Гидроксид алюминия

Характеристики и физические свойства гидроксида алюминия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Гидроксид алюминия представляет собой термически неустойчивый порошок белого цвета (рис. 1). Не растворяется в воде.

Гидроксид алюминия существует в виде четырех полиморфных модификаций, каждую из которых можно выделить при конкретной температуре.

Рис. 1. Гидроксид алюминия. Внешний вид.

Основные характеристики гидроксида алюминия приведены в таблице ниже:

Молекулярная формула	Al(OH)₃
Молярная масса, г/моль	78
Плотность, г/см³	2,42
Температура плавления, ^oС	300

Получение гидроксида алюминия

Гидроксид алюминия выпадает в виде студенистого осадка при действии щелочей на растворы солей алюминия и легко образует коллоидные растворы.

AlCl₃ + 3NaOH = Al(OH)₃↓ + 3NaCl.

Химические свойства гидроксида алюминия

Гидроксид алюминия – типичный амфотерный гидроксид. С кислотами он образует соли, содержащие катион алюминия, со щелочами – алюминаты:

Al(OH)₃ + 3HCl_dilute = AlCl₃ + 3H₂O;

Al(OH)₃+ NaOH = NaAlO₂ + 2H₂O.

При взаимодействии гидроксида алюминия с водными растворами щелочей образуются гидроксоалюминаты:

Al(OH)₃ + NaOH_conc = Na[Al(OH)₄].

При нагревании до температуры выше 575^oС гидроксид алюминия разлагается:

2Al(OH)₃ = Al₂O₃ + 3H₂O.

Гидроксид алюминия не реагирует с гидратом аммиака, хлоридомаммония, диоксидами углерода и серы, сероводородом.

Применение гидроксида алюминия

За счет развитой поверхности, гидроксид алюминия выступает в качестве хорошего сорбента, поэтому его используют в фильтрах для очистки воды. Кроме этого он нашел применение в фармации, медицине и при производстве пластмасс.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Какая масса оксида алюминия образуется в ходе реакции термического разложения гидроксида алюминия массой 150 г?

Решение

При нагревании гидроксида алюминия до температуры выше 575^oС он разлагается согласно уравнению:

2Al(OH)₃ = Al₂O₃ + 3H₂O.

Рассчитаем количество вещества гидроксида алюминия (молярная масса – 78 г/моль):

n = m / M;

n(Al(OH)₃) = m (Al(OH)₃) / M (Al(OH)₃);

n (Al(OH)₃) = 150 / 78 = 2моль.

Согласно уравнению реакции n(Al(OH)₃) :n(Al₂O₃) = 2:1 . Тогда количество моль оксида алюминия будет равно:

n(Al₂O₃) = ½ × n (Al(OH)₃) = ½ × 2 = 1моль.

Найдем массу образовавшегося оксида алюминия (молярная масса – 102 г/моль):

m= n× M;

m(Al₂O₃)= n(Al₂O₃)× M(Al₂O₃) = 1 × 102 = 102г.

Ответ

Масса образовавшегося оксида алюминия равна 102 г.

ПРИМЕР 2

Задание

Вычислите массу гидроксида алюминия, который может прореагировать с концентрированным раствором соляной кислоты объемом 50 мл (массовая доля HCl 34%, плотность 1,168 кг/л).

Решение

Запишем уравнение реакции:

Al(OH)₃ + 3HCl_dilute = AlCl₃ + 3H₂O.

Найдем массу раствора соляной кислоты, а также массу растворенного вещества HCl в нем:

m_solution =V_solution × ρ;

m_solution =0,05 × 1,168 = 0,0584 кг = 58,4г.

ω = m_solute / m_solution × 100%;

m_solute = ω / 100% ×m_solution;

m_solute (HCl) = ω (HCl) / 100% ×m_solution;

m_solute (HCl) = 34 / 100% × 58,4= 19,856 г.

Рассчитаем количество моль соляной кислоты (молярная масса равна 36,5 г/моль):

n = m / M;

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

n (HCl) = 19,856 / 36,5 = 0,544 моль.

Согласно уравнению реакции n (HCl) :n (Al(OH)₃) =3: 1. Значит,

n(Al(OH)₃) = 1/3 ×n(HCl) = 1/3 × 0,544 = 0,181моль.

Тогда масса гидроксида алюминия, вступившего в реакцию будет равна (молярная масса – 78 г/моль):

m = n × M;

m (Al(OH)₃) = n (Al(OH)₃)× M (Al(OH)₃);

m (Al(OH)₃) = 0,181× 78 = 14,118г.