钠、镁、铝的性质

钠、镁、铝的性质

 

二. 教学目标：

认识钠是一种很活泼的金属，了解钠及其化合物的物理性质，掌握钠及其化合物的化学性质；

了解镁和铝的物理性质、化学性质和主要用途；了解镁及铝的化合物的性质及用途；

运用氢氧化铝的两性能解决有关计算和图象问题。

 

三. 教学重点、难点：

钠及其化合物的性质；铝及其化合物的两性

 

四. 教学过程：

（一）钠及其化合物：

1、钠的性质：

金属钠很软，用刀切开可以看到它具有银白色的金属光泽，是热和电的良导体；它的密度为0.97g／cm³，比水的密度小比煤油的密度大；熔点（97.8℃）、沸点（882.9℃）都较低。

钠元素位于元素周期表中第三周期ⅠA族；钠原子最外电子层上只有1个电子，在化学反应中很容易失去电子。因此，钠的化学性质很活泼，具有强的还原性。

钠的化学性质很活泼，能与许多非金属单质直接化合：如与S、O₂、Cl₂等反应：

2Na＋S＝Na₂S；4Na＋O₂＝2Na₂O；2Na＋O₂Na₂O₂；2Na＋Cl₂＝2NaCl；

钠还能与酸及水反应放出H₂：2Na＋2H₂O＝2NaOH＋H₂↑，反应比较剧烈；

工业上利用钠作还原剂把钛、锆、铌、钽等金属从它们的熔融卤化物中还原出来，但不能有水参与，否则就是与水反应；

钠还可以和某些有机物反应：如钠与含有－OH官能团的有机物：醇、酚和羧酸等物质反应：

2、钠的氧化物：过氧化钠与氧化钠的比较：

物质		普通氧化物Na2O	过氧化物Na2O2
形成条件		钠露置于空气中	钠在空气中燃烧
色态		白色固体	淡黄色固体
电子式
结构		存在O2－离子	存在O22－离子（过氧离子）
属类		碱性氧化物	盐（不属于碱性氧化物）过氧化物
稳定性		不稳定	稳定
性质	与水的反应	Na2O＋H2O＝2NaOH	2Na2O2＋2H2O＝4NaOH＋O2↑
	与H＋反应	Na2O＋2H＋＝2Na＋＋H2O	2Na2O2＋4H＋＝4Na＋＋2H2O＋O2↑
	与CO2反应	生成相应的碳酸盐	生成碳酸钠和氧气
氧化性、漂白性		无	有强氧化性和漂白性
用途			呼吸面具、潜水艇中的氧气来源，用作强氧化剂，具有漂白性

3、氢氧化钠（NaOH）俗称火碱、烧碱、苛性钠，主要物理性质：白色固体，易吸收空气中的水而潮解，易溶解于水，并且放出大量的热，水溶液有涩味，有强碱性。

主要化学性质：一元强碱，具有碱的通性。如：NaOH与酸、酸性氧化物、两性物质、某些盐反应，还可以提供碱性环境发生无机和有机反应，如卤代烃的水解和消去反应，酯类的水解，油脂的皂化反应等。

4、碳酸钠和碳酸氢钠的比较：

名称	碳酸钠	碳酸氢钠
化学式	Na2CO3	NaHCO3
俗名	纯碱或苏打	小苏打
水溶液酸碱性	碱性	碱性
水溶性	易溶于水，溶解度大于NaHCO3	可溶于水，溶解度小于Na2CO3
鉴别方法	加CaCl2溶液，产生白色沉淀	先加CaCl2溶液，无沉淀产生，再加酸，产生无色无味的气体
与盐酸反应的速率和方程式	Na2CO3＋2HCl＝2NaCl＋H2O＋CO2↑ 逐滴加入时，则开始无气泡，后有气体逸出	NaHCO3＋HCl＝NaCl＋H2O＋CO2↑ 反应剧烈，迅速产生气体
热稳定性	稳定，受热不分解	不稳定，受热易分解
相互转化	加热时2NaHCO3＝Na2CO3＋H2O＋CO2↑，溶液中Na2CO3＋H2O＋CO2＝2NaHCO3

说明：

1、钠的性质很活泼，能与空气中的氧气和水反应，因此少量钠必须保存在煤油中，而大量钠，则必须保存在密闭容器中；

2、钠与氧气反应时，条件不同产物不一样。露置于空气中生成Na₂O，而在空气中燃烧时，则生成Na₂O₂；

3、Na₂O₂具有强氧化性和漂白性，其漂泊原理与新制氯水的漂白原理相似，都是利用强氧化性使有色物质被氧化而褪色；

4、钠与水、酸、盐溶液反应，实质上是钠原子与水或酸电离出的H^＋的反应，所以H^＋浓度不同，反应的剧烈程度不同。金属活动顺序表中氢后面的金属阳离子的氧化性强于H^＋，但其反应速率远小于钠与H^＋的反应速率，故钠投入盐溶液中首先是与水反应，然后再分析NaOH是否与盐发生复分解反应。如果是铝盐溶液还要考虑钠与铝的量的问题，因过量的NaOH能溶解Al（OH）₃。

5、钠的用途：工业上用钠作强还原剂来冶炼金属；钠－钾合金（液态）用作原子反应堆的导热剂；在电光源上，用钠制造高压钠灯。

6、Na₂O₂具有强氧化性，它不仅能与H₂O、CO₂反应，还能与几乎所有的常见气态非金属氧化物反应，在与高价非金属氧化物反应时，过氧化钠既作氧化剂又是还原剂，产物一般为高价含氧酸盐和O₂；在与低价的氧化物反应时，一般反应生成高价含氧酸盐。

7、盛NaOH的试剂瓶需用橡皮塞，不能用玻璃塞，因为玻璃可与碱溶液反应，从而使瓶口和瓶塞粘在一起，不易打开；NaOH的碱性很强，贮存时若未密闭，表层易变质生成碳酸钠；称量NaOH要放在烧杯里，动作要迅速，不能放在量筒、量杯、纸上称量；不慎将浓NaOH沾在皮肤上，应先用大量水冲洗，然后再涂上硼酸稀溶液；在实验室里常用NaOH溶液吸收Cl₂，在工业上常用NaOH溶液吸收NO和NO₂的尾气，以消除污染；实验室制取少量的NaOH溶液可在饱和碳酸钠溶液中撒入石灰粉末、加热、过滤。

8、往Na₂CO₃溶液中逐滴滴加盐酸，先无气体放出，后有气体产生，反应方程式为：

Na₂CO₃＋HCl＝NaHCO₃＋NaCl、NaHCO₃＋HCl＝NaCl＋H₂O＋CO₂↑

往NaHCO₃溶液中逐滴滴加盐酸，迅速产生气体，方程式为：NaHCO₃＋HCl＝NaCl＋H₂O＋CO₂↑

因此，利用两者的这一性质，可采用互滴的方法来鉴别Na₂CO₃和NaHCO₃；

9、碳酸氢钠和碳酸钠的制法：

A、制取NaHCO₃的方法

①减压低温蒸干NaHCO₃溶液。NaHCO₃遇热易分解，其水溶液加热更易分解，所以不可能采用常压下蒸发溶剂的方法制得NaHCO₃晶体。

②往饱和Na₂CO₃溶液中通入CO₂，过滤得到晶体。

Na₂CO₃+C0₂+H₂O=2NaHCO₃

B、制取NaCO₃的方法

往饱和食盐水中依次通入足量的NH₃、CO₂（氨碱法），利用NaHCO₃的溶解性小于NH₄HCO₃的溶解性原理，使NaHCO₃从溶液中析出（依次通入CO₂、NH₃至饱和行吗?）：

NH₃＋H₂O＋CO₂＝NH₄HCO₃

NH₄HCO₃＋NaCl＝NaHCO₃↓＋NH₄Cl；2NaHCO₃＝Na₂CO₃＋H₂O＋CO₂↑（制纯碱的工业方法）

［例1］某干燥粉末可能由Na₂O、Na₂O₂、Na₂CO₃、NaHCO₃、NaCl中的一种或几种组成。将该粉末与足量的盐酸反应有气体X逸出，X通过足量的NaOH溶液后体积缩小（同温、同压下测定）。若将原来混合粉末在空气中用酒精灯加热，也有气体放出，且剩余固体的质量大于原混合粉末的质量。下列判断正确的是：

A. 粉末中一定有Na₂O、Na₂O₂、NaHCO₃

B. 粉末中一定不含有Na₂CO₃和NaCl

C. 粉末中一定不含有Na₂O和NaCl

D. 无法肯定粉末里是否含有Na₂CO₃和NaCl

解析：与盐酸反应产生气体的物质可能为Na₂O₂ （生成O₂）、Na₂CO₃和NaHCO₃（生成CO₂），气体X通过NaOH溶液后体积缩小（而不是气体全部消失），说明X由O₂和CO₂组成，原粉末中Na₂O₂、Na₂CO₃和NaHCO₃至少有一种一定存在。将原混合粉末加热，有气体放出，说明混合物中一定有NaHCO₃，但NaHCO₃受热分解会使混合粉末质量减少，而实际剩余固体的质量却增加了，原因只能是发生了反应：2Na₂O＋O₂＝2Na₂O₂。综上分析，混合物中一定有Na₂O、Na₂O₂、NaHCO₃，无法确定混合物中是否有Na₂CO₃和NaCl。故答案为A、D。

答案：AD

 

［例2］在一定条件下，将钠与氧气反应的生成物1.5g溶于水，所得溶液恰好能被80mL浓度为0.50 mol/L的HCl溶液中和，则该生成物的成分是：

A. Na₂O            　　　　　B. Na₂O₂

C. Na₂O和Na₂O₂    　　　　　D. Na₂O₂和NaO₂

解析：HCl为0.04mol。钠的氧化物若为Na₂O，应为0.02mol×62g·mol^－1＝1.24g；若为Na₂O₂，应为0.02mol×78g·mol^－1＝1.56g。因1.5g介于1.24～1.56之间，应为二者的混合物

答案：C

 

［例3］纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。请按要求回答问题：

（1）“氨碱法”产生大量CaCl₂废弃物，请写出该工艺中产生CaCl₂的化学方程式：________；

（2）写出“联合制碱法”有关反应的化学方程式：____________________________；______________________________________。

（3）CO₂是制碱工业的重要原料，“联合制碱法”与“氨碱法”中CO₂的来源有何不同？____________________________________________________________________________；

（4）绿色化学的重要原则之一是提高反应的原子利用率。根据“联合制碱法”的总反应，列出计算原子利用率的表达式：

原子利用率（%） =________________________________________。

解析：（1）“氨碱法”中产生的NH₄Cl与Ca（OH）₂作用生成CaCl₂：

2NH₄Cl＋Ca（OH）₂2NH₃↑＋CaCl₂＋2H₂O。

（2）“联合制碱法”又称“侯氏制碱法”是向饱和食盐水中通入过量的NH₃气体，再向其中通入过量的CO₂，发生反应的方程式为：

NH₃＋CO₂＋H₂O＋NaCl_（饱和）＝NaHCO₃↓＋NH₄Cl；2NaHCO₃Na₂CO₃＋CO₂↑＋H₂O；

（3）“氨碱法”的CO₂来源于石灰石煅烧，“联合制碱法”的CO₂来源于合成氨工业的废气。

（4）由于“联合制碱法”总反应可看作是：2NH₃＋2NaCl＋CO₂＋H₂O＝Na₂CO₃＋2NH₄Cl，所以：

原子利用率（%） =×100% =×100%；

答案：（1）2NH₄Cl＋Ca（OH）₂2NH₃↑＋CaCl₂＋2H₂O。

（2）NH₃＋CO₂＋H₂O＋NaCl_（饱和）＝NaHCO₃↓＋NH₄Cl；

2NaHCO₃Na₂CO₃＋CO₂↑＋H₂O；

（3）“氨碱法”的CO₂来源于石灰石煅烧，“联合制碱法”的CO₂来源于合成氨工业的废气。

（4）原子利用率（%）＝×100%；

 

［例4］下图中A至F是化合物，G是单质。

写出A、B、E、F的化学式：A：____________；B____________；E____________；F____________。

解析：试题中包含着多条信息，若是一条、一条地单独分析，似乎找不到明显的突破口，这里要求解题者先弄清每条信息的含义，再综合起来，就可确定推断的范围。在此基础上进行验证。从题示条件可得出下列结论：

（1）固体A可分解为三种物质，可能是多元弱酸盐之类的物质；

（2）A的分解产物C、D都可跟化合物E反应产生单质G，像是过氧化物跟水、二氧化碳等之间的反应；

（3）A和B可互相转化，可能是某种多元酸、多元酸盐之间的关系。

综合起来，可推测A是碳酸氢钠、碳酸氢钾等，E是过氧化钠、过氧化钾等。代入题给反应进行验证很吻合。所以答案可确定为：A为 NaHCO₃ ，B为Na₂CO₃，E为Na₂O₂，F为NaOH；也可能是KHCO₃，K₂CO₃，K₂O₂，KOH。

答案：A为NaHCO₃，B为Na₂CO₃，E为Na₂O₂，F为NaOH；也可能是KHCO₃，K₂CO₃，K₂O₂，KOH。

 

［例5］在隔绝空气的条件下，某同学将一块部分被氧化的钠块用一张已除去氧化膜、并用针刺一些小孔的铝箔包好，然后放入盛满水且倒置于水槽中的容器内。待钠块反应完全后，在容器中仅收集到1.12 L氢气（标准状况），此时测得铝箔质量比反应前减少了0.27 g，水槽和容器内溶液的总体积为2.0 L，溶液中NaOH的浓度为0.050 mol·L^－1（忽略溶液中离子的水解和溶解的氢气的量）。

（1）写出该实验中发生反应的化学方程式。

（2）试通过计算确定该钠块中钠元素的质量分数。

解析：（1）Na₂O＋H₂O＝2NaOH，2Na＋2H₂O＝2NaOH＋H₂↑，

2Al＋2NaOH＋2H₂O＝2NaAlO₂＋3H₂↑。

（2）n（NaOH余）＝2.0 L×0.05 mol·L^－1＝0.1 mol，

n（H₂）＝＝0.05mol，n（Al）＝＝0.01 mol＝n（NaAlO₂），

由电子守恒知：n（Na）＋3n（Al）＝2n（H₂），即：n（Na）＋3×0.01 mol＝2×0.05 mol，得：

n（Na）＝0.07 mol。

由钠守恒知：n（NaAlO₂）＋n（NaOH）＝n（Na）＋2n（Na₂O），即：0.01 mol＋0.1 mol＝0.07 mol＋2n（Na₂O），

得：n（Na₂O）＝0.02 mol。

w（Na）=≈89%。

答案：（1）Na₂O＋H₂O＝2NaOH，2Na＋2H₂O＝2NaOH＋H₂↑，

2Al＋2NaOH＋2H₂O＝2NaAlO₂＋3H₂↑

（2）89%

 

（二）镁、铝及其化合物的性质：

1、镁和铝的性质：

镁和铝都属于密度小，熔点较低，硬度较小的银白色金属，但它们的熔沸点都比同周期的钠的熔沸点高，硬度大，其中铝的熔沸点比镁和钠都大。镁和铝元素原子的最外层电子数分别为2和3，都容易失去电子，在化学反应中显还原性。

（1）跟O₂及其它非金属反应：

常温下，在空气中都因生成氧化膜，具有抗腐蚀能力.

　　2Mg＋O₂2MgO　　　　3Mg＋N₂Mg₃N₂　　Mg＋Br₂MgBr₂

　　2Al＋3SAl₂S₃　　　　　4Al＋3O₂2Al₂O₃

（2）跟某些氧化物：

　　2Mg＋CO₂2MgO＋C；　　2Al＋Fe₂O₃2Fe＋Al₂O₃（铝热反应）

（3）跟水反应

　　Mg＋2H₂OMg（OH）₂＋H₂↑（冷水慢，沸水快）

铝与水一般不反应，只有氧化膜被破坏后才可能缓慢发生反应。

（4）跟酸的反应：

　　Mg＋2H^＋＝Mg^2＋＋H₂↑（比铝与酸反应快）

　　2Al＋6H^＋＝2Al^3＋＋3H₂↑（常温下，在浓H₂SO₄、浓HNO₃中钝化）

（5）跟碱反应

　　2Al＋2NaOH＋2H₂O＝2NaAlO₂＋3H₂↑

2、镁和铝的化合物：

氧化镁和氧化铝

	MgO	Al2O3
物理性质	白色粉末、熔点高	白色固体、熔点高
类别	碱性氧化物	两性氧化物
跟水的反应	MgO＋H2O＝Mg（OH）2↓（缓慢）	不反应
跟酸反应	MgO＋2H＋＝Mg2＋＋H2O	Al2O3＋6H＋＝2Al3＋＋3H2O
跟碱反应	不反应	Al2O3＋2OH－＝2AlO2－＋H2O
用途	耐火材料	冶炼铝，耐火材料

氢氧化镁和氢氧化铝

	Mg（OH）2	Al（OH）3
物理性质	白色粉末难溶于水	白色固体，难溶于水
类别	弱碱	两性氢氧化物
跟酸反应	Mg（OH）2＋2H＋＝Mg2＋＋2H2O （可溶于NH4Cl等强酸弱碱盐）	Al（OH）3＋3H＋＝Al3＋＋3H2O
跟碱反应	不反应	Al（OH）3＋OH－＝AlO2－＋2H2O
受热分解	Mg（OH）2MgO＋H2O	2Al（OH）3Al2O3＋3H2O
实验室制法	可溶性镁盐加NaOH溶液 Mg2＋＋2OH－＝Mg（OH）2↓	可溶性铝盐加氨水 Al3＋＋3NH3·H2O＝Al（OH）3↓＋3NH＋4

说明：

1、铝与强碱溶液反应的实质

　　反应过程：2Al＋6H₂O＝2Al（OH）₃↓＋3H ₂↑；2Al（OH）₃＋2NaOH＝2NaAlO₂＋4H₂O

　　总反应式：2Al＋2H₂O＋2NaOH＝2NaAlO₂＋3H₂↑

　　Al与水很难反应，且生成的Al（OH）₃附在Al的表面，阻止了Al继续反应，但强碱NaOH能溶解Al（OH）₃，故可促使Al与强碱溶液反应，而弱碱如氨水，不溶解Al（OH）₃，故Al在弱碱溶液中不反应。

2、Al（OH）₃的两性：Al（OH）₃在溶液中同时发生酸式电离和碱式电离.

　　Al（OH）₃＝H₃AlO₃HAlO₂＋H₂O

　　              

　　Al^3＋＋3OH^－                                   AlO₂^－＋H^＋

　　若向此溶液中加入酸，因H^＋与OH^－结合生成水，反应向碱式电离方向进行，此时Al（OH）₃是碱性；若加入碱，因OH^－与H^＋结合生成水，故向酸式电离方向进行，这时Al（OH）₃显酸性。

3、铝盐溶液与强碱溶液的反应：

　　（1）向AlCl₃溶液中滴加NaOH溶液

　　①现象：白色沉淀沉淀增加减少消失

　　②有关反应：Al^3＋＋3OH^－＝Al（OH）₃↓；Al（OH）₃＋OH^－＝AlO₂^－＋2H₂O

　　（2）向NaOH溶液中滴加AlCl₃溶液

　　①现象：沉淀立刻消失，沉淀沉淀增加沉淀量不变

②有关反应：Al^3＋＋4OH^－＝AlO₂^－＋2H₂O；Al^3＋＋3AlO₂^－＋6H₂O＝4Al（OH）₃↓

4、铝热反应：铝和金属氧化物所形成的混合物称为铝热剂，在引燃剂（KClO₃与镁条或KClO₃、蔗糖和浓硫酸存在时）发生氧化还原反应，冶炼高熔点金属。如冶炼金属：铁、钨、铜等，也可用来焊接钢轨；

5、MgCl₂、AlCl₃都属于强酸弱碱盐，其水溶液均水解显酸性，因此欲制得无水物，均必须在HCl气流中蒸发结晶。否则，均水解得到相应的氢氧化物，加热后分解得到相应的氢化物；

6、金属镁的冶炼可电解熔融的制取：MgCl₂＝Mg＋Cl₂；而固体AlCl₃属于分子晶体，熔融状态不能导电，因此金属铝的冶炼，只能通过电解熔融Al₂O₃的方法制取：

2Al₂O₃＝4Al＋3O₂↑，但由于Al₂O₃的熔点很高，为了使其在较低的温度下熔化，可加入冰晶石（Na₃AlF₆）

［例1］由海水制备无水氯化镁，主要有以下步骤：①在一定条件下脱水干燥；②加熟石灰；③加盐酸；④过滤；⑤浓缩结晶。其先后顺序正确的是:

A、②④⑤③①     B、③②④①⑤     C、③④②⑤①      D、②④③⑤①

解析：海水中存在着丰富的镁，均以Mg^2＋的形式存在，可以用碱将Mg^2＋沉淀析出，

Mg^2＋＋2OH^－＝Mg（OH）₂↓过滤后，用盐酸溶解产生的Mg（OH）₂，并在HCl气流中蒸发结晶，就可以得到无水氯化镁，故本题的答案为②④③⑤①

答案：D

 

［例2］两个烧杯加入同体积的浓度为2mol／L的H₂SO₄，置于天平两端，调平天平后分别加入10.8g的A1和Mg，则反应完毕后，天平：

A、可能加Mg一端下倾　　　　　　B、可能加Al一端下倾

C、可能仍保持天平平衡　　　　　　D、无法判断

解析：此题未说明稀H₂SO₄的体积，分下列三种情况讨论：

（1）加入稀H₂SO₄过量，Al、Mg都已反应完毕，按化学反应方程式计算，加入Al、Mg每端增加的重量：

2Al＋3H₂SO₄＝A1₂（SO₄）₃＋3H₂↑     △w

54 g                6 g      48 g

10.8 g                       m（A1）　　　　    m（A1）=9.6g

Mg＋H₂SO₄＝MgSO₄＋H₂↑          △w

24 g                2 g           22 g

10.8 g                    　  m （Mg）　　　    m（Mg）=9.9 g

则加入Mg一端增加质量多，往下倾。

（2）加入稀H₂SO₄对Al和Mg都不足，两金属都有剩余。因加稀H₂SO₄物质的量一定，则产生的H₂的量也相同，故天平保持平衡。

（3）若加入H₂SO₄­的量能使Mg完全反应，反应放出H₂后，溶液增重9.9 g，使Mg不能完全反应，Al有余，加入Al的一端增加质量小于9.6 g，故天平向加入Mg的一端下倾。

答案：A、C。

 

［例3］向100mL 2mol·L^－1的AlCl₃溶液中，逐滴加入NaOH溶液100mL时产生沉淀为7．8g，则加入NaOH溶液的物质的量浓度是：

A、1mol·L^－1    B、1.5 mol·L^－1C、3mol·L^－1    D、7 mol·L^－1

解析：7.8gAl（OH）₃的物质的量为0.1mol。AlCl₃逐滴加入NaOH溶液有关反应为：

Al^3＋＋3OH^一＝Al（OH）₃↓　　　　A1（OH）₃＋OH^一＝A1O₂^－＋2H₂O

（1）NaOH不足

设参加反应的NaOH的物质的量为n（NaOH）

Al^3＋＋3OH^一＝Al（OH）₃↓

3　　        1

n（NaOH）  0.1 mol　　　　　　则n（NaOH）＝0.3mol

c（NaOH）＝0.3mol／0.1L＝3mol·L^－1

（2）NaOH过量

Al^3＋全部沉淀为Al（OH）₃，过量的NaOH溶解部分的Al（OH）₃，只余0.1mol Al（OH）₃沉淀。设使Al^3＋全部沉淀需NaOH的物质的量为n₁（NaOH）

溶解部分Al（OH）₃需NaOH的物质的量为n₂（NaOH）

Al^3＋＋3OH^－＝Al（OH）₃↓

1      3      1   

0.2mol n₁（NaOH） 0.2 mol　　　　n₁（NaOH）=0.6mol

Al（OH）₃＋OH^－＝A1O₂^－＋2H₂O

1      1   

0.1mol n₂（NaOH）　　　　　　　n₂（NaOH）＝0.1mol

c（NaOH）＝0．7mol／0.1L＝7mol·L^－1

答案：CD

 

［例4］A、B、C、D、E、F是中学化学中的常见物质，它们之间的转化关系如图所示．其中 A、B为单质，F为白色沉淀，D为气体．

（1）若D的水溶液显弱酸性，则A是_____，B是_____，C是_____，D是_____，E是_____，F是_____．

（2）若D的水溶液显弱碱性，则A是_____，B是_____，C是_____，D是_____，E是_____，F是_____．

解析：E与NaOH溶液反应生成白色沉淀F，则F必为氢氧化物，常见的白色氢氧化物沉淀有Mg（OH）₂和Al（OH）₃。进一步推知E为MgCl₂或AlCl₃，B为Mg或Al，A为非金属单质．又因C能与H₂O反应同时生成Al（OH）₃或Mg（OH）₂，则C与H₂O的反应是水解反应．显碱性的气体常见的只有NH₃，可确定C为Mg₃N₂，A为N₂，B为Mg。当D为酸性气体时，且是水解产生的，则C同样是与Mg₃N₂相类似的盐，常见的为A1₂S₃，推知A为S，B为A1．

答案 ：（1）A．S   B．Al  C． A1₂S₃  D．H₂S   E．AlCl₃  F．Al（OH）₃

（2）A．N₂  B．Mg  C． Mg₃N₂  D．NH₃  E．MgCl₂  F．Mg（OH）₂

 

［例5］向明矾［KAl（SO₄）₂·12H₂O］溶液中逐滴加入Ba（OH）₂溶液至过量．   

（1）写出可能发生的有关反应的离子方程式．

（2）在图中，纵坐标表示生成沉淀的物质的量，横坐标表示加入Ba（OH）₂的物质的量．试在图中画出当溶液中明矾为1 mol时，生成的每一种沉淀的物质的量随Ba（OH）₂物质的量变化的曲线（在曲线上标明沉淀的化学式）．

（3）当向a L物质的量浓度为M mol／L的明矾溶液中滴加物质的量浓度为n mol／L的Ba（OH）₂溶液b L，用含a，M，N的表达式表示：

①当b满足______条件时，沉淀的总物质的量为最大值．

②当b满足______条件时，沉淀的质量为最大值．

解析：（1）设溶液中明矾的物质的量为1 mol．则当滴加的Ba（OH）₂的物质的量分别在0～1.5 mol和1.5mol～2.0mol时，所发生的反应的化学方程式和离子方程式分别为：

2KAl（SO₄）₂＋3Ba（OH）₂＝K₂SO₄＋3BaSO₄＋2Al（OH）₃↓①

K₂SO₄＋2Al（OH）₃＋Ba（OH）₂＝2KAlO₂＋BaSO₄↓＋4H₂O②

（2）从化学方程式可以看出，生成BaSO₄的物质的量随Ba（OH）₂的量的增加而增加，生成Al（OH）₃的物质的量随Ba（OH）₂的量的增加而发生先增加后减少直至完全溶解的变化过程．

（3）由方程式①知，当加入了1.5molBa（OH）₂时，生成沉淀的物质的量为，质量为1.5mol×233g／mol＋1mol×78g／mol＝427.5g；由方程式②知，当继续滴加0.5molBa（OH）₂时，沉淀的物质的量将减少1mol×＝0.5mol，沉淀的质量却增加了0.5mol×233g／mol－78g＝38.5g．所以，把明矾溶液中Al^3＋恰好沉淀完全时，生成沉淀的总的物质的量最大，把SO₄^2－沉淀完全时，生成沉淀的质量最大。

则根据方程式①可得，当b＝3aM/2n（L）时，沉淀的总物质的量最大；

根据方程式②可得，当b＝2aM/n（L）时，沉淀的总质量最大，

答案：（1）2KAl（SO₄）₂＋3Ba（OH）₂＝K₂SO₄＋3BaSO₄＋2Al（OH）₃↓

K₂SO₄＋2Al（OH）₃＋Ba（OH）₂＝2KAlO₂＋BaSO₄↓＋4H₂O

（2）见下图

（3）当b＝3aM/2n（L）时，沉淀的总物质的量最大；

当b＝2aM/n（L）时，沉淀的总质量最大。

 

【模拟试题】

1、将一块钠投入到盛有煤油和水的试管中（煤油和水均足够多），可以观察到的现象是：

A、钠浮在试管中的液面上       B、钠沉在试管中溶液的底部

C、钠在煤油中燃烧起来         D、钠处于水和煤油的交界处，上下浮动，最后消失

2、金属钠分别与下列溶液反应时，既有沉淀析出，又有气体逸出的是：

A、BaCl₂溶液     B、K₂S0₄溶液   C、FeCl₃溶液      D、NH₄NO₃溶液

3、下列对焰色反应实验操作注意事项说明正确的是：

①K的火焰颜色要透过蓝色的钴玻璃观察；

②先灼烧铂丝到与原来火焰颜色相同时，再蘸被检物质；

③每次实验后要将铂丝用盐酸洗净，并在火焰上灼烧到没有颜色为止；

④没有铂丝可以用光洁无锈的铁丝代替；

A、全部正确     B、仅有④不正确   C、仅⑤不正确    D、仅③不正确

4、铷与钠位于同一主族，由钠推知关于铷的性质或用途中不正确的是：

A、单质与水反应发生爆炸                B、单质的熔点比钾高 

C、氢氧化物的碱性比氢氧化钾要强些      D、单质为银白色

5、将过氧化钠和过量的碳酸氢钠在密闭容器中混合充分加热后，最终残留固体物质是：

A、Na₂CO₃ 　　   B、Na₂O和Na₂O₂  　　　 C、Na₂O₂ 　　　   D、Na₂O₂和Na₂CO₃

6、下列反应中，Na₂O₂只表现强氧化性的是：

A、2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑　　　　　　

B、Na₂O₂+MnO₂=Na₂MnO₄

C、2Na₂O₂+2H₂SO₄=2Na₂SO₄+2H₂O+O₂↑

D、5Na₂O₂+2KMnO₄+8H₂SO₄=5Na₂SO₄+K₂SO₄+2MnSO₄+8H₂O+5O₂↑

7、有甲、乙、丙三种溶液。甲溶液中加入Na₂CO₃溶液有白色沉淀生成，再加入乙溶液，沉淀溶解并有气体放出，再加入丙溶液，又有白色沉淀生成。则甲、乙、丙三种溶液依次是：

A、CaCl₂、稀HNO₃、BaCl₂三种溶液    　B、CaCl₂、稀Na₂SO₄、K₂SO₄三种溶液

C、BaCl₂、稀HNO₃、Na₂SO₄三种溶液     D、CaCl₂、稀HCl、Ba（NO₃）₂三种溶液

8、10gCO和H₂组成的混合气体在足量氧气中完全燃烧，立即将全部生成物通入足量的Na₂O₂中，则固体质量增加：

A、10g   　   B、11.8g        C、13.2g         D、无法计算

9、有KOH和KHCO₃混合物26.2g，在250℃下煅烧，冷却后称量，质量减少4.65g，则原混合物中KOH和KHCO₃的关系是：

A、KOH＞KHCO₃    　  B、KOH＜KHCO₃  C、KOH=KHCO₃    　　　 D、任意比混合

10、氢化钠（NaH）是一种白色的离子晶体，其中钠是+1价。NaH与水反应放出H₂。下列叙述正确的是：

A、氢化钠是离子化合物，NaH中氢离子H^－半径比H⁺的半径大

B、NaH不论放入水中还是盐酸中都有气体产生

C、NaH中H^－可被还原成H₂D、NaH在水中显酸性

11、某种混合气体，可能含有N₂、HCl、CO。把混合气体依次通过足量的NaHCO₃溶液和灼热的CuO，气体体积都没有变化；再通过足量的Na₂O₂固体，气体体积变小；最后通过灼热的铜网，经充分反应后气体体积又减小，但还有剩余气体。以下对混合气体组成的判断，正确的是：

A、一定没有N₂，CO和HCl中至少有一种　

B、一定有N₂、HCl和CO

C、一定在N₂、CO和HCl中至少有一种　

D、一定有N₂和HCl，一定没有CO

12、用铝箔包装0．1mol金属钠，用针扎出一些小孔，放入水中，完全反应后，用排水集气法收集产生的气体，则收集到的气体为（标准状况）：

A、O₂和H₂的混合气体                        B、1.12 L H₂

C、大于1.12 L H₂                               D、小于1.12 L气体

13、把铝粉和Fe₃O₄粉末配成铝热剂并分成两份，第一份在高温下恰好完全反应，然后将生成物与足量盐酸充分反应；第二份直接加入足量的氢氧化钠溶液使之充分反应，前后两种情况下生成的气体在相同状况下的体积比是：

A、3：4    　　　 B、4：3   　　　  C、3：8   　　　  D、8：3

14、向含有a mol A1C1₃的溶液中加入含b mol KOH的溶液，生成沉淀的物质的量可能是：

①a mol；②b mol；③mol；④mol；⑤0mol；⑥（4a－6）mol

A、①②④⑤⑥   　 B、①③④⑤⑥   　　 C、①②③⑤⑥  　　  D、①③⑤

15、向含有0.1mol明矾的溶液中逐滴加入含有0.2molBa（OH）₂的溶液中，下面判断正确的应是：

A、先出现沉淀而后全部溶解        B、当Al³⁺和SO₄^2－全部沉淀所得沉淀量最大

C、最后只有BaSO₄沉淀      　     D、最后生成0.1mol Al（OH）₃和0.2molBaSO₄

16、某混合溶液中含MgCl₂的浓度为2mol/L，含AlCl₃的浓度为3mol/L，将此溶液200mL中的Mg²⁺转化为Mg（OH）₂沉淀分离出来，至少需要1.6mol/L的NaOH溶液的体积是：

A、3.2L    　　  B、2L    　　  C、1.5L     D、1.8L

17、某无色溶液加入铝可以生成氢气， 则在该溶液中不可能大量存在的离子组是：

A、K⁺、Cu²⁺、NO₃^－、Cl^－  　　　          B、Na⁺、K⁺、SO₄^2－、Cl^－

C、NH₄⁺、K⁺、HCO₃^－、Cl^－ 　　　         D、Na⁺、Ba²⁺、Br^－、Cl^－

18、某氯化钙样品中混有氯化铁、氯化镁、氯化钠和碳酸钠中的一种或两种杂质。取11.1g样品溶解，得无色溶液，再加入足量的硝酸银溶液，得到29.7g沉淀。样品所含杂质的正确结论是：

A、一定无碳酸钠，可能有氯化铁　　　　　B、可能有碳酸钠和氯化钠   

C、一定有氯化镁，可能有氯化钠　　　　　D、一定有氯化钠   

19、某无色透明溶液与铝反应放出H₂，该溶液中可能含有大量的：H⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^－、OH^－、NO₃^－、CO₃^2－等离子，试推断：

第一种情况：一定有                      离子，可能有                    离子。

第二种情况：一定有                     离子，可能有                  离子。

20、在50mL b mol/L AlCl₃溶液中加入50mL a mol/L 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，无沉淀生成。

（3）当a、b满足             条件时，先有沉淀生成，后又有部分沉淀溶解，此时Al（OH）₃的质量为       克。

21、如图所示，每一方框中的字母代表一种反应物或生成物：

产物J是含A金属元素的胶状白色沉淀，I为NaCl溶液，D是淡黄色固体单质。试填写下列空白：

    （1）L的化学式为：                 。

    （2）F的化学式为：               。

    （3）写出J受热分解反应的化学方程式：           。

    （4）H和G之间反应的化学方程式为：             。

22、有两个实验小组的同学为探究过氧化钠与二氧化硫的反应，都用如下图所示的装置进行实验。通入SO₂气体，将带余烬的木条插入试管C中，木条复燃。

             

请回答下列问题：

（1）第1小组同学认为Na₂O₂与SO₂反应生成了Na₂SO₃和O₂，该反应的化学方程式是：           

（2）请设计一种实验方案证明Na₂O₂与SO₂反应生成的白色固体中含有Na₂SO₃。                  

（3）第2小组同学认为Na₂O₂与SO₂反应除了生成Na₂SO₃和O₂外，还有Na₂SO₄生成。为检验是否有Na₂SO₄生成，他们设计了如下方案：

    上述方案是否合理?                         。请简要说明两点理由：

①                                       ；②                                                                    。

23、某种含有少量氧化钠的过氧化钠试样（已知试样质量为1.560 g、锥形瓶和水的质量为 190.720 g），利用如图装置测定混合物中Na₂O₂的质量分数，每隔相同时间读得电子天平的数据如表：

          

（1）写出Na₂O₂ 和H₂O反应的化学方程式                                    。

（2）计算过氧化钠质量分数时，必需的数据是                                。不必作第6次读数的原因是                                     。

（3）测定上述样品（1.560 g）中Na₂O₂质量分数的另一种方案，其操作流程如下：

①操作Ⅱ的名称是              。

②需直接测定的物理量是                                               。

③测定过程中需要的仪器有电子天平、蒸发皿、酒精灯，还需要         、        。（固定、夹持仪器除外）

④在转移溶液时，如溶液转移不完全，则Na₂O₂质量分数的测定结果             （填偏大、偏小或不变）。

24、现有等物质的量的NaHCO₃、KHCO₃的混合物a g与100mL盐酸反应。题中涉及的气体体积均以标准状况计，填空时可以用带字母的公式表示。

（1）混合物中NaHCO₃与KHCO₃的质量比为

（2）如碳酸氢盐与盐酸恰好完全反应，则盐酸的物质的量浓度为

（3）如果盐酸过量，生成CO₂的体积为

（4）如果反应后碳酸氢盐有剩余，盐酸不足量，要计算生成CO₂的体积，还需要知道

                                       。

（5）若NaHCO₃和KHCO₃不是以等物质的量混合，则a g固体混合物与足量的盐酸完全反应时生成CO₂的体积范围是

25、将一定质量的Mg，Al合金全部溶解在500mL盐酸中（体积变化不计），取10mL反应后的溶液，用1mol/LNaOH溶液滴定得下图关系。

（1）求Mg，Al的质量各是多少？

（2）求盐酸的物质的量浓度为多少?

 

 

【试题答案】

1、D　　2、C　　3、A　　4、B　　5、A　　

6、B　　7、C　　8、A　　9、B　　10、AB　

11、C　　12、C　　13、A　　14、B　　15、C　　

16、B　　17、AC　　18、C

19、第一种情况：H⁺、Cl^－；K⁺、Mg²⁺；第二种情况：OH^－、K⁺；Cl^－、NO₃^－、CO₃^2－。

20、（1）0.0167a mol    （2）a≥4b    （3）3b＜a＜4b   15. 6b－3.9a

21、（1） H₂O  （2）Na₂S   （3）2 Al（OH）₃ = Al₂O₃ + 3 H₂O

（4）2H₂S + SO₂ = 3S + 2H₂O

22、（1）2Na₂O₂+2SO₂=2Na₂SO₃+O₂

（2）取白色固体，加稀H₂SO₄，产生能使品红溶液褪色的气体。

（3）不合理

① 稀硝酸能将亚硫酸钡氧化为硫酸钡

② 如果反应后的固体中还残留Na₂O₂，它溶于水后能将亚硫酸根氧化成硫酸根。

23、（1）2Na₂O₂ +2H₂O → 4NaOH +O₂↑；（2）试样质量、锥形瓶加水的质量。第4（或5）次读数（或用具体数值表示）时锥形瓶内质量已达恒重。（3）①蒸发；②NaCl的质量；③烧杯、玻璃棒；④偏大。

24、（1）84：100  （2）5a/46 

（3）22.4a/92或5.6a/23 

（4）盐酸的物质的量浓度

（5）（22.4/100） a~（22.4/84）a 

25、（1）Mg 3.6   Al 2.7    （2）1.4mol/L