2020版高考一轮复习化学通用版学案：第三章第1课时　点点突破——活泼金属的3种典型代表（钠、镁、铝）




考纲要求
教学建议
1.了解常见金属(如Na、Mg、Al、Fe、Cu等)的活动顺序。
2.了解常见金属(如Na、Mg、Al、Fe、Cu等)及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。
3.了解合金的概念及其重要应用。
　　本章按照由基础到重难、由个性到共性的编写顺序
安排课时，前4课时重点解决高考常考的几种金属
单质及其化合物；后2课时则在前4课时基础上进行
归纳和拓展，总结出金属单质、金属化合物的一些通性
规律。前4课时是突破“点”，后2课时是形成“面”。一轮复习既要遵循教材，又要高于教材。

第1课时　点点突破——活泼金属的3种典型代表(钠、镁、铝)
知识点一　钠与碱金属

1．物理性质
颜色状态
密度
硬度
熔点
银白色固体
比水，比煤油
较
较低，低于100 ℃
2.化学性质
钠在化学反应中易失去最外层的一个电子，表现还原性。
(1)与非金属单质的反应
O2
常温：4Na＋O2===2Na2O(白色固体)
加热：2Na＋O2Na2O2(淡黄色固体)
Cl2
2Na＋Cl22NaCl
S
2Na＋SNa2S

(2)与水的反应
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
钠与水(含酚酞)反应的实验现象分析：

(3)与酸的反应
2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑

[提醒]　Na先与酸反应，再与水反应——先酸后水。
(4)与盐的反应
①Na与盐反应的原理
与熔融盐
与熔融盐发生置换反应：
4Na＋TiCl44NaCl＋Ti，Na＋KClNaCl＋K↑
(Na能够制取K并不能说明Na的还原性比K强，因为K的沸点比Na低，使K成为蒸气逸出)
与盐溶液
与盐溶液反应时先与水反应，生成的碱与盐可能发生复分解反应：
如与CuSO4溶液反应：
先发生2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
再发生2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4
总反应为2Na＋2H2O＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑

②钠与盐溶液反应的分析方法
第一步：钠与水反应生成NaOH和H2；
第二步：生成的NaOH如果能与溶质反应，则发生的是NaOH与溶质的复分解反应。
生成气体型
钠与NH4Cl溶液反应生成H2和NH3
生成沉淀型
钠与铜盐、铁盐等溶液反应生成Cu(OH)2或Fe(OH)3
复杂型
钠与AlCl3稀溶液反应，如果钠量较多，则先生成Al(OH)3沉淀，后沉淀溶解

(5)与羟基化合物的反应
2Na＋2C2H5OH―→2C2H5ONa＋H2↑
(6)钠在空气中的变化过程
过程
现象
反应原理
①
变暗
4Na＋O2===2Na2O
②
成液
Na2O＋H2O===2NaOH
③
结块
2NaOH＋CO2＋9H2O===Na2CO3·10H2O
④
变成粉末
Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O

因此，钠久置在空气中，最终变成Na2CO3粉末。

3.工业制备
2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
4．钠的保存
钠易与空气中的O2、H2O反应，且钠的密度比煤油的密度大，不与煤油反应，故通常将钠保存在煤油中。
5．钠的用途
(1)钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。
(2)用作电光源，制作高压钠灯。
(3)冶炼某些金属。
金属钠具有强的还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如钠与TiCl4的反应。


1．碱金属单质、化合物的相似性与递变性
物
理性质
相同点
碱金属除Cs略带金色光泽外，其他都是银白色有金属光泽的固体，密度较小，硬度较小，熔、沸点较低，导电、导热性较强
递变性
从Li→Cs密度逐渐增大(Na、K反常)，熔、沸点逐渐降低
化学性质
与O2等非金属的反应
碱金属都能与O2等非金属反应，Li、Na与O2反应的化学方程式为4Li＋O22Li2O、2Na＋O2Na2O2。
K、Rb、Cs与O2反应生成比过氧化物结构更复杂的物质
与H2O的反应
碱金属单质与水均能发生反应，生成氢氧化物和H2。反应的化学方程式可表示为(用M代表碱金属)2M＋2H2O===2MOH＋H2↑，但反应的剧烈程度不同：从Li→Cs反应越来越剧烈，证明它们的金属性逐渐增强

2．碱金属单质、化合物的特殊性
(1)碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大，但钾的密度比钠的。
(2)碱金属一般都保存在煤油中，但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。
(3)碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物(如NaH)都是离子化合物，其中氢以H－形式存在，显－1价，碱金属氢化物是强还原剂。
(4)一般情况下，碱金属所形成的盐均溶于水，并且在一定温度下，酸式盐比正盐的溶解度大(但NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小)。
(5)试剂瓶中的试剂取出后，一般不能放回原瓶，但金属Na、K等需立即放回原瓶。
(6)锂与O2反应与钠不同，只生成Li2O，而不生成Li2O2。
3．焰色反应
(1)概念
很多金属或他们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊颜色的现象，属于元素的物理性质。
(2)操作步骤

(3)常见元素焰色反应的颜色
钠元素：色；钾元素：色(透过蓝色钴玻璃)；铜元素：色。
[对点训练]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2018·全国卷Ⅲ)用铂丝蘸取某碱金属的盐溶液灼烧，火焰呈黄色，证明其中含有Na＋(√)
(2)(2017·全国卷Ⅱ)乙醇和水都可与金属钠反应产生可燃性气体，说明乙醇分子中的氢与水分子中的氢具有相同的活性(×)
(3)(2016·全国卷Ⅱ)比较水与乙醇中氢的活泼性的方法是分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中(√)
(4)(2016·浙江高考)钾、钠、镁等活泼金属着火时，不能用泡沫灭火器灭火(√)
2．(2018·鸡泽模拟)利用焰色反应，人们在烟花中有意识地加入特定金属元素，使焰火更加绚丽多彩。下列说法中正确的是(　　)
A．非金属单质燃烧时火焰均为无色
B．NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同
C．焰色反应均应透过蓝色钴玻璃观察
D．只有金属单质灼烧时火焰才有颜色
解析：选B　氢气在氧气中燃烧发出淡蓝色火焰，在氯气中燃烧发出苍白色火焰，A错误；NaCl与Na2CO3灼烧时均表现为钠元素的焰色，均为黄色，B正确；只有钾元素的焰色反应需要透过蓝色钴玻璃观察，以避免钠元素的干扰，C错误；焰色反应是某些金属或它们的化合物在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特征颜色的反应，很多非金属单质燃烧时火焰也会有颜色，D错误。
3．(2019·吉林百校联盟联考)分别向CuSO4溶液和FeSO4溶液中加入等量的金属钠，下列说法一定正确的是(　　)
A．两溶液中均有金属单质析出
B．CuSO4溶液中最终有蓝色沉淀生成
C．FeSO4溶液中最终有白色沉淀生成
D．钠在CuSO4溶液中的反应更剧烈
解析：选B　钠是活泼的金属，投入盐溶液中首先与水反应生成氢氧化钠和氢气，因此两溶液中均没有金属单质析出，A错误；CuSO4溶液中最终有蓝色沉淀氢氧化铜生成，B正确；FeSO4溶液中首先产生氢氧化亚铁白色沉淀，最终转化为红褐色沉淀氢氧化铁，C错误；钠在溶液中反应的剧烈程度与溶液中的氢离子浓度有关，不能确定两溶液中的氢离子浓度，因此不能比较二者反应的剧烈程度，D错误。
知识点二　含钠的化合物


1．氧化钠与过氧化钠的比较

氧化钠(Na2O)
过氧化钠(Na2O2)
颜色状态
白色固体
淡黄色固体
电子式
Na＋[]2－Na＋
Na＋[]2－Na＋
阴、阳离
子个数比
1∶2
1∶2
是否为碱
性氧化物
是
不是
与H2O
反应
Na2O＋H2O===2NaOH
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
与CO2
反应
Na2O＋CO2===Na2CO3
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
与盐酸
反应
Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O
2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋O2↑＋2H2O
用途
用于制备烧碱
漂白剂、消毒剂、供氧剂
转化
关系
Na2ONa2O2

[提醒]　Na2O2中既含离子键，又含共价键，其中O(过氧根离子)属于原子团。
2．从化合价角度分析Na2O2的性质
Na22既有氧化性，又有还原性，但主要表现出较强的氧化性，性质如下：

与SO2
Na2O2＋SO2===Na2SO4
与FeCl2溶液
现象
生成红褐色沉淀
原理
3Na2O2＋6FeCl2＋6H2O===4Fe(OH)3↓＋6NaCl＋2FeCl3(FeCl2过量)
4Na2O2＋4FeCl2＋6H2O===8NaCl＋4Fe(OH)3↓＋O2↑(FeCl2少量)
与氢硫酸
现象
溶液变浑浊
原理
Na2O2＋H2S===2NaOH＋S↓
与Na2SO3溶液
Na2O2＋Na2SO3＋H2O===Na2SO4＋2NaOH
与品红溶液
品红溶液褪色
与酚酞溶液
溶液先变红后褪色，同时产生无色气泡

[提醒]　①若遇到具有还原性的物质，Na2O2通常只体现出氧化性，如Na2O2＋CO===Na2CO3，Na2O2＋2NO===2NaNO2,3Na2O2＋Fe2O3===2Na2FeO4＋Na2O(可制备Na2FeO4)。
②若遇到非还原剂，如CO2、H2O、H＋，Na2O2往往发生自身的氧化还原反应，既作氧化剂又作还原剂。
③若遇到KMnO4等强氧化剂时，Na2O2表现出还原性，氧化产物为O2。
3．Na2O2与CO2、H2O反应的三个角度
(1)从氧化还原角度
①Na2O2与H2O、CO2反应均有O2生成，在反应中Na2O2既表现氧化性又表现还原性，H2O、CO2在此反应中既不是氧化剂，也不是还原剂。
②2 mol Na2O2不论是与H2O还是与CO2反应，均生成 mol O2，转移 mol电子。
(2)从物质的量角度
①2 mol Na2O2不论是与H2O还是与CO2反应，均生成 mol O2，消耗2 mol H2O或2 mol CO2。
②若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量的Na2O2，气体体积减小的量等于原混合气体体积的，且等于生成氧气的体积。
(3)从质量角度
Na2O2Na2CO3(Na2O2·CO)，Na2O22NaOH(Na2O2·H2)，1 mol Na2O2分别与足量CO2、H2O完全反应时相当于吸收了 g CO、 g H2。
[提醒]　w g化学式符合通式为(CO)m(H2)n的物质(其中m、n为自然数)，在O2中充分燃烧后，将其产物通过足量的Na2O2固体，反应完毕，固体增重w g。
中学阶段常见符合这一关系的物质有：
①无机物：H2、CO及H2和CO的混合气体；
②有机物：CH3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH3COOH(乙酸)、HCOOCH3(甲酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等。

1．Na2CO3与NaHCO3的比较

Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱、苏打
小苏打
颜色状态
白色粉末
白色晶体
溶解性
易溶于水
易溶于水(溶解度比Na2CO3小)
水解
CO＋H2OHCO＋OH－
HCO＋H2OH2CO3＋OH－
与盐酸
反应
CO＋2H＋===CO2↑＋H2O
HCO＋H＋===H2O＋CO2↑
与NaOH
反应
不反应
HCO＋OH－===CO＋H2O
与足量
Ca(OH)2
反应
Ca2＋＋CO===CaCO3↓
Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O
与BaCl2
反应
CO＋Ba2＋===BaCO3↓
不反应
与CO2
反应
CO＋CO2＋H2O===2HCO
不反应
热稳定性
较稳定
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
相互转化
Na2CO3NaHCO3

2．Na2CO3、NaHCO3的鉴别与除杂
(1)Na2CO3、NaHCO3的鉴别方法

(2)Na2CO3和NaHCO3混合物的除杂方法
混合物(括号内为杂质)
除杂方法或试剂
Na2CO3固体(NaHCO3)
加热至恒重
NaHCO3溶液(Na2CO3)
通入足量CO2气体
Na2CO3溶液(NaHCO3)
加入适量NaOH溶液
3．Na2CO3、NaHCO3的用途
(1)Na2CO3是一种非常重要的化工原料，在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金、食品等工业中有着广泛的应用。
(2)NaHCO3是焙制糕点所用的发酵粉的主要成分之一；在医疗上，它是治疗胃酸过多的一种药剂。
4．联合制碱法——侯氏制碱法
(1)制备原料
食盐、氨气、二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气；其反应为C＋H2O(g) CO＋H2，CO＋H2O(g)CO2＋H2。
(2)工艺流程

(3)反应原理
①产生NaHCO3的反应：
NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。
②产生Na2CO3的反应：
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。
(4)绿色思想：循环使用的物质为CO2、饱和食盐水。

[对点训练]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2018·江苏高考)因NaHCO3受热易分解，故可用于制胃酸中和剂(×)
(2)(2017·江苏高考)Na2O2吸收CO2产生O2，可用作呼吸面具供氧剂(√)
(3)(2017·天津高考)除去NaHCO3固体中的Na2CO3：将固体加热至恒重(×)
(4)(2015·全国卷Ⅰ)过氧化钠与水反应时，生成0.1 mol O2转移的电子数为0.2NA(√)
(5)(2015·全国卷Ⅱ)将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液，立即产生气泡(×)
(6)(2015·山东高考)向CuSO4溶液中加入Na2O2的离子方程式为2Na2O2＋2Cu2＋＋2H2O===4Na＋＋2Cu(OH)2↓＋O2↑(√)
(7)(2014·全国卷Ⅱ)CO2通过Na2O2粉末后固体质量增重(√)
(8)(2014·全国卷Ⅱ)碳酸氢钠受热分解实验如图所示(×)

2.(2018·新余一中二模)如图所示，若锥形瓶内是水，分液漏斗内的液体也是水，向烧杯内滴加水时，发现U形管内液体慢慢右移，恢复到原温度后液面左边与右边基本相平，则烧杯内的物质是(　　)
A．过氧化钠　　　　　 B．钠
C．氧化钠 D．钾
解析：选C　U形管内液体慢慢右移，说明容器内压强比外界压强大，恢复到原温度后液面左边与右边基本相平，说明容器内压强与原来相等，故该反应放热，且没有气体生成。氧化钠与水反应放热，使容器内温度升高，压强增大，U形管内液体慢慢右移，恢复到原温度后液面左边与右边基本相平，故C正确；过氧化钠溶于水放热并生成氧气，使容器内温度升高，压强增大，U形管内液体慢慢右移，但恢复到原温度后液面左边仍然比右边低，故A错误；钠、钾加入水中反应均放热并生成氢气，使容器内温度升高，压强增大，U形管内液体慢慢右移，但恢复到原温度后液面左边仍然比右边低，故B、D错误。
3．下列关于钠及其化合物的叙述正确的是(　　)
①Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱，它们都是碱性氧化物
②Na2CO3溶液和NaHCO3溶液都能跟CaCl2稀溶液反应得到白色沉淀
③钠在常温下不容易被氧化
④Na2O2可作供氧剂，而Na2O不能
⑤向酚酞溶液中加入Na2O2粉末，溶液先变红后褪色，并有气泡生成
⑥钠与浓NH4Cl溶液反应，放出的气体中含有H2和NH3
A．①④⑥ B．②③④⑤
C．②⑤⑥ D．④⑤⑥
解析：选D　Na2O2不是碱性氧化物，故①错误；NaHCO3溶液不与CaCl2稀溶液反应，故②错误；钠在常温下易被氧化成氧化钠，故③错误；Na2O2能和水蒸气或二氧化碳反应放出氧气，可用作供氧剂，而Na2O不能，故④正确；向酚酞溶液中加入Na2O2粉末，生成氢氧化钠和氧气，溶液先变红，由于反应中可能有H2O2生成，且H2O2具有强氧化性，所以溶液会褪色，故⑤正确；钠与浓NH4Cl溶液反应，生成NaCl、H2和NH3，故⑥正确。
4．某实验小组通过如图所示实验，探究Na2O2与水的反应：

下列说法正确的是(　　)
A．②中的大量气泡主要成分是氢气
B．③中溶液变红，说明有酸性物质生成
C．④中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质造成的
D．⑤中MnO2的主要作用是降低水中氧气的溶解度
解析：选C　过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气，化学方程式为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，所以②中的大量气泡主要成分是氧气，A错误；氢氧化钠是碱，使酚酞变红，B错误；④中溶液红色褪去，可能原因是过氧化钠和水反应生成的过氧化氢具有强氧化性，能氧化有色物质，使溶液褪色，C正确；过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下分解生成水和氧气，即加入MnO2的目的是验证过氧化钠和水反应生成过氧化氢，而不是降低水中氧气的溶解度，D错误。
5．某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，具体情况如图所示。

(1)只根据图Ⅰ、Ⅱ(盐酸足量且固体质量相同)所示实验，能够达到实验目的的是________(填装置序号)，写出该实验中能确定粉末是NaHCO3的两点现象_______________
________________________________________________________________________。
(2)图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质，写出共同发生的反应的化学方程式(若为离子反应，则写离子方程式)：
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(3)若用实验Ⅳ确定NaHCO3比Na2CO3易分解，则试管B中装入的固体是____________
(填化学式)，原因是_________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
解析：(1)Na2CO3、NaHCO3固体与盐酸均能反应产生能使澄清石灰水变浑浊的CO2气体，故实验Ⅰ不能鉴别Na2CO3与NaHCO3。等质量的Na2CO3和NaHCO3与过量盐酸反应时，NaHCO3与盐酸反应更剧烈且产生气体的量更多，故实验Ⅱ可以鉴别。(2)NaHCO3受热易分解，Na2CO3受热不分解，加热法鉴别时共同的反应为NaHCO3的分解反应和CO2与Ca(OH)2生成沉淀的反应。(3)小试管B内的温度比大试管A内的温度低，只有将NaHCO3置于B中才能证明NaHCO3更易分解。
答案：(1)Ⅱ　气球膨胀较大；产生气泡较剧烈
(2)2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　Ca2＋＋2OH－＋CO2===CaCO3↓＋H2O
(3)NaHCO3　B试管中的温度低于A试管中的温度
知识点三　镁及其化合物
1．镁的物理性质
(1)镁：镁是银白色有金属光泽的固体，密度较，硬度较、有延展性，是电和热的良导体。
(2)镁合金：密度较，硬度和强度都较。
2．镁的化学性质
物质
主要性质
反应方程式
镁
与O2、N2反应
2Mg＋O22MgO(发出耀眼白光) 3Mg＋N2Mg3N2
与CO2反应
2Mg＋CO22MgO＋C
(燃烧，生成白色粉末和黑色固体)
与非氧化性强酸反应
Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2 ↑
与沸水反应
Mg＋2H2OMg(OH)2↓＋H2↑
氧化镁
碱性氧化物
MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O
氢氧化镁
中强碱
Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O
难溶于水
Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
溶解度小

于碳酸镁
MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑

[提醒]　①Mg在空气中燃烧得到的固体物质主要为MgO和少量Mg3N2及C的混合物。
②Mg着火后，不可用CO2灭火，应用沙土盖灭。
③Mg(OH)2为难溶于水的白色沉淀，故常用NaOH溶液检验Mg2＋的存在。
④由于Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小，故水垢的主要成分中含有的是Mg(OH)2，而非MgCO3。
3．镁的用途
镁合金
用于制造火箭、导弹和飞机的部件
镁
制造信号弹和焰火
氧化镁
熔点高，可作耐高温材料

4．从海水中提取镁
(1)工艺流程

(2)基本步骤及主要反应
制熟石灰
CaCO3 CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2
沉淀
Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
酸化
Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
蒸发结晶
析出MgCl2·6H2O
脱水
在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁
电解
电解熔融氯化镁制得镁：MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑

[提醒]　①由MgCl2·6H2O到无水MgCl2，必须在HCl气流中加热，以防MgCl2水解。
②因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却。

[对点训练]
1．下列气体中，镁条不能在其中燃烧的是(　　)
A．N2　　　　　　　　　 B．Cl2
C．CO2 D．H2
解析：选D　镁条可在N2、Cl2、CO2中燃烧分别生成Mg3N2、MgCl2、MgO。
2．某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是(　　)
A．将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁条于其中探究Mg的活泼性
B．将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成
C．将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀
D．将镁蒸气在氮气中冷却得到镁粉
解析：选B　稀释浓硫酸应该是把浓硫酸慢慢注入水中，A项错误；两者反应为Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，因此能够观察到沉淀产生，B项正确；过滤应该用玻璃棒引流，而不是直接倒入已装好滤纸的漏斗中，C项错误；氮气与镁反应生成氮化镁，得不到镁粉，D项错误。
3．从海水中提取镁的工艺流程如图所示：

下列说法错误的是(　　)
A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富
B．步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气
C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水
D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
解析：选B　电解MgCl2时，阳极产生Cl2；加热脱水过程中Mg2＋能水解生成Mg(OH)2，为防止Mg2＋水解，应在HCl气体氛围中脱水；①、③、⑥分别为化合反应、复分解反应、分解反应。
4．(2019·江西第一次联考)如图是工业利用菱镁矿MgCO3(含杂质Al2O3、FeCO3)制取镁的工艺流程。

回答有关问题：
(1)菱镁矿送入酸浸池前需要粉碎，目的是________________________________。
(2)氧化池中通入氯气的目的是氧化________，工业上不选用硝酸作氧化剂的原因是________________________和____________________。
(3)沉淀混合物为_________和_________(填化学式)。
(4)利用熔融氯化镁制取金属镁，选用的方法是________(填字母)。
A．电解法 B．氧气还原法
C．碳还原法 D．分解法
解析：(1)粉碎菱镁矿，增大反应物的接触面积，提高酸浸速率。
(2)通入Cl2是为了将Fe2＋(或FeCl2)氧化为Fe3＋(或FeCl3)，工业上不用HNO3是因为HNO3会产生污染性气体NOx，也会引入杂质离子NO。
(3)氧化池中存在Al3＋、Fe3＋、H＋，所以加入MgO后与H＋反应使溶液碱性增强，Al3＋和Fe3＋转化为Al(OH)3和Fe(OH)3，故沉淀池中的沉淀为Al(OH)3和Fe(OH)3。
(4)金属镁比较活泼，一般采用电解熔融MgCl2的方法进行冶炼。
答案：(1)提高酸浸速率　(2)Fe2＋(或FeCl2)　会产生污染性气体NOx　会引入杂质离子NO
(3)Al(OH)3　Fe(OH)3　(4)A
知识点四　铝的性质

1．存在
铝是地壳中含量最多的金属元素。自然界中的铝全部以化合态存在。
2．性质
(1)物理性质
较软的银白色金属，常温下为固体，其熔点为660.4 ℃，沸点为2 467 ℃，密度为2.70 g·cm－3，延展性好，是电和热的良导体。
(2)化学性质

写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：

④2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
或2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
⑤2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3(铝热反应)可用于焊接金属、冶炼高熔点贵重金属。
[提醒]　①Al与MgO不能发生铝热反应，原因是Mg的活泼性强于Al。
②铝是活泼金属，但抗腐蚀性能强，原因是常温下Al与O2反应生成一层致密的氧化物薄膜而防止内部金属进一步被氧化。
3．制备和用途
(1)制备原理
电解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。
[提醒]　工业上冶炼Al用电解熔融Al2O3而不用AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融态不导电。
(2)铝的用途
纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。

1．铝与酸或碱反应中的比例关系

方程式
比例关系
与酸
反应
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al～6HCl～2AlCl3～3H2
与碱
反应
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2Al～2NaOH～2NaAlO2～3H2

2．铝与酸、碱反应的规律分析
(1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：
①生成H2的物质的量之比为1∶1。
②消耗H＋、OH－的物质的量之比为n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1。
(2)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：
①生成H2的物质的量之比为1∶3。
②消耗Al的物质的量之比为1∶3。
(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应：
若产生氢气的体积比为<<1，则必定
①铝与盐酸反应时，过量而HCl不足。
②铝与氢氧化钠溶液反应时，不足而NaOH过量。
[对点训练]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2016·天津高考)用NaOH溶液除去镁粉中的杂质铝：
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑(√)
(2)(2015·全国卷Ⅰ)用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔化后的液态铝滴落下来，说明铝的熔点较低(×)
(3)(2015·全国卷Ⅱ)浓硝酸滴入用砂纸打磨过的铝条中，产生红棕色气体(×)
(4)(2015·江苏高考)与Al反应能产生H2的溶液中一定大量共存：Fe2＋、K＋、NO、SO(×)
2．下列金属中，表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是(　　)
A．K　　　　　　　　　 B．Na
C．Fe D．Al
解析：选D　K、Na易与O2反应，A、B错误；铁易生锈，生成的Fe2O3不能保护内部金属，C错误；在空气中，Al表面形成致密的Al2O3保护层，保护内层金属不被氧化，D正确。
3.如图所示的装置中，把X溶液逐滴滴下与Y物质反应，若X为浓硫酸，Y为第三周期金属元素中常温下与水难反应的单质，Z为品红溶液，实验中观察到Z褪色。则Y为(　　)
A．Na B．Mg
C．Al D．Mg或Al
解析：选B　实验中品红溶液褪色，说明反应中有SO2产生，因为铝在常温下遇浓硫酸钝化，而钠是活泼的金属，极易与水反应，因此该金属是镁，B项正确。
4．某同学在实验室利用氢氧化钠、盐酸分离铁粉和铝粉混合物，物质转化关系如图所示：

下列说法不正确的是(　　)
A．X为NaOH溶液，Y为盐酸
B．a→b发生的反应为AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
C．b→c→Al的反应条件分别为：加热、电解
D．a、b、c既能与酸又能与碱反应
解析：选D　A项，在铁粉和铝粉混合物中加入试剂X，过滤得到铁，试剂X能溶解铝不能溶解铁，X为NaOH溶液，a为NaAlO2溶液，NaAlO2和适量盐酸反应生成Al(OH)3沉淀，Y为盐酸，正确；B项，a为NaAlO2溶液，b为Al(OH)3，a→b发生的反应为AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，正确；C项，b为Al(OH)3，Al(OH)3受热分解生成Al2O3和水，电解Al2O3生成铝和氧气，正确；D项，b为Al(OH)3，c为Al2O3，均既能与酸又能与碱反应，a为NaAlO2溶液，只能和酸反应，不能和碱反应，错误。
知识点五　含铝的化合物

1．氧化铝
白色固体，熔点(2 045 ℃)，难溶于水，是性氧化物。
2．氢氧化铝
氢氧化铝是两性氢氧化物，其电离方程式：
碱式电离：Al(OH)3Al3＋＋3OH－；
酸式电离：Al(OH)3H＋＋AlO＋H2O。
3．Al2O3与Al(OH)3的比较
化合物
氧化铝(Al2O3)
氢氧化铝[Al(OH)3]
物理性质
白色固体，熔点高
白色胶状物质，难溶于水
化学性质
与酸反应
Al2O3＋6H＋===2 Al3＋＋3H2O
Al(OH)3＋3H＋=== Al3＋＋3H2O
与碱反应
Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
Al(OH)3＋OH－=== AlO＋2H2O
加热
—
2Al(OH)3 Al2O3＋3H2O
制备方法
Al(OH)3加热分解：2Al(OH)3 Al2O3＋3H2O
①Al3＋与氨水反应：Al3＋＋3NH3·H2O===
Al(OH)3↓＋3NH
②AlO溶液中通入过量CO2气体：
AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
③AlCl3溶液中滴加NaAlO2溶液：Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
主要用途
作耐火材料、冶炼铝的原料
制药、净水

[提醒]　①用铝盐与碱液反应制取Al(OH)3时，采用弱碱溶液氨水而不用强碱溶液。
②用偏铝酸盐与酸反应制取Al(OH)3时，一般通入CO2，而不使用强酸。
4．从铝土矿中提取Al2O3的两大工艺流程
由铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)提取Al2O3的两大工艺流程：



1．“铝三角”转化关系

写出实现上述各步转化的离子方程式。
(1)①
②Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
(2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
(3)Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
(4)AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O
(5)①

②AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
(6)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
[提醒]　①Al3＋只能存在于酸性溶液中，AlO只能存在于碱性溶液中。
②既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的物质有：Al、Al2O3、Al(OH)3；多元弱酸的酸式盐，如NaHCO3、NaH2PO4、NaHSO3等；弱酸的铵盐，如NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；氨基酸。
2．含铝化合物转化关系的应用
(1)判断离子共存问题
①Al3＋与OH－及AlO、CO、S2－等弱酸根阴离子因生成沉淀或发生相互促进的水解反应而不能共存。
②AlO与H＋、HCO以及弱碱阳离子Al3＋、Fe3＋等因生成沉淀或发生相互促进的水解反应而不能大量共存。
(2)进行Al3＋、AlO的鉴别

(3)判断铝元素的存在形式
可溶性铝盐与强碱(如NaOH)溶液反应，铝元素的存在形式




化学式
KAl(SO4)2·12H2O(水溶液pH<7)
组成
硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的化合物
净水原理
Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水
与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式
Al3＋恰好完全沉淀的离子方程式：
2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓
SO恰好完全沉淀的离子方程式：
Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===AlO＋2H2O＋2BaSO4↓
[对点训练]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2018·江苏高考)KAl(SO4)2·12H2O溶于水可形成Al(OH)3胶体(√)
(2)(2017·天津高考)用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物(√)
(3)(2016·全国卷Ⅲ)泡沫灭火器灭火是利用了Al2(SO4)3和小苏打的反应(√)
(4)(2016·江苏高考)向Al2(SO4)3溶液中加入过量氨水的离子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH(√)
(5)(2015·全国卷Ⅱ)氯化铝溶液滴入浓NaOH溶液中，产生大量白色沉淀(×)
(6)(2015·四川高考)明矾作净水剂时起还原作用(×)
2．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法中错误的是(　　)
A．MgO、Al2O3的熔点很高，可制作耐高温材料，工业上也用其电解冶炼对应的金属
B．明矾水解形成的胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化
C．燃放烟花是利用了某些金属元素的焰色反应
D．铝比铁活泼，但铝制品比铁制品在空气中耐腐蚀
解析：选A　工业上冶炼Mg用电解熔融MgCl2而不是MgO。
3．下列除去杂质的方法不正确的是(　　)
A．铁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥
B．用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋
C．Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤
D．MgO中混有少量Al2O3：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到MgO
解析：选B　氨水与Fe3＋和Al3＋均反应生成氢氧化物沉淀，不符合除杂的要求。
4．(2019·静海一中月考)下列各组物质，不能按a―→b―→c(“―→”表示反应一步完成)关系转化的是(　　)
选项
a
b
c
A
Al2O3
NaAlO2
Al(OH)3
B
AlCl3
Al(OH)3
NaAlO2
C
Al
Al(OH)3
Al2O3
D
MgCl2
Mg(OH)2
MgO

解析：选C　Al2O3溶于NaOH溶液生成NaAlO2，NaAlO2溶液中通入CO2生成Al(OH)3，故A正确；AlCl3与氨水反应生成Al(OH)3，Al(OH)3溶于NaOH溶液生成NaAlO2，故B正确；铝不能直接生成Al(OH)3，故C错误；MgCl2与NaOH溶液反应生成Mg(OH)2，Mg(OH)2加热分解生成MgO，故D正确。
5．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3·xH2O、Fe2O3、SiO2等)提取纯Al2O3作冶炼铝的原料，提取时操作过程如图所示，图中操作错误的是(　　)

A．④⑤　　　　　 B．③④
C．②⑤ D．①②
解析：选A　由流程图可知，反应③得到的滤液为NaAlO2溶液，加入过量盐酸后得到AlCl3而不是Al(OH)3沉淀，应通入过量CO2，操作④错误；Al(OH)3在常温干燥条件下并不发生分解，故操作⑤需要加热，⑤错误。