакция с HNO₃)
• Al(NO₃)₃ + 3NaOH → Al(OH)₃↓ + 3NaNO₃
• Al(OH)₃ → Al (прокаливание до Al₂O₃, затем электролиз расплава Al₂O₃)
• Этот вариант хорошо соответствует условию.

Ответ: 1) Al(NO₃)₃ и Al(OH)₃