Опыт 2. Взаимодействие металлического алюминия со щелочью

Маленький кусочек алюминия поместите в пробирку и добавьте к нему 5 – 10 капель 2 н. раствора щелочи. Легко ли алюминий растворяется в щелочи? Обратите внимание на механизм растворения.

В чистой воде при обычной температуре металлический алюминий практически не растворяется, так как от действия воды его поверхность быстро пассивируется, покрываясь прочной оксидной пленкой Al₂O₃. В щелочи эта пленка оксида алюминия легко растворяется с образованием алюмината NaAlO₂.

Реакция притекает по следующей схеме:

a) Al(амальгамма)+H₂O→H₂+Al₂O₃ (или Al(OH)₃)

b) Al₂O₃+NaOH→NaAlO₂+H₂O

Напишите суммарное уравнение реакции и подберите коэффициенты.

Опыт 3. Естественная защита алюминия от коррозии и разрушение защитной пленки. Маленький кусочек алюминия (поверхность 1 – 2 см³) очистите наждачной бумагой, промойте дистиллированной водой и высушите фильтрованной бумагой. В пробирку налейте около половины ее объема дистиллированной воды и опустите в нее приготовленную пластинку. Выделяется ли водород? Осторожно, чтобы не раздавить пробирку, потрите поверхность алюминия стеклянной палочкой. Выделяется ли газ? Почему не наблюдается заметной коррозии алюминия?

Вылейте воду из пробирки и выньте из нее алюминий. Вытрите его досуха и положите на бумагу. Смочите поверхность алюминия одной каплей раствора соли ртути Hg₂(NO₃)₂. Через 2 – 3 мин удалите раствор соли ртути фильтрованной бумагой и снова опустите алюминий в пробирку с дистиллированной водой. Что наблюдается? Потрите поверхность алюминия стеклянной палочкой. Наблюдайте энергичную реакцию алюминия с водой и выделение водорода.

Проявление активности алюминия в данном случае объясняется тем, что при его взаимодействии с солью ртути алюминий восстанавливает ртуть и образует с ней амальгаму на поверхности металла. Это нарушает плотную структуру защитной пленки и дает возможность алюминию проявить свою химическую активность. Напишите уравнения реакций: а) взаимодействия алюминия с нитратом ртути Hg₂(NO₃)₂; б) взаимодействия алюминия с водой. Укажите окислитель и восстановитель в этих реакциях.

Опыт 4. Активирующее действие хлорид-иона на разрушение защитной пленки. Ион СI^– сильно активизирует процесс коррозии. В его присутствии разрушение защитной пленки окиси алюминия усиливается, и коррозия протекает более энергично.

В две пробирки положите по кусочку алюминия и добавьте в одну из них 5 – 10 капель раствора сульфата меди, в другую – столько же раствора хлорида меди. Отметьте различный результат в обоих случаях: в первой пробирке алюминий остается почти без изменения, во второй он быстро покрывается налетом меди.

Опыт 5. Получение гидроксида алюминия и исследование его свойств. В две пробирки поместите по 4 – 6 капель раствора соли алюминия и осторожно добавьте в каждую по 1 – 3 капли 2 н. раствора едкого натра до образования осадка гидроксида алюминия. К полученному осадку прибавьте: в одну пробирку 3 – 5 капель 2 н. раствора соляной кислоты, в другую – такое же количество 2 н. раствора едкого натра. Что наблюдается в обоих случаях? Щелочной раствор сохраните для опыта 5. Какой вывод о свойствах гидроксида алюминия можно сделать? Напишите в молекулярном и ионном виде уравнения: а) реакции получения гидроксида алюминия; б) реакции взаимодействия гидроксида алюминия с кислотой и щелочью; в) схему равновесия диссоциации гидроксида алюминия.

Укажите названия соединений алюминия, полученных при растворении гидроксида в кислоте и в щелочи. Как смещается равновесие диссоциации гидроксида алюминия при добавлении избытка кислоты? При добавлении избытка щелочи? Как изменяются в каждом случае концентрации катиона А1³⁺ и аниона ?