Химическое уравнение реакции алюминия с водой

Химические реакции алюминия

Химические свойства алюминия

Химические свойства алюминия определяются его положением в периодической системе химических элементов.

Ниже представлены основные химические реакции алюминия с другими химическими элементами. Эти реакции определяют основные химические свойства алюминия.

С чем реагирует алюминий

Простые вещества:

• галогены (фтор, хлор, бром и иодин)
• сера
• фосфор
• азот
• углерод
• кислород (горение)

Сложные вещества:

• вода
• минеральные кислоты (соляная, фосфорная)
• серная кислота
• азотная кислота
• щелочи
• окислители
• оксиды менее активных металлов (алюмотермия)

С чем не реагирует алюминий

Алюминий не реагирует:

• с водородом
• в обычных условиях – с концентрированной серной кислотой (из-за пассивации – образования плотной оксидной пленки)
• в обычных условиях – с концентрированной азотной кислотой (также из-за пассивации)

Алюминий и воздух

Обычно поверхность алюминия всегда покрыта тонким слоем оксида алюминия, который защищает ее от воздействия воздуха, точнее, кислорода. Поэтому считается, что алюминий не вступает в реакцию с воздухом. Если же этот оксидный слой повреждается или удаляется, то свежая поверхность алюминия реагирует с кислородом воздуха. Алюминий может гореть в кислороде ослепительно белым пламенем с образованием оксида алюминия Al2O3.

Реакция алюминия с кислородом:

Алюминий и вода

Алюминий реагирует с водой по следующим реакциям [2]:

В результате этих реакций образуются, соответственно, следующие соединения алюминия:

• модификация гидроксида алюминия байерит и водород (1)
• модификация гидроксида алюминия богемит и водород (2)
• оксид алюминия и водород (3)

Эти реакции, кстати, представляют большой интерес при разработке компактных установок для получения водорода для транспортных средств, которые работают на водороде [2].

Все эти реакции являются термодинамически возможными при температуре от комнатной до температуры плавления алюминия 660 ºС. Все они являются также экзотермическими, то есть происходят с выделением тепла [2]:

• При температуре от комнатной до 280 ºС наиболее устойчивым продуктом реакции является Al(OH)₃.
• При температуре от 280 до 480 ºС наиболее устойчивым продуктом реакции является AlO(OH).
• При температуре выше 480 ºС наиболее устойчивым продуктом реакции является Al₂O₃.

Таким образом, оксид алюминия Al₂O₃ становится термодинамически более устойчивым, чем Al(OH)₃ при повышенной температуре. Продуктом реакции алюминия с водой при комнатной температуре будет гидроксид алюминия Al(OH)₃.

Реакция (1) показывает, что алюминий должен самопроизвольно реагировать с водой при комнатной температуре. Однако на практике кусок алюминия, опущенный в воду, не реагирует с водой в условиях комнатной температуры и даже в кипящей воде. Дело в том, что алюминий имеет на поверхности тонкий когерентный слой оксида алюминия Al₂O₃. Эта оксидная пленка прочно удерживается на поверхности алюминия и предотвращает его реакцию с водой. Поэтому, чтобы начать и поддерживать реакцию алюминия с водой при комнатной температуре необходимо постоянно удалять или разрушать этот оксидный слой [2].

Алюминий и галогены

Алюминий бурно реагирует со всем галогенами – это:

с образованием соответственно:

Реакции водорода со фтором, хлором, бромом и иодином:

Алюминий и кислоты

Алюминий активно вступает в реакцию с разбавленными кислотами: серной, соляной и азотной, с образованием соответствующих солей: сернокислого алюминия Al₂SO₄, хлорида алюминия AlCl₃ и нитрата алюминия Al(NО₃)₃.

Реакции алюминия с разбавленными кислотами:

С концентрированными серной и соляной кислотами при комнатной температуре не взаимодействует, при нагревании реагирует с образованием соли, окислов и воды.

Алюминий и щелочи

Алюминий в водном растворе щелочи – гидроксида натрия – реагирует с образованием алюмината натрия.

Реакция алюминия с гидроксидом натрия имеет вид:

Все важнейшие реакции с алюминием

Для полноты информации приводим перечень основных реакций с участием алюминия из фундаментальной книги про алюминий [3]:

Важнейшие реакции с участием алюминия [3]

1. Chemical Elements. The first 118 elements, ordered alphabetically / ed. Wikipedians – 2018

2. Reaction of Aluminum with Water to Produce Hydrogen /John Petrovic and George Thomas, U.S. Department of Energy, 2008

3. Тринадцатый элемент: Энциклопедия / А. Дроздов – Библиотека РУСАЛа, 2007.

Источник

Реакции, взаимодействие алюминия. Уравнения реакции алюминия с веществами

Реакции, взаимодействие алюминия. Уравнения реакции алюминия с веществами.

Алюминий реагирует, взаимодействует с неметаллами, металлами, полуметаллами, оксидами, кислотами, основаниями, солями и пр. веществами.

Реакции, взаимодействие алюминия с неметаллами. Уравнения реакции:

1. Реакция взаимодействия алюминия и серы:

Реакция взаимодействия алюминия и серы происходит с образованием сульфида алюминия.

2. Реакция взаимодействия алюминия и фосфора:

4Al + P₄ → 4AlP (t = 500-800 °C).

Реакция взаимодействия алюминия и фосфора происходит с образованием фосфида алюминия. Реакция протекает в атмосфере водорода.

3. Реакция взаимодействия алюминия и селена:

Реакция взаимодействия алюминия и селена происходит с образованием селенида алюминия.

4. Реакция взаимодействия алюминия и кислорода:

Реакция взаимодействия алюминия и кислорода происходит с образованием оксида алюминия. Реакция представляет собой сгорание порошка алюминия на воздухе .

5. Реакция взаимодействия алюминия и углерода :

Реакция взаимодействия алюминия и углерода происходит с образованием карбида алюминия.

6. Реакция взаимодействия алюминия и фтора:

Реакция взаимодействия алюминия и фтора происходит с образованием фторида алюминия.

7. Реакция взаимодействия алюминия и хлора:

Реакция взаимодействия алюминия и хлора происходит с образованием хлорида алюминия.

8. Реакция взаимодействия алюминия и брома:

Реакция взаимодействия алюминия и брома происходит с образованием бромида алюминия.

9. Реакция взаимодействия алюминия и йода:

Реакция взаимодействия алюминия и йода происходит с образованием йодида алюминия.

10. Реакция взаимодействия алюминия и азота:

2Al + N₂ → 2AlN (t = 800-1200 °C).

Реакция взаимодействия алюминия и азота происходит с образованием нитрида алюминия.

Реакции, взаимодействие алюминия с полуметаллами. Уравнения реакции:

1. Реакция взаимодействия алюминия и сурьмы:

Реакция взаимодействия алюминия и сурьмы происходит с образованием стибида алюминия.

2. Реакция взаимодействия алюминия и теллура:

Реакция взаимодействия алюминия и теллура происходит с образованием теллурида алюминия. Реакция протекает в атмосфере аргона.

Реакции, взаимодействие алюминия с оксидами. Уравнения реакции:

1. Реакция взаимодействия алюминия и воды:

Реакция взаимодействия алюминия и воды происходит с образованием гидроксида алюминия и водорода. Реакция протекает при условии отсутствия оксидной пленки на алюминии.

2. Реакция взаимодействия алюминия и оксида алюминия:

Реакция взаимодействия алюминия и оксида алюминия происходит с образованием оксида алюминия (I).

3. Реакция взаимодействия алюминия и оксида железа (III):

Реакция взаимодействия алюминия и оксида железа (III) происходит с образованием железа и оксида алюминия.

4. Реакция взаимодействия алюминия и оксида хрома:

Реакция взаимодействия алюминия и оксида хрома происходит с образованием хрома и оксида алюминия.

5. Реакция взаимодействия алюминия и оксида марганца:

3MnO + 2Al → 3Mn + Al₂O₃ (t = 800 °C).

Реакция взаимодействия алюминия и оксида марганца происходит с образованием марганца и оксида алюминия.

6. Реакция взаимодействия алюминия и оксида лития:

Реакция взаимодействия алюминия и оксида лития происходит с образованием лития и оксида алюминия.

7. Реакция взаимодействия алюминия и оксида меди:

3CuO + 2Al → 3Cu + Al₂O₃ (t = 1000-1100 °C).

Реакция взаимодействия алюминия и оксида меди происходит с образованием меди и оксида алюминия.

8. Реакция взаимодействия алюминия и оксида бария:

3BaO + 2Al → 3Ba + Al₂O₃ (t = 1200 °C).

Реакция взаимодействия алюминия и оксида бария происходит с образованием бария и оксида алюминия. Реакция протекает в вакууме.

9. Реакция взаимодействия алюминия и оксида кальция:

2Al + 6CaO → 3CaO•Al₂O₃ + 3Ca или 2Al + 6CaO → Ca₃Al₂O₆ + 3Ca (t°),

4CaO + 2Al → 3Ca + Ca(AlO₂)₂ (t = 1200 °C).

Реакция взаимодействия алюминия и оксида кальция происходит с образованием в первом случае – оксида алюминия-кальция (алюмината трикальция) и кальция, во втором – кальция и алюмината кальция.

10. Реакция взаимодействия алюминия и оксида бора:

Реакция взаимодействия алюминия и оксида бора происходит с образованием оксида алюминия и бора .

Реакции, взаимодействие алюминия с солями. Уравнения реакции:

1. Реакция взаимодействия алюминия и карбоната лития:

Реакция взаимодействия карбоната лития и алюминия происходит с образованием лития, оксида алюминия и оксида углерода.

2. Реакция взаимодействия алюминия и бромида циркония (IV):

Реакция взаимодействия бромида циркония (IV) и алюминия происходит с образованием бромида циркония (III) и бромида алюминия.

3. Реакция взаимодействия алюминия и хлорида циркония (IV):

Реакция взаимодействия хлорида циркония (IV) и алюминия происходит с образованием хлорида циркония (III) и хлорида алюминия.

4. Реакция взаимодействия алюминия и хлорида кальция:

3CaCl₂ + 2Al → 3Ca + 2AlCl₃ (t = 600-700 °C).

Реакция взаимодействия хлорида кальция и алюминия происходит с образованием кальция и хлорида алюминия.

5. Реакция взаимодействия алюминия и йодида циркония (IV):

Реакция взаимодействия йодида циркония (IV) и алюминия происходит с образованием йодида циркония (III) и йодида алюминия.

6. Реакция взаимодействия алюминия, ортофосфата натрия и воды:

Реакция взаимодействия алюминия, ортофосфата натрия и воды происходит с образованием тетрагидроксоалюмината натрия, гидроортофосфата натрия и водорода. В ходе реакции используется концентрированный раствор ортофосфата натрия. Реакция протекает при кипении.

7. Реакция взаимодействия алюминия и хлорида железа:

Al + FeCl₃ → Fe + AlCl₃ (t = 200 °C).

Реакция взаимодействия хлорида железа и алюминия происходит с образованием хлорида алюминия и железа.

8. Реакция взаимодействия алюминия и хлорида меди:

Реакция взаимодействия хлорида меди и алюминия происходит с образованием хлорида алюминия и меди.

9. Реакция взаимодействия алюминия и хлорида алюминия:

2Al + AlCl₃ ⇄ 3AlCl (t > 800 °C).

Реакция взаимодействия хлорида алюминия и алюминия происходит с образованием монохлорида алюминия.

Реакции, взаимодействие алюминия с кислотами. Уравнения реакции:

1. Реакция взаимодействия алюминия и азотной кислоты:

Реакция взаимодействия алюминия и азотной кислоты происходит с образованием в первом случае – нитрата алюминия, оксида азота (II) и воды, во втором – нитрата алюминия, оксида азота (IV) и воды. В ходе первой реакции используется разбавленный раствор азотной кислоты, в ходе второй – концентрированный раствор азотной кислоты.

Аналогичные реакции протекают и с другими минеральными кислотами.

Реакции, взаимодействие алюминия с основаниями. Уравнения реакции:

1. Реакция взаимодействия алюминия, гидроксида натрия и воды:

Реакция взаимодействия алюминия, гидроксида натрия и воды происходит с образованием гексагидроксоалюмината натрия и водорода. Реакция протекает в горячей воде и концентрированном растворе гидроксида натрия.

2. Реакция взаимодействия алюминия, гидроксида калия и воды:

Реакция взаимодействия алюминия, гидроксида калия и воды происходит с образованием тетрагидроксоалюмината калия и водорода. Реакция протекает в горячем концентрированном растворе гидроксида калия.

Реакции, взаимодействие алюминия с водородсодержащими соединениями. Уравнения реакции:

1. Реакция взаимодействия алюминия и фтороводорода:

2Al + 6HF → 2AlF₃ + 3H₂ (t = 450-500 °C).

Реакция взаимодействия алюминия и фтороводорода происходит с образованием фторида алюминия и водорода. В ходе реакции используется разбавленный раствор фтороводорода.

2. Реакция взаимодействия алюминия и сероводорода:

Реакция взаимодействия алюминия и сероводорода происходит с образованием сульфида алюминия и водорода.

Источник