Номер 1398, страница 216 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1398. Укажите верные утверждения:

а) на внешнем электронном слое атом алюминия имеет один электрон;

б) атом алюминия в соединениях проявляет только одну степень окисления;

в) в земной коре алюминий находится в виде металла;

г) алюминий — тяжёлый металл;

д) алюминий является малоактивным металлом, поэтому устойчив в кислороде;

е) поверхность алюминия на воздухе быстро покрывается тонкой и плотной плёнкой оксида;

ж) алюминий плавится при температуре выше $1000 \degree\text{С}$;

з) основным веществом природного минерала корунда является оксид алюминия;

и) оксид и гидроксид алюминия проявляют амфотерные свойства;

к) в промышленности алюминий получают восстановлением его оксида углеродом.

а) на внешнем электронном слое атом алюминия имеет один электрон;

Алюминий (Al) находится в 3-м периоде, 13-й (IIIА) группе Периодической системы. Его порядковый номер 13, следовательно, электронная конфигурация атома $1s^22s^22p^63s^23p^1$. Внешним является третий электронный слой ($n=3$), на котором находятся $2+1=3$ электрона. Таким образом, утверждение неверно.

Ответ: Неверно.

б) атом алюминия в соединениях проявляет только одну степень окисления;

Алюминий является металлом и в химических реакциях склонен отдавать три своих валентных электрона с внешнего энергетического уровня ($3s^23p^1$), образуя ион $Al^{3+}$. В подавляющем большинстве своих соединений (например, $Al_2O_3$, $AlCl_3$, $Na[Al(OH)_4]$) алюминий проявляет постоянную и единственную степень окисления +3. Таким образом, утверждение верно.

Ответ: Верно.

в) в земной коре алюминий находится в виде металла;

Алюминий — химически активный металл, занимающий третье место по распространенности в земной коре среди всех элементов и первое среди металлов. Из-за своей высокой химической активности он не встречается в природе в свободном (металлическом) виде, а только в виде соединений, таких как бокситы, корунд, глинозёмы и различные алюмосиликаты. Таким образом, утверждение неверно.

Ответ: Неверно.

г) алюминий — тяжёлый металл;

Классификация металлов на лёгкие и тяжёлые производится по их плотности. Условно к лёгким металлам относят те, чья плотность не превышает 5 г/см³. Плотность алюминия составляет примерно 2,7 г/см³, что делает его классическим примером лёгкого металла. Таким образом, утверждение неверно.

Ответ: Неверно.

д) алюминий является малоактивным металлом, поэтому устойчив в кислороде;

Алюминий является очень активным металлом, что подтверждается его положением в электрохимическом ряду напряжений (он стоит левее водорода). Его устойчивость на воздухе (в среде кислорода) объясняется не низкой активностью, а явлением пассивации — образованием на его поверхности очень тонкой, прочной и плотной оксидной плёнки ($Al_2O_3$), которая защищает металл от дальнейшего взаимодействия с окружающей средой. Таким образом, утверждение неверно, так как причина устойчивости указана неверно.

Ответ: Неверно.

е) поверхность алюминия на воздухе быстро покрывается тонкой и плотной плёнкой оксида;

Данное утверждение является истинным и точно описывает причину коррозионной стойкости алюминия в обычных условиях. При контакте с кислородом воздуха алюминий мгновенно окисляется, образуя на поверхности защитную оксидную плёнку $Al_2O_3$. Эта плёнка инертна и препятствует дальнейшему окислению металла. Таким образом, утверждение верно.

Ответ: Верно.

ж) алюминий плавится при температуре выше 1000 °С;

Температура плавления чистого алюминия является его физической константой и составляет 660,32 °C. Это значение существенно ниже, чем 1000 °С. Таким образом, утверждение неверно.

Ответ: Неверно.

з) основным веществом природного минерала корунда является оксид алюминия;

Корунд — это минерал, который по химическому составу представляет собой кристаллический оксид алюминия ($Al_2O_3$). Такие драгоценные камни, как рубин и сапфир, являются разновидностями корунда с различными примесями, придающими им цвет. Таким образом, утверждение верно.

Ответ: Верно.

и) оксид и гидроксид алюминия проявляют амфотерные свойства;

Амфотерность — это способность соединений реагировать как с кислотами, так и с основаниями (щелочами). Оксид алюминия ($Al_2O_3$) и гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$) являются классическими примерами амфотерных соединений. Они вступают в реакции как с сильными кислотами, так и с сильными щелочами.

$Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O$

$Al_2O_3 + 2NaOH + 3H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4]$

$Al(OH)_3 + 3HCl \rightarrow AlCl_3 + 3H_2O$

$Al(OH)_3 + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4]$

Таким образом, утверждение верно.

Ответ: Верно.

к) в промышленности алюминий получают восстановлением его оксида углеродом.

Промышленный способ получения алюминия — электролиз расплава оксида алюминия ($Al_2O_3$) в криолите ($Na_3AlF_6$) при температуре около 950 °C (процесс Холла-Эру). Восстановление алюминия из его оксида углеродом (карботермия) экономически нецелесообразно и технически сложно, так как требует очень высоких температур (около 2000 °C), при которых образуется карбид алюминия ($Al_4C_3$), а не чистый металл. Таким образом, утверждение неверно.

Ответ: Неверно.