Вправа 494 Схарактеризуйте електронну будову атомів Алюмінію та поширеність його в природі.
Електронна формула атома Алюмінію 1s22s22p63s23p1
У атома Алюмінію є 13 електронів, які перебувають на трьох енергетичних рівнях, на зовнішньому енергетичному рівні міститься три електрони, з них, два s-електрони і один р-електрон, які він може тільки віддавати, тому ступінь окиснення Алюмінію у сполуках +3
Вправа 495 Схарактеризуйте хімічні й фізичні властивості алюмінію.
Алюміній реагує з киснем, з іншими неметалами, з кислотами, лугами, відновлює менш активні метали (алюмотермія).
Алюміній — парамагнітний сріблясто-білий легкий метал, ковкий, tпл.=660°С, tкип.=2520°С, з густиною 2,7 г/см3, виявляє високу тепло- й електропровідність, має світловідбивну здатність
На яких властивостях алюмінію ґрунтується його застосування?
Здатність алюмінію відновлювати менш активні метали використовується в металургії (алюмотермія).
Через легкість, міцність і корозійну стійкість алюміній і його сплави застосовують в конструкційних матеріалах, дюралюмінієм обшивають корпуси літаків.
Через ковкість, стійкість до корозії і нетоксичність виготовляють столові прибори, посуд, бляшанки, кухонні гаджети.
Через високу відбивну здатність та легкість напилення алюміній є ідеальним матеріалом для виготовлення дзеркал.
Завдяки електропровідності і дешевизні алюміній застосовують в електротехніці.
Пилоподібний алюміній та деякі його сполуки використовують як тверде ракетне пальне.
Вправа 496 Чи трапляється в природі самородний алюміній? Через високу хімічну активність у вигляді простої речовини алюміній у природі не трапляється
Вправа 497 Поясніть, чому хімічно активний алюміній стійкий до корозії.
Поверхня алюмінію вкрита алюміній оксидом — міцною й тугоплавкою оксидною плівкою, унаслідок чого алюміній за звичайних умов не взаємодіє з водою та киснем повітря
Вправа 498 Під час взаємодії алюміній нітриду (сполуки Алюмінію й Нітрогену) із водою утворюються амоніак та алюміній гідроксид. Складіть рівняння цієї реакції.
AlN + 3H2O = NH3↑ + Al(OH)3↓
Вправа 499 За температури 1200°С кальцій оксид реагує з алюмінієм, утворюючи кальцій і кальцій метаалюмінат. Складіть рівняння цієї реакції.
4CaO + 2Al =Ca(AlO2)2 + 3Ca
Вправа 500 Під час взаємодії плюмбум (ІІ) сульфіду з алюмінієм утворюються свинець і алюміній сульфід. Складіть рівняння цієї реакції, укажіть окисник і відновник.
3PbS + 2Al = Al2S3 + 3Pb
Pb+2S + Al0 -> Al2+3S3 + Pb0
Відновник Al0 -3e -> Al+3 3|6|2
Окисник Pb+2 +2e -> Pb0 2| |3
Окисником є елемент Плюмбум, або речовина у складі якої він міститься, тобто плюмбум (II) сульфід, а відновником - Алюміній, або алюміній
Вправа 502 Склад бокситу можна описати формулою Al2O3•3H2O, а склад глини — Al2O3•2SiО2•2H2O. У якій речовині масова частка Алюмінію більша?
Відомо: боксит Al2O3•3H2O, глина Al2O3•2SiО2•2H2O
Знайти: порівняти w1(Al) і w2(Al)-?
Розв'язання
Mr(Al2O3•3H2O)=156, Mr(Al2O3•2SiO2•2H2O)=256
w1(Al)=2•Ar(Al):Mr(Al2O3•3H2O)=2•27:156=0,346, або 34,6%
w2(Al)=2•Ar(Al):Mr(Al2O3•2SiО2•2H2O)=2•27:256=0,21, або 21%
Відповідь: у складі бокситу Al2O3•3H2O уміст Алюмінію більший
Вправа 503 Суміш порошків алюмінію й міді масою 20 г обробили розбавленим розчином сульфатної кислоти. Під час реакції виділився водень об’ємом 6,72 л (н.у.). Обчисліть масові частки металів у суміші.
Відомо: V(H2)=6,72 л; m(cуміші)=20 г
Знайти: w(Al)-?, w(Сu)-?
Розв'язування:
У суміші порошків тільки алюміній реагує з виділенням газу H2↑.
n(H2)=V(H2):VM=6,72 л : 22,4 л/моль=0,3 моль
Складаємо рівняння реакції:
2Al + 3H2SO4 -> Al2(SO4)3 + 3H2↑
За рівнянням реакції n(Al):n(H2)=2:3, тому
n(Al)=2•n(H2):3=2•0,3 моль:3=0,2 моль
M(Al)=27 г/моль
m(Al)=n(Al)•M(Al)=0,2 моль • 27 г/моль=5,4 г
w(Al)=m(Al):m(суміші)=5,4 г:20 г=0,27, або 27%
w(Cu)=100%-w(Al)=100%-27%=73%
Відповідь: 27% Алюмінію і 73% Купруму
Вправа 505 Обчисліть масу алюмінію, яку можна добути з алюміній оксиду масою 51 кг. Вихід продукту реакції від теоретично можливого становить 95%.
Відомо: m(Al2O3)=51 кг, η=95%, або 0,95
Знайти: mпракт.(Al)-?
Розв'язування
M(Al2O3)=102 кг/кмоль
n(Al2O3)=m(Al2O3):M(Al2O3)=51 кг : 102 кг/кмоль=0,5 кмоль
Записуємо рівняння реакції:
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O
За рівнянням реакції n(Al2O3):n(AlCl3)=1:2, тому
n(AlCl3)=2•n(Al2O3)=2•0,5 кмоль=1 кмоль
Записуємо рівняння реакції:
2AlCl3 + 3Mg = 3MgCl2 + 2Al
За рівнянням реакції n(AlCl3):n(Al)=2:2=1:1, тому
n(Al)=n(Al2Cl3)=1 кмоль
M(Al)=27 кг/кмоль
mтеор.(Al)=n(Al)•M(Al)=1 кмоль • 27 кг/кмоль=27 кг
mпракт.(Al)=mтеор.(Al)•η=27 кг•0,95=25,65 кг
Відповідь: 25,65 кг
Вправа 506 За якими ознаками можна відрізнити вироби з алюмінію від виробів з інших металів? Легкі вироби сріблястого кольору
Вправа 507 Як ви вважаєте, чим можна пояснити, що Алюміній — найпоширеніший металічний елемент у земній корі, проте майже не використовується живими організмами? Алюміній не взаємодіє з водою за звичайних умов
Вправа 508 Алюмінієву ложку після ретельного знежирення занурили в розчин меркурій (ІІ) нітрату. За 30 хвилин її витягли, просушили й залишили на повітрі. Через деякий час ложка зникла, й замість неї утворився білий пухкий порошок. Поясніть зміни, які відбулися. Нанесення на поверхню алюмінієвого виробу шару ртуті (амальгами алюмінію), призводить до того, що алюміній досить швидко перетворюється на оксид - білий пухкий порошок
Складіть рівняння відповідних реакцій:
2Al + 3Hg(NO3)2 = 2Al(NO3)3 + 3Hg↓
4Al + 3O2 = 2Al2O3