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!

Алюминий и его характеристики

Общая характеристика алюминия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Алюминий – тринадцатый элемент Периодической таблицы. Обозначение – Al от латинского «aluminium». Расположен в третьем периоде, IIIА группе. Относится к металлам. Заряд ядра равен 13.

Алюминий – самый распространенный в земной коре металл. Он входит в состав глин, полевых шпатов, слюд и многих других минералов. Общее содержание алюминия в земной коре составляет 8% (масс.).

Алюминий – серебристо-белый (рис. 1) легкий металл. Он легко вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы.

При комнатной температуре алюминий не изменяется на воздухе, но лишь потому, что его поверхность покрыта тонкой пленкой оксида, обладающего очень сильным защитным действием.

Алюминий. Внешний вид и его характеристики

Рис. 1. Алюминий. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса алюминия

Относительной молекулярная масса вещества (Mr) – это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (Ar) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии алюминий существует в виде одноатомных молекул Al, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 26,9815.

Изотопы алюминия

Известно, что в природе алюминий может находиться в виде одного стабильного изотопа 27Al. Массовое число равно 27. Ядро атома изотопа алюминия 27Al содержит тринадцать протонов и четырнадцать нейтронов.

Существуют радиоактивные изотопы алюминия с массовыми числами от 21-го до 42-х, среди которых наиболее долгоживущим является изотоп 26Al, период полураспада которого составляет 720 тысяч лет.

Ионы алюминия

На внешнем энергетическом уровне атома алюминия имеется три электрона, которые являются валентными:

1s22s22p63s21.

В результате химического взаимодействия алюминий отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Al0-3e → Al3+.

Молекула и атом алюминия

В свободном состоянии алюминий существует в виде одноатомных молекул Al. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу алюминия:

Энергия ионизации атома, эВ

5,99

Относительная электроотрицательность

1,61

Радиус атома, нм

0,143

Стандартная энтальпия диссоциации молекул при 25oС, кДж/моль

329,1

Сплавы алюминия

Основное применение алюминия – производство сплавов на его основе. Легирующие добавки (например, медь, кремний, магний, цинк, марганец) вводят в алюминий главным образом для повышения его прочности.

Широкое применение имеют дуралюмины, содержащие медь и магний, силумины, в которых основной добавкой служит кремний, магналий (сплав алюминия с 9,5-11,5% магния).

Алюминий – одна из наиболее распространенных добавок в сплавах на основе меди, магния, титана, никеля, цинка и железа.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1
Задание Для сварки рельсов по методу алюмотермии используют смесь алюминия и оксида железа Fe3O4. Составьте термохимическое уравнение реакции, если при образовании железа массой 1 кг (1000 г) выделяется 6340 кДж тепла.
Решение Запишем уравнение реакции получения железа алюмотермическим методом:

8Al + 3Fe2O3 = 9Fe+ 4Al2O3.

Найдем теоретическую массу железа (рассчитанная по термохимическому уравнению реакции):

n(Fe) = 9 моль;

m(Fe) = n(Fe) ×M(Fe);

m(Fe) = 9 × 56 = 504 г.

Пусть в ходе реакции выделится х кДж теплоты. Составим пропорцию:

1000 г – 6340 кДж;

504 г – х кДж.

Отсюда х будет равен:

х = 540 ×6340 / 1000 = 3195.

Значит в ходе реакции получения железа алюмотермическим методом выделяется 3195 кДж теплоты. Термохимическое уравнение реакции имеет вид:

8Al + 3Fe2O3 = 9Fe+ 4Al2O3 + 3195 кДж.

Ответ В ходе реакции выделяется 3195 кДж теплоты.
ПРИМЕР 2
Задание Алюминий обработали 200 г 16%-го раствора азотной кислоты, при этом выделился газ. Определите массу и объем выделившегося газа.
Решение Запишем уравнение реакции растворения алюминия в азотной кислоте:

2Al + 6HNO3 = 2Al(NO3)3 + 3H2­.

Рассчитаем массу растворенного вещества азотной кислоты:

m(HNO3) = msolution(HNO3)×w(HNO3) / 100%;

m(HNO3) = 20 ×96% / 100% =19,2 г.

Найдем количество вещества азотной кислоты:

M(HNO3) = Ar(H) + Ar(N) + 3×Ar(O) = 1 + 14 + 3×16 = 63 г/моль.

n(HNO3) = m (HNO3) / M(HNO3);

n(HNO3) = 19,2 / 63 = 0,3моль.

Согласно уравнению реакцииn(HNO3) :n(H2) = 6:3, т.е.

n(H2) = 3×n(HNO3) / 6 = ½ ×n(HNO3) = ½ × 0,3 = 0,15 моль.

Тогда масса и объем выделившегося водорода будут равны:

M(H2) = 2×Ar(H) = 2×1 = 2 г/моль.

m(H2) = n(H2) ×M(H2) = 0,15×2 = 0,3г.

V(H2) = n(H2) ×Vm;

V(H2) = 0,15× 22,4 = 3,36л.

Ответ В результате реакции выделяется водород массой 0,3 г и объемом 3,36 л.
Нужна помощь с
решением задач?
Более 500 авторов онлайн и готовы помочь тебе прямо сейчас! Цена от 20 рублей за задачу. Сейчас у нас проходит акция, мы дарим 100 руб на первый заказ.