← Алюминий

Оксид и гидроксид алюминия

Оба амфотерны: реагируют и с кислотой, и со щёлочью, давая разные продукты.

5.1. Оксид алюминия (Al2O3)

Белое тугоплавкое вещество. Модификация "корунд" обладает очень высокой твердостью. Типичный амфотерный оксид.

Получение Al2O3

Способ Уравнение реакции
Горение металла
Алюминий сгорает ослепительно ярко, образуя прочную кристаллическую решетку корунда:
4Al + 3O2 → 2Al2O3
Разложение гидроксида
Амфотерный гидроксид легко теряет воду при прокаливании:
2Al(OH)3 t°→ Al2O3 + 3H2O
Разложение нитрата
Нитрат алюминия при термическом разложении дает оксид, диоксид азота и кислород:
4Al(NO3)3 t°→ 2Al2O3 + 12NO2 + 3O2

Химические свойства Al2O3

Свойство Уравнения реакций
С водой
Оксид алюминия (корунд) — это один из самых химически стойких оксидов. С водой он абсолютно не реагирует.
Не реагирует
С кислотами
(проявление основных свойств)
Будучи амфотерным, оксид реагирует с растворами сильных кислот, образуя соли алюминия:
Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O
Al2O3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2O
С щелочами
(проявление кислотных свойств)
Взаимодействует с основаниями. Продукты реакции зависят от условий (наличия растворителя):
В растворе образуются растворимые комплексные соли:
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4]
В расплаве образуются безводные соли (алюминаты):
Al2O3 + 2NaOH t°→ 2NaAlO2 + H2O
С основными оксидами и карбонатами
Проявляя кислотные свойства в процессах сплавления, вытесняет более летучие кислотные оксиды (углекислый газ) или реагирует с основными оксидами:
Al2O3 + Na2O t°→ 2NaAlO2
Al2O3 + Na2CO3 t°→ 2NaAlO2 + CO2↑
Сплавление оксида алюминия с карбонатом натрия

Вопрос 1: Амфотерность оксида (Уравнения)

Проверка

Допишите уравнения реакций оксида алюминия ($Al_2O_3$):

  1. $Al_2O_3 + H_2SO_4 \rightarrow \dots$
  2. $Al_2O_3 + NaOH + H_2O \rightarrow \dots$
  3. $Al_2O_3 + Na_2CO_3 \xrightarrow{t^\circ} \dots + \dots\uparrow$
  4. $Al_2O_3 + NaOH \xrightarrow{t^\circ} \dots + \dots$

Ответ:

  1. $Al_2O_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2O$
  2. $Al_2O_3 + 2NaOH + 3H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4]$
  3. $Al_2O_3 + Na_2CO_3 \xrightarrow{t^\circ} 2NaAlO_2 + CO_2\uparrow$
  4. $Al_2O_3 + 2NaOH \xrightarrow{t^\circ} 2NaAlO_2 + H_2O$

5.2. Гидроксид алюминия (Al(OH)3)

Белый студенистый осадок, нерастворимый в воде. Типичный амфотерный гидроксид.

Получение Al(OH)3

Способ Уравнение реакции
Действие аммиака на соль
(лучший способ)
Для получения амфотерных гидроксидов лучше всего использовать слабые основания (раствор аммиака). В избытке сильной щелочи амфотерный осадок бы растворился, а в избытке раствора аммиака — нет:
AlCl3 + 3NH3·H2O → Al(OH)3↓ + 3NH4Cl
Осадок гидроксида алюминия
Недостаток щелочи + соль Al
При осторожном добавлении щелочи (недостаток) выпадает белый осадок, который можно легко растворить дальнейшим приливанием щелочи:
AlCl3 + 3NaOH(недост.) → Al(OH)3↓ + 3NaCl
CO2 через алюминат
При пропускании углекислого газа через раствор комплексной соли она разрушается. Образуется осадок Al(OH)3, нерастворимый в угольной кислоте:
Na[Al(OH)4] + CO2(изб) → Al(OH)3↓ + NaHCO3
Разрушение комплекса углекислым газом
В побочном продукте получается именно кислая соль NaHCO3, так как CO2 в избытке.
Взаимный гидролиз
(соль Al³⁺ + соль слабой кислоты)
При сливании растворов солей, образованных слабым основанием (Al3+) и слабой кислотой (карбонаты, сульфиды), происходит полный (необратимый) гидролиз:
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Al(OH)3↓ + 3CO2↑ + 6NaCl
2AlCl3 + 3Na2S + 6H2O → 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑ + 6NaCl
Совместный гидролиз

Химические свойства Al(OH)3

Свойство Уравнения реакций
С кислотами
(как основание)
Легко растворяется в растворах сильных кислот с образованием солей алюминия:
Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + 3HNO3 → Al(NO3)3 + 3H2O
С щелочами
(как кислота)
Свежий осадок легко растворяется в щелочах. В водном растворе образуется комплекс, а при сплавлении — алюминат:
В растворе:
Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4]
Растворение гидроксида алюминия в щелочи
В расплаве:
Al(OH)3 + NaOH t°→ NaAlO2 + 2H2O
Разложение
(при нагревании)
Как и все нерастворимые основания, амфотерные гидроксиды при прокаливании разлагаются:
2Al(OH)3 t°→ Al2O3 + 3H2O

Вопрос 1: Свойства гидроксида (Уравнения)

Проверка

Напишите уравнения реакций получения и свойств гидроксида алюминия:

  1. $AlCl_3 + NH_3 \cdot H_2O(изб) \rightarrow \dots\downarrow + \dots$
  2. $Al_2(SO_4)_3 + NaOH(недост) \rightarrow \dots\downarrow + \dots$
  3. $Al(OH)_3 + KOH(водн.) \rightarrow \dots$
  4. $Al(OH)_3 \xrightarrow{t^\circ} \dots + \dots$
  5. $Al(OH)_3 + HNO_3 \rightarrow \dots + \dots$

Ответ:

  1. $AlCl_3 + 3NH_3 \cdot H_2O \rightarrow Al(OH)_3\downarrow + 3NH_4Cl$ (в аммиаке осадок не растворяется)
  2. $Al_2(SO_4)_3 + 6NaOH \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3Na_2SO_4$
  3. $Al(OH)_3 + KOH \rightarrow K[Al(OH)_4]$
  4. $2Al(OH)_3 \xrightarrow{t^\circ} Al_2O_3 + 3H_2O$
  5. $Al(OH)_3 + 3HNO_3 \rightarrow Al(NO_3)_3 + 3H_2O$