Дослід 2. Добування гідроксиду алюмінію. Лабораторна робота №3 Тема. Алюміній. Амфотерний характер його сполук. Мета: розширити та поглибити знання про метали на прикладі алюмінію. Повторити поняття про кислотно-основний характер сполук алюмінію. Дослідити амфотерні властивості гідроксиду алюмінію. Закріпити навики спостерігати , аналізувати та робити самостійні висновки. Прилади і реактиви: алюміній ,розчин хлоридної кислоти (HCl), розчини солей алюміній хлориду (АlCl3) та купрум сульфату(СuSO4), розчин лугу (NaOH), штатив з пробірками, тримач. Типовим елементом-металом ІІІ групи є алюміній. Назва “алюміній” італійського походження: біля італійського міста Чівітавек’я знайдено поклади мінералу алуніту (Na,K)2SO4·Al2(SO4)3. Прожарюванням алуніту одержували квасці K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O. Квасці римляни називали alumen, звідси – алюміній. Алюміній – непарний елемент, його порядковий номер 13. В алюмінію є один стабільний ізотоп 2713Al, всі інші – радіоактивні. Al в земній корі складає 7.45% (за масою), а в земній кулі – 1.5% (мас.). Переважна більшість сполук алюмінію – оксигенові. Основним джерелом для виробництва алюмінію є мінерал боксит (гідроксид алюмінію), частково дегідратований. Його склад описується формулою Al2O3·z H2O (z»2). Велика кількість алюмінію входить до складу різновидностей глини (вторинний мінерал). Основою глини є каолініт Al2O3·2SiO2·2 H2O. Алюміній відноситься до р-елементів, оскільки один з валентних електронів починає формувати 3р-підрівень. Проста речовина алюміній являє собою сріблясто-білий метал, дуже легкий (питома маса = 2.7 г/см3), легкоплавкий (т.пл=6580С). Алюміній в чистому вигляді – м’який метал, який витримує навантаження 6 кг/см2. Алюміній, взаємодіючи з водою, витісняє водень: Al + 3H2O = Al(OH)3 + 3/2H2 На поверхні алюмінію є оксидна плівка: 2Al + 3/2O2 = Al2O3 Завдяки високій спорідненості металічного Al до кисню, алюміній має яскраво виражені відновні властивості. Бекетов запропонував ще в 60-х роках минулого століття використовувати порошок алюмінію для відновлення металів із оксидів (алюмотермія). Al взаємодіє з водою в присутності лугів: 2Al + 6 H2O = 2Al(OH)3 + 3H2↑ Aлюміній взаємодіє як з лугами, так і з кислотами, виявляючи амфотерні властивості. Al + 2 Na(OH) + 6 H2O = 2Na[Al(OH)4 ] + 3H2 ↑ 2Al + 6 HCl = 2AlCl3 + 3H2↑ Утворення розчинних гідрокомплексів зміщує рівновагу такої реакції вправо і прискорює її протікання: Al(OH)2 + KOH ↔ K[Al(OH)4] Сполуки алюмінію Типовими кисневими сполуками Al (III) є оксид алюмінію Al2O3; гідроксид алюмінію Al(OH)3 і алюмінати. Оксид алюмінію (ІІІ) має кілька кристалічних модифікацій. Найважливіша модифікація a- Al2O3 – корунд. Він плавиться при 20700С і кипить при 35000С. За шкалою Мооса твердість корунду 9. Хімічна інертність висока, що дозволяє використовувати корундові тиглі при проведенні лабораторних експериментів в жорстких умовах. Сильно прожарений корунд майже не взаємодіє з водою. Al2O3 належить до амфотерних оксидів. Гідроксид алюмінію (ІІІ) добувають взаємодією розчинних солей Al(III) з аміаком: Al2(SO4)3 + 6NH4OH = 2Al(OH)3 + 3(NH4)2SO4 Гідроксид Al(OH)3 розчиняється в кислотах і лугах, що свідчить про його амфотерність.Розчинення в кислотах є наслідком процесу нейтралізації: 2 Al(OH)3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 6H2O Розчинення в лугах є наслідком процесу комплексоутворення, причому іони гідроксилу виконують роль ліганду: Al(OH)3 + NaOH = Na [Al(OH)4] Склад алюмінатів в розчині спрощено виражають формулами MAlO2, M3AlO3 і т.д. Алюмінати типу МАlO2 утворюються при спіканні гідратованого в розчині Al(OH)3 з лугами: 2Al(OH)3 + Na2CO3 = 2NaAlO2 + CO2 + 3H2O Алюмінати, які синтезували шляхом спікання, під дією води перетворюються в гідроксоалюмінати: NaAlO2 + 4H2O ↔ Na[Al(OH)4(OH2)2] Хід роботи Дослід 1. Дослідження хімічних властивостей алюмінію Взаємодія з кислотами В пробірку налийте 1 мл розчину хлоридної кислоти та додайте кусочок алюмінію. Що спостерігаєте ? Запишіть рівняння реакції та висновки. Взаємодія з лугами В пробірку налийте 1 мл розчину натрій гідроксиду та додайте кусочок алюмінію. Обережно нагрійте. Що спостерігаєте ? Запишіть рівняння реакції та висновки. Взаємодія з солями В пробірку налийте 1 мл розчину сульфату міді та додайте кусочок алюмінію. Що спостерігаєте ? Запишіть рівняння реакції та висновки. Дослід 2. Добування гідроксиду алюмінію. В пробірку налийте 2 мл розчину солі алюміній хлориду 3 мл розчину натрій гідроксиду. Що спостерігаєте ? Запишіть рівняння реакції та висновки. |