Номер 10, страница 269 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

10. Приведите уравнения химических реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

а) $Al \xrightarrow{1} Al(OH)_3 \xrightarrow{2} AlCl_3 \xrightarrow{3} Al(OH)_3 \xrightarrow{4} Al_2O_3 \xrightarrow{5} Al;$

б) $Al(NO_3)_3 \xrightarrow{1} K_3[Al(OH)_6] \xrightarrow{2} Al(OH)_3 \xrightarrow{3} Al_2(SO_4)_3 \xrightarrow{4} Al(OH)_3 \xrightarrow{5} NaAlO_2.$

Уравнения реакций, протекающих в растворах, представьте в молекулярной и ионной формах, укажите степени окисления атомов в окислительно-восстановительных реакциях.

a) $Al \xrightarrow{1} Al(OH)_3 \xrightarrow{2} AlCl_3 \xrightarrow{3} Al(OH)_3 \xrightarrow{4} Al_2O_3 \xrightarrow{5} Al$

1. Реакция алюминия с водой при нагревании. Для протекания реакции необходимо удалить с поверхности алюминия прочную оксидную пленку. Это окислительно-восстановительная реакция.

Молекулярное уравнение:

$2\overset{0}{Al} + 6H_2\overset{+1}{O} \xrightarrow{t} 2\overset{+3}{Al}(OH)_3 \downarrow + 3\overset{0}{H}_2 \uparrow$

Атомы, изменяющие степень окисления:

$Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$ (алюминий является восстановителем)

$2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$ (водород в составе воды является окислителем)

Ответ: $2Al + 6H_2O \xrightarrow{t} 2Al(OH)_3 \downarrow + 3H_2 \uparrow$.

2. Реакция гидроксида алюминия с соляной кислотой. Реакция протекает в растворе.

Молекулярное уравнение:

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

Полное ионное уравнение:

$Al(OH)_3(s) + 3H^+(aq) + 3Cl^-(aq) \rightarrow Al^{3+}(aq) + 3Cl^-(aq) + 3H_2O(l)$

Сокращенное ионное уравнение:

$Al(OH)_3(s) + 3H^+(aq) \rightarrow Al^{3+}(aq) + 3H_2O(l)$

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

3. Реакция хлорида алюминия с раствором щелочи (гидроксида натрия). Реакция протекает в растворе, образуется осадок гидроксида алюминия.

Молекулярное уравнение:

$AlCl_3 + 3NaOH \rightarrow Al(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$

Полное ионное уравнение:

$Al^{3+}(aq) + 3Cl^-(aq) + 3Na^+(aq) + 3OH^-(aq) \rightarrow Al(OH)_3(s) + 3Na^+(aq) + 3Cl^-(aq)$

Сокращенное ионное уравнение:

$Al^{3+}(aq) + 3OH^-(aq) \rightarrow Al(OH)_3(s)$

Ответ: $AlCl_3 + 3NaOH \rightarrow Al(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$.

4. Термическое разложение (прокаливание) гидроксида алюминия.

Молекулярное уравнение:

$2Al(OH)_3 \xrightarrow{t} Al_2O_3 + 3H_2O \uparrow$

Ответ: $2Al(OH)_3 \xrightarrow{t} Al_2O_3 + 3H_2O$.

5. Получение алюминия электролизом расплава оксида алюминия в криолите ($Na_3AlF_6$). Это окислительно-восстановительная реакция.

Молекулярное уравнение:

$2\overset{+3}{Al}_2\overset{-2}{O}_3 \xrightarrow{электролиз, \ 950-970°C} 4\overset{0}{Al} + 3\overset{0}{O}_2 \uparrow$

Атомы, изменяющие степень окисления:

$Al^{+3} + 3e^- \rightarrow Al^0$ (ион алюминия является окислителем)

$2O^{-2} - 4e^- \rightarrow O_2^0$ (ион кислорода является восстановителем)

Ответ: $2Al_2O_3 \xrightarrow{электролиз} 4Al + 3O_2 \uparrow$.

б) $Al(NO_3)_3 \xrightarrow{1} K_3[Al(OH)_6] \xrightarrow{2} Al(OH)_3 \xrightarrow{3} Al_2(SO_4)_3 \xrightarrow{4} Al(OH)_3 \xrightarrow{5} NaAlO_2$

1. Реакция нитрата алюминия с избытком раствора гидроксида калия. Реакция протекает в растворе с образованием растворимого комплексного соединения.

Молекулярное уравнение:

$Al(NO_3)_3 + 6KOH_{(изб.)} \rightarrow K_3[Al(OH)_6] + 3KNO_3$

Полное ионное уравнение:

$Al^{3+}(aq) + 3NO_3^-(aq) + 6K^+(aq) + 6OH^-(aq) \rightarrow 3K^+(aq) + [Al(OH)_6]^{3-}(aq) + 3K^+(aq) + 3NO_3^-(aq)$

Сокращенное ионное уравнение:

$Al^{3+}(aq) + 6OH^-(aq) \rightarrow [Al(OH)_6]^{3-}(aq)$

Ответ: $Al(NO_3)_3 + 6KOH \rightarrow K_3[Al(OH)_6] + 3KNO_3$.

2. Реакция гексагидроксоалюмината калия с кислотой (например, соляной) в стехиометрическом соотношении. Реакция протекает в растворе с выпадением осадка.

Молекулярное уравнение:

$K_3[Al(OH)_6] + 3HCl \rightarrow Al(OH)_3 \downarrow + 3KCl + 3H_2O$

Полное ионное уравнение:

$3K^+(aq) + [Al(OH)_6]^{3-}(aq) + 3H^+(aq) + 3Cl^-(aq) \rightarrow Al(OH)_3(s) + 3K^+(aq) + 3Cl^-(aq) + 3H_2O(l)$

Сокращенное ионное уравнение:

$[Al(OH)_6]^{3-}(aq) + 3H^+(aq) \rightarrow Al(OH)_3(s) + 3H_2O(l)$

Ответ: $K_3[Al(OH)_6] + 3HCl \rightarrow Al(OH)_3 \downarrow + 3KCl + 3H_2O$.

3. Реакция гидроксида алюминия с серной кислотой. Реакция протекает в растворе.

Молекулярное уравнение:

$2Al(OH)_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 6H_2O$

Полное ионное уравнение:

$2Al(OH)_3(s) + 6H^+(aq) + 3SO_4^{2-}(aq) \rightarrow 2Al^{3+}(aq) + 3SO_4^{2-}(aq) + 6H_2O(l)$

Сокращенное ионное уравнение:

$Al(OH)_3(s) + 3H^+(aq) \rightarrow Al^{3+}(aq) + 3H_2O(l)$

Ответ: $2Al(OH)_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 6H_2O$.

4. Реакция сульфата алюминия с водным раствором аммиака. Реакция протекает в растворе.

Молекулярное уравнение:

$Al_2(SO_4)_3 + 6(NH_3 \cdot H_2O) \rightarrow 2Al(OH)_3 \downarrow + 3(NH_4)_2SO_4$

Полное ионное уравнение:

$2Al^{3+}(aq) + 3SO_4^{2-}(aq) + 6NH_3 \cdot H_2O(aq) \rightarrow 2Al(OH)_3(s) + 6NH_4^+(aq) + 3SO_4^{2-}(aq)$

Сокращенное ионное уравнение:

$Al^{3+}(aq) + 3(NH_3 \cdot H_2O)(aq) \rightarrow Al(OH)_3(s) + 3NH_4^+(aq)$

Ответ: $Al_2(SO_4)_3 + 6(NH_3 \cdot H_2O) \rightarrow 2Al(OH)_3 \downarrow + 3(NH_4)_2SO_4$.

5. Реакция гидроксида алюминия с гидроксидом натрия при сплавлении с образованием метаалюмината натрия.

Молекулярное уравнение:

$Al(OH)_3 + NaOH \xrightarrow{t} NaAlO_2 + 2H_2O \uparrow$

Ответ: $Al(OH)_3 + NaOH \xrightarrow{t} NaAlO_2 + 2H_2O$.