Работа 38. АЛЮМИНИЙ И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ 1. Пользуясь учебником, подготовьте устные ответы на сле- дующие вопросы: а) каково строение атома алюминия? б) Какова его распространенность в природе? в) Как получают алюминий в промышленности? Что явля- ется сырьем для его производства? г) Каковы физические свойства алюминия? 2. Напишите уравнения химических реакций, соответствую- щие цепочкам превращений: 6 1 Al2S3 Al 7 Al(OH)3 Al2(SO4)3 4 3 Al2O3 AlCl3 Какие из этих реакций и почему относятся к окислитель- но-восстановительным? 3. Что такое алюминотермия? Ответ подтвердите приме- рами. 4. Почему изделия из алюминия практически не подверга- ются атмосферной коррозии? 5. В чем выражается амфотерность оксида и гидроксида алюминия? Ответ подтвердите уравнениями реакций. 6. Смесь алюминия с медью массой 9 г поместили в избы- ток соляной кислоты. При этом выделилось 4,2 л водорода (н. у.). Рассчитайте массовую долю каждого металла в исход- ной смеси металлов.

1. Устные вопросы:

• а) Алюминий находится в 3 периоде, 13 группе периодической системы Д.И. Менделеева. Его атом содержит 13 протонов, 13 электронов и 14 нейтронов. Электронная конфигурация: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹
• б) Алюминий является одним из самых распространенных металлов в земной коре (около 8%). Он встречается в виде различных минералов, таких как бокситы (Al₂O₃·nH₂O) и алюмосиликаты (например, каолинит Al₂Si₂O₅(OH)₄).
• в) Алюминий получают электролизом оксида алюминия (Al₂O₃), растворенного в расплавленном криолите (Na₃AlF₆). Сырьем для производства алюминия служат бокситы.
• г) Физические свойства алюминия: легкий, серебристо-белый металл, хорошо проводит тепло и электричество, пластичный, легко поддается ковке и прокатке.

2. Уравнения реакций:

1. Al₂S₃ + 6Al → Al
2. 2Al + 6H₂O → 2Al(OH)₃ + 3H₂
3. 2Al(OH)₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O
4. Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O
5. 2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃
6. 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃
7. 2Al + 3S → Al₂S₃

Окислительно-восстановительными являются реакции, в которых меняются степени окисления элементов: 1, 5, 6, 7.

3. Алюминотермия:

Алюминотермия – это метод восстановления металлов из их оксидов с использованием алюминия в качестве восстановителя. Пример: Fe₂O₃ + 2Al → 2Fe + Al₂O₃

4. Коррозия алюминия:

Изделия из алюминия не подвергаются атмосферной коррозии, так как на поверхности металла образуется плотная оксидная пленка, которая защищает его от дальнейшего окисления.

5. Амфотерность оксида и гидроксида алюминия:

Амфотерность оксида и гидроксида алюминия выражается в их способности реагировать как с кислотами, так и со щелочами:

• Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O
• Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄]
• Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O
• Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄]

6. Задача:

Пусть масса алюминия в смеси равна x г, тогда масса меди равна (9 - x) г.

Реакция алюминия с соляной кислотой:

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

1 моль Al дает 1.5 моль H₂

Масса 1 моль Al = 27 г

Масса H₂ = 4.2 л / 22.4 л/моль = 0.1875 моль

Значит, алюминия было 0.1875 моль / 1.5 = 0.125 моль

Масса алюминия = 0.125 моль * 27 г/моль = 3.375 г

Масса меди = 9 г - 3.375 г = 5.625 г

Массовая доля алюминия = (3.375 г / 9 г) * 100% = 37.5%

Массовая доля меди = (5.625 г / 9 г) * 100% = 62.5%

Ответ: Массовая доля алюминия 37.5%, массовая доля меди 62.5%.