Se trateaza 5,4 g aluminiu cu o solutie de hidroxid de sodiu 20%. Se cere:
a) scrierea ecuatiei chimice care are loc si stabilirea coeficientilor folosind metoda redox
b) daca in solutia rezultata in urma reactiei se adauga fenolftaleina ce culoare va avea solutia.
Explicati.
c) ce volum de gaz (exprimat in mL) se degaja in urma reactiei ?
d) ce cantitate de solutie NaOH 20% se foloseste in reactie?
Răspunsuri la întrebare
Răspuns: Părerea mea, este:
a) Aluminiul reacționează violent, cu hidroxizii alcalini din soluții apoase concentrate, cu degajare de hidrogen. Reacția are loc în două etape:
-Al trece în Al(OH)₃ precipitat și se degajă H₂;
-Al(OH)₃ cu NaOH formează un complex : Na( Al(OH)₄) solubil în apă, care se poate separa.
Reacția globală cunoscută dintre Al și NaOH soluție este:
2Al° + 2Na⁺O²⁻H⁺ + 6H₂⁺O⁻² = 2 Na⁺ ( Al³⁺ (O²⁻ H⁺)₄ )⁻ + 3H₂⁰
Al⁰ metal -3 e⁻ → Al³⁺ ion solubil / reacție de oxidare
ag.red ag ox
H⁺ ion / apă + 1 e⁻ → H⁰ atom / reacție de reducere / .3
ag.ox ag.red
Se înmulțește cu 3, reacția de reducere, fiindcă Al cedează 3 e la 3 ioni de H⁺.
Rezultă reacția de oxido reducere dintre Al și ionul de H:
Al⁰ -3 e + 3H⁺ + 3 e =Al³⁺ + 3H⁰
Hidrogenul atomic nu poate exista liber și trece în Hidrogen molecular, H₂:
2H⁰ atom = H⁰₂ molecula
b) Culoarea indicatorului fenolftaleină în soluția complexului tetrahidroxoaluminatul de sodiu, este slab roșie, fiindcă avem mediu slab bazic.
Explicație:
Na(Al(OH)₄) este solubil în apă. El disociază sub acțiunea apei în ionii:
Na(Al(OH)₄)aq= Na⁺aq + (Al(OH))₄⁻aq
Privind caracterul acido-bazic al ionilor formați, se estimează că:
-ionul Na⁺ este un acid foarte slab, mai slab decât ionii H⁺ din disocierea apei. El este acidul conjugat al unei baze foarte tari. Ionul Na⁺ nu are capacitatea să producă cu apa, reacții cu schimb de protoni.
-ionul complex (Al(OH)₄)⁻ provine din Al(OH)₃ care are un caracter amfoter. În reacția cu bazele el se comportă ca un acid, deci ionul complex este baza conjugată tare a acestui acid. Față de apă (HOH) se comportă ca o bază și pune în libertate ioni OH⁻. Fiindcă crește concentrația soluției în ioni OH⁻, soluția va avea un caracter bazic, sau alcalin (pH mai mare de 7).
Ionul H (+) de la apă poate scoate ionul OH⁻ din complex.
(Al (OH)₄)⁻ + H-OH = Al(OH)₃ + H₂O
c) Volum de H₂ degajat=X=? (mL) se calculează stoechiometric pe bază de ecuație chimică:
mase/volum
5,4 g.................Y(md) NaOH........................... X, L H₂
2 Al +2 NaOH + 6H₂O = 2Na (Al (OH)₄) + 3 H₂
moli: 2moli atom Al...2moli NaOH...........................................3moli H₂
2.27 g/mol atomAl .....2.40g/molNaOH............... 3.22,4 L/mol
X= 5,4 g Al.3.22,4L/mol H₂/ 2.27 g/mol atomAl=6,72 L
R: 6,72 L H₂
d) cantitatea de soluție de NaOH 20% folosită=ms=?
C% NaOH = md NaOH .100/ms
și ms= md.100/C%
unde:
C% NaOH = concentrația procentuală a soluției în NaOH =20%
m d NaOH = masa dizolvată de NaOH în soluție și care va reacționa cu Al. Nu știm și trebuie calculat
ms = masa soluției, care aduce md de NaOH necesar reacției cu 5,5 g Al.
Calcul de md(Y) cu ajutorul calculului stoechiometric de la c):
Y=5,4 g Al. 2.40 g/mol NaOH/ 2.27 g/mol atom Al=8 g NaOH
Rezultă: md=8 g NaOH
Rezultă: ms= 100%.8 g/20 %=40 g soluție
R: 40 g soluție de 20% NaOH
Explicație: