Как из оксида алюминия получить гидроксид алюминия: Соединения алюминия — урок. Химия, 9 класс.

6)Оксид и гидроксид алюминия. Получение и свойства

Оксид алюминия – Al2O3. Физические свойства: оксид алюминия – белый аморфный порошок или очень твердые белые кристаллы.

Получение: оксид алюминия получают методом восстановления алюминием металлов из их оксидов: хрома, молибдена, вольфрама, ванадия и др. – металлотермия, открытый Бекетовым:

Cr2O3 + Al = Al2O3 + 2Cr

Химические свойства:

Оксид алюминия проявляет амфотерные свойства

1. взаимодействие с кислотами

А12О3 +6HCl = 2AlCl3 + 3h3O

2. взаимодействие со щелочами

А12О3 + 2NaOH – 2NaAlO2 + h3O

Al2O3 + 2NaOH + 5h3O = 2Na[Al(OH)4(h3O)]

3. при накаливании смеси оксида соответствующего металла с порошком алюминия происходит бурная реакция, ведущая к выделению из взятого оксида свободного металла. Метод восстановления при помощи Al (алюмотермия) часто применяют для получения ряда элементов (Cr, Мп, V, W и др.) в свободном состоянии

2А1 + WO3 = А12Оз + W

4.

взаимодействие с солями, имеющими сильнощелочную среду, вследствие гидролиза

Al2O3 + Na2CO3 = 2 NaAlO2 + CO2

Гидроксид алюминия – А1(ОН)3. Физические свойства: гидроксид алюминия – белы, аморфный (гелеобразный) или кристаллический. Почти не растворим в воде;

Получение:

1) из солей алюминия под действием раствора щелочей: AlСl3 + 3NaOH = Al(ОН)3 + 3Н2О;

2) разложением нитрида алюминия водой: AlN + 3Н2О = Аl(ОН)3 + NН3?;

3) пропусканием СО2 через раствор гидроксокомплекса: [Аl(ОН)4]-+ СО2 = Аl(ОН)3 + НСО3-;

4) действием на соли Аl гидратом аммиака; при комнатной температуре образуется Аl(ОН)3.

Химические свойства:

1. взаимодействие с кислотами

Al(OH)3 +3HCl = 2AlCl3 + 3h3O

2. при взаимодействии с сильными щелочами образуются соответствующие алюминаты:

NaOH + А1(ОН)з = Na[A1(OH)4]

3. термическое разложение

2Al(OH)3 = Al2О3 + 3h3O

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

Al₂O₃  –  твердое вещество белого цвета, тугоплавкое. Не реагирует с водой и не растворяется.

Типичный амфотерный оксид, поэтому реагирует с кислотами и щелочами.

Al₂O₃ + 6 HCl = 2 AlCl₃ + 3 H₂O  

При сплавлении образуется метаалюминат натрия:

Al₂O₃ (тв)+ 2 NaOH (тв) ^t→ 2 NaAlO₂ + H₂O,  

В растворе щёлочи образуется тетрагидроксоалюминат натрия:

Al₂O₃ + 2 NaOH + 3 H₂O = 2Na[Al(OH)₄] 

Алюминаты неустойчивы и даже при слабом подкислении разрушаются:

Na[Al(OH)₄] + CO₂ = Al(OH)₃

 + NaHCO₃

Al(OH)₃  – белое вещество, нерастворимое в воде,  амфотерный гидроксид.

Получают косвенно реакцией обмена между солью алюминия и щелочью:

AlCl₃ + NaOH (по каплям)= Al(OH)₃ ↓ + 3 NaCl 

Взаимодействует с кислотами и щелочами.

Al(OH)₃ + 3 HCl = AlCl₃ + 3 H₂O

В растворе: Al(OH)₃ + NaOH(избыток) = Na[Al(OH)₄]

или Al(OH)₃ + 3 NaOH = Na₃[Al(OH)₆]

В расплавах: Al(OH)₃ + NaOH = NaAlO₂ + 2H₂O

Очень часто амфотерные гидроксиды элементов в степени окисления +III существуют также в мета-форме, например:

AlO(OH) — метагидроксид алюминия

FeO(OH) — метагидроксид железа (орто-форма «Fe(OH)3» не существует).

Амфотерные гидроксиды практически нерастворимы в воде, наиболее удобный способ их получения — осаждение из водного раствора с помощью слабого основания — гидрата аммиака:

Al(NO3)3 + 3(Nh4 · h3O) = Al(OH)3↓ + 3Nh5NO3 (20 °C)

Al(NO3)3 + 3(Nh4 · h3O) = AlO(OH)↓ + 3Nh5NO3 + h3O (80 °C)

В случае использования избытка щелочей в обменной реакции подобного типа гидроксид алюминия осаждаться не будет, поскольку алюминий в силу своей амфотерности переходит в анион:

Al(OH)3(т) + OH− = [Al(OH)4]−

Пример молекулярного уравнения реакции этого типа:

Al(NO3)3 + 4NaOH(избыток) = Na[Al(OH)4] + 3NaNO3

Образующаяся соль относится к числу комплексных соединений (комплексных солей): они включают комплексный анион [Al(OH)4]−.

Названия этой соли таково:

Na[Al(OH)4] — тетрагидроксоалюминат натрия

Растворение амфотерных гидроксидов в щелочных растворах рассматривается как процесс образования гидроксосолей (гидроксокомплексов). Экспериментально доказано существование гидроксомплексов [Аl(ОН)₄(Н₂О)₂]^—, [Аl(ОН)₆]^3-, [Аl(ОН)₅(Н₂O)]^2-; из них первый — наиболее прочный. Координационное число алюминия в этом комплексе равно 6, т.е. алюминий является шестикоординированным.

Комплексным (координационным) соединением (комплексом) называется такое соединение, в узлах кристаллической решетки которого находятся комплексные ионы, обладающие высокой симметрией, устойчивые как в твердом состоянии, так и в растворах. В центре комплексного иона находится металл (обычно d-металл, реже р-металл), который называется 

комплексообразователь. Вокруг него очень симметрично располагаются лиганды, за счет чего электронная плотность распределяется равномерно и комплекс становится устойчивым. Лигандами могут быть анионы кислот или нейтральные молекулы (Н₂О, СО, NH₃), которые имеют неподеленную пару электронов. Она принимает участие в донорно-акцепторном взаимодействии с вакантной орбиталью комплексообразователя.

Сорт оксида и гидроксида алюминия | Полезное

Используемые в промышленности оксиды алюминия могут находиться в различных кристаллических формах, включая корунд (α-Al2O3), β-оксид алюминия, γ-оксид алюминия и другие.

Материалы с высоким содержанием α-оксида алюминия применяются для промышленного производства огнеупорных, электроизоляционных изделий, продукции из электрокерамики и радиокерамики. Также данный сорт оксида алюминия используется для изготовления специальных видов керамики, шлифовальных, абразивных материалов, электрофарфора.

β-оксид алюминия, по составу представляющий собой смесь оксидов алюминия и натрия, используется в качестве твердого металлопроводящего электролита. γ-оксид алюминия применяется как носитель катализаторов, используется в качестве сырья для промышленного производства смешанных катализаторов и осушителей, необходимых для различных процессов в сфере химического и нефтехимического производства.

Порошки оксида алюминия с низким содержанием α-оксида алюминия подходят для изготовления высокоглиноземистых цементов, могут применяться как катализаторы, инертные наполнители и адсорбенты в сфере химической промышленности и при различных физических исследованиях.

Особо чистые виды оксида алюминия используются для производства высококачественной керамики, применяются в сфере электроники, используются в качестве монокристаллов для светодиодной и лазерной техники.

 

Гидроксиды алюминия

В зависимости от модификации гидрооксида алюминия и возможностей переработки выделяют несколько их видов, включая гиббситовые (гидраргиллитовые), в состав которых гидроксид алюминия входит в виде Al(OH)₃, гиббсит-бемитовые, бемитовые (AlООН), бемит-диаспоровые и диаспоровые (перекристаллизованная модификация AlООН), а также неустойчивые соединения байерит и нордстрандит.

Гиббсит (гидраргиллит) представляет собой трехводный оксид алюминия в форме Al₂O₃∙3H₂O, Al(OH)₃, встречающийся в составе бокситов и служащий промежуточным продуктом в процессе получения глинозема с использованием щелочного метода. Гиббсит может встречаться в бокситах в одной из трех модификаций, включая аморфную, кристаллическую и скрытокристаллическую. В обычных условиях данный сорт гидроксида алюминия является наиболее устойчивой формой.

Диаспор и бемит, имеющие форму Al₂O₃∙Н₂О, AlO(OH), представляют собой полиморфные модификации одноводного оксида алюминия, которые в природе встречаются в бокситах, кристаллизуются в ромбической системе, могут находиться в кристаллической или скрытокристаллической формах.

Компания «МИКРОИНТЕК» обладает научно-производственной базой для разработки и производства необходимых разновидностей и специальных сортов оксида или гидроксида алюминия, отвечающих по химическому, фазовому и гранулометрическому составу всем требованиям заказчика. Предприятие производит измельченный оксид алюминия, измельченный и термоактивированный гидроксид алюминия.

Как получить алюминий – основные способы

[Депозитные фотографии]

Алюминий – это металл, который используется во многих сферах человеческой деятельности. Этот элемент широко распространен в природе, но не встречается в чистом виде. Это связано с тем, что алюминий обладает высокой химической активностью и может вступать в химические реакции с различными элементами. Благодаря этой особенности получение свободного алюминия является трудоемким и сложным процессом. Давайте рассмотрим это подробно.

Сырье для производства металла

Алюминий получают из бокситов, которые находятся в значительных слоях на поверхности земли и содержат около 50 % оксидов и гидратов оксидов алюминия. Химический состав бокситов сложен; эта алюминиевая руда содержит около 20% кремниевой земли, от 30% до 70% алюминиевых сланцев и до 10% оксида титана. Оксиды железа в бокситах могут составлять от 2% до 50%. Квасцовые сланцы, содержащие оксид алюминия, состоят из каолинита, корунда и гидроксида алюминия.

[Депозитные фотографии]

С недавнего времени алюминий получают из нефелинов и алунитов, состоящих из кремния, оксида калия и оксида натрия.

Для производства одной тонны чистого алюминия необходимо переработать две тонны алюминиевых сланцев. Для производства двух тонн квасцового сланца необходимо переработать 4,5 тонны бокситов.

Запасы бокситов на Земле относительно скудны. Страны с большими месторождениями бокситов могут производить алюминий в промышленных масштабах — Бразилия, Австралия, Гвинея, Китай, Индия, Турция, Греция, Суринам, Венесуэла, Ямайка и Россия.

Как зародилось производство алюминия

через GIPHY

Первым ученым, выделившим алюминий в свободной форме, был датский физик Эрстед – в 1825 году. Эрстед провел химическую реакцию амальгамы калия и хлорида алюминия. Два года спустя немецкий физик Вёлер заменил амальгаму калия металлическим калием. Так как калий — дорогостоящий материал, который нерентабельно использовать в промышленном производстве, ученые искали замену этому элементу.

В 1854 году французский ученый Девиль начал использовать натрий, а также прочный двойной хлорид натрия и алюминия.

Позже производство алюминия стало осуществляться с использованием магния из расплавленного криолита – эту технологию изобрел русский ученый Бекетов, но впервые в промышленном производстве применили немцы в 1880-х годах. В Германии был построен первый завод по производству алюминия, но производство металла оставалось очень дорогим.

В 1886 году алюминий был впервые получен с помощью реакции электролиза. Этот метод был запатентован практически одновременно двумя учеными – Эру из Франции и Холлом из США.

Процесс Холла-Эру для производства алюминия [Викимедиа]

Оба физика предложили растворять оксид алюминия в расплавленном криолите, после чего алюминий должен был быть получен электролизом. Благодаря Эру и Холлу в 1886 году началась эра промышленного производства алюминия. Нажмите здесь, чтобы узнать больше интересных фактов об алюминии.

Технология производства алюминия — этапы

В 21 веке до сих пор используется технология производства алюминия, разработанная в 1886 году. Процесс включает три стадии: сначала из нефелинов или бокситов получают оксид алюминия, затем из него извлекают технический алюминий с уровнем чистоты 99,5%. Для некоторых промышленных целей этого недостаточно, поэтому на последней стадии металл очищается до 99,99%.

Получение оксида алюминия

[Викимедиа]

Оксид алюминия можно получить тремя способами:

• электролитическим;
• кислый;
• щелочной.

Наиболее распространен третий метод, который совершенствовался и развивался с момента его изобретения в 18 веке. Бокситы измельчают с известью и едкой щелочью, затем плавят в автоклаве при температуре 250 °С, в результате чего происходит химическое разложение боксита с образованием алюмината натрия.

Полученное вещество разбавляют щелочным раствором, отделяют от шлама и промывают в осушителях. После распада алюмината натрия его прокачивают через фильтры и перемешивают, добавляя твердый гидроксид алюминия в качестве затравки к оставшемуся остатку гидроксида алюминия из раствора. Затем гидроксид алюминия нагревают для получения оксида алюминия. Это первая стадия получения металлического алюминия.

Электролиз оксида алюминия

Реакцию электролиза проводят в специальной ванне с электрическим током, футерованной углеводородными блоками. В ванну погружают угольные аноды, которые сгорают с выделением чистого кислорода из оксида алюминия и образуют монооксид и диоксид углерода.

Электролизеры постепенно включаются в электрическую цепь, образуя ряд. Аноды могут быть прокаленными из крупных угольных блоков массой более одной тонны, и самокальцинирующими, состоящими из угольных блоков в алюминиевой оболочке, которые обжигаются при высоких температурах в процессе электролиза. Из оксида алюминия, растворенного в сплаве с криолитовой основой, жидкий металл оседает на угольной основе ванны. Это алюминий в том виде, в котором он используется в промышленности.

Получение алюминия высокой чистоты

через GIPHY

Для получения чистого алюминия технический алюминий необходимо подвергать дополнительной очистке – из полученного продукта формуют фасонные отливки. Сначала промышленный алюминий сортируется, затем переплавляется в печи. В печи остаются металлы с более высокой температурой плавления, чем алюминий – это может быть никель или железо. Азот или хлор барботируют через расплавленный алюминий, удаляя из него неметаллические включения. Для удаления легкоплавких металлических смесей применяют сплавы ртути, цинка или магния. Магний можно удалить из сплава хлором. Для получения литого сплава алюминия вводят добавки, определяющие его состав.

Твердый гидроксид алюминия разлагается с образованием твердого оксида алюминия и воды.

Химия

Куинн Х.

спросил 09.02.21

как записать это в сбалансированное химическое уравнение

Подписаться

Подробнее

Отчет

2 ответа от опытных наставников

Лучший Новейшие Самый старый

Автор: Лучшие новыеСамые старые

Араой И. ответил 13.02.21

Репетитор

4.4 (101)

Способности к математике для всех возрастов.

Об этом репетиторе ›

Об этом репетиторе ›

Ионы алюминия всегда существуют в состоянии +3 в ионных соединениях.

Ал(ОН) ₃ распадается на Al ₂ O ₃ и воду.

Al(OH) ₃ → Al ₂ O ₃ + H ₂ O

2Al(OH) ₃ → Al _{2 9 0096 O 3 + H 2 O (баланс алюминий)}

2Al(OH) ₃ → Al ₂ O ₃ + 3H ₂ O (баланс водорода и проверка уравнения сбалансированы)

Голосовать за 0 Понизить

Подробнее

Отчет

Вирджиния С. ответил 10.02.21

Репетитор

Новое в Византе

VA — Химия и математика

Смотрите таких репетиторов

Смотрите таких репетиторов

Это типы вопросов, которые дают учащимся возможность попрактиковаться в написании сбалансированных химических уравнений, а не в том, что им задают

гидроксид алюминия ———-> оксид алюминия + вода

Сначала напишите химические формулы химическое уравнение с формулами

Затем сбалансируйте ….

Пожалуйста, начните и продолжайте запрашивать руководство, предоставляя комментарий. Я помогу тебе в…

Голосовать за 0 Понизить

Подробнее

Отчет

Все еще ищете помощи? Получите правильный ответ, быстро.

Задайте вопрос бесплатно

Получите бесплатный ответ на быстрый вопрос.