Номер 715, страница 129 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

715. Алюминий впервые был получен из хлорида алюминия в результате протекания следующей реакции:

$3K + AlCl_3 = 3KCl + Al$

Как вы думаете, в каких условиях протекала эта реакция?

Решение

Данная реакция $3K + AlCl_3 = 3KCl + Al$ представляет собой процесс металлотермии — вытеснение одного металла другим, более активным, из его соединения. Чтобы понять, в каких условиях она протекает, необходимо проанализировать свойства участвующих веществ.

Основным условием является проведение реакции при высокой температуре. Исходные вещества, калий (K) и хлорид алюминия ($AlCl_3$), при комнатной температуре являются твёрдыми. Для запуска химического взаимодействия между твёрдыми веществами и увеличения его скорости требуется нагревание. Это необходимо для преодоления энергии активации. Реакция является экзотермической, то есть после начала она сама выделяет большое количество тепла, которое может поддерживать высокую температуру, достаточную даже для плавления образующегося алюминия (температура плавления Al — 660,3 °C).

Другим важнейшим условием является создание инертной среды. Калий — очень активный щелочной металл. При нагревании он бурно реагирует с компонентами воздуха: кислородом, парами воды и даже азотом. Образующийся металлический алюминий, особенно в горячем и мелкодисперсном виде, также активно окисляется кислородом. Чтобы избежать этих побочных реакций, которые привели бы к загрязнению продукта и снижению его выхода, процесс необходимо изолировать от доступа воздуха. Это достигается проведением реакции в атмосфере инертного газа (например, аргона) или в вакууме.

Также следует отметить, что оба исходных реагента должны быть безводными. Хлорид алюминия гигроскопичен и разлагается водой, а калий реагирует с водой со взрывом. Наличие влаги сделало бы проведение эксперимента опасным и неэффективным.

Ответ: Реакция протекает при сильном нагревании смеси реагентов в инертной атмосфере (например, в токе аргона) или в вакууме. Исходные вещества (калий и хлорид алюминия) должны быть безводными.