Некоторые химические свойства алюминия, цинка, бериллия

Амфотерные простые вещества

Вещество	Нахождение в природе	Получение
Al	Бокситы, нефелины, глиноземы, корунды, полевые шпаты, бериллы и др. Самородный – в жерлах вулканов.	В промышленности: процесс Холла-Эру: электролиз расплава смеси оксида алюминия в криолите В лаборатории: восстановление калием из хлорида алюминия
Zn	Цинковаяобманка, смитсонит, цинкит, каламин. Самородный не встречается.	В промышленности: из полиметаллических руд получают сульфид, который окисляют до оксида цинка, а затем восстанавливают углеродом. Также получают электролизом сульфатов на алюминиевом катоде. В лаборатории получают восстановлением из его солей более активным металлом (алюминий или магний)
Be	Берилл, фенакит, гельвин, даналит	В промышленности – электролиз расплава смеси хлоридов бериллия и натрия В лаборатории – вытеснением калия из безводного хлорида бериллия

Некоторые химические свойства алюминия, цинка, бериллия

Алюминий

4Al_{(порош.)} + 3O₂→ 2Al₂O₃(горение на воздухе)

2Al + 6H₂O₍_пар₎→2Al(OH)₃ + 6H₂ (600-800 C)

2Al + 6HCl₍_р_-_р₎→2AlCl₃ + 3H₂

8Al + 30HNO₃→8Al(NO₃)₃ + 3N₂O + 15H₂O

2Al + 2NaOH₍_тв₎→2NaAlO₂ (500-700 C)

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

8Al + 18H₂O + 3KNO₃ + 15KOH →8K[Al(OH)₄]+3NH₃

2Zn + O₂→ 2ZnO (600-800 C)

Zn + H₂O₍_пар₎→ZnO + H₂

2Zn + H₂O + O₂→Zn(OH)₂(медленно, при комнатной температуре)

Zn + 2HCl → ZnCl₂ +H₂

Zn + H₂SO₄₍_к₎→ ZnSO₄ + H₂S + 4H₂O

Zn + 2NaOH₍_к₎ + H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] + H₂

Zn + 4NH₄OH → [Zn(NH₃)₄](OH)₂ + H₂

Zn + 8NH₄OH + O₂→ [Zn(NH₃)₄](OH)₂ + 6H₂O

Zn + 2HCl₍_к₎ + 2NH₄Cl₍_тв₎→ (NH₄)₂[ZnCl₄] + H₂

2Zn + H₂O +CO₂→Zn₂CO₃(OH)₂(медленно, при комнатной температуре)

4Zn + 7NaOH_(к)+ 6H₂O + NaNO₃→ 4Na₂[Zn(OH)₄] + NH₃

Be + O₂→ 2BeO (900 С, на воздухе)

2Be + 3H₂O →BeO + Be(OH)₂ + 2H₂(100 С)

Be + 2HCl → BeCl₂ + H₂

Be + NaOH₍_к₎ + 2H2O → Na₂[Be(OH)₄] + H₂

Be + 2NaOH → Na₂BeO₂ + H₂ (400-500 C)

Общие свойства амфотерных оксидов и гидроксидов

Спекание (сплавление)

Амфотерного оксида с сильноосновным оксидом:

ZnO_(тв.) + K₂O_(тв.) → K₂ZnO₂

Амфотерного оксида со щелочью:

ZnO_(тв.) + 2KOH_(тв.) → K₂ZnO₂ + H₂O↑

Амфотерного оксида с солью слабой кислоты и металла, образующего щелочь:

ZnO₍_тв_.) + K₂CO₃₍_тв_.) → K₂ZnO₂ + CO₂↑

Амфотерного гидроксида с сильноосновным оксидом:

Zn(OH)_2(тв.) + K₂O_(тв.) → K₂ZnO₂ + H₂O↑

Амфотерного гидроксида со щелочью:

Zn(OH)_2(тв.) + 2KOH_(тв.) → K₂ZnO₂ + 2H₂O↑

Амфотерного гидроксида с солью слабой кислоты и металла, образующего щелочь:

Zn(OH)₂₍_тв_.) + K₂CO₃₍_тв_.) → K₂ZnO₂ + CO₂↑ + H₂O↑

Соли слабой кислоты и металла, образующего амфотерные соединение с сильноосновным оксидом:

ZnCO₃₍_тв_.) + K₂O₍_тв_.) → K₂ZnO₂ + CO₂↑

Соли слабой кислоты и металла, образующего амфотерные соединение со щелочью:

ZnCO_3(тв.) + 2KOH_(тв.) → K₂ZnO₂ + CO₂↑ + H₂O↑

Соли слабой кислоты и металла, образующего амфотерные соединение с солью слабой кислоты и металла, образующего щелочь:

ZnCO_3(тв.) + K₂CO_3(тв.) → K₂ZnO₂ + 2CO₂↑

Реакции в растворах щелочей

Данный тип взаимодействий обусловлен способностью металлов в составе амфотерных гидроксидов в присутствии избытка гидроксид-ионов (в щелочной среде) присоединять к себе эти ионы. Образуется частица с металлом (алюминием, бериллием и т.д.) в центре, который окружен гидроксид-ионами. Эта частица становится отрицательно-заряженной (анионом) за счет гидроксид-ионов, и называться этот ион будет гидроксоалюминат, гидроксоцинкат, гидроксобериллат и т.д. Причем процесс может протекать по-разному металл может быть окружен разным числом гидроксид-ионов. Т.к. разные металлы способны присоединять к себе разной число гидроксид-ионов, мы рассмотрим эти реакции в частных разделах ниже. Здесь разберем только один случай, который характерен для большинства амфотерных соединений.

Al(OH)₃ + OH Некоторые химические свойства алюминия, цинка, бериллия - student2.ru → Al(OH)₄

Данное уравнение показывает, что в щелочной среде гидроксид алюминия присоединил к себе один дополнительный гидроксид-ион, перейдя в состояние аниона с зарядом 1-.

Так как помимо гидроксид-ионов в растворе также представлены катионы щелочного металла, они начинают притягиваться к тетрагидроксидалюминиевому иону (то есть тетра=четыре):

Al(OH)₃ + KOH → K[Al(OH)₄]

Точно такой же механизм действует при реакции амфотерных оксидов с избытками щелочей (помните, что в растворе всегда есть вода):

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄]

Амфотерные простые вещества

Вещество	Нахождение в природе	Получение
Al	Бокситы, нефелины, глиноземы, корунды, полевые шпаты, бериллы и др. Самородный – в жерлах вулканов.	В промышленности: процесс Холла-Эру: электролиз расплава смеси оксида алюминия в криолите В лаборатории: восстановление калием из хлорида алюминия
Zn	Цинковаяобманка, смитсонит, цинкит, каламин. Самородный не встречается.	В промышленности: из полиметаллических руд получают сульфид, который окисляют до оксида цинка, а затем восстанавливают углеродом. Также получают электролизом сульфатов на алюминиевом катоде. В лаборатории получают восстановлением из его солей более активным металлом (алюминий или магний)
Be	Берилл, фенакит, гельвин, даналит	В промышленности – электролиз расплава смеси хлоридов бериллия и натрия В лаборатории – вытеснением калия из безводного хлорида бериллия