Формула сульфата алюминия

Определение и формула сульфата алюминия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Сульфат алюминия – алюминиевая соль сильной серной кислоты.

Формула – $Al_2\left ( SO_4 \right )_3$

Молярная масса равна $342,15$ г/моль.

Физические свойства – белое вещество (может иметь разные оттенки), плавящееся с разложением.

В обычных условиях образует кристаллогидрат с формулой $Al_2\left ( SO_4 \right )_3 \cdot 18H_2O$ .

Химические свойства сульфата алюминия

Сульфат алюминия хорошо растворяется в воде (происходит гидролиз по катиону):
$Al_2\left ( SO_4 \right )_3 + 12H_2O=2\left [ Al\left ( H_2O \right )_6\right ]^{3+}+3SO_4^{2-}$

$\left [ Al\left ( H_2O \right )_6\right ]^{3+}+H_2O=\left [ Al\left ( H_2O \right )_5\left ( OH \right ) \right ]^{}+H_3O^{+}$
При нагревании до температуры $770-860^{\circ} \text{C}$ протекает окислительно-восстановительная реакция диспропорционирования (сульфат алюминия разлагается на оксид алюминия, оксид серы $(IV)$ и кислород):
$2Al_2\left ( SO_4 \right )_3=2Al_2O_3+6SO_2+3O_2$
Реагирует с кипящей водой:
$Al_2\left ( SO_4 \right )_3+6H_2O=2Al\left ( OH \right )_3 \downarrow 3H_2SO_4$
Взаимодействует с растворами разбавленных щелочей:
$Al_2\left ( SO_4 \right )_3+6NaOH=2Al\left ( OH \right )_3 \downarrow +3Na_2SO_4$
Вступает в реакцию с растворами концентрированных щелочей:
$Al_2\left ( SO_4 \right )_3+8NaOH=2Na\left [ Al\left ( OH \right )_4 \right ]+3Na_2SO_4$
Реагирует с гидроксидом аммония:
$Al_2\left ( SO_4 \right )_3+6NH_4OH=2Al\left ( OH \right )_3 \downarrow +3\left ( NH_4 \right )_2SO_4$
Вступает в реакцию обмена с солями с образованием осадков:
$Al_2\left ( SO_4 \right )_3+3Ba\left ( NO_3 \right )_2=3BaSO_4 \downarrow +2Al\left ( NO_3 \right )_3$

Получение

Сульфат алюминия можно получить при взаимодействии оксида алюминия с кислым сульфатом калия при высокой температуре ( $400-550^{\circ} \text{C}$ ):

$Al_2O_3+6KHSO_4=Al_2\left ( SO_4 \right )_3+3K_2SO_4+3H_2O$

Применение

Сульфат алюминия находит применение в качестве коагулянта для очистки воды хозяйственно-питьевого и промышленного назначения. Он также применяется во многих отраслях промышленности, например, в бумажной. Кроме того, используется как пищевая добавка $E-520$ .

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Качественно определите $pH$ среды раствора $Al_2\left ( SO_4 \right )_3$

Решение

Данная соль образована слабым основанием и сильной кислотой, поэтому гидролиз протекает по катиону:

$Al_2\left ( SO_4 \right )_3 \rightarrow 2Al^{3+}+3SO_4^{2-}$

$Al^{3+}+H_2O \rightleftarrows AlOH^{2+} +H^+$

В результате гидролиза образуется ион $H^+$ в результате чего среда становится кислой и $pH < 7$ .:

Запишем общую реакцию гидролиза:

$Al_2\left ( SO_4 \right )_3 + 2H_2O \rightleftarrows 2AlOHSO_4 + H_2SO_4$

Ответ

$pH < 7$

ПРИМЕР 2

Задание

Рассчитайте массу $Al_2\left ( SO_4 \right )_3$ в $10$ г кристаллогидрата $Al_2\left ( SO_4 \right )_3 \cdot 18H_2O$

Решение

Определим количество моль кристаллогидрата:

$n\left ( Al_2\left ( SO_4 \right )_3 \cdot 18H_2O \right )=\frac{m\left ( Al_2\left ( SO_4 \right )_3 \cdot 18H_2O \right )}{M\left ( Al_2\left ( SO_4 \right )_3 \cdot 18H_2O \right )}=\frac{10}{666,15}=0,015$ моль

Из 1 моль кристаллогидрата получается 1 моль соли, тогда:

$n\left ( Al_2\left ( SO_4 \right )_3 \right )=n\left ( Al_2\left ( SO_4 \right )_3 \cdot 18H_2O \right )=0,015$ моль

Определим массу сульфата алюминия:

$m\left ( Al_2\left ( SO_4 \right )_3 \right )=n\left ( Al_2\left ( SO_4 \right )_3 \right )\cdot M\left (Al_2\left ( SO_4 \right )_3 \right )$ $=0,015 \cdot 342,15=5,14$ г