Нитрат алюминия с водой уравнение

Гидролиз нитрата алюминия

Al(NO₃)₃ — соль образованная слабым основанием и сильной кислотой, поэтому реакция гидролиза протекает по катиону.

Первая стадия (ступень) гидролиза

Полное ионное уравнение
Al 3+ + 3NO₃ — + HOH ⇄ AlOH 2+ + 2NO₃ — + H + + NO₃ —

Сокращенное (краткое) ионное уравнение
Al 3+ + HOH ⇄ AlOH 2+ + H +

Вторая стадия (ступень) гидролиза

Полное ионное уравнение
AlOH 2+ + 2NO₃ — + HOH ⇄ Al(OH)₂ + + NO₃ — + H + + NO₃ —

Сокращенное (краткое) ионное уравнение
AlOH 2+ + HOH ⇄ Al(OH)₂ + + H +

Третья стадия (ступень) гидролиза

Сокращенное (краткое) ионное уравнение
Al(OH)₂ + + HOH ⇄ Al(OH)₃ + H +

Среда и pH раствора нитрата алюминия

В результате гидролиза образовались ионы водорода (H + ), поэтому раствор имеет кислую среду (pH

Нитрат алюминия

Нитрат алюминия
Систематическое наименование	Нитрат алюминия
Традиционные названия	Азотнокислый алюминий, нитрат алюминия, тринитрат алюминия, алюминия III нитрат
Хим. формула	Al(NO3)3
Рац. формула	Al(NO3)3
Состояние	твёрдое
Молярная масса	212,996 г/моль
Плотность	1,89
Температура
• плавления	66 °C (с разл.); нонагидрат: 73,5
Энтальпия
• образования	− 927 кДж/моль; нонагидрат: − 3757; гексагидрат: − 2871 кДж/моль
Растворимость
• в воде	при 25 °C: 63,7 г/100 мл
• в воде	нонагидрат при 20 °C: 73,9
• в в метаноле	при 35 °C: 14,45
• в в этаноле	при 35 °C: 8,63
• в в этиленгликоле	при 35 °C: 18,32
Кристаллическая структура	моноклинная
Рег. номер CAS	13473-90-0 7784-27-2 (нонагидрат)
PubChem	16713320
Рег. номер EINECS	236-751-8
SMILES
RTECS	BD1040000 BD1050000 (нонагидрат)
ChemSpider	24267
ЛД50	(крысы, перорально) 4280 мг/кг
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Нитрат алюминия, азотнокислый алюминий — Al(NO₃)₃, неорганическое соединение, алюминиевая соль азотной кислоты.

Помимо собственно безводного нитрата, у алюминия существуют и основные нитраты: AlOH(NO₃)₂ и Al(OH)₂NO₃, а также ряд гидратированных солей Al(NO₃)₃•xH₂O (х = 4, 6, 8, 9), среди которых наиболее стабилен нонагидрат: Al(NO₃)₃•9H₂O.

Содержание

• 1 Физические свойства
• 2 Химические свойства
• 3 Получение
  • 3.1 Лабораторные методы
  • 3.2 Промышленное производство
• 4 Применение
• 5 Опасность

Физические свойства

Безводный нитрат алюминия представляет собой белое или бесцветное кристаллическое, чрезвычайно гигроскопичное вещество, дымящее на воздухе. Хорошо растворим в холодной воде (63,7 % при 25 °C) и полярных органических растворителях. Температура плавления 66 °C (с разложением), в вакууме возгоняется при 50 °C.

Нонагидрат Al(NO₃)₃•9H₂O — белые кристаллы, расплывающееся на воздухе, с моноклинной структурой (a=1,086 нм, b=0,959 нм, c=1,383 нм, β=95,15°, z=4, пространственная группа P2₁/a). При нагревании чуть выше температуры плавления (73,6 °C) теряет сперва одну, а затем ещё две молекулы воды.

Плотность водного раствора нитрата алюминия при 18 °C:

Химические свойства

• При растворении в воде подвергается гидролизу:

Al(NO₃)₃ + 4 H₂O ⇆ [Al(H₂O)₄] 3+ + 3 NO₃ − [Al(H₂O)₄] 3+ + H₂O ⇆ [Al(H₂O)₃(OH)] 2+ + H₃O + Водные растворы нитрата алюминия имеют pH от 2,5 до 3,7. При нагревании гидролиз можно провести полностью: Al(NO₃)₃ + 3 H₂O = Al(OH)₃ ↓ + 3 HNO₃ ↑

• Вступает в реакцию со щелочами:

Al(NO₃)₃ + 3 NaOH = Al(OH)₃ ↓ + 3 NaNO₃ Al(NO₃)₃ + 4 NaOH = Na[Al(OH)₄] + 3 NaNO₃ Реакция с концентрированным водным раствором аммиака может идти по двум направлениям. На холоде: Al(NO₃)₃ + 3 NH₃ + 3 H₂O = Al(OH)₃ ↓ + 3 NH₄NO₃ При нагревании: Al(NO₃)₃ + 3 NH₃ + 3 H₂O = AlO(OH) ↓ + 3 NH₄NO₃ + H₂O

• При нагревании разлагается:

4 Al(NO₃)₃ = 2 Al₂O₃ + 12 NO₂ ↑ + 3 O₂ ↑ Нонагидрат при сильном нагревании (135 °C) сперва образует основную соль Al(OH)₂NO₃•1,5H₂O, а при более высокой температуре (200 °C) разлагается до аморфного оксида алюминия.

• Нитрат алюминия является сильным окислителем — его безводная форма со взрывом реагирует со многими органическими растворителями (например: с диэтиловым эфиром и бензолом).

Получение

Лабораторные методы

В лаборатории водный раствор нитрата алюминия получают растворением алюминия в разбавленной азотной кислоте:

Альтернативный метод заключается во взаимодействии гидроксида алюминия с азотной кислотой:

Наконец, искомую соль можно получить обменной реакцией сульфата алюминия с нитратом бария или свинца:

Из водного раствора посредством кристаллизации выделяют нонагидрат нитрата алюминия. Кристаллогидраты с меньшим количеством воды получают из водных растворов азотной кислоты.

Безводный нитрат алюминия можно получить реакцией кристаллогидрата с избытком оксидом азота V (реакция (1)) или безводного хлорида алюминия с нитратом хлора (реакция (2)):

Промышленное производство

В промышленности безводный нитрат алюминия получают взаимодействием оксида или гидроксида алюминия с оксидом азота V:

В случае использования бромида алюминия в качестве исходного сырья для синтеза, реакция идёт в две стадии:

Применение

Соединение используется в текстильной промышленности как протрава при крашении тканей, для дубления кожи, в производстве нитей накаливания, в качестве катализатора при очистке нефти, антикоррозионного агента; в производстве изоляционных бумаг, нагревательных элементах, антиперспирантов; в ядерной физике.

Опасность

ЛД₅₀ (крысы, перорально) = 4,28 г/кг.

Алюминий. Химия алюминия и его соединений

Бинарные соединения алюминия

Алюминий

Положение в периодической системе химических элементов

Алюминий расположен в главной подгруппе III группы (или в 13 группе в современной форме ПСХЭ) и в третьем периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение алюминия и свойства

Электронная конфигурация алюминия в основном состоянии :

+13Al 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 1s 2s 2p 3s 3p

Электронная конфигурация алюминия в возбужденном состоянии :

+13Al * 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2 1s 2s 2p 3s 3p

Алюминий проявляет парамагнитные свойства. Алюминий на воздухе быстро образует прочные оксидные плёнки, защищающие поверхность от дальнейшего взаимодействия, поэтому устойчив к коррозии.

Физические свойства

Алюминий – лёгкий металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Обладает высокой тепло- и электропроводностью.

Температура плавления 660 о С, температура кипения 1450 о С, плотность алюминия 2,7 г/см 3 .

Алюминий — один из наиболее ценных цветных металлов для вторичной переработки. На протяжении последних лет, цена на лом алюминия в пунктах приема непреклонно растет. По ссылке можно узнать о том, как сдать лом алюминия.

Нахождение в природе

Алюминий — самый распространенный металл в природе, и 3-й по распространенности среди всех элементов (после кислорода и кремния). Содержание в земной коре — около 8%.

В природе алюминий встречается в виде соединений:

Корунд Al₂O₃. Красный корунд называют рубином, синий корунд называют сапфиром.

Способы получения

Алюминий образует прочную химическую связь с кислородом. Поэтому традиционные способы получения алюминия восстановлением из оксида протекают требуют больших затрат энергии. Для промышленного получения алюминия используют процесс Холла-Эру. Для понижения температуры плавления оксид алюминия растворяют в расплавленном криолите (при температуре 960-970 о С) Na₃AlF₆, а затем подвергают электролизу с углеродными электродами. При растворении в расплаве криолита оксид алюминия распадается на ионы:

На катоде происходит восстановление ионов алюминия:

Катод: Al 3+ +3e → Al 0

На аноде происходит окисление алюминат-ионов:

Суммарное уравнение электролиза расплава оксида алюминия:

Лабораторный способ получения алюминия заключается в восстановлении алюминия из безводного хлорида алюминия металлическим калием:

AlCl₃ + 3K → Al + 3KCl

Качественные реакции

Качественная реакция на ионы алюминия — взаимодействие избытка солей алюминия с щелочами . При этом образуется белый аморфный осадок гидроксида алюминия.

Например , хлорид алюминия взаимодействует с гидроксидом натрия:

AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃ + 3NaCl

При дальнейшем добавлении щелочи амфотерный гидроксид алюминия растворяется с образованием тетрагидроксоалюмината:

Обратите внимание , если мы поместим соль алюминия в избыток раствора щелочи, то белый осадок гидроксида алюминия не образуется, т.к. в избытке щелочи соединения алюминия сразу переходят в комплекс:

AlCl₃ + 4NaOH = Na[Al(OH)₄] + 3NaCl

Соли алюминия можно обнаружить с помощью водного раствора аммиака. При взаимодействии растворимых солей алюминия с водным раствором аммиака также в ыпадает полупрозрачный студенистый осадок гидроксида алюминия.

AlCl₃ + 3NH₃·H₂O = Al(OH)₃ ↓ + 3NH₄Cl

Al 3+ + 3NH₃·H₂O = Al(OH)₃ ↓ + 3NH₄ +

Видеоопыт взаимодействия раствора хлорида алюминия с раствором аммиака можно посмотреть здесь.

Химические свойства

1. Алюминий – сильный восстановитель . Поэтому он реагирует со многими неметаллами .

1.1. Алюминий реагируют с галогенами с образованием галогенидов:

1.2. Алюминий реагирует с серой с образованием сульфидов:

1.3. Алюминий реагируют с фосфором . При этом образуются бинарные соединения — фосфиды:

Al + P → AlP

1.4. С азотом алюминий реагирует при нагревании до 1000 о С с образованием нитрида:

2Al + N₂ → 2AlN

1.5. Алюминий реагирует с углеродом с образованием карбида алюминия:

1.6. Алюминий взаимодействует с кислородом с образованием оксида:

Видеоопыт взаимодействия алюминия с кислородом воздуха (горение алюминия на воздухе) можно посмотреть здесь.

2. Алюминий взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Реагирует ли алюминий с водой? Ответ на этот вопрос вы без труда найдете, если покопаетесь немного в своей памяти. Наверняка хотя бы раз в жизни вы встречались с алюминиевыми кастрюлями или алюминиевыми столовыми приборами. Такой вопрос я любил задавать студентам на экзаменах. Что самое удивительное, ответы я получал разные — у кого-то алюминий таки реагировал с водой. И очень, очень многие сдавались после вопроса: «Может быть, алюминий реагирует с водой при нагревании?» При нагревании алюминий реагировал с водой уже у половины респондентов))

Тем не менее, несложно понять, что алюминий все-таки с водой в обычных условиях (да и при нагревании) не взаимодействует. И мы уже упоминали, почему: из-за образования оксидной пленки . А вот если алюминий очистить от оксидной пленки (например, амальгамировать), то он будет взаимодействовать с водой очень активно с образованием гидроксида алюминия и водорода:

2Al 0 + 6 H₂ + O → 2 Al +3 ( OH)₃ + 3 H₂ 0

Амальгаму алюминия можно получить, выдержав кусочки алюминия в растворе хлорида ртути ( II ):

3HgCl₂ + 2Al → 2AlCl₃ + 3Hg

Видеоопыт взаимодействия амальгамы алюминия с водой можно посмотреть здесь.

2.2. Алюминий взаимодействуют с минеральными кислотами (с соляной, фосфорной и разбавленной серной кислотой). При этом образуются соль и водород.

Например , алюминий бурно реагирует с соляной кислотой :

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑

2.3. При обычных условиях алюминий не реагирует с концентрированной серной кислотой из-за пассивации – образования плотной оксидной пленки. При нагревании реакция идет, образуются оксид серы (IV), сульфат алюминия и вода:

2.4. Алюминий не реагирует с концентрированной азотной кислотой также из-за пассивации.

С разбавленной азотной кислотой алюминий реагирует с образованием молекулярного азота:

При взаимодействии алюминия в виде порошка с очень разбавленной азотной кислотой может образоваться нитрат аммония:

2.5. Алюминий – амфотерный металл, поэтому он взаимодействует с щелочами . При взаимодействии алюминия с раствором щелочи образуется тетрагидроксоалюминат и водород:

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂ ↑

Видеоопыт взаимодействия алюминия со щелочью и водой можно посмотреть здесь.

Алюминий реагирует с расплавом щелочи с образованием алюмината и водорода:

2Al + 6NaOH → 2Na₃AlO₃ + 3H₂ ↑

Эту же реакцию можно записать в другом виде (в ЕГЭ рекомендую записывать реакцию именно в таком виде):

2Al + 6NaOH → 2NaAlO₂ + 3H₂↑ + 2Na₂O

2.6. Алюминий восстанавливает менее активные металлы из оксидов . Процесс восстановления металлов из оксидов называется алюмотермия .

Например , алюминий вытесняет медь из оксида меди (II). Реакция очень экзотермическая:

2Al + 3CuO → 3Cu + Al₂O₃

Еще пример : алюминий восстанавливает железо из железной окалины, оксида железа (II, III):

Восстановительные свойства алюминия также проявляются при взаимодействии его с сильными окислителями: пероксидом натрия, нитратами и нитритами в щелочной среде, перманганатами, соединениями хрома (VI):