练习:回忆硅与氢氧化钠溶液的反应,写出反应方程式:Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑注:在这个反应中氧化剂也是H2O,所以若要标出电子转移的数目需要在方程式的两边各补上2个H2O分子。
2.与某些氧化物反应
(1)镁与二氧化碳的反应
演示镁条在二氧化碳中燃烧的实验,观察现象然后由学生分析出化学方程式。
2Mg+CO2点燃2MgO+C
说明:
a.现象:剧烈燃烧,生成白色固体,在集气瓶壁上有黑色固体生成。
b.该反应为置换反应,说明了镁的强还原性。
c.该反应同时也说明CO2不支持燃烧是相对的。
思考题:镁在二氧化硫中能否燃烧?
镁在二氧化硫中燃烧与在二氧化碳中相似,生成氧化镁和单质硫,但是生成的硫能继续与镁反应,生成硫化镁。
2Mg+SO2点燃
(2)铝热反应
演示铝热反应,由学生写出反应方程式,分析各种试剂的作用。
2Al+Fe2O3高温Al2O3+2Fe说明:
a.在该反应中,镁条和氯酸钾是引燃剂,镁条在空气中可以燃烧,氧气是氧化剂。但插入混合物中的部分镁条燃烧时,氯酸钾则是氧化剂,以保证镁条的继续燃烧,同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应。由于该反应放出大量的热,只要反应已经引发,就可剧烈进行,放出的热使生成的铁熔化为液态。
b.铝热剂:铝粉和某些金属氧化物(氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁、五氧化二钒、三氧化二铬、二氧化锰等)组成的混合物。
c.应用:
①野外焊接
②冶炼难熔金属
2Al+Cr2O3=2Cr+Al2O3
4Al+3MnO3=3Mn+2Al2O3
3V2O5+10Al=5Al2O3+6V铝的重要化合物
1.镁铝在自然界中的存在
(1)镁:占地壳总质量的2.0%,在所有元素中为第8位,主要存在形式有:光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)、白云石(MgCO3·CaCO3)、硫酸镁、滑石、石棉等。
(2)铝:占地壳总质量的7.7%,在所有元素中是第3位,在金属中为第1位,主要存在形式有:铝土矿(Al2O3)、明矾石(KAl(SO4)2·12H2O)、长石、云母等。
镁和铝在自然界中只有化合态。
2.氧化铝
Al2O3为白色粉末,不溶于水,熔点2050℃,用作耐火材料。自然界中纯净的Al2O3为无色晶体,俗称刚玉,硬度仅次于金刚石。
Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O具有两性,既可与酸反应,又可与碱反应。
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O(三)随堂练习
1.工业上冶炼钒、铬等难熔金属,常用的还原剂是
A.氢气B.金属钠C.铝D.一氧化碳
2.有一不纯的铝中含有硅和铁两种杂质。取两份等质量的样品,分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液充分反应后,生成等量的气体,则不纯铝中含铁和硅的比是
A.质量之比为2∶1 B.物质的量之比为1∶1
C.质量之比为1∶1 D.物质的量之比为2∶1
3.将相同质量的镁条分别在①氧气中②空气中③氮气中④二氧化碳中燃烧,燃烧后所得固体产物的质量由小到大的排列顺序为(填序号)。
板书设计
4.铝与强碱溶液反应
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑注:(1)理解:Al先与H2O反应,生成的Al(OH)3可溶解于NaOH溶液中,促进反应进一步进行。
(2)氧化剂是H2O;本质为:
2Al+2NaOH+6H2O=2NaAlO2+3H2↑+4H2O练习:Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
5.与某些氧化物反应
2Mg+CO2点燃2MgO+C(剧烈燃烧,耀眼白光,生成白色、黑色两种固体。)
2Al+Fe2O3高温2Fe+2Al2O3(铝热反应)
四、铝的重要化合物
1.镁、铝的存在:在自然界中仅有化合态。其中镁主要以MgCl2、MgCO3、MgSO4等形式存在;铝主要以Al2O3、KAl(SO4)2·12H2O等形式存在,其在地壳中的含量居第3位(金属中第1)。
2.氧化铝
物理性质:白色难熔的粉末状固体,不溶于水,是一种耐火材料。
化学性质:两性氧化物(既可与酸反应,又可与碱反应)
Al2O3+6H+=2Al3+3H2O
Al2O3+2OH-=2AlO2+H2O【典型例题】
例1下列各组离子中,能在酸性溶液里大量共存,并且溶液呈无色透明溶液的是
A.MnO-4、K+、Na+、SO2-4
B.Na+、AlO-2、Cl-
C.Mg2+、NH+4、Cl-、NO-3
D.Ba2+、K+、S2-、SO2-4
选题目的:
本题是一道综合题,不仅考查学生对离子颜色知识的理解,而且考查学生对离子性质的理解,特别是偏铝酸根与酸的反应。
分析:
首先排除在溶液中有颜色的离子。可以看出,各组中,只有(A)组的MnO-4呈紫色,则(A)不符合题意。
再考虑在酸性条件下,不能共存的离子组,(B)中AlO-2与H+发生反应:AlO-2+H++H2O=Al(OH)3↓则(B)不符题意。(D)中S2-与H+可发生反应:S2++2H+=H2S
则(D)不符合题意。且(D)中Ba2+、SO2-
4不能大量共存。故选(C)。
答案:(C)
启示:关于离子是否大量共存于同一溶液中,是常见题型和考试热点题。判断依据是:能反应的离子组不能共存,主要有系列三种情况:
(1)发生复分解反应生成难溶、难电离和挥发性物质的离子组在溶液中不能大量共存,如:H+与CO2-3、S2-等弱酸根离子及OH-;OH-与Mg2+、Al3+等弱碱的阳离子及H+;Ba2+与SO2-4、CO2-3;Ag+与Cl-、Br-、I-、PO3-4;Ca2+与CO2-3、SiO2-3等形成沉淀的离子组。
(2)发生氧化-还原反应的离子组,如:
Fe3+与S2-;H+、NO-3与Fe2+;MnO-4、ClO-3在酸性环境下与Cl-、Br-、I-等均可发生氧化-还原反应,则不能在溶液中大量共存。
(3)引申能发生相互促进水解反应的离子组在溶液中不能大量共存,如:Fe3+、Al3+与CO2-3、HCO-2、AlO-2;Mg2+、Al3+与S2-等。
此外,还应注意题目条件,如溶液的酸碱性及是否有色等等。一般由主族元素形成的离子在溶液中是无色的,有色离子往往是过渡元素形成的,如Fe2+、Fe3+、Cu2+、MnO-4、ClO-3等。
例2镁粉是焰火、闪光粉中不可缺少的原料,工业制造镁粉是将镁蒸气在气体中冷却,下列可作为冷却气的是:
(1)空气(2)CO2(3)Ar(4)H2(5)N2
A.(1)(2)B.(2)(3)C.(3)(4)D.(4)(5)
选题目的:
复习巩固镁的化学性质——a.与非金属反应;b.与某些氧化物反应。适当拓宽知识——镁除了与氧气反应外还可以与氮气反应。适合于中下等学生。
思路分析:
由于镁很活泼,是还原性很强的金属,所以加热时能与许多气体物质反应。如空气、二氧化碳、氮气等,但不与氢气和稀有气体反应。镁与氮气的反应化学方程式为:3Mg+N2 Mg3N2
解答:C
启示:学习金属的性质,既要熟知它们的相似性又要掌握各自的特性。镁在空气中点燃可以同时与氮气、氧气和二氧化碳反应,这也是镁燃烧时不能用CO2灭火的原因。
例3某无色透明的溶液,跟金属铝反应时,放出H2,试判断下列离子Mg2+、Cu2
+、Ba2+、H+、Ag+、SO2-4、SO2-3、HCO-3、OH-、NO-3在溶液中存在的情况有两种,分析后填写下表:
肯定存在
可能存在
肯定不存在
(1)
(2)
选题目的:复习巩固铝的化学性质——既能与酸反应又能与碱反应,复习离子共存的知识。适合于中等学生。
思路分析:根据铝的化学性质,与金属铝反应放出H2,有两种情况:酸溶液或强碱溶液。因此:(1)肯定存在H+、SO2-4;Mg2+与题意不冲突,属可能存在的离子;SO2-3、HCO-3、OH-
与H+不共存,Ba2+、SO2-4、SO2-3不共存,Cu2+显蓝色,NO-3存在,则相当与硝酸溶液,而硝酸与金属反应一般不生成氢气,所以这些离子均肯定不存在。(2)肯定存在OH-、Ba2+;NO-3与题意不冲突,属可能存在的离子;HCO-3、H+、Ag+、Mg2+与OH-不共存,SO2-4、SO2-3与Ba2+不共存,Cu2+有色,所以这些离子均肯定不存在。
解答:
肯定存在
可能存在
肯定不存在
(1)H+、SO2-4Mg2+
OH-、SO2-3、HCO-3、Cu2+、Ba2+、Ag+、NO-3
(2)OH-、Ba2+NO-3Mg2+、Cu2+、H+、Ag+、SO2-4
、SO2-3、HCO-3
启示:学习铝的性质要牢记:金属铝和酸碱都能反应是它的一个重要性质,也是它与其他金属的一个重要区别。
【习题精选】
一、选择题
1.已知有钠、钾及钠钾合金,对于它们三者熔点高低正确的是
A.钠>钾>钠钾合金B.钠钾合金>钠>钾C.钠>钠钾合金>钾D.钾>钠钾合金>钠
2.铝加入下列物质中会产生气体的是
A.熔融B.KOH溶液
C.Na2O2固体D.Na2O2和水
3.铝热剂中铝的作用是
A.催化剂B.氧化剂C.还原剂D.填充剂
4.两份铝屑,第一份与盐酸反应,第二份与氢氧化钠反应,在相同状况下产生H2的体积比为1∶2
,则这两份铝的质量比是
A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.2∶1
5.用于飞机制造业的重要材料的是
A.Mg-Al合金B.Cu-Sn合金C.Al-Si合金D.不锈钢
6.镁粉在焰火、闪光粉、鞭炮中是不可缺少的原料。工业上制造镁粉是将镁蒸气在某种气体中冷却。其中可作为冷却气体的是
A.①和②B.②和③C.③和④D.④和⑤
7.将硅、镁、铝的混合物分为质量相等的两份。一份跟足量的NaOH溶液反应,另一份跟足量的盐酸反应,最终产生的H2一样多,则镁与硅的物质的量之比为
A.2∶1 B.4∶1 C.1∶1 D.3∶1
8.等物质的量的Mg和Al均匀混合后,取4份等质量的该混合物,分别加入到足量的下列溶液中,充分反应后,放出H2最多的是
A.2mol/LH2SO4 B.2mol/L HNO3
C.2mol/LNaOH D.2mol/LNH3·H2O
9.将mgMg投入盛有足量盐酸的烧杯中和将mgNa投入盛有足量水的铝制器皿中,问两容器及最后增重情况
A.加Mg的增重多B.加Na的增重多
C.两个一样多D.无法确定
10.同温、同压下,分别将Mg、Ca、Fe、Al投入质量相等的足量稀盐酸中,充分反应后,所得4种溶质的质量仍相等,则投入的Mg、Ca、Fe、Al 4种金属的质量关系是
A.Fe>Ca>Mg>AlB.Mg=Ca=Fe=AlC.Al>Mg>Ca>FeD.Al>Mg>Fe>Ca1
1.下列各组试剂,只用试管和胶头滴管,不用任何其他试剂就可以鉴别的是
A.KOH和Al2(SO4)3B.稀HCl和Na2CO3
C.CaCl2和Na2CO3D.Ca(OH)2和H3PO4
1
2.向含有1molKAl(SO4)2的溶液中加入Ba(OH)2溶液,使SO2-4恰好完全沉淀,此时Al(OH)3的物质的量为,使Al3+恰好完全沉淀,此时BaSO4的物质的量为
A.2mol B.0mol C.1.5mol D.1.33mol1
3.已知反应:甲+乙=丙+丁,其中甲、乙为都含A元素的化合物,丙为由A元素组成的单质,则A是
A.稀有气体元素B.非金属元素
C.金属元素D.都有可能
答案:
一、
1.A
2.B、D
3.C
4.B
5.A
6.C
7.A
8.A
9.A
10.C 1
1.A、B、D 1
2.B;C 1
3.B
二、填空题
1.现有AlCl3、NaAlO2、NaOH、HCl、NH3·H2O、NaHCO3、CO2,试写出可能生成Al(OH)3的化学方程式:。
2.如图1所示,D为不溶于水的白色胶状物质,则:图1
(1)A为,B为,C为,D为,E为。
(2)反应的化学方程式或离子方程式:
(Ⅰ),(Ⅱ),
(Ⅲ),(Ⅳ),
(Ⅴ),(Ⅵ)。
3.如图2至图3所示,横坐标表示通入气体或加入试剂的体积,纵坐标表示产生沉淀的物质的量。适合下列各种情况的分别填入该题后(填图的字母代码)。
图2图3
图4图5
图6图7
图8
①石灰水中通入二氧化碳。
②偏铝酸钠溶液中加入稀盐酸。
③盐酸和氯化铝混合溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液。
④向MgCl2和AlCl3混合液中加入过量的NaOH溶液。
⑤向MgCl2和AlCl3混合液中先加NaOH溶液后加HCl溶液。
⑥向AlCl3溶液中加氨水。
⑦向NaAlO2溶液中通入CO2气体。
⑧向KAl(SO4)2中滴加Ba(OH)2。
⑨Al2(SO4)3中滴加NaAlO2溶液。
4.把由NaOH、AlCl3、MgCl23种固体组成的混合物溶于足量的水中,有0.58g白色沉淀析出,向所得的浊液中,逐滴加入0.5mol/L的盐酸,加入盐酸的体积和生成沉淀的质量如图9所示:(1)混合物中NaOH的质量是g;AlCl3的质量是g;MgCl2的质量是g。
(2)P点所表示盐酸加入体积是mL。
图9
答案:
1.①AlCl3+3NaOH=3NaCl+Al(OH)3↓②NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3↓③AlCl3+3NH3·H2O=3NH4Cl+Al(OH)3↓④2NaAlO2+3H2O+CO2(适)=Na2CO3+2Al(OH)3↓NaAlO2+2H2O+CO2(过)=NaHCO3+Al(OH)3↓⑤AlCl3+3NaHCO3=Al(OH)3↓+3CO2↑+3NaCl⑥NaAlO2+NaHCO3+H2O=Na2CO3+Al(OH)3↓⑦AlCl3+3NaAlO2+6H2O=4Al(OH)3↓+3NaCl
2.(1)A为A1,B为AlCl3,C为Al2(SO4)3,D为Al(OH)3,E为NaAlO2
(2)(Ⅰ)2Al+3Cl2点燃2AlCl3
(Ⅱ)2Al+6H+=2Al3++3H2↑(Ⅲ)Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH+4
(Ⅳ)Al(OH)3+OH-=AlO-2+2H2O(Ⅴ)2Al+2OH-+2H2O=2AlO-2+3H2↑(Ⅵ)Al3++3HCO-3=Al(OH)3↓+3CO2↑
3.①F②B③A④C⑤D⑥G⑦E⑧E⑨D⑩E
4.(1)2.6;1.355;0.95(2)130
三、计算题
1.取一根镁条置于坩埚内点燃,得到氧化镁和氮化镁混合物的总质量为0.470g。冷却后加入足量水,将反应产物加热蒸干并灼烧,得到的氧化镁质量为0.486g。
(1)写出氮化镁与水反应生成氢氧化镁和氨的化学方程式。
(2)计算燃烧所得混合物中氮化镁的质量分数。
2.向铝粉和过氧化钠的混合物中加入足量的水,振荡,当混合物全部溶解后,得到无色透明溶液并放出7g气体。向该溶液中滴加5mol/L的盐酸,有白色胶状沉淀生成,当加到280mL时,沉淀恰好溶解。原混合物中铝和过氧化钠的物质的量各为多少?
答案:
1.(1)Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3↑(2)17%
2.铝有0.2mol;过氧化钠有0.4mol