Номер 5, страница 18 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Для осуществления превращений определим промежуточное вещество X.

Из цепочки превращений $Al \rightarrow X \rightarrow Al(OH)_3 \rightarrow Al_2O_3 \rightarrow X \rightarrow Al$ видно, что из X получается $Al(OH)_3$, а из $Al_2O_3$ снова получается X.

Гидроксид алюминия $Al(OH)_3$ обычно получают из солей алюминия, например, из хлорида алюминия $AlCl_3$, при взаимодействии с щелочью или аммиачной водой. Оксид алюминия $Al_2O_3$ может реагировать с кислотами, образуя соли алюминия, например, $AlCl_3$ при взаимодействии с соляной кислотой.

Таким образом, вещество X - это хлорид алюминия $AlCl_3$.

Осуществление превращений:

1. $Al \rightarrow AlCl_3$

Алюминий реагирует с раствором соляной кислоты или хлором:

$2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2$

или

$2Al + 3Cl_2 \rightarrow 2AlCl_3$

2. $AlCl_3 \rightarrow Al(OH)_3$

Хлорид алюминия реагирует со щелочью или аммиачной водой (без избытка щелочи, чтобы не растворить гидроксид алюминия):

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

3. $Al(OH)_3 \rightarrow Al_2O_3$

Гидроксид алюминия разлагается при нагревании:

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

4. $Al_2O_3 \rightarrow AlCl_3$

Оксид алюминия реагирует с соляной кислотой:

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

5. $AlCl_3 \rightarrow Al$

Алюминий можно получить электролизом расплава хлорида алюминия (в промышленности обычно электролизуют оксид алюминия в криолите):

$2AlCl_3 \xrightarrow{\text{электролиз}} 2Al + 3Cl_2$

Ответ: Вещество X - это хлорид алюминия $AlCl_3$. Цепочка превращений приведена выше.

Расстановка коэффициентов методом электронного баланса для первой реакции, указание окислителя и восстановителя:

Рассмотрим реакцию получения хлорида алюминия из алюминия и соляной кислоты:

$Al + HCl \rightarrow AlCl_3 + H_2$

Определим степени окисления элементов:

$Al^0 + H^{+1}Cl^{-1} \rightarrow Al^{+3}Cl_3^{-1} + H_2^0$

Составим полуреакции окисления и восстановления:

Окисление: $Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$

Восстановление: $2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$

Найдем наименьшее общее кратное (НОК) для числа отдаваемых и принимаемых электронов (3 и 2), которое равно 6. Умножим полуреакции на соответствующие коэффициенты, чтобы число электронов сравнялось:

$(Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}) \times 2$

$(2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0) \times 3$

Получаем:

$2Al^0 - 6e^- \rightarrow 2Al^{+3}$

$6H^{+1} + 6e^- \rightarrow 3H_2^0$

Суммируем полуреакции и переносим коэффициенты в исходное уравнение:

$2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2$

Определим окислитель и восстановитель:

• Восстановитель (отдает электроны, окисляется): Алюминий, $Al^0$, так как его степень окисления повышается от 0 до +3.

• Окислитель (принимает электроны, восстанавливается): Ионы водорода в соляной кислоте, $H^{+1}$, так как их степень окисления понижается от +1 до 0.

Ответ: Уравнение реакции $2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2$. Восстановитель: $Al$. Окислитель: $HCl$ (или $H^{+1}$).