Лабораторный опыт 9, страница 269 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

Лабораторный опыт 9. Амфотерные свойства гидроксида алюминия

Реактивы: растворы гидроксида натрия, хлороводородной кислоты, соли алюминия $AlCl_3$ или $Al_2(SO_4)_3$.

1. Получение гидроксида алюминия.

К раствору соли алюминия ($2 \text{ см}^3$) прилейте по каплям раствор щёлочи до образования осадка.

2. Изучение амфотерных свойств гидроксида алюминия.

Осадок, полученный в предыдущем опыте, разделите на две части. В одну из пробирок добавьте раствор кислоты, в другую — раствор щёлочи до растворения осадков.

Сделайте выводы о способе получения гидроксида алюминия и его свойствах на основании выполненного эксперимента. Составьте уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.

Решение

1. Получение гидроксида алюминия.

К раствору соли алюминия, например, хлорида алюминия ($AlCl_3$), по каплям добавляется раствор щелочи, например, гидроксида натрия ($NaOH$). В результате реакции обмена образуется нерастворимое в воде вещество — гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$), который выпадает в виде белого студенистого осадка. При проведении реакции важно добавлять щелочь в недостатке, так как гидроксид алюминия способен растворяться в избытке сильной щелочи.

Уравнения реакции в молекулярной и ионной формах:

Молекулярное уравнение:

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

Полное ионное уравнение:

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

Сокращенное ионное уравнение:

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

Ответ: Гидроксид алюминия получают действием щелочи на раствор соли алюминия. Выпадает белый студенистый осадок. Сокращенное ионное уравнение реакции: $Al^{3+} + 3OH^- \rightarrow Al(OH)_3 \downarrow$.

2. Изучение амфотерных свойств гидроксида алюминия.

Полученный осадок $Al(OH)_3$ разделяют на две пробирки.

В первую пробирку добавляют раствор сильной кислоты, например, хлороводородной ($HCl$). Наблюдается растворение осадка. Это доказывает наличие у гидроксида алюминия основных свойств (он реагирует как основание с образованием соли и воды).

Уравнения реакции с кислотой:

Молекулярное уравнение:

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

Полное ионное уравнение:

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

Сокращенное ионное уравнение:

$Al(OH)_3 \downarrow + 3H^+ \rightarrow Al^{3+} + 3H_2O$

Во вторую пробирку добавляют избыток раствора щелочи (например, $NaOH$). Осадок также растворяется. Это доказывает наличие у гидроксида алюминия кислотных свойств (он реагирует как кислота). В результате реакции образуется прозрачный раствор, содержащий комплексную соль — тетрагидроксоалюминат натрия.

Уравнения реакции со щелочью:

Молекулярное уравнение:

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

Полное ионное уравнение:

$Al(OH)_3 \downarrow + Na^+ + OH^- \rightarrow Na^+ + [Al(OH)_4]^-$

Сокращенное ионное уравнение:

$Al(OH)_3 \downarrow + OH^- \rightarrow [Al(OH)_4]^-$

Способность вещества реагировать как с кислотами, так и с основаниями (щелочами) называется амфотерностью.

Ответ: Гидроксид алюминия является амфотерным соединением, так как он растворяется как в кислотах ($Al(OH)_3 \downarrow + 3H^+ \rightarrow Al^{3+} + 3H_2O$), так и в щелочах ($Al(OH)_3 \downarrow + OH^- \rightarrow [Al(OH)_4]^-$), проявляя соответственно основные и кислотные свойства.

Выводы

На основании выполненного эксперимента можно сделать следующие выводы:

1. Гидроксид алюминия $Al(OH)_3$ можно получить в лаборатории путем реакции обмена между раствором соли алюминия и раствором щелочи. При этом важно контролировать количество добавляемой щелочи, так как избыток щелочи приведет к растворению образующегося осадка.

2. Гидроксид алюминия $Al(OH)_3$ является амфотерным соединением. Его амфотерность подтверждается способностью реагировать и с кислотами (проявляя свойства основания), и со щелочами (проявляя свойства кислоты). В обоих случаях нерастворимый гидроксид превращается в растворимые соединения.

Ответ: Способом получения гидроксида алюминия является реакция обмена между солью алюминия и щелочью. Гидроксид алюминия обладает амфотерными свойствами, так как взаимодействует и с кислотами, и со щелочами.