高考化学考点精讲考点镁和铝 15页

考点36镁和铝 ‎1．复习重点 ‎1．镁和铝单质的化学性质；‎ ‎2。镁和铝的重要化合物的化学性质。‎ ‎3．重点是Al2O3、Al(OH)3的两性。‎ ‎2．难点聚焦 ‎ ‎ 一、金属的通性 项目 内容 周期表中的分布 位于从硼到砹的左下方，在已知的109种元素中有87种是金属元素 原子结构的特征（最外层电子）‎ 最外层电子数一般少于4个（ⅣA～ⅥA的某些金属元素有4～5个，但核外电子层数较多，原子半径较大）‎ 组成微粒 及通常状态 金属离子和自由电子 通常情况下都是金属晶体，只有汞在常温下呈液态 分类 冶金工业 黑色金属：铁、铬、锰 有色金属：除铁、铬、锰以外的金属 密度 轻金属：密度小于4.5g/cm3‎ 重金属：密度大于4.5g/cm3‎ 从与人的接触分 常见金属：如铁、铜、铝等 稀有金属：如锆、铪、铌等 物理性质（通性）‎ 有金属光泽、不透明，热和电的良导体，有良好的延性和展性 ‎1．金属的晶体结构：‎ 金属具有一些共同性质，是由它们的原子结构和晶体结构的相似性决定的。金属的价电子较少，容易失去价电子变成金属离子，这些释出的价电子，不在属于那个或那几个指定的金属离子，而是整体金属的“集体财富”。它们在整个晶体内自由移动，人称“自由电子”。有人描述金属晶体内的实际情况是“金属离子沉浸在自由电子的海洋中”。换言之，是金属离子和自由电子之间存在着较强的电性作用，使许多金属离子和自由电子相互结合在一起形成晶体。‎ 但是金属晶体中的“金属离子和自由电子之间存在着较强的电性作用”有相对强弱之分。一般来说，价电子数越多，原子半径越小，“作用”愈强，其熔沸点相对较高，密度、硬度也相对较大。‎ 例如：同一主族金属元素的原子，价电子数目相同，从上到下随原子序数的递增，电子层数增多，原子半径增大，金属晶体中金属阳离子与自由电子的作用逐渐减弱，因此，它们的熔点逐渐降低，硬度逐渐减小。如：碱金属熔点钠比钾高，硬度钠比钾大。‎ 同一周期金属元素的原子的电子层数相同，从左到右随原子序数的递增，价电子数增多，原子半径减小，金属晶体中金属阳离子与自由电子的作用逐渐增强。因此它们的熔点逐渐升高，硬度逐渐增大。如：按钠、镁、铝的顺序熔点依次升高，硬度逐渐增大。‎ ‎2.金属的物理特性及解释 ‎（1）金属都是电的良导体，通常情况下，自由电子在金属晶体内部的自由电子在金属内部作无规则的热运动，当金属的两端存在电势差的时候，在电场力的作用下，这些自由电子便作定向的移动，酷似人的定向移动就形成“人流”一样，电子的定向移动也便成了电流。‎ ‎（2）在金属晶体内，自由电子运动时与金属离子相碰撞，引起两者的能量交换，致使整块金属达到了同样的温度，这是金属导热的原因。‎ 大多数金属有良好的导电性和导热性，是由于这两种性质都与自由电子有关，所以善于导电的金属也善于导热。常见的几种金属的导电、导热能力由大到小的顺序为：‎ Ag、Cu、Au、Al、Zn、Pt、Sn、Fe、Pb、Hg。‎ ‎（3）金属受外力作用晶体中各层之间发生相对滑动，但金属离子与自由电子间的较强的相互作用仍然存在，也就金属虽发生变形而不致破碎。‎ 金属的延性，是指金属可以抽成丝。例如：最细的白金丝直径不过1/5000mm；金属又有展性，指的是可以压成薄片，最薄的金箔，只有1/10000mm厚。延展性最好的金属是金。但也有少数金属，如锑、铋、锰等，性质较脆，没有延展性。‎ ‎3.金属晶体与其它常见晶体的比较 晶体类型 离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体 实例 NaCl晶体 金刚石 干冰 镁 构成晶体的微粒 阴、阳离子 原子 分子 金属离子、自由电子 微粒间的相互作用 离子键 共价键 范得华力 金属键 物理性质 硬度 较大 很大 很小 较小 熔沸点 较高 很高 低、很低 多数较高 导电性 晶体不导电（熔化时或水溶液中导电）‎ 一般为非导体 非导体（有的水溶液能导电）‎ 良导体 ‎4.为什么整块金属会具有金属光泽而金属粉末常呈暗灰色或黑色？‎ 由于金属原子以最紧密状态堆积排列，内部存在自由电子，所以当光线投射到它的表面时，自由电子可以吸收所有频率的光，然后很快放出各种频率的光，这就使绝大多数金属呈现钢灰色以至银白色光泽。而金显黄色，铜显赤红色，铋为淡红色，铯为淡黄色，铅为灰蓝色，是由于它们较易吸收某些频率的光。‎ 在粉末状态时，金属的晶面取向杂乱，晶格排列的不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以为黑色。‎ 二、镁和铝的性质 金属 项目 镁（Mg）‎ 铝（Al）‎ 原子结构 原子半径 ‎1.60×10－‎‎10m ‎1.43×10－‎‎10m 化合价 ‎+2‎ ‎+3‎ 晶体结构 金属晶体 金属晶体 单质 物理 性质 镁和铝都是密度较小、熔点较低、硬度较小的银白色金属，但镁和铝相比较，铝的硬度比镁的稍大，熔点和沸点都是铝比镁的高 活泼性 较活泼：Mg－2e=Mg2+‎ 较活泼：Al－3e=Al3+‎ 抗腐 蚀性 在空气中都能跟氧气反应，表面覆盖一层致密而坚硬的氧化物薄膜，都具有搞腐蚀性能 与O2反应 ‎ 点燃 ‎2Mg+O2 = 2MgO ‎ △‎ ‎4Al+3O2 = 2Al2O3‎ 与酸 反应 Mg+2H+=Mg2++H2↑‎ ‎2Al+6H+=Al3++3H2↑‎ 与碱 反应 不反应 ‎2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑‎ 与氧化物反应 点燃 ‎2Mg+CO2 = 2MgO+C ‎ △‎ ‎2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe 结论 镁、铝均为较活泼的金属，但镁的金属性强于铝 解释 核电荷数镁小于铝，而原子半径镁大于铝，故核对最外层的电子引力镁小于铝，即Al比Mg难失电子，金属性弱于Mg 主要 用途 镁合金汽车、飞机制造、照明弹等 铝合金汽车、船舶、飞机制造、防锈油漆、导线、电缆等 ‎1．我们要善于从镁和铝的原子结构、晶体结构的相同和相似的一面认识它们性质的相似性；从结构上不同的一面提示和把握它的性质上相异性以及递变。‎ 镁和铝都是较活泼的金属。在一定条件下，它们都可以和水反应，置换出水中的氢。镁跟冷水便缓慢地反应，加热时反应更为显著。铝和沸水也能微弱的反应，但现象不明显。这一方面是因为镁的金属活动性较铝相对较强，另一个不可忽视的原因是它们的氢氧化物虽然都难溶于水，但Mg(OH)2较Al(OH)3的溶解性相对较大，所以与水反应时生成的Mg(OH)2在镁条表面的覆盖要小，尤其是在加热的条件下（加热时水中的氢离子浓度也相对较大）。但在像在NaOH溶液的强碱性条件下，情况就不一样了。在强碱溶液中，Mg(OH)2的溶解度大为减小，水中的氢离子浓度也减小了，事实证明，镁和强碱溶液不反应，而铝则不然，由于Al(OH)3是典型的两性氢氧化物，它可溶于强碱溶液。即：‎ Al(OH)3+OH-‎=AlO2-+2H2O 由上分析可知：铝是一种较活泼的金属，它并不能直接与碱反应，而是先与水反应，2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑……①‎ 生成的Al(OH)3是典型的两性氢氧化物，它溶于强碱 Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O……②‎ 将两反应按①+②×2合并，即得总反应方程式：‎ ‎2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑‎ 所以在上述反应中铝是还原剂，而氧化剂是H2O，不是NaOH。‎ ‎2.铝热剂、铝热反应 某些金属氧化物粉末，与铝粉混合后在较高温度下剧烈反应生成Al2O3和其它金属并放出大量的热的反应，叫铝热反应。‎ 能作铝热剂的不只是Fe2O3,还可以是V2O5、Cr2O3、MnO2等与Al粉形成铝热剂，铝热反应较多的应用于生产上，如：焊接钢轨，熔炼难熔金属V、Cr等。‎ ‎3.镁、铝在自然界中均以化合态存在，铝是地壳里存在最多的金属元素。工业上用电解熔融的MgCl2制取Mg,用电解熔融的Al2O3制取Al。‎ 三、镁和铝的重要化合物 ‎1.镁及其化合物转化关系 ‎2.铝及其化合物转化关系 ‎3.MgO与Al2O3的比较 MgO Al2O3‎ 物理 性质 均为白色粉末，不溶于水，‎ 熔点高（MgO>Al2O3），是优良的耐火材料 化 学 性 质 与热水反应 MgO+H2O=Mg(OH)2‎ 与水不反应 碱性氧化物 MgO+2H+=Mg2++H2O 两性氧化物 Al2O3+6H+=2Al3++3H2O Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O ‎4.Mg(OH)2与Al(OH)3的比较 Mg(OH)2‎ Al(OH)3‎ 物理 性质 均为白色固体，不溶于水 化 学 性 质 不稳定性 Mg(OH)2=MgO+ H2O 不稳定性 ‎2Al(OH)3=Al2O3+3H2O 碱性 Mg(OH)2+2H+=Mg2++H2O 两性Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O Al(OH)3+OH-‎=AlO2-+2H2O 制 备 Mg2++2OH-= Mg(OH)2↓‎ Mg2++2NH3·H2O =Mg(OH)2↓+2NH4+‎ Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+‎ 不用强碱 AlO2-+CO2+2H2O= Al(OH)3↓+HCO3-‎ 不用强酸 ‎ 1．在学习过程中一定要注意以下几点：‎ ‎（1）注重理论知识的指导作用，培养思维能力.如学习镁、铝性质时，可用元素周期表及周期律的理论为指导；在学习Al(OH)3两性时，可运用电离理论和化学平衡理论进行分析.这样不仅可以巩固所学的理论知识，还可以培养自己分析问题解决问题的能力.‎ ‎（2）温故知新，培养自己归纳总结的能力.如铝的一些性质在初三和高一曾学习过.要在复习有关知识的基础上学完本节后学会总结、归纳的方法，使所学的知识系统化、网络化.‎ ‎（3）充分发挥主体作用，培养自学能力.如金属的通性、合金等内容通过自学，不仅可以获得知识，更重要的是学会读书的方法，培养自学能力.‎ ‎（4）掌握图像题的解题技巧，如Al(OH)3两性的计算.‎ ‎ ‎ ‎2.两性物质与物质的两性 两性物质指即能与酸反应，又能与碱作用生成盐和水的化合物，如Al2O3、ZnO、Zn（OH）2、Al(OH)3、氨基酸、蛋白质等。‎ 物质的两性，如强碱弱酸盐（NaHCO3、KHS、Na2HPO4等）弱酸弱碱盐（CH3COONH4、NH4HS）等，既能与强酸反应，又能与强碱作用，但只能说这种物质的性质有两性，不能将它们称为两性物质，因为这些化合物不是由本身直接电离出的H+和OH-参加反应，并且生成物不全是盐和水。‎ Al既能与酸作用，又能与强碱溶液反应，但不属于两性物质，也不能说它具有两性，因为Al与强碱溶液反应的本质是：2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑，Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O，两式相加为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，由以上反应可知：Al不直接与NaOH溶液反应，Al仍然为金属元素。‎ Al(OH)3具有两性，是两性物质，可用电离平衡移动的原理来解释：Al(OH)3的电离方程式可表示如下：‎ AlO2-+H++H2O≒Al(OH)3≒Al3++3OH-‎ 其电离程度相当微弱，只有加入强酸（或强碱）时，大量的H+（或OH-）才能破坏Al(OH)3的电离平衡，使平衡向右（或左）移动，生成铝盐（或偏铝酸盐），所以Al(OH)3即具有碱性，又具有酸性。当加入弱酸或弱碱时，因H+（或OH-）浓度太小，不能使上述平衡移动，因此Al(OH)3只溶于强酸或强碱，而不溶于弱酸或弱碱（如碳酸、氨水）。‎ Al3+只能在酸性溶液中大量存在，如AlCl3、Al2(SO4)3溶液均是酸性溶液；铝元素在碱性溶液中能以AlO2-离子大量存在，所以AlO2-与OH-、Al3+与H+ 不能大量共存，AlO2-与Al3+也不能大量共存，其离子方程式是：Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓。‎ ‎3．试剂的滴加顺序不同产生的现象不同 ‎（1）NaOH和AlCl3‎ 向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先出现白色沉淀后消失：‎ Al3++3OH-=Al(OH)3 ↓ Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O 向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，开始无现象后出现白色沉淀：‎ Al3++4OH-= AlO2-+2H2O Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓‎ ‎（2）NaAlO2和盐酸 向NaAlO2溶液中滴加盐酸，先出现白色沉淀后消失：‎ NaAlO2+HCl+H2O= Al(OH)3↓+NaCl Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O 向盐酸中滴加NaAlO2溶液，开始无现象后出现白色沉淀：‎ ‎4HCl+NaAlO2= NaCl+AlCl3+2H2O AlCl3+3NaAlO2+6H2O=4Al(OH)3↓+3NaCl ‎(3)Na2CO3和盐酸 向Na2CO3溶液中滴加盐酸，开始无现象，后产生气泡 Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3 NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑‎ 向盐酸中滴加Na2CO3溶液，立即产生气泡 Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑‎ 四、合金与复盐 ‎ ‎ ‎ 1．合金的组成成份，可以是不同的金属，也可以是金属和非金属，不要望文生义，把合金理解为只是金属与金属的熔合，从而使合金的外延变窄。一般来说，合金的硬度一般比它的各成份金属的大，如硬铝（含少量的Cu、Mg、Mn、Si等）；合金的熔点比它的各成份金属的熔点都低，如K～Na合金可以作原子反应堆的导热剂；又如做保险丝材料的“伍德合金”，是锡、铋、镉、铅按1：4：1：2质量比组成的合金，熔点仅为‎67℃‎，比水的沸点还低，因此，当电路上电流过大，电线发热到‎70℃‎左右，保除丝即可熔化，自动切断电路，保证电路安全。‎ 合金可以分为三种类型：‎ ‎（1）金属固熔体：这是一种金属均匀地分布在另一种金属内形成的复合体，是固态溶液。如黄铜（67％Cu、33%Zn），银与金的合金都是金属固溶体。‎ ‎（2）金属互化物：金属与金属之间形成的化合物。其组成有的是固定不变的，如铜化锌（ZnCu）、碳化铁（Fe3C）等，有的是可变的，如铜锡合金就有Cu5Sn、Cu31Sn8、Cu3Sn等多种不同组成。金属互化物不能用通常的化合价来解释。‎ ‎（3）机械混合物：其晶体由两种或两种以上的晶体结构混合而成的，每一小晶体中只有一种金属。同前两类合金不同，机械混合物的组成是非均一的。钢、生铁、青铜等属于这一类合金。‎ 从以上介绍可以看出笼统的说合金是混合物还是化合物都是不合适的。‎ ‎2.复盐可以看作是两种简单的盐复合而成的，但复盐属于纯净物，复盐与普通正盐或酸式盐的区别在于复盐电离时，可以电离出两种不同的金属离子（或一种是铵根离子）。‎ 例如：KAl(SO4)2=K++Al3++2SO42- (两种金属离子)‎ 明矾〖KAl(SO4)2·12H2O〗、光卤石〖KCl·MgCl2·6H2O〗等均为复盐。‎ 络盐：指含有络离子的盐类，象Na3AlF6，[Ag(NH3)2]OH等，络盐中络离子在溶液中十分稳定，很难电离。如：Na3AlF6=3Na++AlF6-,这是络盐与复盐的明显区别。‎ ‎3.明矾是一种净水剂，明矾溶于水后Al3+能与水反应：‎ Al3++3H2O≒Al(OH)3+3H+‎ 有胶状Al(OH)3沉淀生成，可以吸附水中悬浮的杂质，而不能除去溶解在水中的物质。‎ 矾是一价金属（M+）或铵根离子（NH4+）和三价金属（M3+）硫酸盐的含水复盐的总称。它的种类很多，其通式为（M2SO4·M2(SO4)3·24H2O）,例如：明矾K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O,铁铵矾（NH4）2SO4·Fe2(SO4)3·24H2O等。习惯上把某些含有结晶水的硫酸盐也称为矾，如胆矾（CuSO4·5H2O），绿矾（FeSO4·7H2O）等，它们不属于真正的矾，完全是人们的习惯称呼。‎ ‎3．例题精讲 例1 下列叙述中，正确的是：‎ A：某物质中只含有一种元素，该物质一定是纯净物。‎ B：某晶体中含有阳离子，则必定含有阴离子。‎ C：金属晶体的自由电子属整个晶体所共有。‎ D:金属晶体发生形变时其内部金属离子与自由电子的相互作用消失了。‎ 解析：由同素异形体（如金刚石、石墨）组成的混合物中只含有一种元素，故A的叙述是错误的；在金属晶体中含有金属阳离子却不含有阴离子，故B的叙述是错误的；金属虽发生形变，只是“各层之间发生了相对的滑动”，但不致断裂，就是因为“金属离子和自由电子之间较强的相互作用仍然存在”，故B的叙述也同样是错误的，所以只有C项是正确的，应选C。‎ 例2 下列金属晶体中，金属离子和自由电子的相互作用最弱的是：‎ A:钠 B:钾 C:镁 D:铝 解析：钠、镁、铝属于同一周期，在同一周期中，从左到右，“作用”增强，故钠、镁、铝中，“钠”最弱；在同一主族中，从上到下，“作用”减弱，钠和钾同属碱金属元素，钾在钠的下方，“作用”不如钠，故选B。‎ 例3.下列各组物质中，按熔点由低到高排列正确的是 （ ）‎ A.O2、I2、Hg B.CO2、KCl、SiO2‎ C.Na、K、Rb D.SiC、NaCl、SO2‎ 解析：本题主要考查离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体四类典型晶体熔点的关系。一般的分子晶体的熔点低于金属晶体与离子晶体，这两种晶体的熔点又低于原子晶体。同一类型晶体间，其微粒之间的作用力越强，熔点越高。A组中O2、I2、Hg常温下分别是气体、固体和液体，所以熔点应为O2K>Rb，C不符合题意。D中SiC、NaCl、SO2分别属于原子晶体、离子晶体和分子晶体，它们的熔点为SiC>NaCl>SO2。‎ 故选B。‎ 例4 将相同质量的镁条分别在①氧气中②空气中③氮气中④二氧化碳中完全燃烧，燃烧后所得固体产物的质量由小到大的顺序是 （ ）‎ A.②①③④ B.④①②③‎ C.③②①④ D.③①②④‎ ‎[思路]: 本题考查Mg在O2、N2、CO2中燃烧的反应以及定量分析问题的能力,只要能利用质量守恒定律,逐一分析其质量关系,即可解题。‎ ‎[解析]： ‎ Mg在氧气中：2Mg+O2 = 2MgO Mg在氮气中：2Mg+O2 = 2MgO（主） 3Mg+N2 = Mg3N2（微量）‎ Mg在二氧化碳中：2Mg+CO2 = 2MgO+C 依元素守恒法，1mol Mg燃烧生成1mol MgO，质量增加16g；1mol Mg燃烧生成1/3mol Mg3N2，质量增加28/3g；1molMg在二氧化碳中燃烧，固体产物分别为1/2mol在C和1mol的MgO，质量增加6g+16g=22g。因此，相同质量的镁粉若分别在上述气体中燃烧，所得固体产物的质量的大小关系是在二氧化碳中燃烧最大，应选C。‎ ‎[注意]：Mg在二氧化碳中燃烧时，不存在2Mg+CO2 = 2MgO+C的反应，这是因为在空气中的主要成分是N2和O2，只含微量的CO2，O2的氧化性远强于CO2，所以存在过量O2的条件下，不可能发生与CO2的反应（即使假定发生了此反应，生成的C也会继续与O2反应生成CO2，最终结果也相当于没反应）。‎ 例5、如何用化学方法除去下列物质中的杂质，写出有关的化学方程式：‎ ‎（1）铝中含少量的镁 （2）镁中含少量的铝 ‎[思路]：提纯物质主要应考虑：①利用被提纯物质与杂质的不同化学性质，②所加试剂最好只与杂质作用，不改变被提纯的物质，③不要引入新杂质，④反应较快，操作方便，被提纯物质易于分离出来。‎ ‎[解析]本题所给物质为金属混合物，主要从金属活泼性来考虑。（1）中的镁比铝活泼，可利用金属与盐的转换反应除杂。（2）中的铝能与强碱溶液反应，镁不能，可选用强碱溶液作试剂。‎ 答案：（1）将混合物加入足量的氯化铝溶液中，充分反应后过滤。‎ ‎3Mg+2AlCl3=3MgCl2+3Al ‎(2) 将混合物加入足量的氢氧化钠溶液中，充分反应后过滤。‎ ‎2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑‎ 例6.若镁粉着火，请注意不要用泡沫灭火器灭火，也不要用干粉灭火器灭火。简述理由（提示：泡沫灭火器产生CO2和H2O等，干粉灭火器中含NaHCO3）。‎ ‎[思路]：本题应从Mg活泼的化学性质入手。‎ ‎[解析]:在泡沫灭火器喷射出CO2和H2O的混合物时，Mg可与CO2和H2O反应，会促进燃烧，事与愿违。‎ ‎2Mg+CO2 = 2MgO+C Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑ 2H2+O2=2H2O 干粉灭火器中：2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O,Mg仍在CO2中燃烧，所以不能使用。‎ 例7：等物质的量的钠、镁、铝分别与1L1mol/L的盐酸作用产生氢气，可出现下列四种情况：①Na＜Mg＜Al;②Na＜Mg=Al;③Na=Mg=Al;④Na＞Mg=Al.讨讨论上述四种情况所需金属的物质的量分别在何范围?‎ ‎[思路]：本题可用分段讨论的方法，但比较繁琐，用作图法则方便快捷.‎ ‎[解析]:化学反应中，反应物与生成物的量通常成线性关系，作图时可利用特殊点(如刚开始反应，恰好完全反应等)画出投入金属量与产生氢气量的关系图，各种情况一目了然.‎ ‎ ‎ 根据Na～H+～ H2 Mg～2H+～H2‎ Al～3H+～ H2‎ 对于Na:起点O(0，0)，盐酸恰好完全反应时为A点(1，1/2 )；‎ 对于Mg:起点O(0，0)，盐酸恰好完全反应时为B点( 1/2、1/2 )；‎ 对于Al：起点O(0，0)，盐酸恰好完全反应时为C点(1/3 ，1/2 )‎ 显然，当n＜1/2 时，Na＜Mg＜Al 当 1/2≤n＜1时，Na＜Mg=Al 当n=1时，Na=Mg=Al 当n＞1时，Na＞Mg=Al.‎ 参考答案：①n＜1/2 ② 1/2≤n＜1‎ ‎③n=1 ④n＞1‎ 例8下列各组离子在溶液中可以大量共存，且加入氨水后也不产生沉淀的是 （ ）‎ A.Na+ Ba2+ Cl- SO42- B.K+ AlO2- NO3- ‎OH-‎ C.H+ NH4+ Al3+ SO42- D.H+ Cl- CH3COO- NO3-‎ ‎[思路]：离子共存问题，一直是高考的“热点”。解决这类问题，只要考虑两大方面即可：（1）能否发生复分解反应，（2）能否发生氧化还原反应。若两类反应均不发生，则可共存。‎ ‎[解析]:Al3+只能存在于酸性条件下，故C可共存，但加入氨水后可生成Al(OH)3沉淀，且不溶于溶液中铵盐；AlO2-存在于碱性环境中，加入氨水后不会产生沉淀；A答案中Ba2+、SO42-不共存，而D中的H+ 和CH3COO-不能共存。故选B。‎ 例9.下列离子方程式正确的是 （ ）‎ A.稀硫酸与氢氧化钡溶液反应 H++SO42-+Ba2++OH-=BaSO4↓+H2O B.硫酸铝溶液中滴入氨水 Al3++3OH-=Al(OH)3 ↓‎ C.碳酸氢镁溶液中加入氢氧化钠溶液 Mg2++2HCO3-+4OH-=Mg(OH)2↓+CO32-+2H2O D.硝酸铝溶液中滴加少量的氢氧化钠溶液 Al3++3OH-=Al(OH)3 ↓‎ ‎[思路与解析]：A式错在若一种物质中有两种或两种以上的离子参加反应，必须维持在原物质中的微粒数比，在稀硫酸中1个SO42-离子对应两个H+离子，在氢氧化钡中1个Ba2+对应2个OH-离子，故该反应的离子方程式为：‎ ‎2H++SO42-+Ba2++2OH-=BaSO4↓+2H2O B项中氨水（NH3·H2O）为一元弱碱，是弱电解质，应该保留分子式，故该反应的离子方程式为：Al3++3 NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+‎ C项中的碳酸氢镁属易溶且易电离的物质，它与NaOH溶液反应，属酸式盐与碱的反应。变成的是正盐MgCO3，而Mg2+和OH-结合生成的Mg(OH)2因其溶解度较MgCO3低的多，根据离子反应总是向着离子减少的方向进行的规律，Mg2+变成Mg(OH)2而不会生成MgCO3，该离子方程式是正确的。‎ D项在过量的硝酸铝溶液中滴加少量的NaOH溶液，生成的Al(OH)3沉淀不会溶解，故该离子方程式是正确的。‎ 故选C、D。‎ 例10 今有铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料，在实验室制备一定量的氢氧化铝。可分别采用如下化学方程式所表示的两种方法：‎ ‎①2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑‎ ‎ Al2(SO4)3+6NaOH=2Al(OH)3↓+3Na2SO4‎ ‎②2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑‎ ‎ 2NaAlO2+2H2O+H2SO4=2Al(OH)3↓+Na2SO4‎ ‎（1）上述那一种方法比较节约试剂？（提示：试从每生产2molAl(OH)3所耗费的试剂用量给予说明）‎ ‎（2）原料相同，请设计一种更为节约试剂的方法（以方程式表示，并说明其可以最节约试剂的根据）。‎ 思路与解析：（1）Al即可以跟稀硫酸，也可跟氢氧化钠溶液反应放出氢气。反应后如果再以H2SO4或NaOH溶液处理，实际上是调控pH，使之得到Al(OH)3，达到制备的目的。先用酸，后用碱，还是先用碱，后用酸，都是可行的，但是耗用的酸、碱用量却不同。同样是制备2molAl(OH)3，前法需2molAl、3molH2SO4、6molNaOH；后法只需2molAl、1molH2SO4、2molNaOH，显然，后法较前法节约了酸、碱试剂。‎ ‎（2）仔细观察第一种方法，它第一步生成的是Al2(SO4)3，略有酸性，所以要用较多的NaOH。第二种方法生成的是NaAlO2，略有碱性，所以要用较多的硫酸。因此，设想是否能用略有酸性的Al2(SO4)3和略有碱性的NaAlO2自己中和呢？联合两法可设计出第三种方法。‎ ‎2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑‎ ‎2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑‎ Al2(SO4)3+6NaAlO2+12H2O=8Al(OH)3↓+3Na2SO4‎ 相当于制备2molAl(OH)3需要的原料为2molAl、0.75molH2SO4、1.5molNaOH,确实节约了试剂。‎ 例11：某复盐的化学式AxB(ED4)y·z H2‎ O,已知x、y、z均为正整数，且x+y+z=10，用该晶体完成下列实验：①称取晶体40.2g，加热至质量不再改变，质量减少了10.8g，②将剩余固体溶于水，配成200mL溶液，取出20mL，向其中加入过量的Ba(OH)2溶液，ED4离子和B离子完全沉淀，经测定为5.24g，③将沉淀物加到足量的盐酸中，固体质量又减少了0.580g。‎ 试通过计算和推理回答A、B是何种元素及晶体的化学式。‎ ‎[思路]：所谓复盐，即含有两种或两种以上的金属离子（含NH4+ ）和一种酸根离子的盐。题设复盐的化学式为AxB(ED4)y·z H2O，显然A、B为简单金属离子；ED4离子和B离子与过量的Ba(OH)2溶液反应得到两种沉淀物，显然是阴离子ED4离子与Ba2+ 结合得一沉淀，阳离子B离子与OH-结合得一沉淀，且可溶于盐酸的必为B离子与OH-结合得到的金属B的难溶氢氧化物，另一不溶于盐酸的必为ED4离子与Ba2+ 结合得到的难溶性钡盐，而且从阴离子的形式使我们想起了SO42-，即初步确认难溶性钡盐为BaSO4。‎ ‎[解析]：这类问题的解决，一般还要辅之于定量的计算，由题给实验数据，在‎4.02g复盐中：‎ 结晶水的物质的量为：10.8g÷18g/mol=0.600mol 初步确认的SO42-的物质的量为：｛（5.24g-0.580g）÷233g/mol｝×200mL/20mL=0.200mol 这样，该复盐中y：z=0.200：0.600=1：3‎ 这就找到了解决问题的突破口，因为有了y：z=1：3，加之题给x+y+z=10，就创造了利用数学手段，结合化学意义进行讨论进而确认的机会。讨论：‎ 当y=1时，z=3，则x=6，依该结论，则该复盐的化学式当初步确定为A6B(ED4)·3H2O，这显然与化合价法则相矛盾。原假设不能成立。‎ 当y=2时，z=6，则x=2，依该结论，则该复盐的化学式当初步确定为A2B(ED4)2·6H2O，且可能成立的情况必然为A为+1价，则B必为+2价。依上述推论推得的40.2g中含结晶水0.600mol，则含A为0.200mol、B为0.100mol，可知生成金属B的氢氧化物的化学式为B（OH）2,且其摩尔质量为：‎ ‎（0.58g×200mL/20mL）/0.100mol=58.0g/mol 易得金属B的相对原子质量为58.0-17.0×2=24.0，显然B元素为Mg。40.2g复盐中A元素的质量为：‎ ‎40.2g-10.8g-96g‎/mol×0.2mol‎-2.4g=‎‎7.80g 金属A的摩尔质量为：7.80g÷0.2mol=39.0g/mol,所以A元素为K元素。‎ 这样复盐的化学式是K2Mg(SO4)2·6H2O。‎ 例12.向已知含有Zn2+的溶液中滴加氨水，有白色沉淀Zn(OH)2生成，继续滴加氨水使其过量，沉淀溶解，生成了[Zn(NH3)4](OH)2。此外Zn(OH)2即可溶于盐酸，又可溶于NaOH溶液，生成ZnO22-,所以Zn(OH)2是一种两性氢氧化物。‎ 现有四种离子，每组有两种金属离子。请各选一种试剂，将它们两者分开。可供选择的试剂有：‎ A.硫酸 B.盐酸 C.硝酸 D.氢氧化钠溶液 E.氨水 ‎ 根据上述内容填写下表：‎ 离子组 选用试剂代号 沉淀物化学式 保留在溶液中的离子 ‎①Zn2+和Al3+‎ ‎②Zn2+和Mg2+‎ ‎③Zn2+和Ba2+‎ ‎④Mg2+和Al3+‎ ‎[思路]：本题给出的知识性信息是Zn(OH)2两性和可生成溶于水的[Zn(NH3)4](OH)2。运用它们的化学性质，选择适当的试剂加以分离。‎ ‎[解析]：①Zn2+和Al3+的分离：由于Al(OH)3和Zn(OH)2均为两性氢氧化物，不能用酸碱加以区分，但是Zn2+可与过量的氨水反应，生成Zn(NH3)42+，Al3+无此性质，可选用氨水（E）为试剂，生成沉淀Al(OH)3，留在溶液中的为Zn(NH3)42+。‎ ‎②Zn2+和Mg2+的分离：因Zn(OH)2为两性氢氧化物，Mg(OH)2无两性且为难溶于水的沉淀，可选用NaOH（D）为试剂。沉淀为Mg(OH)2，留在溶液中的离子为：ZnO22-。‎ ‎③Zn2+和Ba2+的分离：由于BaSO4难溶于水且不溶于酸，而ZnSO4则能溶于水，可选用H2SO4（A）为试剂。沉淀为BaSO4，保留在溶液中的离子为Zn2+。‎ ‎④Mg2+和Al3+的分离：Al(OH)3有两性，能溶于过量的NaOH溶液中，Mg(OH)2无两性且为难溶于水的沉淀，可选用NaOH（D）为试剂。沉淀为Mg(OH)2，留在溶液中的离子为：AlO2-。‎ ‎4．实战演练 一、选择题 ‎1.(2001年春季高考题）将一定质量的Mg、Zn、Al混合物与足量稀H2SO4反应，生成H2 ‎2.8 L(标准状况)，原混合物中的质量可能是 A‎.2 g B‎.14 g C‎.8 g D‎.10 g ‎2.将某物质的量的镁和铝相混合，取等质量的该混合物四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是 A.3 mol·L－1 HCl B.4 mol·L－1的HNO3 C.8 mol·L－1 NaOH D.18 mol·L－1 H2SO4 ‎3.人的纯净的胃液是一种强酸性液体，pH在0.9～1.5左右，氢氧化铝是一种治疗胃液过多的胃药的主要成分，目前这种胃药已不常用，原因主要是 A.长期摄入铝元素不利于人体健康 B.它不能中和胃液 C.它不易溶于胃液 D.它的疗效太差 ‎4.下列气体逐渐通入NaAlO2溶液中，开始时产生沉淀，继续通入气体时沉淀又溶解，该气体是 A.NO2 B.NO C.CO2 D.H2S ‎5.在硝酸铝和硝酸镁的混合溶液中，逐滴加入稀氢氧化钠溶液，直至过量。下列表示氢氧化钠加入量(ｘ)与溶液中沉淀物的量（ｙ）的关系示意图中正确的是 ‎6.在氯化镁和硫酸镁的混合液中，若Mg2＋与Cl－的物质的量浓度之比为4∶3时，下列判断正确的是 A.溶液中Mg2＋与SO的物质的量浓度相等 B.溶液中Mg2＋与SO物质的量浓度之比为5∶8 C.溶液中Mg2＋与SO物质的量浓度之比为8∶5 D.溶液中氯化镁和硫酸镁物质的量相等 ‎7.将AlCl3溶液和NaOH溶液等体积混合得到的沉淀物和溶液中所含铝元素的质量相等，则原AlCl3溶液和NaOH溶液物质的量浓度之比可能是 A.2∶3 B.1∶3 C.1∶4 D.2∶7 ‎8.ｍ ｇ钠、铝混合物，放入n ｇ水中，反应停止后，仍有不溶物a ｇ，则溶液中溶质为 A．NaOH B．NaAlO2 C．NaOH和NaAlO2 Ｄ．无法确定 ‎9.将铝粉放入烧碱溶液中，若反应过程中有1．5　mol电子发生转移，则参加反应的水为 A．9　ｇ B．18　ｇ C．0．5　mol D． mol ‎10.将物质X逐渐加入Y溶液中，生成沉淀物质的量n2与所加X的物质的量n1的关系如图所示。符合图示情况的是 A B C D X NaOH AlCl3‎ HCl NaAlO2‎ Y AlCl3‎ NaOH NaAlO2‎ HCl 二、非选择题（共50分） ‎11.(12分)在50　ｍL　b　mol·L－1 AlCl3溶液中加入50　ｍL　a　mol·L－1　NaOH溶液。‎ ‎(1)当a≤3b时，生成Al（OH）3沉淀的物质的量为 。 ‎(2)当a、b满足 条件时，先有沉淀，后又有部分沉淀溶解，此时Al（OH）3的质量为 ｇ。‎ ‎12.(12分)今用铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料，在实验室制备一定量的氢氧化铝。可分别采用如下化学方程式所表示的两种方法： ‎①2Al＋3H2SO4===Al2（SO4）3＋3H2↑ Al2（SO4）3＋6NaOH===2Al（OH）3↓＋3Na2SO4 ‎②2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ ‎2NaAlO2＋H2SO4＋2H2O===2Al（OH）3↓＋Na2SO4 ‎(1)上述哪一种方法比较节约试剂?［提示：试从每生产2　mol　Al（OH）3所耗费的试剂用量予以说明］ ‎(2)原料相同，请设计一种更为节约试剂的方法(以方程式表示，并说明其可以最节约试剂的根据)。 ‎13.(10分)镁是一种很活泼的金属，常用作脱硫剂、脱氧剂。在电子工业中利用镁制取硅的反应为： ‎2Mg＋SiO22MgO＋Si 同时有副反应发生：2Mg＋SiMg2Si Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4(硅烷）。 SiH4在常温下是一种不稳定、易分解的气体。 ‎（1）图（甲）是进行Mg与SiO2反应的实验装置。 Ⅰ.由于O2的存在对该实验有较大影响，实验中应通入X气体作为保护气。X气体应选用①CO2、②N2、③H2中的 。‎ Ⅱ.实验开始时，必须先通入X的气体，再接通电源加热反应物，其理由是 ；当反应引发后，切断电源，反应能继续进行，其原因是 。‎ Ⅲ.反应结束时，待冷却至常温后，关闭K，从分液漏斗处加入稀盐酸，可观察到导管口a处有闪亮的火星。据此现象可推知 在空气中能自燃。 ‎（2）图（乙）所示装置进行的实验如下：先关闭K，使A中反应进行；加热玻璃管C，可观察到C管中发出耀眼白光，产生白烟，管壁上附着有淡黄色物质。实验完成后，将C管中固体全部加入盐酸中，有臭鸡蛋气味的气体生成。 Ⅰ.C中的Mg应放在不锈钢垫片上而不能直接接触管壁，这是因为 。‎ Ⅱ.停止实验时，先打开K，再停止滴加浓硫酸并熄灭酒精灯。橡胶气胆B在实验中的作用是 。‎ Ⅲ.C中全部反应产物有 、 、 。（填化学式） ‎14.(8分)有铝粉和四氧化三铁组成的铝热剂，在隔绝空气的条件下灼烧，使之充分反应。将所得混合物研细并分成两等份，分别投入过量的烧碱溶液和盐酸中。充分反应后，前者消耗ｍ　mol　NaOH，放出气体0．‎336　‎L；后者消耗n　mol　HCl，放出气体V L。若将等质量的这种铝热剂中的铝粉与足量的稀硫酸作用，可得3．‎36　‎L气体(气体体积均在标准状况下测定。)求： ‎(1)该铝热剂的质量分数。 ‎(2)ｍ、ｎ、Ｖ的值。‎ ‎15.(8分)在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验，三组各取30　ｍL同浓度的盐酸溶液，加入同一种镁铝合金粉末，产生气体，有关数据列表如下： 实验序号 甲 乙 丙 合金质量(ｍｇ)‎ ‎255‎ ‎385‎ ‎459‎ 生成气体体积（ｍL）‎ ‎280‎ ‎336‎ ‎336‎ ‎(1)甲组实验中，盐酸 (填“过量”“适量”或“不足量”)，理由是 。乙组实验中，盐酸 (填“过量”“适量”或“不足量”)，理由是 。要算出盐酸的物质的量浓度，题中可作计算依据的数据是 ，求得的盐酸的物质的量浓度为 。‎ ‎(2)求合金中Mg、Al的物质的量之比，题中可作计算依据的数据是 ，求得的Mg、Al的物质的量之比为 。‎ ‎(3)在丙组实验之后，向容器中加入1　mol·L－1‎ 的氢氧化钠溶液，能使合金中的铝恰好溶解，不形成含铝的沉淀，并使Mg2＋刚好沉淀完全，再过滤出不溶固体，求滤液中各溶质的物质的量和所加入氢氧化钠溶液的体积(写计算过程)。‎ 附参考答案 一、1.C ‎2.解析：镁、铝不能与HNO3、浓H2SO4反应产生H2；Mg不与NaOH反应，Al能；Mg,Al都能与盐酸反应产生H2。 答案：A ‎3.A 4.A 5.C 6.C 7.AD 8.B 9.AC 10.C 二、11.（1）a mol (2)3b＜a＜4b (15.6b－‎3.9a)‎ ‎12.(1)方法②比方法①更节约试剂。 ‎(2)2Ａl＋3H2SO4===Ａl2（SO4）3＋3H2↑ ‎2Ａl＋2NaOH＋2H2O===2NaＡlO2＋3H2↑ Ａl2（SO4）3＋6NaＡlO2＋１2H2O===8Ａl（OH）3↓＋3Na2SO4 相当于制备2molＡl（OH）3所用原料为2mol　Ａl、mol　H2SO4、１．5　mol　NaOH，确实节约了试剂。‎ ‎13.（1）Ⅰ.③ Ⅱ.防止加热条件下H2与空气混合爆炸 Mg与SiO2的反应是放热反应 Ⅲ.SiH4 ‎(2)Ⅰ.同在加热条件下，Mg能与玻璃中的SiO2反应 Ⅱ.防止C管降温时因气体压强减小，而引起D中溶液倒流 Ⅲ.MgO S MgS ‎14.(1)Al:27.95% Fe3O4:72.05% ‎(2)m=0.05 mol n=0.24 mol V=‎1.344 L ‎15.(1)过量 因为乙组所用合金量比甲组多，产生H2也多，说明甲组中HCl未反应完 不足量 因为甲组255　ｇ合金生成H2　280　ｍＬ，每克合金生成H2：ｍＬ。若乙组中合金耗尽，应生成H2：×385＝423　ｍＬ，实际只生成336　ｍＬ，所以盐酸不足量 盐酸30　ｍＬ、气体336　ｍＬ １　mol·Ｌ－1 ‎(2)合金255　ｍｇ，气体280　ｍＬ １∶1 ‎(3)滤液中溶质为NaCl，NaＡlO2 设丙组中Ｍｇ、Ａl的物质的量均为ｘ 则24ｘ＋27ｘ＝0．459 ｘ＝0．009　mol 根据Cl元素守恒： ｎ（NaCl）＝ｎ（HCl）＝１×0．03＝0．03　mol 根据Ａl元素守恒：ｎ（NaＡlO2）＝ｎ（Ａl）＝0．009　mol 由Na元素守恒：ｎ（NaOH）＝ｎ（NaCl）＋ｎ（NaＡlO2）＝0．03＋0．009‎ ‎＝0．039　mol V（NaOH）＝＝0．039　Ｌ＝39　ｍＬ