Загальна інформація
Застосування
Схема досліду
У цьому досліді досліджують властивості алюмінію.
Для цього підпалюють порошок алюмінію, досліджують поведінку алюмінію в реакції із соляною кислотою, а також значення pH деяких солей алюмінію.
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Учні та студенти вже мають бути обізнані з властивостями алюмінію як речовини на рівні теорії.
Принцип
Підпалюють порошок алюмінію та досліджують поведінку алюмінію в реакції із соляною кислотою, а також значення pH деяких солей алюмінію.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Учні та студенти знайомляться в цьому досліді з властивостями алюмінію на практиці.
Завдання
Учні та студенти підпалюють порошок алюмінію й досліджують поведінку алюмінію в реакції із соляною кислотою та значення pH деяких солей алюмінію.
Правила безпеки
- Під час досліду треба працювати в захисних окулярах, рукавичках і лабораторному халаті.
- Концентровані кислоти сильно їдкі. Вони руйнують шкіру й тканини. Розводячи, спершу наливай воду, потім кислоту.
- Щодо H- і P-фраз звертайтеся, будь ласка, до відповідних паспортів безпеки.
- Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Теорія
Алюміній розташований у періодичній системі елементів у категорії 13: метали. Він має порядковий номер 13 і символ «Al».
Усі ми знаємо алюмінієву фольгу з побуту. Але які властивості має ця фольга насправді?
Окрім відомого нам застосування у вигляді фольги, алюміній використовують і в інших галузях: у будуванні літаків, автомобілів і залізниць його цінують за легкість. Дедалі ширше його застосовують і у виробництві велосипедів. Крім того, він має дуже добрі показники провідності (електричної й теплової).
У наступних дослідах докладніше розглянуто специфічні властивості алюмінію.
Обладнання
Складання та виконання
Складання та виконання (1/4)
Дослід 1: Спалювання порошку алюмінію
- Установку складають так, як показано на рисунку праворуч.
- Довге коліно зігнутої під прямим кутом скляної трубки приєднують до гумової груші, а коротке коліно наповнюють порошком алюмінію.
- Швидким сильним натисканням на гумову грушу вдувають порошок алюмінію знизу в несвітне полум'я пальника (пальник стоїть на захисній підкладній пластині).
Схема досліду
Складання та виконання (2/4)
Дослід 2: Плавлення листа алюмінію
- Установку складають так, як показано на рисунку праворуч.
- Смужку листового алюмінію тримають щипцями для тигля в несвітному полум'ї пальника (пальник стоїть на захисній підкладній пластині).
- Краплю розплаву, що утворюється, проколюють залізним стрижнем і дають металу скрапнути на захисну підкладну пластину.
Схема досліду
Складання та виконання (3/4)
Дослід 3: Реакція з кислотами
- Установку складають так, як показано на рисунку праворуч.
- Дві великі пробірки закріплюють у штативі й наповнюють приблизно на 10 см заввишки розведеною соляною кислотою (бл. 35 мл концентрованої соляної кислоти влити в лабораторний стакан із бл. 175 мл води).
- Потім в одну пробірку кладуть смужку листового алюмінію, а в другу - смужку цинкової бляхи.
Схема досліду
Складання та виконання (4/4)
Дослід 4: Амфотерні солі алюмінію
- Установку складають так, як показано на рисунку праворуч.
- У лабораторному стакані зі 100 мл води розчиняють приблизно повну ложку-шпатель хлориду алюмінію, додають до цього розчину бл. 10 г хлориду амонію і, помішуючи, вносять у розчин розчин аміаку. Значення pH розчину при цьому не має піднятися вище за 7 (перевіряти універсальним індикаторним папером).
- Розчин з осадом наполовину переливають у другий лабораторний стакан. Після цього невеликими порціями, помішуючи, додають в один стакан соляну кислоту, а в другий - розчин гідроксиду натрію.
Схема досліду
Опрацювання результатів
Опрацювання результатів (1/8)
Спостереження
Дослід 1: Спалювання порошку алюмінію
Порошок алюмінію згоряє з випромінюванням спалаху світла.
Дослід 2: Плавлення листа алюмінію
Смужка алюмінію не займається в полум'ї пальника. Метал починає плавитися, але не скрапує, як це видно в інших металів, а збирається в «шкірці». Після руйнування «шкірки» сріблястий метал може витекти.
Дослід 3: Реакція з кислотою
Цинк одразу реагує із соляною кислотою з виділенням водню. В алюмінію реакція починається лише через 1 - 2 хвилини. Спочатку вона йде слабко, але потім дедалі посилюється.
Дослід 4: Амфотерні кислоти
Через додавання аміаку до розчину хлориду алюмінію випадає білий пластівчастий осад, який знову розчиняється як у солянокислому, так і в лужному розчині.
Опрацювання результатів (2/8)
Опрацювання результатів (1/4)
Дослід 1: Спалювання порошку алюмінію
Взаємодія алюмінію з киснем відбувається з виділенням великої кількості теплоти.
Оскільки реакція до того ж відбувається дуже швидко, уся енергія виділяється за дуже короткий час. Інтенсивність світла така висока, що її використовують у фототехніці. Вакуумні лампи-спалахи містять клубок найтонших алюмінієвих ниток, які підпалюють електрично і які блискавично згоряють до оксиду алюмінію.
Опрацювання результатів (3/8)
Опрацювання результатів (2/4)
Дослід 2: Плавлення листа алюмінію
Тонка, але міцна шкірка складається з оксиду алюмінію. Вона утворюється на повітрі й досягає при цьому товщини близько 0,0002 мм. Оскільки вона дуже щільна, далі кисень уже не може проникнути до поверхні металу. Так метал захищений від руйнування окисненням. Під час плавлення рідкий метал збирається під цим оксидним шаром і не може скрапнути.
Дослід 3: Реакція з кислотою
Тонкий оксидний шар на алюмінії певний час захищає його від кислоти. Лише коли цей шар зруйновано (розчинено), алюміній реагує із соляною кислотою відповідно до свого місця в ряду напруг, з виділенням водню.
Опрацювання результатів (4/8)
Опрацювання результатів (3/4)
Дослід 4: Амфотерні солі алюмінію
Хлорид алюмінію розчиняється у воді з утворенням гідратованого катіона , який може діяти як донор протонів. При цьому утворюються катіони на кшталт , тощо. Через додавання аміаку вивільнені протони перехоплюються, аж доки нарешті не відбудеться осадження оксидгідрату .
Оскільки в розчині є також хлорид амонію, при додаванні аміаку виникає буферна система . Тому значення pH, потрібне для кількісного осадження гідроксиду алюмінію, не вдається перевищити так швидко, докрапуючи слабку основу аміак.
Опрацювання результатів (5/8)
Опрацювання результатів (4/4)
Дослід 4: Амфотерні солі алюмінію
Гідроксид алюмінію амфотерний. Свіжоосаджений гідроксид розчиняється як у кислотах, так і в основах. У лужному середовищі при цьому утворюються алюмінати.
У кислих розчинах з осадженого гідроксиду знову утворюється гідратований катіон.
Опрацювання результатів (6/8)
Питання
Опрацювання результатів (7/8)
Питання
Опрацювання результатів (8/8)
Перетягни слова у правильні поля! Хлорид алюмінію розчиняється у воді з утворенням ____ {[Al(H_2O)_6]^{3+}} , який може діяти як ____. При цьому утворюються катіони на кшталт {[Al(H_2O)_5(OH)]^{2+}} , {[Al(H_2O)_4(OH)_2]^{+}} тощо. Через додавання ____ вивільнені протони перехоплюються, аж доки нарешті не відбудеться осадження ____ {[Al(H_2O)_3(OH)_3]} .