Na[Al(OH)4] + HNO3 (изб) =? (8 класс)

[Папа_школьника]

Сегодня буду с сыном домашку делать (финальная по основаниям, дальше двинутся в кислоты). В конце цепочки превращений вот такая фигня:       Na[Al(OH)₄] + HNO₃ (изб) = ?

Хочу сам понять и ему логику объяснить на пальцах, бытовым языком, отталкиваясь от здравого смысла.  Проверьте мои рассуждения пожалуйста.  

 

1. Предположим сначала, есть только одна молекула HNO₃ на каждую комплексную молекулу соли. Пусть это будет НЕДОСТАТОК.  Тогда один кислотный остаток NO₃^- оторвет ион Na⁺, потому что он снаружи от тетраэдра и вообще легко отрываемый с такой низкой Э.О.  Al отдаст один гидроксион OH^- и станет своим гидроксидом, и останется вот что:

 

Na[Al(OH)₄] + HNO₃ = NaNO₃ + Al(OH)₃ + H₂O

2. Предположим, есть 4 молекулы HNO₃ на каждую комплексную молекулу соли. Тогда один кислотный остаток NO₃^- оторвет ион Na⁺, три других оторвут Al³⁺ от гидроксогрупп (потому как слабые амфотерные связи с небольшой дельтой Э.О.), и получатся два разных нитрата.  Фактически это гидроксид алюминия из предыдущей реакции прореагировал дальше с кислотой:

 

Na[Al(OH)₄] + 4HNO₃ = NaNO₃ + Al(NO₃)₃ + 4H₂O

Но можно ли эту реакцию назвать завершенной, если оба этих нитрата растворимы в воде?  Я читал, что реакции ИО идут только если в результате получается осадок, газ, или слабый электролит типа NH₄OH, или вода (?!)

 

3. Предположим теперь, добавили 5-ую молекулу HNO₃ на каждую комплексную молекулу соли. Но все катионы уже разобраны, ей не с чем связываться, и поэтому она останется как непрореагировавшая кислота.  Как и должно быть с одноосновной кислотой.  

 

Верны ли мои реакции? И можно ли Вариант два назвать С ИЗБЫТКОМ? Или тут избыток  - в варианте 3, который по сути ничего не меняет?

 

[dmr]

Избыток создаёт достаточно кислую среду, потому что нитрат алюминия очень склонен к гидролизу. Всё остальное в целом верно, но суть намного проще. Избыток для избежания гидролиза Al(NO3) 3

[Папа_школьника]

5 минут назад, dmr сказал:

Избыток создаёт достаточно кислую среду, потому что нитрат алюминия очень склонен к гидролизу. Всё остальное в целом верно, но суть намного проще. Избыток для избежания гидролиза Al(NO3) 3

Спасибо.  Мне кажется, слово "гидролиз" они еще не знают. Я почитал в википедии.  Но тем не менее, правильно я понимаю, что избыток кислоты нужен, чтобы реакция не остановилась на Al(OH)³ с выпадением осадка, а шла дальше до нитрата алюминия, а избыток кислоты (читай - недостаток воды) как раз и будет предотвращать гидролиз - т.е. распад соли на Al³⁺ и кислотный остаток, соединение Al³⁺ с OH^- и выпадение гидроксида в осадок?

[dmr]

6 минут назад, Папа_школьника сказал:

шла дальше до нитрата

Да. По простому именно так 

[M_GM]

21 минуту назад, Папа_школьника сказал:

1. Предположим сначала, есть только одна молекула HNO₃ на каждую комплексную молекулу соли. Пусть это будет НЕДОСТАТОК.  Тогда один кислотный остаток NO₃^- оторвет ион Na⁺, потому что он снаружи от тетраэдра и вообще легко отрываемый с такой низкой Э.О. 

Ион NO₃^-  ничего не отрывает, поскольку соль  Na[Al(OH)₄]  в растворе уже находится в диссоциированном состоянии:

Na[Al(OH)₄]   = Na⁺ + [Al(OH)₄] ^-;

Ион H⁺ отрывает от иона [Al(OH)₄] ^-  гидроксид-ион OH^- , 

образуя малодиссоциирующую частицу - молекулу воды и осадок Al(OH)₃;

Т.е. в ионном виде реакция 1 выглядит так: [Al(OH)₄] ^-  + H⁺ = Al(OH)₃ + H₂O

NO₃^- и Na⁺,  в этой реакции абсолютно не причем, как плавали в растворе по отдельности, так и плавают

[M_GM]

1 час назад, Папа_школьника сказал:

2. Предположим, есть 4 молекулы HNO₃ на каждую комплексную молекулу соли. Тогда один кислотный остаток NO₃^- оторвет ион Na⁺, три других оторвут Al³⁺ от гидроксогрупп (потому как слабые амфотерные связи с небольшой дельтой Э.О.), и получатся два разных нитрата.  Фактически это гидроксид алюминия из предыдущей реакции прореагировал дальше с кислотой: 

Na[Al(OH)₄] + 4HNO₃ = NaNO₃ + Al(NO₃)₃ + 4H₂O

Но можно ли эту реакцию назвать завершенной, если оба этих нитрата растворимы в воде?  Я читал, что реакции ИО идут только если в результате получается осадок, газ, или слабый электролит типа NH₄OH, или вода (?!)

Точно также, кислотный остаток NO₃^-  не играет никакой роли в дальнейшей реакции.

Ионы H⁺ реагируют с осадком   Al(OH)₃   забирая гидроксид-ионы OH^- , 

продолжая образовывать малодиссоциирующие молекулы воды  и освобождая в свободное плавание ион алюминия. Суммарное уравнение 2 в ионном виде выглядит так: 
[Al(OH)₄] ^-  + 4H⁺ = Al³⁺ + 4H₂O

Да, вся эта реакция идет именно потому, что образуется слабый электролит - вода.

Изменено 12 Февраля, 2020 в 16:13 пользователем M_GM

[Папа_школьника]

10 минут назад, M_GM сказал:

поскольку соль  Na[Al(OH)₄]  в растворе уже находится в диссоциированном состоянии:

да вот я как раз не был уверен, идет ли речь тут о растворе... может, ливанули просто на порошок кислотой. Но даже если б было понятно про раствор, в таблицах растворимости просто нет клеточки для комплексной соли натрия.  Я по аналогии рассудил, что если Na со всеми в паре растворим, то уж с Al(OH)₄ и подавно. 

 

10 минут назад, M_GM сказал:

Т.е. в ионном виде реакция 1 выглядит так: [Al(OH)₄] ^-  + H⁺ = Al(OH)₃ + H₂O

Это понятно - выпадает в осадок. Но потом прибывает новая порция кислоты, и гидроксид с ней вынужден снова реагировать в роли основания?

 

В целом, очень понятное объяснение, спасибо большое!

Изменено 12 Февраля, 2020 в 15:53 пользователем Папа_школьника

[M_GM]

1 час назад, Папа_школьника сказал:

3. Верны ли мои реакции? И можно ли Вариант два назвать С ИЗБЫТКОМ? Или тут избыток  - в варианте 3, который по сути ничего не меняет?

Слова "С ИЗБЫТКОМ" означают именно то, что они означают - что в раствор добавлено столько кислоты, чтобы прошли все возможные реакции (в данном случае 1 и 2) и для верности - еще немножко, небольшой избыток

Уравнения в молекулярной форме написаны верно,
хотя, отталкиваясь от задания, уравнение 1 можно было и не писать. Если кислоту добавляют не постепенно, по каплям, а сразу, то образования осадка можно и не заметить, или будет легкое, быстро исчезающее помутнение: был прозрачный растворчик и образовался прозрачный бесцветный растворчик.

Если приливать по каплям, то на определенном этапе можно увидеть "молоко",

если в этот момент дать постоять - "молоко" осядет в виде белого осадка, 

продолжить приливание кислоты - осадок растворится. 

Изменено 12 Февраля, 2020 в 16:13 пользователем M_GM

[Папа_школьника]

23 минуты назад, M_GM сказал:

Если кислоту добавляют не постепенно, по каплям, а сразу, то образования осадка можно и не заметить, или будет легкое, быстро исчезающее помутнение: был прозрачный растворчик и образовался прозрачный бесцветный растворчик.

Если приливать по каплям, то на определенном этапе можно увидеть "молоко",

если в этот момент дать постоять - "молоко" осядет в виде белого осадка, 

продолжить приливание кислоты - осадок растворится. 

Как будто сам опыт провёл))

Премного благодарен!

[aversun]

7 часов назад, Папа_школьника сказал:

Na[Al(OH)4] + HNO3 (изб) =? (8 класс)

Избыток в данной реакции обозначает, что в результате получаются только средние соли.

Не гидроксид или основные, а только средние. Кислых солей в одноосновных кислотах обычно не ожидают.