Задание №21 — Важнейшие представители неорганических веществ. Неметаллы и их соединения. Металлы и их соединения

Решение.

Для решения данной цепочки превращений необходимо последовательно составить уравнения химических реакций, учитывая свойства соединений алюминия и калия.

Шаг 1. Превращение $Al(OH)_{3} \rightarrow Al_{2}O_{3}$
Гидроксид алюминия — это нерастворимое основание (амфотерный гидроксид). При нагревании такие основания разлагаются на соответствующий оксид и воду. Запишем уравнение термического разложения:
$2Al(OH)_{3} \xrightarrow{t} Al_{2}O_{3} + 3H_{2}O$

Шаг 2. Превращение $Al_{2}O_{3} \rightarrow X$
Нам нужно получить вещество $X$, из которого в одну стадию можно получить сульфат калия ($K_{2}SO_{4}$). Логично предположить, что $X$ — это растворимая соль алюминия, полученная при взаимодействии оксида с кислотой, либо соединение калия. Однако, учитывая конечный продукт, наиболее простым путём будет получение сульфата алюминия при взаимодействии оксида с серной кислотой:
$Al_{2}O_{3} + 3H_{2}SO_{4} \rightarrow Al_{2}(SO_{4})_{3} + 3H_{2}O$
Таким образом, вещество $X$ — это сульфат алюминия $Al_{2}(SO_{4})_{3}$.

Шаг 3. Превращение $X \rightarrow K_{2}SO_{4}$
Теперь из сульфата алюминия нужно получить сульфат калия. Это реакция ионного обмена. Чтобы реакция пошла до конца, алюминий должен уйти в осадок. Для этого добавим к раствору сульфата алюминия щелочь — гидроксид калия ($KOH$). При этом выпадет осадок гидроксида алюминия, а в растворе останется искомая соль:
$Al_{2}(SO_{4})_{3} + 6KOH \rightarrow 2Al(OH)_{3} \downarrow + 3K_{2}SO_{4}$

Ответ:
1) $2Al(OH)_{3} \xrightarrow{t} Al_{2}O_{3} + 3H_{2}O$
2) $Al_{2}O_{3} + 3H_{2}SO_{4} \rightarrow Al_{2}(SO_{4})_{3} + 3H_{2}O$
3) $Al_{2}(SO_{4})_{3} + 6KOH \rightarrow 2Al(OH)_{3} + 3K_{2}SO_{4}$

Источник: ФИПИ