Реакция алюминия с медью уравнение

Эксперимент «Битва металлов»

Алюминий Vs. Медь

В химии, как и в жизни, тоже есть конкуренция, например, когда металлы вытесняют друг друга из соединений. В этом красочном опыте мы покажем основное правило замещения металлов на примере «битвы» между алюминием и медью.

Реагенты и оборудование:

• алюминиевая фольга;
• сульфат меди(II);
• хлорид натрия;
• дистиллированная вода;
• химический стакан.

Пошаговая инструкция

Для начала сформируем небольшую чашечку из алюминиевой фольги и «вставим» ее в химический стакан, как показано на видео. Теперь нальем в эту чашечку голубой раствор сульфата меди(II) и прозрачный раствор хлорида натрия. Раствор в «чашечке» окрасился в зеленый цвет. Через несколько секунд запускается бурная реакция с выделением газа и красно-бурого осадка на поверхности алюминиевой фольги. Постепенно фольга теряет целостность, и через нее раствор просачивается в стакан.

Пояснение процессов

Фольга покрыта прочной оксидной пленкой, которая не дает алюминию реагировать с раствором сульфата меди. Когда мы смешиваем растворы сульфата меди(II) и хлорида натрия, образуется комплексная соль хлорида меди(II), и раствор окрашивается в зеленый цвет:

Cu­SO₄ + 4Na­Cl ↔ Na₂[Cu­Cl₄] + Na₂­SO₄

Хлорид-ионы разрушают оксидную пленку, и в результате алюминий начинает одновременно реагировать с катионами меди и молекулами воды:

2Al + 6H₂O → 2Al(OH)₃ + 3H₂

3Cu²⁺ + 2Al → 3Cu + 2Al³⁺

В электрохимическом ряду напряжения металлов алюминий является более активным, чем медь, поэтому он вытесняет ее из соединения. В результате выделяется красная металлическая медь и газообразный водород. Реакция протекает очень интенсивно и сопровождается выделением тепла.

Меры предосторожности

Проводите опыт в защитных перчатках и очках.

Внимание! В эксперименте использованы токсичные и опасные для здоровья вещества. Не пытайтесь повторить этот опыт самостоятельно.

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):

Взаимодействие меди и алюминия в системе отопления

Очередная полезная информация о химических процессах в отоплении от наших штатных химиков.

Московская фирма по обслуживанию котлов и систем отопления, а также по профилактике и ремонту газовых (дизельных) агрегатов, предлагает свои услуги для вас, владельцы частных домов и предприятий Москвы и Московской области.

Больше 20 лет коллектив специалистов проводит мероприятия химической очистки и гидропнематической промывки теплообменников, отопительных систем неразборным и разборным способом с применением специального промывочного оборудования.

Подбор химических реагентов выполняется мастерами при взаимодействии и взаимовыручке. Вы всегда контактируете с нашим коллективом опытных специалистов и дежурным химиком, обладающий навыками работы с химикатами.

Предприятие работает в московском регионе и в ближайших областях. Выезды согласуются.

Запомните наши телефоны и адрес, это пригодится не только вам. Пожалуйста.

8 (495) 761 16 82

Дежурная техническая служба

8 (901) 540 45 21

круглосуточно (только по Договору ВДГО)

3. Факторы коррозии металлов

4. Мы и долговечность металлических отопителей

Алюминий и медь в современной водогрейной технике и автономной отопительной системе присутствуют в виде элементов и узлов, труб и теплообменников, а также запорной арматуры во всех её формах.

Хотим мы этого или нет, но химические процессы при водяном отоплении происходят не только с металлическими деталями, а безопасность их природы зависит от правильно и профессионально выбранной схемы теплотехнической части проекта, а в дальнейшем квалифицированной установки всех составных частей. Учитывая тип теплоносителя, нужно предусмотреть срок эксплуатации тех или иных металлов (сплавов).

Во всём мире, а так же в России, в огромной стране, которая является неоспоримым лидером по производсту и использованию тепла с помощью различных энергоносителей на различных объектах, применяются системы обогрева с деталями и приборами, в том числе из медных и алюминиевых составляющих. Это неотъемлимый факт. Сейчас целесообразно обсудить данный вопрос более тщательно, чтобы понять каково взаимодействие элементов СО и как сохранить их на долго.

Жителям РФ, как никому нужно правильно относиться к установке и эксплуатации отопительных конструкций. Потому что все приборы отопления эксплуатирутся продолжительно и несут большую электрохимическую и тепловую нагрузку. Сохраним компаненты отопления вместе. Обсуждаем дальше.

Как определяется долговечность приборов отопления, которые работают в общей схеме протока теплоносителя (незамерзающая жидкость, умягчённая вода)? Профессиональный подход — залог безупречных финансовых вложений и безошибочной комплектации оборудования на любом уровне, будь то частный дом или газовая котельная коммерческого предприятия. К нашему великому сожалению в жизни всё происходит не совсем так, как хотелось бы.

Система отопления современного дома — это сложная инженерная конструкция, которая требует грамотного расчёта , умелого исполнения и правильной эксплуатации. Эта система построена из множества различных узлов, имеющих, зачастую, совершенно разнообразную химическую природу. На просторах интернета регулярно ведутся дебаты о совместимости тех или иных металлов в системе отопления.

Порой встречаются довольно «сказочные» объяснения и рекомендации. Конечно, лучше не пользоваться такого рода «экспресс-информацией» из пепровереных источников.

Необходимо внести ясность. Данная информация, предоставленная коллективом инженеров предприятия, помогает пользователю техники, является собственностью, и расположена на analyzer-w.ru интернет портале для вас.

Мы уже писали о причинах и условиях возникновения коррозии металлов . Достаточно часто в системах отопления, в том числе и в загородных домах, соседствуют медь и алюминий, а также другие металлы и сплавы. Медными могут быть и теплообменники некоторых котлов, и трубы, по которым циркулирует теплоноситель, и соединительные фитинги и радиаторы. Из алюминия, как правило, производятся бытовые радиаторы отопления. Имеют место биметаллические радиаторные батареи, состояшие из «тандема»: сталь (сплав железа с углеродом) и алюминий.

Так что же происходит при взаимодействии меди и алюминия, например, если трубы системы отопления медные, а радиаторы из алюминия? Все зависит от условий эксплуатации и правильности такой формулы.

Для возникновения активных процессов электрохимической коррозии необходим непосредственный контакт двух разных по природе металлов (в нашем случае медь и алюминий) и наличие электролита (воды). То есть, если медная труба соединяется с алюминиевым радиатором через диэлектрическую вставку и контакт между трубой и радиатором отсутствует, то ни о каких процессах коррозии речи идти не может.

Более того, по технологии завода-производителя алюминиевое изделие для водяного теплообмена всегда покрыто внутри защитной пленкой оксида алюминия, который представляет собой чрезвычайно устойчивое вещество, не склонное к химическим взаимодействиям и не способствует разрушению металлов.

Поэтому процессы коррозии с участием алюминия возможны только при повреждении металлической поверхности отопительного прибора, в котором конструктивно предусмотрено предохраняющее покрытие.

Но повреждения и дальнейшая электрокоррозия возможны, если система отопления и котёл не промывается, с этим внутри труб и радиаторов с теплоносителем циркулируют окалины, ржавчина, шлам, соли металлов и частицы накипи, разрушающие защитную плёнку на внутренних перегородках батарей.

Наше предприятие с 1996 года занимается задачами восстановления и идеальной работы отопительных систем в зданиях предприятий и организаций, в частных и многоквартирных домах в Москве и Московской области.

Для решения вопросов бесперебойной и качественной работы отопления, котлов и топочных в нашей технической службе имеются все возможности.

При обращении в фирму и её сервисный центр по Московской области, вы получите исчерпывающую бесплатную консультацию и техническое решение для вашей техники отопления.

Тщательный подбор химической очистки и разновидности гидропневматических промывок даёт положительный результат после завершения техн. процедуры.

Не будем повторять, если химическое очищение теплообменника котла или отопительной системы невозможно из-за технического состояния вышеупомянутых, то профилактика не проводится и деньги на это не тратятся. Все нюансы всегда уточните перед выездом инженера. Диагностика оборудования и технический анализ по всей системе — начало любого восстановления или профилактики.

Отзывы о работе инженерной службы направляйте на официальный сайт фирмы.

Спасибо, что интересуетесь скучной, но зачастую экстренно полезной информацией для улучшения комфорта и сохранения тепла в быту и на предприятии.

По этой теме читайте дополнительно здесь: