Вправа 182 Охарактеризуйте склад атома нукліда Алюмінію27. Ядро атома нукліда 27Al містить 27 протонів і 14 нейтронів (27-13=14), електронна оболонка містить 27 електронів
Вправа 183 Назвіть властивості алюмінію, завдяки яким цей метал використовують на практиці. Легкий і пластичний, має високу електро- і теплопровідність, утворює з іншими металами легкі й міцні сплави
Вправа 184 Напишіть рівняння реакцій алюмінію з киснем, бромом, азотом.
4Al + 3O2 = 2Al2O3
2Al + 3Br2 = 2AlBr3
2Al + N2 = 2AlN
Вправа 185 Допишіть схеми реакцій і перетворіть їх на хімічні рівняння:
а) 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
б) 2Al + 6NaOH = 2Na3AlO3 + 3H2↑
в) Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O (над = вкажіть t)
г) 2Al(OH)3 + 3Ba(OH)2 = Ba3(AlO3)2 + 6H2O
Вправа 186 Складіть рівняння реакції алюмінію з дуже розбавленою нітратною кислотою. Зважте на те, що елемент окисник зазнає максимального відновлення.
8Al + 30HNO3 (розб.) = 8Al(NO3)3 + 3NH4NO2 + 9H2O
Al0 + HN+5O3 (розб.) = Al3+(NO3)3 + N-3H4NO2 + H2O
Відновник Al0 -3e -> Al+3 │3│24│8 - процес окиснення
Окисник N+5 +8e -> N-3 │8│ │3 - процес відновлення
Вправа 187 Наведіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна здійснити такі перетворення:
а) Al → Al2(SO4)3 → AlCl3 → Al(NO3)3;
2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2↑
Al2(SO4)3 + 3BaCl2 = 2AlCl3 + 3BaSO4↓
AlCl3 + AgNO3 = Al(NO3)2 + AgCl↓
б) Al → Al2O3 → Na3AlO3 → Al2(SO4)3 → Al(OH)3 → K[Al(OH)4]
4Al + 3O2 = 2Al2O3
Al2O3 + 6NaOH = 2Na3AlO3 + 3H2O
2Na3AlO3 + 6H2SO4 = 3Na2SO4 + Al2(SO4)3 + 6H2O
Al2(SO4)3 + 6NaOH = 2Al(OH)3↓ + 3Na2SO4
Al(OH)3 + 2KOH = K[Al(OH)4]
Вправа 188 Якщо злити розчини алюміній хлориду і натрій карбонату, то побачимо утворення осаду (це — алюміній гідроксид) і виділення газу. Поясніть результат експерименту та напишіть хімічне рівняння.
AlCl3 + Na2CO3 -> Al2(CO3)3 + NaCl, але сіль Al2(СO3)3 утворена слабкою основою Al(OH)3 і слабкою кислотою H2CO3, тому в розчинах не існує, бо зазнає повного і необоротного гідролізу, тому хімічне рівняння насправді має вигляд:
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Al(OH)3↓+ 6NaCl + 3CO2↑
Для тих, хто хоче знати більше:
Сіль Al2(CO3)3 ⇄ 2Al3+ + 3CO32-
Гідроліз відбувається майже необоротно:
I ст. Al3+ + Н–ОН → AlOH2+ + H+
II ст. AlOH2+ + Н–ОН → AlOH+ + H+
III ст. AlOH+ + Н–ОН → Al(OH)3 + H+
Al3+ + 3Н2О = Al(OH)3 + 3H+
2Al3+ + 6Н2О = 2Al(OH)3↓+ 6H+
Гідроліз відбувається майже необоротно:
I ст. CO32- + Н–ОН → HCO- + OH-
II ст. HCO- + Н–ОН → H2CO3 + OH-
/ \
H2O CO2↑
CO32- + 2Н2О = H2O + CO2↑ + 2OH-
3CO32- + 6Н2О = 3H2O + 3CO2↑ + 6OH-
Cумарно маємо:
2Al3+ + 3СO32- + 12Н2О = 2Al(OH)3↓+ 3CO2↑ + 3H2O + 6H2O
Al2(CO3)2 + 3H2O = 2Al(OH)3↓+ 3CO2↑
Вправа 189 Знайдіть масову частку алюміній оксиду в мінералі беміті AlO(OH).
Відомо: мінерал беміт AlO(OH)
Знайти: w(Al2О3)-?
Розв'язування
M(Al2O3)=102 г/моль, M(AlO(OH))=60 г/моль
1. У 1 моль Al2O3 міститься 2 моль Алюмінію. Визначаємо яка маса беміту містить 2 моль Алюмінію:
60 г AlO(OH) містить 1 моль Al, а
х г AlO(OH) - 2 моль Al, тому
х=m(AlO(OH))=2 моль•60 г : 1 моль = 120 г
2. Обчислюємо масу Al2O3, в якій міститься стільки Алюмінію, скільки його в 100 г беміті, тобто масову частку оксиду в беміті:
120 г AlO(OH) містить 2 моль Al, що відповідає 102 г Al2O3, а
100 г AlO(OH) - x г Al2O3, тому
х=m(Al2O3)=102 г•100 г : 120 г=85 г, отже, w(Al2O3)=85%
Відповідь: 85%
Вправа 190 Обчисліть масу Алюмінію в 48,3 г кристалогідрату AlCl3•6H2O.
Відомо: m(AlCl3•6H2O)=48,3 г. Знайти: m(Al)-?
Розв'язування
І спосіб
1. Обчислюємо молярну масу кристалогідрату.
М(AlCl3•6H2O)=М(AlCl3)+6•М(H2O)=133,5+6•18=241,5 г/моль, де
М(AlCl3)=133,5 г/моль, М(Н2О)=18 г/моль, M(Al)=27 г/моль
2. Обчислюємо масу Al в кристалогідраті за допомогою пропорції:
в 241,5 г AlCl3•6H2O міститься 27 г Al, тоді
в 48,3 г AlCl3•6H2O - х г Al
241,5 г / 48,3 г = 27 г / х г, звідси
х г • 241,5 г = 48,3 г • 27 г
х = 48,3 г • 27 г : 241,5 г
х = m(Al) = 5,4 г
ІІ спосіб
1. Обчислюємо молярну масу кристалогідрату.
М(AlCl3•6H2O)=М(AlCl3)+6•М(H2O)=133,5+6•18=241,5 г/моль, де
М(AlCl3)=133,5 г/моль, М(Н2О)=18 г/моль, M(Al)=27 г/моль
2. Обчислюємо кількість речовини кристалогідрату масою 48,3 г за формулою n=m/M:
n(AlCl3•6H2O)=m(AlCl3•6H2O)/М(AlCl3•6H2O)=48,3 г : 241,5 г/моль=0,2 моль
3. Знаходимо кількість речовини алюмінію в 0,2 моль кристалогідрата.
1 моль кристалогідрата AlCl3•6H2O містить 1 моль Al, кількості речовини однакові, тому
n(Al)=n(AlCl3•6H2O)=0,2 моль
4. Обчислюємо масу Al кількістю речовини 0,2 моль за формулою m=n•M
m(Al)=n(Al)•М(Al)=0,2 моль•27 г/моль=5,4 г
ІІІ спосіб
1. Обчислюємо молярну масу кристалогідрату.
М(AlCl3•6H2O)=М(AlCl3)+6•М(H2O)=133,5+6•18=241,5 г/моль, де
М(AlCl3)=133,5 г/моль, М(Н2О)=18 г/моль, M(Al)=27 г/моль
2. Знаходимо масову частку Al в кристалогідраті за формулою:
w(Al)=М(Al)/М(AlCl3•6H2O)=27 г/моль:241,5 г/моль=0,1118
3. З формули обчислення масової частки w(Al)=m(Al)/m(AlCl3•6H2O) знаходимо масу Al:
m(Al)=m(AlCl3•6H2O)•w(Al)=48,3 г•0,1118=5,4 г
Відповідь: m(Al)=5,4 г
Вправа 191 У якому об’ємі води потрібно розчинити 7,5 г кристалогідрату Al(NO3)3•9H2O, щоб приготувати розчин із масовою часткою безводної солі 7,1%?
Відомо: m(Al(NO3)3•9H2O)=7,5 г, w(Al(NO3)3)=7,1%, або 0,071
Знайти: m(H2O)-?
Розв'язування
І спосіб
1. Обчислюємо молярну масу кристалогідрату.
M(Al(NO3)3•9H2O)=M(Al(NO3)3)+9•M(H2O)=213+9•18=375 г/моль, де
M(Al(NO3)3)=213 г/моль, М(Н2О)=18 г/моль
2. Для обчислення маси Al(NO3)3 складаємо пропорцію і розв'язуємо її:
в 375 г Al(NO3)3•9H2O міститься 213 г Al(NO3)3, тоді
в 7,5 г Al(NO3)3•9H2O - х г Al(NO3)3
375 г / 7,5 г = 213 г / х г, звідси
х г • 375 г = 213 г • 7,5 г
х = 213 г • 7,5 г : 375 г
х = m(Al(NO3)3)=4,26 г
3. З формули обчислення масової частки w(Al(NO3)3)=m(Al(NO3)3)/m(розчину) знаходимо масу розчину: m(розчину)=m(Al(NO3)3):w(Al(NO3)3)=4,26 г : 0,071 г=60 г
4. Розраховуємо масу води, що треба долити.
m(H2O)=m(розчину)-m(Al(NO3)3•9H2O)=60 г - 7,5 г=52,5 г
5. Розраховуємо об'єм води, що треба долити.
V(H2O)=m(H2O):ρ(H2O)=52,5 г : 1 г/мл=52,5 мл
ІІ спосіб
1. Обчислюємо молярну масу кристалогідрату.
M(Al(NO3)3•9H2O)=M(Al(NO3)3)+9•M(H2O)=213+9•18=375 г/моль, де
M(Al(NO3)3)=213 г/моль, М(Н2О)=18 г/моль
2. Кількість речовини кристалогідрата масою 7,5 г обчислюємо за формулою n=m/M.
n(Al(NO3)3•9H2O)=m(Al(NO3)3•9H2O)/М(Al(NO3)3•9H2O)=7,5 г:375 г/моль=
=0,02 моль
3. Знаходимо кількість речовини Al(NO3)3 в 0,02 моль кристалогідрата.
1 моль кристалогідратa Al(NO3)3•9H2O містить 1 моль Al(NO3)3, кількіть речовини однакова, тому n(Al(NO3)3)=n(Al(NO3)3•9H2O)=0,02 моль
4. Обчислюємо масу Al(NO3)3 кількістю речовини 0,02 моль за формулою m=n•M.
m(Al(NO3)3)=n(Al(NO3)3)•М(Al(NO3)3)=0,02 моль•213 г/моль=4,26 г
5. З формули обчислення масової частки w(Al(NO3)3)=m(Al(NO3)3)/m(розчину) знаходимо масу розчину:
m(розчину)=m(Al(NO3)3)/w(Al(NO3)3)=4,26 г : 0,071 г=60 г
6. Розраховуємо масу води, що треба долити.
m(H2O)=m(розчину)-m(Al(NO3)3•9H2O)=60 г - 7,5 г=52,5 г
7. Розраховуємо об'єм води, що треба долити.
V(H2O)=m(H2O):ρ(H2O)=52,5 г : 1 г/мл=52,5 мл
III cпосіб
1. Обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) кристалогідрату.
M(Al(NO3)3•9H2O)=M(Al(NO3)3)+9•M(H2O)=213+9•18=375 г/моль, де
M(Al(NO3)3)=213 г/моль, М(Н2О)=18 г/моль
2. Обчислюємо масову частку Al(NO3)3 в 1 моль кристалогідрата.
w(Al(NO3)3)=M(Al(NO3)3)/M(Al(NO3)3•9H2O)=213:375=0,568
3. З формули обчислення масової частки w(Al(NO3)3)=m(Al(NO3)3)/m(Al(NO3)3•9H2O) знаходимо масу: m(Al(NO3)3)=w(Al(NO3)3)•m(Al(NO3)3•9H2O)=0,568•7,5 г=4,26 г
4. З формули обчислення масової частки w(Al(NO3)3)=m(Al(NO3)3)/m(розчину) знаходимо масу розчину:
m(розчину)=m(Al(NO3)3)/w(Al(NO3)3)=4,26 г : 0,071 г=60 г
5. Розраховуємо масу води, що треба долити.
m(H2O)=m(розчину)-m(Al(NO3)3•9H2O)=60 г - 7,5 г=52,5 г
6. Розраховуємо об'єм води, що треба долити.
V(H2O)=m(H2O):ρ(H2O)=52,5 г : 1 г/мл=52,5 мл
Відповідь: треба долити 52,5 мл води
Вправа 192 Під час взаємодії суміші алюмінію та магнію з надлишком хлоридної кислоти виділилося 8,96 л газу, а при дії надлишку розчину лугу на таку саму порцію суміші металів добуто 3,36 л цього газу. Обчисліть масові частки металів у суміші, якщо об’єми газу виміряно за нормальних умов.
Відомо: суміш (Al,Mg), V1(H2)=8,96 л, V2(H2)=3,36 л
Знайти: w(Al)-?, w(Mg)-?
Розв'язування
У суміші металів тільки алюміній реагує з лугом
1. Запишемо рівняння реакції:
x г 3,36 л
2Al + 6NaOH = 2Na3AlO3 + 3H2↑
54 г 67,2 л
M(Al)=27 г/моль, маса 1 моль=27 г, а маса 2 моль=54 г
За н.у. 1 моль газу займає об'єм 22,4 л, а 3 моль займуть утричі більший об'єм, тобто 67,2 л
х=m(Al)=3,36 л • 54 г : 67,2 л=2,7 г
2. Визначаємо об'єм водню, що виділився при взаємодії з магнієм:
V(H2)=V1(H2)-V2(H2)= 8,96 л - 3,36 л = 5,6 л
3. Запишемо рівняння реакцій:
x г 5,6 л
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑
54 г 22,4 л
M(Mg)=24 г/моль, маса 1 моль=24 г
За н.у. 1 моль газу займає об'єм 22,4 л
х=m(Mg)=5,6 л • 24 г : 22,4 л=6 г
4. Визначаємо масу суміші металів:
m(суміші)=m(Al)+m(Mg)=2,7 г + 6 г=8,7 г
5. Визначаємо масові частки металів в суміші:
w(Al)=m(Al):m(cуміші)=2,7 г : 8,7 г=0,31, або 31%
w(Mg)=100%-w(Al)=100%-31%=69%
Відповідь: w(Al)=31%, w(Mg)=69%