Металлический алюминий растворили в растворе гидроксида калия


Материал для подготовки к ЕГЭ (ГИА) по химии (11 класс) на тему: Творческие задания к подготовке ЕГЭ

1. Оксид меди (II) нагрели в токе угарного газа. Полученное вещество сожгли в атмосфере хлора. Продукт реакции растворили в воде. Полученный раствор разделили на две части. К одной добавили иодид калия, ко второй – нитрат серебра. И в том, и в другом случае выпал осадок. Запишите уравнения описанных реакций.

2. Нитрат меди (II) прокалили. Образовавшееся твердое вещество растворили в разбавленной серной кислоте. Раствор подвергли электролизу. Выделившееся на катоде вещество растворили в концентрированной азотной кислоте. Растворение протекало с выделением бурого газа. Запишите уравнения описанных реакций.

3. Железо сожгли в атмосфере хлора. Полученное вещество обработали избытком раствора гидроксида натрия. Образовавшийся бурый осадок отфильтровали, прокалили, осадок растворили в иодоводородной кислоте. Запишите уравнения описанных реакций.

4. Металлический алюминий растворили в растворе гидроксида натрия. Через полученный раствор пропустили избыток углекислого газа. Выпавший осадок прокалили и полученный продукт сплавили с карбонатом натрия. Запишите уравнения описанных реакций.

5. Металлическую медь обработали при нагревании иодом. Полученный продукт растворили в концентрированной серной кислоте при нагревании. Образовавшийся раствор обработали гидроксидом калия.  Выпавший осадок прокалили. Запишите уравнения описанных реакций.

6. К раствору хлорида меди(II) добавили избыток раствора соды. Выпавший осадок прокалили, а полученный продукт нагрели в атмосфере водорода. Полученный порошок растворили в разбавленной азотной кислоте. Запишите уравнения описанных реакций.

7. Оксид алюминия сплавили с содой. Полученный продукт растворили в соляной кислоте и обработали избытком аммиачной воды. Выпавший осадок растворили в избытке раствора гидроксида калия. Запишите уравнения описанных реакций.

8. Оксид железа(III) сплавили с содой. Полученный продукт обработали избытком воды. Выпавший осадок растворили в иодоводородной кислоте. Образовавшееся при этом простое вещество провзаимодействовало с тиосульфатом натрия. Запишите уравнения описанных реакций.

9. Иод обработали концентрированной азотной кислотой при нагревании. Продукт реакции осторожно нагрели. Образовавшийся оксид провзаимодействовал с угарным газом. Образовавшееся при этом простое вещество растворили в тёплом растворе гидроксида калия. Запишите уравнения описанных реакций.

10. Хлорид натрия обработали концентрированной серной  кислотой. Получившуюся соль обработали гидроксидом натрия. Полученный продукт прокалили с избытком угля. Выделившийся при этом газ прореагировал в присутствии катализатора с хлором. Запишите уравнения описанных реакций.

11. Фосфат кальция прокалили с углём в присутствии речного песка. Образовавшееся простое вещество прореагировало с избытком хлора. Полученный продукт внесли в избыток раствора гидроксида калия. На образовавшийся раствор подействовали известковой водой. Запишите уравнения описанных реакций.

1) CuO + CO = Cu + CO2

Cu + Cl2 = CuCl2

2CuCl2 + 4KI = 2CuI↓ + I2↓ + 4KCl

CuCl2 + 2AgNO3 = 2AgCl↓+ Cu(NO3)2

2) 2Cu(NO3)2 2CuO + 4NO2 + O2

CuO + h3SO4 = CuSO4 + h3O

2CuSO4 +2h3O → 2Cu + O2 + 2h3SO4

Cu + 4HNO3 (конц) = Cu(NO3)2 +2 NO2 +2h3O

3) 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 ↓+ 3NaCl

2Fe(OH)3Fe2O3 +3 h3O

Fe2O3 + 6HI =   2 FeI2 + I2 + 3h3O

4) 2Al + 2NaOH + 6h3O = 2Na[Al(OH)4] + 3h3↑

Na[Al(OH)4] + CO2 = NaHCO3 + Al(OH)3↓

2Al(OH)3  Al2O3 + 3h3O

Al2O3 + Na2CO3  2NaAlO2 + CO2

5) 2Cu + I2 = 2CuI

2CuI + 4h3SO4  2CuSO4 + 2SO2 + I2 + 4h3O

CuSO4 + 2KOH = Cu(OH)2↓ + K2SO4

Cu(OH)2  CuO + h3O

6) 2CuCl2 + 2Na2CO3 + h3O = (CuOH)2CO3↓ + CO2↑ + 4NaCl

(CuOH)2CO3  2CuO + h3O + CO2↑

CuO + h3  Cu + h3O

3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4h3O

7) Al2O3 + Na2CO3  2NaAlO2 + CO2

NaAlO2 + 4HCl = NaCl + AlCl3 + 2h3O

AlCl3 + 3Nh4·h3O = Al(OH)3↓ + 3Nh5Cl

Al(OH)3 + 3NaOH  = Na3[Al(OH)6]

8) Fe2O3 + Na2CO3  2NaFeO2 + CO2

NaFeO2 +  2h3O  = NaOH  + Fe(OH)3 

2Fe(OH)3 + 6HI = 2FeI2 + I2 + 6h3O

I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6

9) I2 + 10HNO3  2HIO3 + 10NO2↑ + 4h3O

2HIO3  I2O5 + h3O

I2O5 + 5CO = I2 + 5CO2

I2 + 6KOH  5KI + KIO3 + 3h3O

10) NaCl + h3SO4 = NaHSO4 + HCl↑

NaHSO4 + NaOH = Na2SO4 + h3O

Na2SO4 + 4C  Na2S + 4CO↑

СO + Cl2  COCl2

11) Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2  2P↑ + 5CO↑ + 3CaSiO3

2P + 5Cl2 = 2PCl5

PCl5 + 8KOH = K3PO4 + 5KCl + 4h3O

2K3PO4 + 3Ca(OH)2 = Ca3(PO4)2↓+ 6KOH

Ингибирование коррозии алюминия в растворе гидроксида калия производными пиридина

С помощью метода потери веса исследовали влияние 3-метилпиридина и 3-нитропиридина на скорость коррозии алюминия в 1 моль л раствора гидроксида калия -1 . Было замечено, что оба исследованных производных ведут себя как ингибиторы. Было обнаружено, что эффективность ингибирования увеличивается с увеличением концентрации ингибитора. Обсуждается механизм ингибирования на основе адсорбции молекул ингибитора на поверхности металла.Адсорбция ингибиторов на поверхности проводилась по изотерме адсорбции Фрумкина. Было изучено влияние температуры на ингибирование коррозии Al, и были вычислены и обсуждены термодинамические функции для процессов растворения и адсорбции в отсутствие и в присутствии ингибиторов.

1. Введение

Алюминий широко используется в промышленности из-за его низкой плотности, приятного внешнего вида и устойчивости к коррозии. В процессе производства он часто контактирует с разъедающими растворами.Поэтому коррозия создает серьезные проблемы в промышленности [1]. По этим причинам разные исследователи объясняют ингибирование коррозии алюминия в разных растворах [2–10]. Полезным методом защиты металлов, используемых при эксплуатации в агрессивной среде, является адсорбция частиц на поверхности металла с целью подавления реакции коррозии и снижения скорости коррозии. Степень адсорбции зависит от природы металла, состояния поверхности металла, режима адсорбции, химической структуры ингибитора и типа агрессивной среды [11].

Среди различных методов, используемых для решения проблем коррозии, использование химических ингибиторов является наиболее экономичным и практичным методом. Использование ингибиторов коррозии на основе органических соединений, содержащих атомы азота, серы и кислорода, вызывает растущий интерес в области коррозии и в промышленности, поскольку коррозия вызывает серьезные проблемы со сроком службы сплавов, используемых в промышленности [12]. Стабильность адсорбированных пленок ингибитора, образованных на поверхности металла для защиты металла от коррозии, зависит от физико-химических свойств молекулы, таких как ароматичность, стерические эффекты, электронная плотность донорных атомов, а также от типа коррозионной среды и характер взаимодействия ингибитора с поверхностью металла [13–15].

Известно, что ряд органических соединений может применяться в качестве ингибиторов коррозии в щелочной среде. Однако нет сообщений о влиянии производных пиридина в качестве ингибиторов коррозии. Как часть нашего вклада в растущий интерес к изучению ингибирования алюминия, настоящее исследование исследует ингибирующее действие 3-метилпиридина и 3-нитропиридина на алюминий в 1 моль л -1 КОН, используя метод потери веса при температуре диапазон 20–50 ° C.

2.Материалы и методы
2.1. Подготовка материалов

Лист алюминия, использованный в данном исследовании, имеет следующий химический состав (мас.%): Al (99,95%), Cu (0,01%), Mg (0,02%), Si (0,02%), Mn (0,002%). %) и Zn (0,005%), коммерчески полученный от Jindal Aluminium Limited, Индия. В качестве ингибиторов использовались производные 3-нитропиридина и 3-метилпиридина, химическая структура которых показана на рисунке 1.


2.1.1. Приготовление используемого ингибитора

3-Метилпиридин (производное 2) был получен от Research Lab fine chem.Industries, Мумбаи, и используется как есть. Другое производное, 3-нитропиридин (производное 1), было синтезировано в лаборатории.

Синтез 3-нитропиридина (производное 1). Для получения 3-нитропиридина различные химические вещества A.R. сорт. 10,0 см 3 0,042 моль л. -1 трифторуксусного ангидрида охлаждали на ледяной бане и к нему медленно добавляли 0,017 М пиридин. Смесь перемешивали при охлаждении в течение 2 часов. Тогда 2,0 см 3 из 0.По каплям добавляли 036 моль л -1 концентрированной азотной кислоты. Смесь перемешивали 9 часов; затем его медленно по каплям по каплям добавляли в охлажденный водный раствор 0,017 моль л -1 метабисульфита натрия. Через 24 часа раствор экстрагировали метиленхлоридом и экстракт сушили над безводным сульфатом натрия. После выпаривания растворителя получали 3-нитропиридин. Образование 3-нитропиридина было установлено элементным анализом в таблице 1.


Производное Выход% Элементный анализ % N
% C % H

3-нитропиридин 81.0 48,42 (48,39) 3,15 (3,25) 22,20 (22,57)

Теоретическое процентное содержание элемента указано в скобках.

Чистоту 3-нитропиридина проверяли по температуре плавления. Это производное в дальнейшем использовалось как ингибитор коррозии алюминия в 1 моль л -1 КОН.

Исходный раствор 3-метилпиридина и 3-нитропиридина из 10 2 моль · л -1 получали растворением точно навески каждого в бидистиллированной воде.Из этого исходного раствора необходимые концентрации в диапазоне от до моль · л были приготовлены путем разбавления.

2.2. Химическая техника
2.2.1. Метод потери веса

Измерения потери веса проводили, как описано в [16, 17]. Измерения потери веса проводились в условиях полного погружения в 200 см 3 исследуемых растворов (1 моль л -1 КОН), поддерживаемых при 20–50 ° C. Шесть металлических кусков разрезали на 5 см × 5 см × 0.5 см и обозначены буквами A, B, C, D, E и F. Сначала они были отполированы грубой бумагой, а затем наждачной бумагой, обезжирены в спирте, промыты в бидистиллированной воде и, наконец, высушены в печи и взвешены. ,

Каждый купон отдельно окунали в химический стакан, содержащий 200,0 см 3 1 моль л -1 растворов гидроксида калия, и одновременно запускали секундомер. Регистрировали начальное время погружения. Купон «А» удаляли через 10 минут и промывали водопроводной водой, а затем дистиллированной водой.Его сушили на воздухе и снова промывали ацетоном. Наконец, его высушили горячим воздухом. Впоследствии купоны B, C, D, E и F также удалялись с интервалами времени 20, 30, 40, 50 и 60 минут соответственно. Таким образом, все шесть купонов удаляли через равные промежутки времени и промывали водопроводной и дистиллированной водой. Их сушили на воздухе, снова промывали ацетоном и, наконец, сушили горячим воздухом. Все купоны взвешивали на аналитических весах с точностью до 5% и записывали их окончательный вес.

В другом эксперименте набор свежих купонов был погружен в колбу, содержащую 1 моль л -1 КОН и различные концентрации производного ингибитора (1 или 2). Исследование проводилось при 20 и 50 ° C, поддерживаемых с использованием термостатированной водяной бани. Каждый эксперимент повторяли три раза, чтобы гарантировать воспроизводимость, и сообщали средние значения.

3. Результаты и обсуждение

На рисунках 2 и 3 показаны графики времени потери веса для Al в 1 моль л раствора -1 KOH в присутствии и в отсутствие различных концентраций двух производных (1 и 2) при 20 °. C.Графики характеризуются увеличением потери веса, графики для добавленных производных (1 и 2), содержащие систему, падают ниже, чем у холостого опыта. Результат показывает, что при увеличении концентраций 3-нитропиридина и 3-метилпиридина ингибирование коррозии алюминия увеличивается. Эффективность ингибирования рассчитывалась для каждой концентрации. Эффективность ингибирования оценивалась следующим образом: ингибирование

.

Алюминий | химический элемент | Британника

Алюминий (Al) , также пишется алюминий , химический элемент, легкий серебристо-белый металл основной группы 13 (IIIa, или группа бора) периодической таблицы. Алюминий - самый распространенный металлический элемент в земной коре и наиболее широко используемый цветной металл. Из-за своей химической активности алюминий никогда не встречается в природе в металлической форме, но его соединения в большей или меньшей степени присутствуют почти во всех породах, растительности и животных.Алюминий сосредоточен во внешних 10 милях (16 км) земной коры, из которых он составляет около 8 процентов по весу; по количеству его превосходят только кислород и кремний. Название «алюминий» происходит от латинского слова alumen , которое используется для описания калийных квасцов или сульфата калия алюминия, KAl (SO 4 ) 2 ∙ 12H 2 O.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Британская викторина

118 символов и названий периодической таблицы викторины

Cf

Свойства элемента
атомный номер 13
атомный вес 26.9815
точка плавления 660 ° C (1220 ° F)
точка кипения 2467 ° C (4473 ° F)
удельный вес 2,70 (при 20 ° C [68 ° F])
валентность 3
электронная конфигурация 1 с 2 2 с 2 2 p 6 3 с 2 3 p 1

Возникновение, использование и свойства

Алюминий встречается в магматических породах главным образом в виде алюмосиликатов в полевых шпатах, полевых шпатах и ​​слюдах; в почве, полученной из них в виде глины; а при дальнейшем выветривании - боксит и богатый железом латерит.Боксит, смесь гидратированных оксидов алюминия, является основной алюминиевой рудой. Кристаллический оксид алюминия (наждак, корунд), который встречается в некоторых магматических породах, добывается как природный абразив или в его более мелких разновидностях, таких как рубины и сапфиры. Алюминий присутствует в других драгоценных камнях, таких как топаз, гранат и хризоберилл. Из многих других минералов алюминия алунит и криолит имеют некоторое коммерческое значение.

Сырой алюминий был выделен (1825 г.) датским физиком Гансом Кристианом Орстедом путем восстановления хлорида алюминия амальгамой калия.Британский химик сэр Хэмфри Дэви (1809 г.) приготовил железо-алюминиевый сплав путем электролиза плавленого оксида алюминия (оксида алюминия) и уже назвал этот элемент алюминием; позже слово было изменено на алюминий в Англии и некоторых других европейских странах. Немецкий химик Фридрих Велер, используя металлический калий в качестве восстановителя, получил алюминиевый порошок (1827 г.) и небольшие шарики металла (1845 г.), по которым он смог определить некоторые из его свойств.

Новый металл был представлен публике (1855 г.) на Парижской выставке примерно в то время, когда он стал доступен (в небольших количествах за большие деньги) за счет восстановления расплавленного хлорида алюминия натрием.Когда электроэнергия стала относительно обильной и дешевой, почти одновременно Чарльз Мартин Холл в Соединенных Штатах и ​​Поль-Луи-Туссен Эру во Франции открыли (1886) современный метод промышленного производства алюминия: электролиз очищенного глинозема (Al 2 O ). 3 ), растворенный в расплавленном криолите (Na 3 AlF 6 ). В 60-е годы алюминий вышел на первое место, опередив медь, в мировом производстве цветных металлов. Для получения более подробной информации о добыче, рафинировании и производстве алюминия, см. обработка алюминия.

Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской. Подпишитесь сегодня

Алюминий добавляется в небольших количествах к некоторым металлам для улучшения их свойств для конкретных целей, например, в алюминиевых бронзах и большинстве сплавов на основе магния; или, для сплавов на основе алюминия, к алюминию добавляются умеренные количества других металлов и кремния. Металл и его сплавы широко используются в авиастроении, строительных материалах, товарах длительного пользования (холодильники, кондиционеры, кухонная утварь), электрических проводниках, а также в химическом и пищевом оборудовании.

Чистый алюминий (99,996%) довольно мягкий и непрочный; технический алюминий (чистота от 99 до 99,6%) с небольшим содержанием кремния и железа тверд и прочен. Пластичный и очень ковкий алюминий можно растянуть в проволоку или свернуть в тонкую фольгу. Металл примерно на треть меньше плотности железа или меди. Хотя алюминий химически активен, он, тем не менее, очень устойчив к коррозии, потому что на воздухе на его поверхности образуется твердая, прочная оксидная пленка.

Алюминий - отличный проводник тепла и электричества.Его теплопроводность примерно вдвое меньше, чем у меди; его электропроводность - около двух третей. Он кристаллизуется в гранецентрированной кубической структуре. Весь природный алюминий представляет собой стабильный изотоп алюминия-27. Металлический алюминий, его оксид и гидроксид нетоксичны.

Алюминий медленно разрушается большинством разбавленных кислот и быстро растворяется в концентрированной соляной кислоте. Однако концентрированную азотную кислоту можно перевозить в алюминиевых цистернах, поскольку она делает металл пассивным.Даже очень чистый алюминий интенсивно разрушается щелочами, такими как гидроксид натрия и калия, с образованием водорода и алюминат-иона. Из-за его большого сродства к кислороду тонкодисперсный алюминий при воспламенении будет гореть в оксиде углерода или диоксиде углерода с образованием оксида и карбида алюминия, но при температурах до красного каления алюминий инертен к сере.

Алюминий может быть обнаружен в концентрациях до одной части на миллион с помощью эмиссионной спектроскопии.Алюминий может быть количественно проанализирован как оксид (формула Al 2 O 3 ) или как производное органического соединения азота 8-гидроксихинолина. Производное имеет молекулярную формулу Al (C 9 H 6 ON) 3 .

Соединения

Обычно алюминий бывает трехвалентным. Однако при повышенных температурах было получено несколько газообразных одновалентных и двухвалентных соединений (AlCl, Al 2 O, AlO). В алюминии конфигурация трех внешних электронов такова, что в некоторых соединениях (например.например, кристаллический фторид алюминия [AlF 3 ] и хлорид алюминия [AlCl 3 ]), как известно, возникает чистый ион, Al 3+ , образованный в результате потери этих электронов. Однако энергия, необходимая для образования иона Al 3+ , очень высока, и в большинстве случаев для атома алюминия энергетически более выгодно образовывать ковалентные соединения посредством гибридизации sp 2 , как бор. Ион Al 3+ может быть стабилизирован путем гидратации, а октаэдрический ион [Al (H 2 O) 6 ] 3+ находится как в водном растворе, так и в нескольких солях.

Ряд соединений алюминия имеет важное промышленное применение. Оксид алюминия, который встречается в природе в виде корунда, также готовится в больших количествах в промышленных масштабах для использования в производстве металлического алюминия и изготовления изоляторов, свечей зажигания и различных других продуктов. При нагревании оксид алюминия образует пористую структуру, которая позволяет ему адсорбировать водяной пар. Эта форма оксида алюминия, известная как активированный оксид алюминия, используется для сушки газов и некоторых жидкостей.Он также служит носителем для катализаторов различных химических реакций.

Анодный оксид алюминия (AAO), обычно получаемый путем электрохимического окисления алюминия, представляет собой наноструктурированный материал на основе алюминия с очень уникальной структурой. AAO содержит цилиндрические поры, которые позволяют использовать его в самых разных целях. Это термически и механически стабильный состав, при этом он оптически прозрачен и является электрическим изолятором. Размер пор и толщину AAO можно легко адаптировать к определенным приложениям, включая использование в качестве шаблона для синтеза материалов в нанотрубки и наностержни.

Еще одним важным соединением является сульфат алюминия, бесцветная соль, получаемая при действии серной кислоты на гидратированный оксид алюминия. Коммерческая форма представляет собой гидратированное кристаллическое твердое вещество с химической формулой Al 2 (SO 4 ) 3 . Он широко используется в производстве бумаги как связующее для красителей и как поверхностный наполнитель. Сульфат алюминия соединяется с сульфатами одновалентных металлов с образованием гидратированных двойных сульфатов, называемых квасцами. Квасцы, двойные соли формулы MAl (SO 4 ) 2 · 12H 2 O (где M - однозарядный катион, такой как K + ), также содержат ион Al 3+ ; M может быть катионом натрия, калия, рубидия, цезия, аммония или таллия, а алюминий может быть заменен множеством других ионов M 3+ - e.например, галлий, индий, титан, ванадий, хром, марганец, железо или кобальт. Наиболее важной из таких солей является сульфат алюминия-калия, также известный как квасцы калия или квасцы поташа. Эти квасцы находят множество применений, особенно в производстве лекарств, текстиля и красок.

При реакции газообразного хлора с расплавленным металлическим алюминием образуется хлорид алюминия; последний является наиболее часто используемым катализатором в реакциях Фриделя-Крафтса, т. е. синтетических органических реакциях, участвующих в получении широкого спектра соединений, включая ароматические кетоны и антрохинон и его производные.Гидратированный хлорид алюминия, широко известный как хлоргидрат алюминия, AlCl 3 ∙ H 2 O, используется в качестве местного антиперспиранта или дезодоранта для тела, который сужает поры. Это одна из нескольких солей алюминия, используемых в косметической промышленности.

Гидроксид алюминия, Al (OH) 3 , используется для водонепроницаемости тканей и для производства ряда других соединений алюминия, включая соли, называемые алюминатами, которые содержат группу AlO - 2 .С водородом алюминий образует гидрид алюминия AlH 3 , твердое полимерное вещество, из которого получают тетрогидроалюминаты (важные восстановители). Литийалюминийгидрид (LiAlH 4 ), образуемый реакцией хлорида алюминия с гидридом лития, широко используется в органической химии, например, для восстановления альдегидов и кетонов до первичных и вторичных спиртов соответственно.

Последняя редакция и обновление этой статьи выполнял Эрик Грегерсен, старший редактор.

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

  • элемент группы бора

    - это бор (B), алюминий (Al), галлий (Ga), индий (In), таллий (Tl) и нихоний (Nh).Они характеризуются как группа, имеющая три электрона во внешних частях их атомной структуры. Бор самый легкий…

  • Материаловедение: алюминий

    Поскольку плотность алюминия составляет примерно одну треть от плотности стали, его замена стали в автомобилях может показаться разумным подходом к снижению веса и, таким образом, к увеличению экономии топлива и сокращению вредных выбросов.Однако такие замены не могут быть произведены без учета…

  • химическая промышленность: рафинирование алюминия

    Фтористая промышленность тесно связана с производством алюминия. Глинозем (оксид алюминия, Al 2 O 3 ) может быть восстановлен до металлического алюминия путем электролиза при сплавлении с флюсом, состоящим из фторалюмината натрия (Na 3 AlF 6 ), обычно называемого криолитом.После запуска процесса криолит составляет…

.

Как соляная кислота реагирует с алюминием. Формулы и описание процесса

Алюминий - ковкий, легкий серебристо-белый металл. Это хороший электрический проводник. Он также амфотерный - может реагировать как с кислотами, так и с основаниями. Объединение алюминия с кислотой приводит к типичной реакции однократного замещения с образованием соли алюминия и газообразного водорода. Это видно на простом примере - как соляная кислота реагирует с алюминием.

Со щелочами реакция протекает иначе: помимо выделения водорода, в реакции образуется алюминат MeAlO₂ (где Me - катион металла из щелочи) и комплексное соединение с формулой Me [Al (OH) ₄] в решение.

Как алюминий реагирует с соляной кислотой

Алюминий реагирует с разбавленной соляной кислотой при комнатной температуре. Металл растворяется в соляной кислоте с образованием хлорида алюминия и бесцветного газообразного водорода.Эта реакция необратима, так как конечные продукты не вступают в реакцию друг с другом. Реакция между металлическим алюминием и соляной кислотой известна как реакция окисления-восстановления. Алюминий действует как восстановитель, отдавая электроны:

Al⁰ - 3e = Al³⁺

Катионы соляной кислоты захватывают эти электроны и восстанавливаются до молекулярного водорода:

2H⁺ + 2e = H₂ ↑

Полное уравнение ионной реакции:

2Al⁰ + 6H⁺ + 6Cl⁻ = 2Al³⁺ + 6Cl⁻ + 3H₂ ↑

Нетто-ионная форма:

2Al⁰ + 6H⁺ = 2Al³⁺ + 3H₂ ↑

В молекулярной форме реакция выглядит следующим образом:

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂ ↑

Металлический алюминий - не единственное вещество, способное реагировать с соляной кислотой - многие соединения металлов обладают этим свойством.С солями происходит обменная реакция, когда ионы или реактивные группы обоих реагентов «меняются местами». Чтобы реакция с алюминием или его соединениями была необратимой, реагенты должны образовывать газ, осадок или плохо растворимое вещество. Необходимо точно рассчитать необходимое количество реагента.

Реакции гидроксидов и оксидов алюминия с соляной кислотой

Al (OH) ₃ представляет собой амфотерное основание, которое представляет собой белый желеобразный осадок, плохо растворяющийся в воде.

Гидроксид алюминия вступает в реакцию нейтрализации соляной кислотой (для надежного протекания реакции гидроксид должен быть свежим осажденным):

Al (OH) ₃ + 3HCl = AlCl₃ + 3H₂O

Наблюдается растворение белого осадка гидроксида алюминия (хлорид алюминия AlCl₃ хорошо растворяется в воде). С оксидом алюминия реакция дает соль и воду в соответствии со следующим уравнением:

Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O

Реакции солей, гидридов и комплексов алюминия с соляной кислотой

Соляная кислота также реагирует со многими другими соединениями алюминия.

С карбидом алюминия

Al₄C₃ + 12HCl = 4AlCl₃ + 3CH₄ ↑

(карбид алюминия растворяется при обработке избытком соляной кислоты)

С ацетатом алюминия

(CH₃COO) ₃Al + 3HCl = AlCl₃ + 3CH₃COOH

С нитридом алюминия

AlN + 4HCl = AlCl₃ + NH₄Cl

(используется горячая концентрированная кислота; реакция идет медленно)

С сульфидом алюминия

Al₂S₃ + ​​6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂S ↑

С фосфидом алюминия

AlP + 3HCl = AlCl₃ + PH₃ ↑

(Реакция предполагает обработку фосфида горячей концентрированной кислотой)

С фосфатом алюминия

AlPO₄ + 3HCl = AlCl₃ + H₃PO₄

С аланатом (тетрагидроалюминатом) лития

Li [AlH₄] + 4HCl = AlCl₃ + LiCl + 4H₂ ↑

(Реакция проводится при низкой температуре)

С алюминатом натрия

NaAlO₂ + 4HCl = NaCl + AlCl₃ + 2H₂O

С тетрагидроксоалюминатом натрия

Na [Al (OH) ₄] + 4HCl = AlCl₃ + NaCl + 4H₂O

Сульфаты и нитраты алюминия не реагируют с соляной кислотой, так как все соединения в смеси растворимы - не образуется осадка, не образуются малорастворимые вещества, не выделяется газ.

Щелкните здесь, чтобы узнать больше об алюминии и его свойствах.

Как смеси металлов реагируют с соляной кислотой

Если вы возьмете смесь нескольких металлов и обработаете их соляной кислотой, каждый металл будет реагировать отдельно. Например, если вы добавите HCl в смесь алюминиевой и железной стружки, реакция будет протекать следующим образом:

Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂ ↑

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂ ↑

Поскольку разбавленная соляная кислота является слабым окислителем, железо восстанавливается только до степени окисления +2.

Продукты реакции алюминия с соляной кислотой и их применение

Почти все реакции соляной кислоты и алюминия (или его соединений) приводят к образованию хлорида алюминия (AlCl₃). Соль хорошо растворяется в органических растворителях (нитробензол, дихлорэтан, ацетон) и воде. В водных растворах можно наблюдать гидролиз AlCl₃, поскольку эта соль образована сильной кислотой HCl и слабым основанием Al (OH) ₃.

AlCl₃ используется в качестве катализатора в органическом синтезе. Например, его используют при изомеризации парафинов, инициировании реакций алкилирования, ацилировании и расщеплении масла на фракции. Гексагидрат хлорида алюминия AlCl₃ ・ 6H₂O используется для обработки древесины, очистки сточных вод и производства антиперспирантов.

Реакция алюминия с раствором соляной кислоты может быть использована как лабораторный метод получения водорода (но для этих целей чаще используется металлический цинк).

,

Смотрите также