Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Физические и химические свойства алюминия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Алюминий – химический элемент 3 периода IIIA группы. Порядковый номер – 13. Металл. Алюминий относится к элементам p -семейства. Символ – Al.

Атомная масса – 27 а.е.м. Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня – 3s23p1. В своих соединениях алюминий проявляет степень окисления равную «+3».

Химические свойства алюминия

Алюминий в реакциях проявляет восстановительные свойства. Поскольку при пребывании на воздухе на его поверхности образуется оксидная пленка, устойчив к взаимодействию с другими веществами. Например, алюминий пассивируется в воде, концентрированной азотной кислоте и растворе дихромата калия. Однако, после удаления с его поверхности оксидной пленки способен взаимодействовать с простыми веществами. Большинство реакций протекает при нагревании:

2Alpowder +3/2O2 = Al2O3;

2Al + 3F2 = 2AlF3 (t^{\circ});

2Alpowder + 3Hal2 = 2AlHal3 (t^{\circ} = 25^{\circ}C);

2Al + N2 = 2AlN (t^{\circ});

2Al +3S = Al2S3 (t^{\circ});

4Al + 3Cgraphite = Al4C3 (t^{\circ});

4Al + P4 = 4AlP (t^{\circ}, в атмосфере Н2).

Также, алюминий после удаления с его поверхности оксидной пленки способен взаимодействовать с водой с образованием гидроксида:

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 +3H2↑.

Алюминий проявляет амфотерные свойства, поэтому он способен растворяться в разбавленных растворах кислот и щелочах:

2Al + 3H2SO4(dilute) = Al2(SO4)3 + 3H2↑;

2Al + 6HCldilute = 2AlCl3 + 3 H2↑;

8Al + 30HNO3(dilute) = 8Al(NO3)3 + 3N2O↑ + 15H2O;

2Al +2NaOH +3H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑;

2Al + 2(NaOH×H2O) = 2NaAlO2 + 3 H2↑.

Алюмиотермия – способ получения металлов из их оксидов, основанный на восстановлении этих металлов алюминием:

8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe;

2Al + Cr2O3 = Al2O3 +2Cr.

Физические свойства алюминия

Алюминий представляет собой серебристо-белого цвета. Основные физические свойства алюминия – легкость, высокая тепло- и электропроводность. В свободном состоянии при пребывании на воздухе алюминий покрывается прочной пленкой оксида Al2O3, которая делает его устойчивым к действию концентрированных кислот. Температура плавления – 660,37^{\circ}С, кипения – 2500^{\circ}С.

Получение и применение алюминия

Алюминий получают электролизом расплава оксида этого элемента:

2Al2O3 = 4Al + 3O2

Однако из-за небольшого выхода продукта, чаще используют способ получения алюминия электролизом смеси Na3[AlF6] и Al2O3. Реакция протекает при нагревании до 960^{\circ}С и в присутствии катализаторов – фторидов (AlF3, CaF2 и др.), при этом на выделение алюминия происходит на катоде, а на аноде выделяется кислород.

Алюминий нашел широкое применение в промышленности, так, сплавы на основе алюминия – основные конструкционные материалы в самолето- и судостроении.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1
Задание при взаимодействии алюминия с серной кислотой образовался сульфат алюминия массой 3,42 г. Определите массу и количество вещества алюминия, вступившего в реакцию.
Решение Запишем уравнение реакции:

2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2↑.

Молярные массы алюминия и сульфата алюминия, рассчитанные с использованием таблицы химических элементов Д.И. Менделеева – 27 и 342 г/моль, соответственно. Тогда, количество вещества образовавшегося сульфата алюминия будет равно:

n(Al2(SO4)3) = m(Al2(SO4)3) / M(Al2(SO4)3);

n(Al2(SO4)3) = 3,42 / 342 = 0,01 моль.

Согласно уравнению реакции n(Al2(SO4)3): n(Al) = 1:2, следовательно n(Al) = 2×n(Al2(SO4)3 ) = 0,02 моль. Тогда, масса алюминия будет равна:

m(Al) = n(Al)×M(Al);

m(Al) = 0,02×27 = 0,54 г.

Ответ Количество вещества алюминия – 0,02 моль; масса алюминия – 0,54 г.
ПРИМЕР 2
Задание Какую массу алюминия необходимо взять для получения 15,2 г хрома из оксида хрома (III) алюмотермическим способом?
Решение Запишем уравнение реакции получения хрома алюмотермическим способом из его оксида:

2Al + Cr2O3 = 2Cr + Al2O3.

Молярные массы алюминия и хрома, рассчитанные с использованием таблицы химических элементов Д.И. Менделеева – 27 и 52 г/моль, соответственно. Тогда, количество вещества образовавшегося хрома будет равно:

n(Cr) = m(Cr) / M(Cr);

n(Cr) = 15,2 / 52 = 0,29 моль.

Согласно уравнению реакции n(Cr): n(Al) = 2:2, следовательно n(Al) = n(Cr) = 0,29 моль. Тогда, масса алюминия будет равна:

m(Al) = n(Al)×M(Al);

m(Al) = 0,29×27 = 7,83 г.

Ответ Масса алюминия – 7,83 г.