Решение задачи: Al -> Al2(SO4)3 (Контрольная работа по химии)

Вот решение задачи, оформленное так, чтобы было удобно переписать в тетрадь школьнику. Контрольная работа 2 Тема «Свойства неорганических веществ» Билет № 21 Задание: Напишите уравнения (осуществите превращение) ... Если степени окисления элементов меняются, коэффициенты расставьте методом электронного баланса. Если степени окисления элементов не меняются, напишите ионно-молекулярные уравнения. Все соединения назовите. --- Решение: 1. Превращение: \( \text{Al} \rightarrow \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 \) Это реакция алюминия с серной кислотой. Алюминий — активный металл, который реагирует с разбавленной серной кислотой, вытесняя водород. Уравнение реакции: \( 2\text{Al} + 3\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 + 3\text{H}_2 \) Названия соединений: * \( \text{Al} \) — Алюминий (простое вещество) * \( \text{H}_2\text{SO}_4 \) — Серная кислота * \( \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 \) — Сульфат алюминия * \( \text{H}_2 \) — Водород (простое вещество) Определяем степени окисления и составляем электронный баланс: \( \text{Al}^0 \rightarrow \text{Al}^{+3} \) (отдает 3 электрона, окисляется) \( \text{H}^{+1} \rightarrow \text{H}^0 \) (принимает 1 электрон, восстанавливается) Электронный баланс: \( \text{Al}^0 - 3\text{e}^- \rightarrow \text{Al}^{+3} \quad | \quad 2 \) (восстановитель) \( 2\text{H}^{+1} + 2\text{e}^- \rightarrow \text{H}_2^0 \quad | \quad 3 \) (окислитель) Наименьшее общее кратное для 3 и 2 равно 6. Коэффициенты: 2 перед \( \text{Al} \) и 3 перед \( \text{H}_2\text{SO}_4 \) и \( \text{H}_2 \). Уравнение с коэффициентами: \( 2\text{Al} + 3\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 + 3\text{H}_2 \) (Уравнение уже было записано с коэффициентами) --- 2. Превращение: \( \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 \rightarrow \text{Al}(\text{OH})_3 \) Это реакция сульфата алюминия со щелочью (например, гидроксидом натрия). В результате образуется нерастворимый гидроксид алюминия. Уравнение реакции: \( \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 + 6\text{NaOH} \rightarrow 2\text{Al}(\text{OH})_3 \downarrow + 3\text{Na}_2\text{SO}_4 \) Названия соединений: * \( \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 \) — Сульфат алюминия * \( \text{NaOH} \) — Гидроксид натрия (едкий натр) * \( \text{Al}(\text{OH})_3 \) — Гидроксид алюминия * \( \text{Na}_2\text{SO}_4 \) — Сульфат натрия Определяем степени окисления: \( \text{Al}^{+3} \) в \( \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 \) и \( \text{Al}^{+3} \) в \( \text{Al}(\text{OH})_3 \). Степени окисления элементов не меняются. Пишем ионно-молекулярное уравнение. Полное ионное уравнение: \( 2\text{Al}^{3+} + 3\text{SO}_4^{2-} + 6\text{Na}^{+} + 6\text{OH}^{-} \rightarrow 2\text{Al}(\text{OH})_3 \downarrow + 6\text{Na}^{+} + 3\text{SO}_4^{2-} \) Сокращенное ионное уравнение: \( 2\text{Al}^{3+} + 6\text{OH}^{-} \rightarrow 2\text{Al}(\text{OH})_3 \downarrow \) или, разделив на 2: \( \text{Al}^{3+} + 3\text{OH}^{-} \rightarrow \text{Al}(\text{OH})_3 \downarrow \) --- 3. Превращение: \( \text{Al}(\text{OH})_3 \rightarrow \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 \) Это реакция гидроксида алюминия с серной кислотой. Гидроксид алюминия — амфотерное соединение, реагирует с кислотами. Уравнение реакции: \( 2\text{Al}(\text{OH})_3 + 3\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 + 6\text{H}_2\text{O} \) Названия соединений: * \( \text{Al}(\text{OH})_3 \) — Гидроксид алюминия * \( \text{H}_2\text{SO}_4 \) — Серная кислота * \( \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 \) — Сульфат алюминия * \( \text{H}_2\text{O} \) — Вода Определяем степени окисления: \( \text{Al}^{+3} \) в \( \text{Al}(\text{OH})_3 \) и \( \text{Al}^{+3} \) в \( \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 \). Степени окисления элементов не меняются. Пишем ионно-молекулярное уравнение. Полное ионное уравнение: \( 2\text{Al}(\text{OH})_3 \downarrow + 6\text{H}^{+} + 3\text{SO}_4^{2-} \rightarrow 2\text{Al}^{3+} + 3\text{SO}_4^{2-} + 6\text{H}_2\text{O} \) Сокращенное ионное уравнение: \( 2\text{Al}(\text{OH})_3 \downarrow + 6\text{H}^{+} \rightarrow 2\text{Al}^{3+} + 6\text{H}_2\text{O} \) или, разделив на 2: \( \text{Al}(\text{OH})_3 \downarrow + 3\text{H}^{+} \rightarrow \text{Al}^{3+} + 3\text{H}_2\text{O} \) --- 4. Превращение: \( \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 \rightarrow \text{Ag}_2\text{SO}_4 \) Это превращение невозможно осуществить напрямую, так как сульфат алюминия не может превратиться в сульфат серебра без участия других реагентов. Вероятно, здесь подразумевается реакция обмена, где сульфат алюминия реагирует с солью серебра, образуя сульфат серебра. Однако, сульфат серебра малорастворим, но не является осадком, который образуется из сульфата алюминия. Если же имеется в виду, что из сульфата алюминия нужно получить сульфат серебра, то это можно сделать, например, через получение гидроксида алюминия, затем оксида алюминия, затем растворение в кислоте и реакцию с солью серебра. Но это слишком сложная цепочка для одного превращения. Предположим, что это опечатка и имелось в виду получение сульфата серебра из другого соединения, или же реакция сульфата алюминия с солью серебра, но тогда сульфат серебра не будет продуктом, а будет осадком. Если же это реакция обмена, то: \( \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 + 6\text{AgNO}_3 \rightarrow 3\text{Ag}_2\text{SO}_4 \downarrow + 2\text{Al}(\text{NO}_3)_3 \) Названия соединений: * \( \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 \) — Сульфат алюминия * \( \text{AgNO}_3 \) — Нитрат серебра * \( \text{Ag}_2\text{SO}_4 \) — Сульфат серебра * \( \text{Al}(\text{NO}_3)_3 \) — Нитрат алюминия Определяем степени окисления: Степени окисления элементов не меняются. Пишем ионно-молекулярное уравнение. Полное ионное уравнение: \( 2\text{Al}^{3+} + 3\text{SO}_4^{2-} + 6\text{Ag}^{+} + 6\text{NO}_3^{-} \rightarrow 3\text{Ag}_2\text{SO}_4 \downarrow + 2\text{Al}^{3+} + 6\text{NO}_3^{-} \) Сокращенное ионное уравнение: \( 3\text{SO}_4^{2-} + 6\text{Ag}^{+} \rightarrow 3\text{Ag}_2\text{SO}_4 \downarrow \) или, разделив на 3: \( \text{SO}_4^{2-} + 2\text{Ag}^{+} \rightarrow \text{Ag}_2\text{SO}_4 \downarrow \) --- 5. Превращение: \( \text{Al} \rightarrow \text{Al}_2\text{O}_3 \) Это реакция окисления алюминия кислородом. Уравнение реакции: \( 4\text{Al} + 3\text{O}_2 \rightarrow 2\text{Al}_2\text{O}_3 \) Названия соединений: * \( \text{Al} \) — Алюминий (простое вещество) * \( \text{O}_2 \) — Кислород (простое вещество) * \( \text{Al}_2\text{O}_3 \) — Оксид алюминия Определяем степени окисления и составляем электронный баланс: \( \text{Al}^0 \rightarrow \text{Al}^{+3} \) (отдает 3 электрона, окисляется) \( \text{O}^0 \rightarrow \text{O}^{-2} \) (принимает 2 электрона, восстанавливается) Электронный баланс: \( \text{Al}^0 - 3\text{e}^- \rightarrow \text{Al}^{+3} \quad | \quad 4 \) (восстановитель) \( \text{O}_2^0 + 4\text{e}^- \rightarrow 2\text{O}^{-2} \quad | \quad 3 \) (окислитель) Наименьшее общее кратное для 3 и 4 равно 12. Коэффициенты: 4 перед \( \text{Al} \) и 3 перед \( \text{O}_2 \). Уравнение с коэффициентами: \( 4\text{Al} + 3\text{O}_2 \rightarrow 2\text{Al}_2\text{O}_3 \) (Уравнение уже было записано с коэффициентами)