2.2 Алюминий

Алюминий — элемент главной подгруппы III группы. На внешнем энергетическом уровне у атома алюми­ния находится три электрона (s²р¹), поэтому в большинстве соединении он проявляет степень окисления (+3)

Алюминий — активный металл. Но при обыкновенной температуре на воздухе не изменяется, так как быстро покрывается тонким плотным слоем оксида, предохраняющим его от дальнейшего окисления. Разрушение этого слоя, например, путем амальгамирования, вызывает быстрое окисление металла. Благодаря наличию защитного слоя алюминий не вытесняет водорода из воды; но лишенный этого слоя, алюминий хорошо реагирует с водой с образованием гидроксида А1(ОН)₃ и водорода.

Алюминий хорошо растворяется в разбавленных кислотах – хлороводородной и серной, особенно при нагревании. Являясь амфотерным металлом, хорошо растворяется в щелочах с образованием гидроксо-алюманатов и водорода:

2Аl+6КОН + 6Н₂О = 2К₃ [Аl(ОН)₆]+ЗН₂.

Сильно разбавленная и холодная концентрированная азотная кислота, концентрированная серная кислота алюминий не растворяют, так как пассивируют его. Алюминий хорошо реагирует со многими неметаллами: азотом, серой, галогенами.

Алюминий образует оксид Аl₂О₃ и гидроксид Аl(ОН)з — нерастворимые в воде вещества белого цвета, обладающие амфотерными свойствами.

Соли алюминия, образованные сильными кислотами, вследствие гидролиза имеют в растворах кислую среду. Некоторые соли — сульфиды, карбонаты в водных растворах подвергаются полному гидролизу.

Лабораторная работа

Опыт 1. Взаимодействие алюминия с соляной и серной

кислотами

В три пробирки положить по кусочку металлического алюминия и добавить по 5-10 капель в первую - 2 н раствора соляной кислоты, во вторую - 2 н раствора серной кислоты и в третью концентрированную серную кислоту (d = 1,84). Сравнить активность взаимодействия алюминия с соляной и серной кислотами на холоду. Подогреть в пробирке с разбавленными кислотами. Какой газ выделяется в обоих случаях на холоду и при нагревании? Написать соответствующие уравнения реакций. По запаху определить выделения SO₂ при взаимодействии алюминия с концентрированной серной кислотой при умеренном нагревании.

Пронаблюдайте появление мути (выделение свободной серы). Написать уравнения соответствующих реакций. Имеет ли значение концентрация соляной кислоты при ее взаимодействии с алюминием? Почему?

Опыт 2. Взаимодействие металлического алюминия со щелочью

Поместить в пробирку немного алюминиевых стружек и добавить к ним 5-10 капель 2 н раствора щелочи. Легко ли алюминий растворяется в щелочи? Объяснить механизм реакции алюминия со щелочью. Написать уравнение реакции.

Опыт 3. Влияние оксидной пленки на химическую активность алюминия

Две алюминиевые пластинки обработайте наждачной бумагой и обезжирьте в спирте. На одну из пластинок нанесите каплю раствора Hg(NO₃)₂ или HgCI₂ и наблюдайте образование амальгамы (сплава Al и Hg). После этого испытайте отношение обоих пластинок к воде на холоду и при нагревании. Напишите уравнение происходящей реакции.

Опыт 4. Получение гидроксида алюминия и исследование его свойств

В две пробирки поместить по 4-6 капель раствора соли алюминия и осторожно добавить в каждую по 1-3 капли 2 н раствора едкого натра до образования осадка гидроксида алюминия.

К полученному осадку прибавить: в одну пробирку - 3-5 капель 2 н раствора соляной кислоты, а в другую такое же количество 2 н раствора едкого натра. Что наблюдается в обоих случаях?

Какой вывод о свойствах гидроксида алюминия можно сделать? Написать в молекулярной и ионной форме уравнения:

а) реакции получения гидроксида алюминия;

б) реакции взаимодействия гидроксида алюминия с кислотой и щелочью.

Указать название соединений алюминия, полученных при растворении гидроксида в кислоте и щелочи. Как смещается равновесие диссоциации гидроксида алюминия при добавлении избытка кислоты? При добавлении избытка щелочи?

Опыт 5. Гидролиз солей алюминия

В пробирку налить 2 мл дистиллированной воды и добавить 1-2 кристаллика или 2-3 капли раствора соли алюминия. Определить среду с помощью универсального лакмуса. Написать молекулярное и ионное уравнение первой ступени гидролиза. Почему гидролиз данной соли не идет до конца? Какие продукты получаются в результате реакции? Как можно уменьшить или усилить гидролиз этой соли?