Химические свойства алюминия

1. Алюминий легко соединяется с кислородом при комнатной температуре, при этом на поверхности алюминия образуется оксидная пленка (А1₂O₃). Эта пленка очень тонкая, но прочная. Она защищает алюминий от дальнейшего окисления.

2. При взаимодействии с галогенами образует галогениды - А1С1₃, А1Вr₃.

3. При взаимодействии с серой образует сульфид алюминия - A1₂S₃.

4. С азотом реагирует при высокой температуре с образованием нитрида - A1N.

5. При очень высокой температуре алюминий взаимодействует с углеродом и образует карбид алюминия - А1₄С₃.

6. Если с поверхности алюминия удалить оксидную пленку, то он активно взаимодействует с водой. При этом образуется гидроксид алюминия и выделяется газ - водород.

7. С разбавленными серной и соляной кислотами реагирует с образованием соли и выделением газа - водорода.

2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂­

2Al+3H₂SO₄=Al₂(SO₄)₃+3H₂­

8. С концентрированной серной кислотой при нагревании образует соль, сероводород и воду. На холоде алюминий не взаимодействует с концентрированной серной кислотой, так как пассивируется ею.

С концентрированной азотной кислотой алюминий не реагирует. Она пассивирует алюминий. Поэтому концентрированную азотную кислоту хранят в алюминиевых емкостях.

10. С разбавленной азотной кислотой алюминий реагирует с образованием
соли, воды и оксида азота (II).

Al+4HNO₃=Al(NO₃)₃+ NO­+2H₂O

11. Алюминий, как и другие металлы, образующие амфотерные оксиды и
гидроксиды, взаимодействует с растворами щелочей. Как уже было отмечено,

алюминий покрыт защитной пленкой оксида А1₂Оз. При погружении алюминия в раствор щелочи эта пленка растворяется. Освобожденный от защитной пленки алюминий, будучи активным металлом, взаимодействует с водой подобно щелочным и щелочно-земельным металлам с выделением водорода.

Химические свойства гидроксида алюминия

Так как гидроксид алюминия – нерастворимое основание, то его получают косвенным путем: AlCl₃ +3NaOH = Al(OH)₃¯ +3NaCl. Гидроксид алюминия – амфотерное основание, поэтому

1. Взаимодействует с кислотами, проявляя слабые свойства оснований. При этом образуется соль и вода.                                                            

Al(OH)₃ ¯+3HNO₃=Al(NO₃)₃+3H₂O

2. Реагирует со щелочами, проявляя слабые свойства кислоты.                              

Al(OH)₃ ¯+NaOH= Na[Al(OH)₄]

 

Физические свойства и применение алюминия.

Мировое производство алюминия постоянно увеличивается. Алюминий почти втрое легче стали и устойчив к коррозии, поэтому выгоднее стали в тех областях применения, где требуются эти свойства, напимер в самолето- и кораблестроении. Плюс высочайшая пластичность – машиностроение, фольга в различных отраслях. Фольга и посуда изготовленная из алюминия также до сиг пор незаменимы в пищевой промышленности, т.к. поверхность алюмия покрыта прочной оксидной пленкой – нетоксичен, а еще и телопроводен. Высокая электропроводность дала еще возможность использовать алюминий в проводах элетролиний. А как красив фейерверк, полученны на основе гоения алюминия ослепительным пламенем!

Порядок выполнения работы

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, спиртовка, алюминиевые стружки, лучинка; растворы серной, соляной и азотной кислоту, растворы сульфата или хлорида алюминия, азотная кислота (плотность 1,4 г/см³), 30 %-ный раствор гидроксида натрия.

Опыт №1. Отношение алюминия к действию разбавленных кислот и концентрированной азотной.

В три пробирки поместите по 5-6 капель растворов кислот: соляной, серной, азотной. В четвертую пробирку поместите 5-6 капель азотной кислоты (плотностью 1,4 г/см³). Опустите в каждую пробирку по 1-2 стружки алюминия. В пробирках, где наблюдается энергичное выделение газа, попробуйте поджечь его горящей лучинкой.

Запишите наблюдения:_______________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Напишите уравнения реакций происходящих между алюминием, соляной, серной и азотной кислотами. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса:

1)______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2)__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3)__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Вывод (для формулирования вывода ответь на вопрос: «Как ведет себя алюминий по отношению к разбавленным серной, соляной, азотной и концентрированной азотной кислотам?»): ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Опыт №2 Получение гидроксида алюминия.

Поместите в пробирку 1мл сульфата алюминия и прибавьте несколько капель щёлочи - гидроксида натрия или гидроксида калия.

Запишите наблюдения:_____________________________________________

Напишите в молекулярной ионной и сокращенной ионной формах уравнения реакции:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Вывод:__________________________________________________________________________________________________________________________________________

Опыт №3. Испытание амфотерных свойств гидроксида алюминия.

Полученный в опыте №2 раствор вместе с осадком разделите по двум пробиркам. В одну пробирку прилейте несколько капель щелочи до растворения осадка. А в другую прилейте несколько капель соляной кислоты до растворения осадка.

Запишите наблюдения:_______________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________

Напишите в молекулярной ионной и сокращенной ионной формах уравнения реакций:                                    

 1) взаимодействие гидроксида натрия с гидроксидом алюминия с образованием соли состава Na[Al(OH)₄]: _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3)взаимодействия соляной кислоты с гидроксидом алюминия: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Вывод:_______________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы

1. Почему металлические свойства элементов главной подгруппы III группы выражены слабее, чем у элементов главных подгрупп I и II групп?

2. Почему алюминий не подвергается коррозии?

3. Охарактеризуйте физические свойства алюминия.

4. Где применяется алюминий?

5. Как алюминий относится к воде?

6. Каков характер соединений алюминия?

Литература Ю.М. Ерохин «Химия» М. 2003 Глава 16 стр. 214 - 223.

Лабораторное занятие №4

«Свойства соединений железа»

Цель: закрепление знаний о свойствах железа и его соединений; получение    гидроксида железа (II) и (III) косвенным способом, проведение опытов, подтверждающих химические свойства гидроксида железа (II) – свойства оснований и восстановительные свойства соединений железа (II), экспериментальное подтверждение амфотерных (основных) свойств гидроксида железа(III). 

Теория.

Впериодической системе железо находится в четвертом периоде, в побочной подгруппе VIII группы. Порядковый номер - 26, электронная формула ls²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s².

Валентные электроны у атома железа находятся на последнем электронном слое (4s²) и предпоследнем (3d⁶). В химических реакциях железо может отдавать эти электроны и проявлять степени окисления +2, +3. С этими степенями окисления железо образует оксиды: FeO и Fe₂Оз, которым соответствуют гидроксиды: Fe(OH)₂ и Fe(OH)₃.

Химические свойства железа.                                                                    В реакциях железо является восстановителем. Однако при обычной температуре оно не взаимодействует даже с самыми активными окислителями (галогенами, кислородом, серой), но при нагревании становится активным и реагирует с ними.

1. При нагревании с хлором образует хлорид железа (III)

2. При нагревании с кислородом образует Fe₃0₄

3. С серой - сульфид железа (II). Природное соединение – FeS₂ –пирит, железный, или серный, колчедан.

4. С углеродом - цементит (Fe₃C)

5. С фосфором - фосфид железа (II)

6. Во влажном воздухе (Н₂О и О₂ быстро окисляется - корродирует, с образованием гидроксида железа (III)

7. Восстановительная способность у железа меньше, чем у щелочных,

щелочноземельных металлов и алюминия. Поэтому с водой реагирует при высокой температуре раскаленное железо с образованием Fe₃0₄ и выделением газообразного водорода.

8. Реагирует с разбавленными серной и соляной кислотами, вытесняя из них

водород и образуя двухвалентные соли. При обычной температуре железо не реагирует с концентрированной серной кислотой, т.к. пассивируется ею. Но при нагревании концентрированная серная кислота реагирует с железом с образованием сульфата железа (III), оксида серы (IV) и воды.

9. Концентрированная азотная кислота пассивирует железо, а разбавленная окисляет его до нитрата железа (III), оксида азота (II) и воды.

10. Из растворов солей железо вытесняет металлы, которые расположены правее его в электрохимическом ряду напряжений.