21 Дана схема превращений: Al→ X → AlCl₃ → Al(NO₃)₃. Напишите молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить указанные превращения.

Решение:

Рассмотрим схему превращений и подберем реагенты для каждого этапа.

1. Al → X: Алюминий реагирует с кислотами или щелочами. Если предположить, что X — гидроксид алюминия, то реакция может идти с щелочью.
• 1. Al + NaOH + H₂O → Na[Al(OH)₄] (Образование комплексной соли)
• (X = Na[Al(OH)₄] или Al₂O₃, если реакция идет с кислотой, но для следующего шага лучше гидроксид.)
2. X → AlCl₃: Если X — гидроксид алюминия, его можно превратить в хлорид алюминия действием соляной кислоты.
• 2. Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O
• (Если X — Na[Al(OH)₄], то: Na[Al(OH)₄] + 4HCl → AlCl₃ + NaCl + 4H₂O)
3. AlCl₃ → Al(NO₃)₃: Хлорид алюминия можно превратить в нитрат алюминия путем реакции обмена с нитратом серебра или путем гидролиза с последующей нейтрализацией азотной кислотой. Однако, более простой путь — это реакция AlCl₃ с азотной кислотой в присутствии окислителя, или если предположить, что X — это оксид алюминия, то реакция может быть:
• 3. Al₂O₃ + 6HNO₃ → 2Al(NO₃)₃ + 3H₂O
• (Но тогда превращение Al → Al₂O₃: 2Al + 3/2 O₂ → Al₂O₃)
4. Альтернативный путь для Al → X → AlCl₃:
• 1. 2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂
• 2. Na[Al(OH)₄] + 4HCl → AlCl₃ + NaCl + 4H₂O
• 3. 2AlCl₃ + 3Ca(NO₃)₂ → 2Al(NO₃)₃ + 3CaCl₂ (реакция обмена, если растворимость позволяет)
• Или, если X — оксид алюминия:
• 1. 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃
• 2. Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O
• 3. 2AlCl₃ + 3Ca(NO₃)₂ → 2Al(NO₃)₃ + 3CaCl₂
• Рассмотрим самый распространенный вариант:
• 1. 2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂
• 2. Na[Al(OH)₄] + 4HCl → AlCl₃ + NaCl + 4H₂O
• 3. 2AlCl₃ + 3AgNO₃ → 2Al(NO₃)₃ + 3AgCl↓ (этот вариант более вероятен, так как хлорид серебра нерастворим)

Ответ:

1. 2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂

2. Na[Al(OH)₄] + 4HCl → AlCl₃ + NaCl + 4H₂O

3. 2AlCl₃ + 6AgNO₃ → 2Al(NO₃)₃ + 6AgCl↓